СМАЗКА ДЛЯ УЗЛОВ ТРЕНИЯ ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ И СКОЛЬЖЕНИЯ Российский патент 2012 года по МПК C10M141/08 C10M125/02 C10M125/22 C10M143/06 C10M135/36 C10M117/00 C10N30/06 

Изобретение относится к смазочным материалам, используемым в тяжелонагруженных узлах трения, подшипников качения и скольжения, в шарнирах, опорах, резьбовых соединениях, зубчатых и других передачах и т.д. при максимальной температуре от 600 до 1200°C.

Известна универсальная смазка Литол-24, имеющая сравнительно большой ресурс работы и успешно заменяющая натриевые и литиевые смазки общего назначения [ГОСТ 21150-75]. Смазка включает:

Загуститель - литиевое мыло   12 - оксистеориновой кислоты - 13% Присадки: антиокислительная - дифениламин - 0,5% или неозон-Д - 0,7% Вязкостная - полиизобутилен П-20 - 4% Дисперсионная среда - смесь масел веретенного АУ и индустриального И-50А (1:3) или остаточных или дистиллятных масел западно-сибирских нефтей до 100%

Смазка работает при 110-130°C и может кратковременно выдерживать температуру до 200°C в узле трения, надежно защищает металлические изделия от коррозии, может закладываться в узлы трения как несменяемая смазка и является многоцелевой смазкой.

Недостатками смазки Литол-24 являются:

низкие противоизносные и противозадирные свойства при высоких удельных нагрузках, т.е. в тяжело нагруженных узлах трения качения и скольжения применение Литол-24 просто невозможно; по своим трибологическим характеристикам Литол-24 относится к смазкам средненагруженных узлов трения;

- верхний температурный рабочий интервал для смазки Литол-24 составляет 110-130°C и кратковременно до 200°C, а в тяжело нагруженных узлах трения обычно развивается температура 200°C-250°C;

- для современной техники ресурс работы смазки Литол-24, применяемой как несменяемая смазка, недостаточный (например, в некоторых автомобильных узлах трения 1-2 года);

- смазка Литол-24 не может быть использована для резьбовых соединений и в качестве термостойкой смазки (рабочая температура 200°C).

В качестве прототипа выбрана термостойкая смазка [патент UA 24433 A, 30.10.1998], которая в своем составе содержит загущенные мылами нефтяные масла, графит, дисульфид молибдена и многофункциональную присадку, представляющую собой продукт присоединения диметилфосфита и 1,4 (арилсульфонил) хинонимина. Недостаток присадки состоит в том, что противозадирные свойства смазки при повышенных температурах не отвечают требованиям потребителя, что значительно сужает область ее применения.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в повышении термостойких свойств смазки для тяжело нагруженных узлов трения подшипников качения и скольжения на основе мыльных смазок, противоизносных, противозадирных и антикоррозионных свойств.

Поставленная техническая задача достигается тем, что в состав смазки на основе загущенных мылами масел, содержащим многофункциональную присадку и графитоколлоидный препарат, дополнительно введены дисульфид вольфрама и полиизобутилен П-20, а в качестве многофункциональной присадки 1,4-ди(N-арилсульфониламино)-2(тиобезтиазол)бензол при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Графитоколлоидный препарат 4-8 Дисульфид вольфрама 3-9 Полиизобутилен П-20 2-4 Многофункциональная присадка 0,5-2 Загущенные мылами масла до 100

Графитоколлоидный препарат (ГКП) в составе смазки - твердый компонент, обеспечивающий стабильное антифрикационное свойство смазки в широком интервале температур до 250°C. Графитоколлоидный препарат обеспечивает противозадирные и антикоррозионные свойства смазки и повышает ее рабочую температуру до 250°C. Оптимальное количество графитоколлоидного препарата 4-8 мас.ч., нижний и верхние пределы определяются смазывающими свойствами графитоколлоидного препарата и консистентностью смазки, которая в свою очередь определяется эксплуатационными требованиями. В этих пределах эффективность ГКП как антифрикационной добавки высокая.

Дисульфид вольфрама введен в состав смазки как эффективная антифрикационная присадка, применение которой улучшает условия работы тяжело нагруженного узла трения в условиях высокой температуры, многократно повышает ресурс работы смазки и оборудования, дает возможность использовать смазку в резьбовых соединениях, а также при непосредственной близости раскаленного металла.

Оптимальное количество дисульфида вольфрама 3-9 мас.ч. Нижний и верхний пределы определяются смазывающими свойствами дисульфида вольфрама. В данной смазке при содержании дисульфида вольфрама ниже 3 мас.ч. антифрикционные свойства смазки резко уменьшаются, а при содержании выше 9 мас.ч. они остаются практически неизменными.

В качестве вязкостной присадки используют полиизобутилен П-20. Эта присадка добавляется в зависимости от используемой основы. Например, если используется в качестве основы Литол-24, присадка не нужна, а если используется в качестве основы смазка 1-13, добавляется 3-4% присадки.

Многофункциональная присадка представляет собой органическое соединение. Многофункциональная присадка повышает:

- антикоррозионные свойства смазки при повышенных температурах;

- противозадирные и противоизносные свойства смазки, особенно в тяжело нагруженных узлах трения, подшипников качения и скольжения, что делает возможным применение смазки в резьбовых соединениях.

