ПЛАСТИЧНАЯ СМАЗКА (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2011 года по МПК C10M169/04 C10M101/02 C10M133/12 C10M117/04 C10M133/32 C10M137/10 C10N40/02 

Изобретения относятся к пластичным смазочным материалам и могут быть использованы в подшипниках качения узлов трения железнодорожного подвижного состава и узлах трения других механизмов и машин.

Известна пластичная смазка для тяжелонагруженных узлов трения (Патент RU №2102442, 20.01.1998, С10М 169/04), содержащая следующие компоненты, в мас.%: литиевое мыло высшей жирной кислоты - 4-20; дисульфид молибдена - 0,1-3, продукт на основе нитрованного масла - 0,5-1,5 и нефтяное масло - остальное до 100.

Недостатком данного способа является использование в качестве одного из компонентов смазки дисульфида молибдена, обладающего высокой стоимостью. К тому же, снижение концентрации дисульфида молибдена в смазке ведет к потере ее физико-химических свойств.

Известна также пластичная смазка, приведенная в патенте RU №2114162, 27.06.1998, С10М 169/06 - прототип по первому и второму варианту, включающая нефтяное масло, литиевое мыло 12-оксистеариновой кислоты (включающую 12-оксистеариновую кислоту и гидрооксид лития), присадку на основе нитрованного масла (АКОР-1), а также диалкилдитиофосфат цинка и литиевое мыло олеиновой кислоты при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

литиевое мыло 12-оксистеариновой кислоты - 8,0-12,0

литиевое мыло олеиновой кислоты - 1,5-3,0

диалкилдитиофосфат цинка - 4,0-8,0

присадка на основе нитрованного масла - 1,0-1,5

нефтяное масло - остальное до 100.

Недостатком данного технического решения является недостаточный ресурс эксплуатации тяжелонагруженных узлов трения машин и механизмов.

Так, ресурс эксплуатации железнодорожного подвижного состава не превышает 450 тыс.км пробега, что ведет к снижению надежности узлов трения при эксплуатации.

Технический результат заявленного изобретения по первому и второму варианту - повышение надежности и ресурса эксплуатации узлов трения машин и механизмов.

Указанный технический результат по первому варианту достигается тем, что пластичная смазка для узлов трения машин и механизмов, включающая нефтяные масла, 12-оксистеариновую кислоту, гидрооксид лития, присадку АКОР-1, дополнительно содержит дифениламин технический, присадку А-22 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

12-оксистеариновая кислота - 8,0-12,0

гидрооксид лития - 1,1-1,7

присадка АКОР - 1-0,9-1,1

дифениламин технический - 0,5-0,7

присадка А-22 - 3,7-4,3

нефтяные масла - остальное до 100,

при этом в качестве нефтяных масел используют масло веретенное АУ и масло авиационное МС-20 или масло веретенное АУ и масло селективной очистки М-20 при следующем соотношении компонентов в смазке, мас.%.

масло веретенное АУ - 35,5-39,5

масло авиационное МС-20 или масло

селективной очистки М-20 - 42,5-48,5.

Указанный технический результат по второму варианту достигается тем, что пластичная смазка для узлов трения машин и механизмов, включающая нефтяные масла, 12-оксистеариновую кислоту, гидрооксид лития, присадку АКОР-1, дополнительно содержит дифениламин технический, присадку ДФ-11 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

12-оксистеариновая кислота - 8,0-12,0

гидрооксид лития - 1,1-1,7

присадка АКОР-1 - 0,9-1,1

дифениламин технический - 0,4-0,6

присадка ДФ-11 - 5,0-6,0

нефтяные масла - остальное до 100,

при этом в качестве нефтяных масел используют масло веретенное АУ и масло авиационное МС-20 или масло веретенное АУ и масло селективной очистки М-20 при следующем соотношении компонентов в смазке, мас.%:

масло веретенное АУ - 34,8-38,8

масло авиационное МС-20 или масло базовое

селективной очистки М-20 - 41,9-47,9.

Включение в состав смазки дифениламина технического, присадки А-22 (в соответствии с первым вариантом) или присадки ДФ-11 (в соответствии со вторым вариантом), а также использование в качестве нефтяных масел смесь из масла веретенного АУ с маслом авиационным МС-20 или маслом базовым селективной очистки марки М-20 при заявленном соотношении с остальными компонентами смазки (как по первому, так и по второму вариантам) позволяет увеличить надежность и ресурс эксплуатации тяжелонагруженных узлов трения железнодорожного подвижного состава на 33% за счет увеличения несущей способности и повышения стабильности физико-химических характеристик смазки по сравнению с известными аналогами.

