МОДИФИКАТОР ДЛЯ ПОНИЖЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ТРЕНИЯ Российский патент 2011 года по МПК C10M125/26 C10N30/06 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к триботехническим составам и смесям, представляющим собой химические инертные мелкодисперсные порошкообразные составы на основе комплексов природных минералов с добавкой активных элементов и катализаторов, активированных способом аэродинамической активации, и может найти применение для повышение долговечности и восстановления износостойких трущихся поверхностей различных узлов и механизмов.

Аналоги - патенты на основе присадок за номерами RU 2078118, RU 2263707, RU 2296152, RU 2184138, RU 2134714, RU 2267518, RU 2280066, RU 2188227, RU 2168662.

Присадки-антидетонаторы - органические соединения, содержащие свинец, железо, марганец, редкоземельные элементы. Данные антидетонаторы образуют в двигателе отложения соответствующих металлов и их окислов и увеличивают износ двигателей.

Недостатками присадок типа экстралин и АДА являются их возможность введения в бензин не более 1-1,3% (после чего наблюдается сильное скачкообразное увеличение нагарообразования в двигателе), а также то, что эти присадки не обладают моющими, противоокислительными, противоизносными, антистатическими, водоудерживающими и защитными свойствами.

Имеются присадки со свойствами, снижающими их электризуемость, т.е. способствующие повышению электропроводности или экономии топлива за счет увеличения октанового числа.

В патентах RU 2168662, RU 2188227 предлагается триботехнический состав, который изготавливается на дробилках разного типа путем смешения минералов, при этом они имеют остаточную структуру «абразивоподобного порошка», хотя измельчение доводится до 0,01-100 мкм.

Триботехнические составы на основе мелкодисперсного кварца в количестве 0,1-0,5% и 95,0-99,9% органического связующего представлены в авторском свидетельстве СССР №1601426, кл. F16C 33/14, 1987 г. Недостатком состава является хрупкость и соответственно - недолговечность образуемой пленки.

Триботехнические составы на основе природного серпентинита (патент РФ 2006707, кл. F16C 33/14, 1992 г.), не обеспечивают высокую износостойкость трущихся поверхностей. При добавке мелкодисперсного порошка алмаза или шунгита и 4,8-6,7% металлосодержащей добавки в виде мелкодисперсных порошков металлов (хрома, никеля, молибдена, ниобия, титана, их сплавов), оксидов или галогенидов указанных металлов, 1,5-2,0 мас.% примесей (патент РФ 2168662, кл. F16C 33/14, 2000 г.) состав усложняется из-за введения в него порошков алмаза или шунгита и металлосодержащих порошков.

Патент RU 2188227 является ближайшим аналогом по сырьевым компонентам, но существенно проигрывающим в структурном отношении. Практически все триботехнические составы, производимые на основе серпинтина и использования мелкодисперсных природных минералов, имеют практически одинаковый химический состав с незначительными процентными изменениями в составе. Этим они и отличаются друг от друга. Однако недостатком этих аналогов является малая поверхностная активность продукта, что приводит к медленным диффузионным процессам в парах трения.

Принципиальным отличием «Модификатора для понижения коэффициента трения» от аналогов является то, что поверхностная активность значительно увеличена способом аэродинамической активации, чем и достигается эффект катализатора процесса диффузии, глубина диффузионных процессов и повышение микротвердости в трущихся парах на значительную глубину.

Задачей изобретения является понижение силы трения в механизмах. Силы внутреннего трения гораздо меньше сил трения скольжения. Поэтому для уменьшения трения между движущимися частями машин используется смазка. Новизна предлагаемого изобретения - воздействовать не на изменения структуры масел в целом, а на слой вязкой жидкости, заполняющей пространство между трущимися поверхностями, и благодаря модификатору происходит двоякий процесс заполнения пространства между трущимися поверхностями более активно и одновременно эффект оттеснения микрочастиц благодаря наноразмера друг от друга. В связи с этим вязкость масла согласно молекулярно-кинетической теории вызывает передачу импульса от молекул более быстро движущегося слоя к молекулам более медленного слоя. Происходит перемешивание молекул соседних слоев вследствие теплового движения в зоне прикосновения трущихся поверхностей. Наночастицы вдавливаются в неровности металлических поверхностей и создают укрепление и шлифовку поверхностей, защищая их от износа. Между соприкасающимися слоями при различии в скоростях возникают силы, направленные вдоль плоскости соприкосновения в направлении, перпендикулярном вектору скорости и, следовательно, слоям жидкости, таким образом, возникшее давление воздействия на поверхность деталей равномерно по всей плоскости соприкосновения трущихся поверхностей, что в значительной мере предохраняет ее от значительных динамических микроударов, которые и являются основным источником раннего износа металла в этих областях.