Оптимальное содержание многофункциональной присадки определено лабораторными исследованиями, значительная эффективность ее проявляется при содержании выше 0,5 мас.ч., а выше 5 мас.ч. рост противоизносных и противозадирных свойств незначителен.

Присадка имеет следующее строение:

где R=H-, CH₃.

Предлагаемая присадка обладает антикоррозионными свойствами.

Для испытания антифрикционных присадок было приготовлено несколько пластических смазок на основе известных смазок Литол-24 и 1-13. Испытания проведены в сравнении со смазками Литол-24 и 1-13. Исследования выполнены на лабораторной машине трения СМЦ-2 по схеме колодка-ролик. Диаметр ролика 50 мм, площадь трения 1 см, угловая скорость 330 об/мин. Как видно из таблицы 2, смазки, в состав которых входит присадка, обладают лучшими антифрикционными свойствами по сравнению со смазками Литол-24 и 1-13. Кроме того, они обеспечивают работу узла трения при более тяжелых нагрузках. Для испытаний трибологических свойств были взяты примеры смазок, приведенные в таблице 1.

Таблица 1 Состав опытных образцов смазок № смазки Содержание компонентов, % Дисульфид вольфрама Графитоколлоидный препарат Вязкостная Присадка Мыльная смазка Литол-24 - - - - Прототип 1 5 4 - 0,8 Литол 2 5 7 - 1,0 Литол 3 5,5 6 3 0,8 1-13 4 5,5 8 3 1,5 1-13

Таблица 2 Сравнительная характеристика противоизносных свойств смазок Смазка Удельная нагрузка на узел трения кг/см Момент трения, кг/см Износ, г Количество оборотов ролика Свинцоль (ТУ 38-101578-76) 250 задир - - Лимол (ТУ 38301-4854-95) 250 27 5,0·10^-3 25000 350 35 1,5·10^-3 25000 400 40 2,4·10^-3 25000 Образец №1 250 18 4,0·10^-3 50000 350 21 5,0·10^-3 50000 400 32 2,0·10^-3 50000 Образец №2 250 17 4,0·10^-3 50000   350 23 5,0·10^-3 50000 400 34 1,8·10^-3 50000   Смазка Удельная нагрузка на узел трения кг/см Момент трения, кг/см Износ, г Количество оборотов ролика Образец №3 250 17 4,0·10^-3 50000 350 22 1,5·10^-3 50000 400 38 2,1·10^-3 50000 Образец №4 250 16 5,0·10^-3 50000 350 24 1,5·10^-3 50000 400 37 2,0·10^-3 50000

Обработка статистических данных противоизносных свойств консистентных смазок на основе Li-, Na-, Ca-мылов, а также результаты испытаний противоизносных свойств предложенной смазки различных составов позволяет утверждать, что ее противоизносные свойства выше, чем у смазок типа Литол-24, 1-13, что увеличивает срок службы трущихся пар и что подтверждается примерами реализации смазок.

Примеры реализации смазок

1. Смазка №1 на основе пластической смазки Литол-24.

Использовалась в подшипниках на участке газорезки металла электросталеплавильного цеха. Температура в этом технологическом процессе составляла 700-750°C, эркерное открывание выпуска стали на участке МНЛЗ до 1600°C. Однократная закладка смазки в подшипники прокатного оборудования обеспечила работу оборудования в течение восьми месяцев, что превышает ресурс работы традиционной смазки более чем в 15 раз.

2. Смазка №3, и №4 на основе пластичной сказки 1-13 использовалась на цементно-шиферном комбинате в подшипниках барабанных обжиговых печей при нагрузке на ось 400 тонн. Время работы подшипника с однократной закладкой смазки составило один год.

3. Смазка №2 на основе пластичной смазки Литол-24 использовалась в подшипниках отводящего рольганга прокатного стана. Ресурс работы узла трения при однократной закладке смазки превысил ресурс работы традиционной смазки более чем в 5 раз.

Данный состав смазки позволяет повысить ресурс работы прокатного оборудования в 10-15 раз.

Использование: в тяжело нагруженных узлах трения, подшипниках качения и скольжения, в шарнирах, опорах, резьбовых соединениях, зубчатых и других передачах, эркерного открывания выпуска стали и т.д. при максимальной температуре от 600-1200°C. Смазка содержит, мас.%: графитоколлоидный препарат 4-8, дисульфид вольфрама 3-9, полиизобутилен П-20 2-4, многофункциональная присадка - 1,4-ди(N-арилсульфониламино)-2(тиобезтиазол)бензол 0,5-2, загущенные мылами масла до 100. Технический результат - повышение термостойких свойств смазки, повышение ресурса работы прокатного оборудования в 10-15 раз. 2 табл., 4 пр.

Смазка для узлов трения подшипников качения и скольжения на основе загущенных мылами масел, содержащая многофункциональную присадку и графитоколлоидный препарат, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит дисульфид вольфрама и полиизобутилен П-20, а в качестве многофункциональной присадки содержит 1,4-ди(N-арилсульфониламино)-2(тиобезтиазол)бензол при следующем соотношении компонентов, мас.%:
графитоколлоидный препарат 4-8 дисульфид вольфрама 3-9 полиизобутилен П-20 2-4 присадка многофункциональная 0,5-2 загущенные мылами масла до 100