В качестве основы пластичной смазки используются нефтяные масла. Оптимальные физико-химических характеристики смазки достигаются при использовании в качестве нефтяных масел смеси масла веретенного АУ с маслом авиационным МС-20 или маслом базовым селективной очистки марки М-20 в соотношении 1:1,2.

При использовании масла МС-20 или масла селективной очистки марки М-20 за границами интервала концентрации, равного 42,5-48,5% (в соответствии с первым вариантом) или 41,9-47,9% (в соответствии со вторым вариантом), соответственно уменьшает или увеличивает вязкость дисперсионной среды смазки на величину, превышающую оптимальное значение вязкости (7,4-8,6 мм²/с при 100°С). При этом не обеспечивается необходимый уровень антифрикционных, реологических свойств, механической и химической стабильности, уменьшает срок эксплуатации смазки в интервале температур окружающей среды от минус 60 до плюс 50°С.

Поскольку суммарный объем минеральной основы составляет около 80% от общего объема смазки, то снижение или превышение, по сравнению с заявленной, концентраци масла веретенного АУ (соответственно 35,5-39,5% для первого варианта и 34,8-38,8 для второго варианта) приводит к аналогичному результату, указанному выше.

При изготовлении смазки нейтрализацию 12-ОСК (омыление) осуществляют водным раствором гидрооксида лития, который изготовляют путем смешивания порошка гидрооксида лития с водой. Использование 12-оксистеариновой кислоты (12-ОСК) обеспечивает высокие эксплуатационные свойства полученной смазки благодаря высокой загущающей способности.

Использование в смазке дифениламина технического в концентрациях ниже 0,5% (для первого варианта) или 0,4% (для второго варианта) является недостаточным для предотвращения накопления продуктов окисления, что отрицательно влияет на антифрикционные, объемно-механические, реологические и защитные свойства смазки, и в конечном итоге не обеспечивает требуемый ресурс работы подшипников качения в узлах трения. Концентрация дифениламина технического в смазке выше 0,7% (для первого варианта) или 0,6% (для второго варианта) является нецелесообразной, поскольку не оказывает дальнейшего заметного влияния на антиокислительные свойства смазки и приводит к неоправданному удорожанию получаемой продукции.

Также в качестве присадки в смазке по первому варианту используется присадка А-22, представляющая собой диалкилдитиофосфат цинка, модифицированный бором, и содержащая 85-100% активного вещества. Она обладает антиокислительным, противоизносным, антикоррозионным и антифракционным действием. При использовании присадки А-22 менее 3,7% смазка не обладает необходимым уровнем антиокислительных, противоизносных и противозадирных свойств, а именно не достигается снижение критической нагрузки заедания и увеличение показателя износа, а при использовании более 4,3% - приводит к разупрочнению структурного каркаса и увеличению отпрессовываемости минеральной основы, что отрицательно влияет на работоспособность смазки при высоких удельных нагрузках на подшипники в течение длительного периода времени эксплуатации.

Одним из компонентов смазки по второму варианту является присадка ДФ-11 (дитинофосфатная), которая относится к зольным антиокислителям. Наряду с антиокислительными присадками ДФ-11 придает маслам высокие противоизносные и антикоррозийные свойства. При использовании присадки ДФ-11 менее 5,0% не достигается необходимого для длительной эксплуатации смазки уровня антиокислительных, противоизносных и противозадирных свойств смазки, выражающихся в снижении критической нагрузки заедания и увеличении показателя износа, а при использовании более 6,0% приводит к разупрочнению структурного каркаса и увеличению отпрессовываемости минеральной основы, что отрицательно влияет на работоспособность смазки при высоких удельных нагрузках на подшипники в течение длительного периода времени эксплуатации.

В качестве присадки на основе нитрованного масла (по первому и второму варианту) использована присадка АКОР-1, которая изготавливается на основе нитрованных базовых масел марок М-8 или М-11 с добавлением при защелачивании 9-11% технического стеарина. Использование присадки в концентрациях 0,9-1,1% оптимально с точки зрения придания необходимых антикоррозионных и адгезионных свойств смазки. При концентрациях присадки АКОР-1 в количествах ниже 0,9% антикоррозионные и адгезионные свойства смазки снижаются. Содержание присадки в смазке в количествах выше 1,1% не оказывает влияния на достигнутый при оптимальных концентрациях уровень качества по этим показателям.

Для изготовления пластичной смазки используют стандартное оборудование, применяемое для изготовления аналогичных видов смазок.

Далее приведен процесс изготовления пластичной смазки.

Первая стадия включает приготовление дисперсии расчетного количества 12-ОСК в смеси масел. Для этого в мешалку с обогревом (например, аппарат с сферическим днищем, оборудованный лопастной мешалкой якорного типа и рубашкой для теплоносителя) загружают расчетные для данной партии смазки количества масла веретенного АУ и масла МС-20 (или М-20) в пропорции 1:1,2. При постоянном перемешивании осуществляют нагрев смеси до температуры 80-85°С, после чего производят загрузку 12-ОСК и дальнейший подъем температуры до 95°С.