«Модификатор для понижения коэффициента трения» - триботехнический состав из смеси, представляющей собой химически инертные мелкодисперсные порошкообразные составы на основе комплекса природных минералов с добавками активных элементов и катализаторов, активированный способом аэродинамической активации и имеющий итоговое процентное содержание: хризотил 72%; окись магния - не менее 15%; двуокись кремния - не более 6,5%; тальк 0,5%; кальцит 4%; тремолит 4-6%; кварц - не более 1%. Дисперсность смеси составляет 0,01-100 нанометров. Модификатор можно добавлять в любую смазку даже с пониженными качествами, кроме графитной смазки. Технический результат - повышение долговечности износостойкости и ресурсов трущихся поверхностей узлов и механизмов.

Аэродинамическая активация - это способ размельчения вещества во встречных аэродинамических потоках на больших скоростях, что в итоге позволяет достичь наноразмеров частиц и близких к ним. Соответственно в результате переработки компонентов в аэродинамическом активаторе до величины 0,01-100 нанометров получается модификатор в гармоничных вышесказанных пропорциях, что приводит к равномерному распределению частиц в плоскости трущихся поверхностей.

Примеры использования предлагаемого состава.

Состав №1 для добавления из расчета 1 грамма на 1 литр в штатное, жидкое маслом: хризотил 72%; окись магния 15%; двуокись кремния 4%; тальк 0,5%; кальцит 4%; тремолит 4%; кварц 0,5%, с дисперсностью 0,05-30 микромикрон (нм), при испытании на двигателе модификатора в данной пропорции получен результат: у двигателя продлен срок службы трущихся деталей в 3 раза, снизился расход топлива до 15%, экономия смазочного материала в 1,5 раза.

Состав №2 для добавления из расчета 30 г на 1 кг в штатную консистенцию смазки: хризотил 72%; окись магния 16%; двуокись кремния 1,5%; тальк 0,5%; кальцит 4%; тремолит 5%; кварц 1%, с дисперсностью 0,01-20 нм при испытании на компрессорах модификатора в данной пропорции получен результат: у компрессора продлен срок службы трущихся деталей в 3,3 раза, увеличился срок службы сальников, снизился расход топлива на 14% или электроэнергии на 38%, снижение температуры узла, шума и вибрации, производительность компрессора увеличилась на 28%.

Использование: в машиностроении. Модификатор может найти применение в машиностроении для восстановления износостойких трущихся поверхностей различных узлов и механизмов. Сущность: модификатор состоит из триботехнического состава в виде мелкодисперсной смеси от 0,01-100 микромикрон компонентов из природных минералов, активированных способом аэродинамической активации, при следующем соотношении компонентов: хризотил 72%; окись магния - не менее 15%; двуокись кремния - не более 6,5%; тальк 0,5%; кальцит 4%; тремолит 4-6%; кварц - не более 1%. Технический результат - увеличение срока службы трущихся частей механизмов в 3 раза, снижение расхода топлива до 15%, экономия смазочных материалов в 1,5 раза.

Модификатор для понижения коэффициента трения, состоящий из триботехнического состава в виде мелкодисперсной смеси от 0,01-100 мкм компонентов из природных минералов, активированных способом аэродинамической активации, при следующем соотношении компонентов: хризотил 72%; окись магния не менее 15%; двуокись кремния не более 6,5%; тальк 0,5%; кальцит 4%; тремолит 4-6%; кварц не более 1%.