СМАЗОЧНЫЙ СТЕРЖЕНЬ Российский патент 2015 года по МПК C10M169/04 B61K3/02 F16N11/00 C10N50/08 

Изобретение относится к твердым смазочным элементам в виде смазочных стержней и может быть использовано для снижения износа и повышения ресурса рельсов и бандажей колесных пар железнодорожного и другого рельсового подвижного состава, а также снижения энергопотребления на тягу поездов путем лубрикации боковой грани головки рельса и гребней колес техническими средствами гребне- и рельсосмазывания.

Из уровня техники известен смазочный стержень-композиция (патент РФ №2370390, 20.10.2009), который содержит оболочку, выполненную из эпоксидного клея ЭДП с добавками серпентинита Mg₆{Si₄О₁₀}(OH)₈, углерода технического печного электропроводного и фторопласта Ф-4. В оболочке смазочного стержня содержится наполнитель, включающий смазку Литол-24, серпентинит Mg₆{Si₄О₁₀}(OH)₈ и термолизный углерод.

Смазочный стержень-композицию готовят по следующей технологии. Оболочку изготавливают с применением специальной разборной формы, в которую заливается тщательно перемешанная в необходимых пропорциях смесь эпоксидного клея ЭДП (ТУ 075 10508.90-94) с добавками серпентинита Mg₆{Si₄О₁₀}(OH)₈ углерода технического печного модифицированного (ТУ 38.11518-85) и фторопласта Ф-4 (ГОСТ 10007-80, марка ПН). Разборная форма обеспечивает изготовление оболочки цилиндрической формы с осевым цилиндрическим каналом, при этом имеется возможность варьировать наружным диаметром оболочки и диаметром цилиндрического канала. В изготовленной оболочке смазочного стержня-композиции заполняют сквозной канал наполнителем, который готовят следующим образом. В консистентную смазку Литол 24 добавляют, тщательно перемешивая, серпентинит и углерод технический печной электропроводный.

Недостатком стержня-композиции является постоянство расхода смазки вне зависимости от состояния смазываемой поверхности и, как следствие, повышенный расход смазочного материала.

Из уровня техники известен смазочный стержень (патент РФ 2197677, 27.01.2003), состоящий из оболочки, заполненной смазочным материалом и выполненной из материала, способного изнашиваться при трении по несмазанной поверхности и минимально изнашиваться при трении по смазанной поверхности. При этом материалом может полиэтилен, капрон, поливинилхлорид, политетрафторэтилен или целлюлоза.

Из уровня техники известен смазочный стержень, принятый в качестве ближайшего аналога (патент РФ 2388635, 10.05.2011), состоящий из оболочки, заполненной смазочным материалом, в котором оболочка выполнена из слоистого материала, например древесного пластика, или графита, или пропитанной жидким стеклом бумаги или ткани, или полиэтилена, подвергнутого искусственной деструкции, причем смазочный материал, состоящий из смазочной композиции с присадками, дополнительно содержит пеностекло при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Битум 5-80 Графит 5-80 Полиэтилен 5-10 Дисульфид молибдена 5-10 Пеностекло 5-10

Оболочку смазочного стержня по одному из вариантов формируют путем пропитки жидким стеклом (например, жидкое стекло по ГОСТ 13078-81) бумаги или пористой ткани с последующим приданием цилиндрической формы на формообразующей оправке. Введение в состав оболочки стержня силикатного материала позволяет при истирании оболочки о поверхность трения формировать на ней силикатные износостойкие граничные слои с улучшенными трибохарактеристиками.

Оболочку смазочного стержня по вариантам с другими заявляемыми материалами формируют путем использования готовых цилиндрических изделий расчетной длины и толщины стенки, например в виде втулок графита, или древесного пластика, или кусков полиэтиленовой трубы, подвергнутой деструкции. Смазочный стержень получают, заполняя предварительно разогретым смазочным материалом полость оболочки, до полного наполнения, с последующим охлаждением до комнатной температуры.

Недостатком данного смазочного стержня является несоответствие техническим требованиям ОАО «Российские железные дороги» к смазочным материалам для лубрикации зоны контакта колес и рельсов в части легкого нанесения при отрицательных температурах атмосферного воздуха до минус 45°С. В связи с тем, что битум при концентрации в составе вышеуказанного стержня свыше 50% при отрицательных температурах твердеет, то нанесение смазочного стержня на гребень колеса замедляется, особенно в системах бесприводного типа, у которых отсутствует принудительное прижатие стержня к смазываемой поверхности.