Второй этап включает приготовление водного раствора гидрооксида лития. Данный раствор приготавливают в отдельной емкости, смешивая порошок сухого гидрооксида лития с водой (в соотношении 5:1) при температуре 20-25°С.

На третьем этапе приступают непосредственно к изготовлению пластичной смазки. Полученную на первом этапе смесь масел и 12-ОСК загружают в мешалку, где осуществляют их перемешивание и нагрев до температуры 85-95°С. Затем подготовленный на втором этапе раствор гидрооксида лития медленно загружают в мешалку и ведут омыление до стабилизации содержания свободной щелочи в мыле.

Далее ведут подъем температуры до 170°С и определяют содержание свободной щелочи в мыле. Если содержание свободной щелочи соответствует норме, последовательно загружают 2-ю и 3-ю порции смеси масел при постепенном подъеме температуры до 200°С.

Охлаждают массу, вводят присадку дифениламина технического и осуществляют перемешивание. Затем охлаждают массу до требуемой температуры и одновременно вводят присадку А-22 (или ДФ-11) и присадку АКОР-1 с последующим перемешиванием и охлаждением.

После охлаждения смазки до нужной температуры осуществляют ее окончательную обработку (гомогенизацию и фильтрацию) на вакуумно-гомогенизирующей установке и контрольный анализ (пенетрация, коллоидная стабильность и т.д.).

В таблице 1 представлены примеры пластической смазки (по первому и по второму варианту) с различным содержанием ее компонентов.

Таблица 1   Содержание компонентов в смазке, мас.% Качество получаемой смазки № п/п масло АУ масло МС-20 (или М-20) 12-ОСК гидрооксид лития дифениламин А-22 (ДФ-11) АКОР-1 В соответствии с первым вариантом исполнения 1 35,0 47,5 11,0 1,3 0,5 3,7 1,0 Увеличение вязкости и предела прочности смазки, увеличение сопротивления вращению подшипников при низких температурах. 2 40,0 42,8 10,0 1,6 0,6 4,1 0,9 Снижение вязкости и предела прочности смазки с повышением вероятности выброса смазки из узла трения при эксплуатации. 3 36,3 49,0 8,0 1,2 0,5 3,9 1,1 Снижение отпрессовываемости масла и смазочной способности, резкое ухудшение низкотемпературных характеристик. 4 37,5 44,6 12,0 1,5 0,6 3,8 1,0 Оптимальные для эксплуатации физико-химические и реологические характеристики смазки с необходимым уровнем антифрикционных свойств. 5 39,3 42,0 11,0 1,6 0,7 4,3 1,1 Повышенная отпрессовываемость масла, снижение стабильности и прочностных характеристик смазки 6 38,8 43,0 11,5 1,5 0,4 3,8 1,0 Снижение химической стабильности смазки в процессе длительной эксплуатации. 7 36,6 47,0 9,0 1,7 0,9 3,9 0,9 Удорожание смазки при сохранении антиокислительных свойств с концентрацией присадки выше 0,7%. 8 36,1 46,1 10,5 1,4 0,7 4,1 1,1 Оптимальные для эксплуатации физико-химические и реологические характеристики смазки с высоким уровнем антифрикционных свойств. 9 35,9 48,2 10,0 1,2 0,5 3,2 1,0 Низкие значения противозадирных и противоизносных, и антиокислительных характеристик смазки 10 37,7 43,5 11,0 1,4 0,6 4,9 0,9 Разупрочнение структурного каркаса смазки, увеличение отпрессовываемости масла и снижение эксплуатационных характеристик смазки. 11 38,6 45,6 9,0 1,5 0,7 3,8 0,8 Снижение антикоррозионных и адгезионных характеристик смазки. В соответствии со вторым вариантом исполнения 12 34,5 47,4 9,5 1,2 0,6 (5,7) 1,1 Увеличение вязкости и предела прочности смазки, увеличение сопротивления вращению подшипников при низких температурах. 13 39,3 46,0 11,0 1,7 0,5 (6,0) 0,9 Снижение вязкости и предела прочности смазки с повышением вероятности выброса смазки из узла трения при эксплуатации. 14 34,9 48,5 9,0 1,2 0,4 (5,0) 1,0 Снижение отпрессовываемости масла и смазочной способности, резкое ухудшение низкотемпературных характеристик. 15 35,3 45,4 11,0 1,4 0,5 (5,5) 0,9 Оптимальные для эксплуатации физико-химические и реологические характеристики смазки с необходимым уровнем антифрикционных свойств. 16 38,1 41,4 12,0 1,5 0,6 (5,3) 1,1 Повышенная отпрессовываемость масла, снижение стабильности и прочностных характеристик смазки 17 35,3 46,5 10,0 1,4 0,3 (5,5) 1,0 Снижение химической стабильности смазки в процессе длительной эксплуатации. 18 37,8 43,6 10,5 1,3 0,7 (5,2) 0,9 Удорожание смазки при сохранении антиокислительных свойств с концентрацией присадки выше 0,6%. 19 36,8 42,1 12,0 1,7 0,6 (5,8) 1,0 Оптимальные для эксплуатации физико-химические и реологические характеристики смазки с высоким уровнем антифрикционных свойств. 20 38,6 44,8 9,0 1,5 0,5 (4,5) 1,1 Низкие значения противозадирных и противоизносных и антиокислительных характеристик смазки 21 36,9 42,3 11,0 1,4 0,4 (7,0) 1,0 Разупрочнение структурного каркаса смазки, увеличение опрессовываемости масла и снижение эксплуатационных характеристик смазки 22 35,3 44,2 11,5 1,2 0,5 (6,0) 1,3 Удорожание смазки, не сопровождается повышением антикоррозионных характеристик после при концентрации более 1,1%.

Из табл.1 видно, что только при использовании заявленного соотношения компонентов (соответственно №4, 8 - по первому варианту и №15, 19 - по второму варианту) может быть получена качественная пластическая смазка, которая предотвращает износ трущихся деталей, обеспечивает надежную и эффективную работу узлов деталей в широком диапазоне температур от минус 60 до плюс 120°С, позволяет снизить эксплуатационные расходы, а также повысить межремонтный пробег до 600-650 тыс. км.

Использование: в подшипниках качения узлов трения железнодорожного подвижного состава и узлах трения других механизмов и машин. Сущность: смазка по первому варианту содержит в мас.%: 12-оксистеариновая кислота 8-12; гидрооксид лития 1,1-1,7; присадка АКОР-1 0,9-1,1; дифениламин технический 0,5-0,7; присадка А-22 3,7-4,3; нефтяные масла - остальное до 100. В качестве нефтяных масел используют смесь, содержащую 35,5-39,5 мас.% масла веретенного АУ и 42,5-48,5 мас.% масла авиационного МС-20 или масла селективной очистки М-20. Смазка по второму варианту содержит в мас.%: 12-оксистеариновая кислота 8-12; гидрооксид лития 1,1-1,7; присадка АКОР-1 0,9-1,1; дифениламин технический 0,4-0,6; присадка ДФ-11 5-6; нефтяные масла - остальное до 100. При этом в качестве нефтяных масел используют смесь, содержащую 34,8-38,8 мас.% масла веретенного АУ и 41,9-47,9 мас.% масла авиационного МС-20 или масла селективной очистки М-20. Технический результат - повышение надежности и ресурса эксплуатации узлов трения машин и механизмов. 2 н.п. ф-лы, 1 табл.

1. Пластичная смазка для узлов трения машин и механизмов, включающая нефтяные масла, 12-оксистеариновую кислоту, гидрооксид лития, присадку АКОР-1, отличающаяся тем, что дополнительно содержит дифениламин технический, присадку А-22 при следующем соотношении компонентов, мас.%:
12-оксистеариновая кислота 8,0-12,0 гидрооксид лития 1,1-1,7 присадка АКОР-1 0,9-1,1 дифениламин технический 0,5-0,7 присадка А-22 3,7-4,3 нефтяные масла остальное до 100,

при этом в качестве нефтяных масел используют масло веретенное АУ и масло авиационное МС-20 или масло веретенное АУ и масло селективной очистки М-20 при следующем соотношении компонентов в смазке, мас.%:
масло веретенное АУ 35,5-39,5 масло авиационное МС-20 или масло   селективной очистки М-20 42,5-48,5

2. Пластичная смазка для узлов трения машин и механизмов, включающая нефтяные масла, 12-оксистеариновую кислоту, гидрооксид лития, присадку АКОР-1, отличающаяся тем, что дополнительно содержит дифениламин технический, присадку ДФ-11 при следующем соотношении компонентов, мас.%:
12-оксистеариновая кислота 8,0-12,0 гидрооксид лития 1,1-1,7 присадка АКОР-1 0,9-1,1 дифениламин технический 0,4-0,6 присадка ДФ-11 5,0-6,0 нефтяные масла остальное до 100,

при этом в качестве нефтяных масел используют масло веретенное АУ и масло авиационное МС-20 или масло веретенное АУ и масло селективной очистки М-20 при следующем соотношении компонентов в смазке, мас.%:
масло веретенное АУ 34,8-38,8 масло авиационное МС-20 или масло   селективной очистки М-20 41,9-47,9