Техническим результатом изобретения является обеспечение легкого нанесения смазочного стержня при отрицательных температурах за счет изменения физических характеристик смазочной композиции, наполняющей оболочку стержня, путем оптимизации ее состава.

Указанный технический результат достигается тем, что в состав смазочной композиции, заполняющей смазочный стержень, содержащей битум и графит, согласно изобретению дополнительно введена водная сернокислая соль кальция при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Битум 20-40 Графит 10-30 Сернокислая соль кальция до 100%

Отличие смазочного стержня от прототипа заключается в наличии в составе с битумно-графитной смазочной композиции сернокислой соли кальция в пределах от 30 до 70%, которая обеспечивает мягкую слоистую структуру смазочной композиции и стабильное легкое нанесение на смазываемую поверхность в диапазоне температур от -50 до +50°С.

Смазочный стержень получают следующим образом.

В качестве оболочки смазочного стержня используется полимерная, графитопластовая или тканевая труба цилиндрической или иной произвольной формы.

Смазочную композицию сердцевины стержня готовят следующим способом.

Дробят битум (например, битум ГОСТ 6617-76) до фракции менее 5 мм и смешивают его с графитом (например, графит С-1 ТУ 13-08-48-63-9) и сернокислой солью кальция. Полученную смесь перемешивают до равномерного распределения компонентов и засыпают в емкость с водой в соотношении 1,5-1,75 частей смеси на 1 часть холодной воды. Полученную водную смесь тщательно перемешивают и заливают в вертикально установленную оболочку смазочного стержня, закрытую с одного конца технологической пробкой. После 30-40 мин выдержки при комнатной температуре смесь застывает, технологическая пробка удаляется, излишки оболочки обрезаются, а готовый смазочный стержень тарируется.

Присутствие в составе смазочного материала графита и битума обеспечивает необходимые антифрикционные и адгезионные свойства смазочной композиции.

Введение в состав смазочного материала сернокислой соли кальция позволяет получить необходимые физические характеристики и мягкую слоистую структуру смазочной композиции для ее стабильно легкого нанесения на смазываемую поверхность в диапазоне температур до -45°С.

Для оценки эффективности заявляемого решения проводились испытания по следующей методике. На лабораторной установке для испытания материалов на износ СМТ-1М моделировались условия нанесения смазочного стержня на гребень колеса при температуре -30°С.

Схема испытаний предусматривала наличие держателя для смазочного стержня, который имитировал гребнесмазыватель, и ролика, имитирующего гребень колеса, выполненного из углеродистой стали 65Г ГОСТ 1050-81 диаметром d=50 мм; рабочей шириной контакта 35 мм. Отрицательная температура в зоне контакта поддерживалась климатической камерой.

Комплекс измерительной аппаратуры позволял регистрировать: температуру окружающей среды и линейный износ смазочного стержня в процессе испытаний;

Испытания проводились при постоянном усилии прижатия смазочного стержня к ролику 5 Н и постоянной скорости вращения ролика 600 об/мин - имитация веса смазочного стержня и скольжения относительно колеса. Время каждого испытания 10 мин.

Результаты испытаний представлены в табл.1. В результате испытаний установлено, что заявляемый смазочный стержень имеет лучшие характеристики по сравнению с прототипом, так как износ заявляемого стержня и соответственно объем нанесенной на гребень колеса смазочной композиции при работе в отрицательных температурах в несколько раз выше, чем у прототипа.

Настоящее изобретение относится к смазочному стержню, состоящему из оболочки, заполненной смазочной композицией, содержащей битум и графит, при этом в состав смазочной композиции дополнительно введена водная сернокислая соль кальция при следующем соотношении компонентов, мас.%: битум 20-40, графит 10-30, сернокислая соль кальция до 100. Техническим результатом настоящего изобретения является обеспечение легкого нанесения смазочного стержня при отрицательных температурах за счет изменения физических характеристик смазочной композиции, наполняющей оболочку стержня, путем оптимизации ее состава. 1 табл.

Смазочный стержень, состоящий из оболочки, заполненной смазочной композицией, содержащей битум и графит, отличающийся тем, что состав смазочной композиции дополнительно содержит водную сернокислую соль кальция при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Битум 20-40 Графит 10-30 Сернокислая соль кальция до 100%