ПЛАСТИЧНАЯ СМАЗКА ДЛЯ ТЯЖЕЛОНАГРУЖЕННЫХ УЗЛОВ ТРЕНИЯ СКОЛЬЖЕНИЯ Российский патент 2015 года по МПК C10M169/00 C10M107/10 C10M105/38 C10M117/02 C10M125/10 C10M133/12 

Изобретение относится к области создания пластичных смазок, работоспособных в узлах трения скольжения в широком диапазоне скоростей и соответствующих механических нагрузок, в широком интервале температур (от минус 60 до плюс 150°C).

В последнее время требования по работоспособности, предъявляемые к пластичным смазкам для узлов трения скольжения значительно возросли. Смазки должны обеспечить длительный ресурс работы таких узлов при нагрузках до 150 МПа. Для обеспечения длительного ресурса работы подшипников скольжения смазки должны обладать хорошими смазочными, антифрикционными и антикоррозионными свойствами, специфическими реологическими свойствами, обеспечивающими хорошую подпитку узлов трения и минимальные энергетические затраты на трение.

Известны пластичные смазки для узлов трения скольжения, соответствующие спецификациям США MIL-G-81827 и MIL-G-21164 С, Mobilgrease-29, фирмы "Mobil oil", Aeroshell-17, фирмы "Shell oil", Isoflex PDL 300 A, фирмы "Kluber Lubr" и др. (В.В. Синицын. Пластичные смазки за рубежом. М., Химия, 1983). Две первые смазки содержат загущенные гекторитовой глиной углеводородные синтетические масла, с добавкой не менее 5% дисульфида молибдена. Смазка Isoflex PDL 300 A является мыльной (литиевое или кальциевое мыло), также на синтетическом углеводородном масле. У вышеперечисленных смазок ресурс работы в узле трения при одноразовой заправке довольно низок, т.е. они требуют систематической подпитки узла трения.

Известен состав смазки по авт.св. СССР 1549989, кл. C10M 159/04.

Смазка содержит, мас.%:

Стеарат лития - 10-13

Дисульфид молибдена - 1-3

Дифениламин - 0,2-0,3

Нефтяная фракция, полученная после отгонки растворителя из рафината экстракции гудрона ацетоном - 0,01-0,1

Минеральное масло - Остальное

Недостатком известного состава является узкий температурный диапазон применения, а также недостаточная работоспособность в зоне трения скольжения.

Наиболее близким к заявляемому составу смазки является изобретение (патент РФ №2224010). Пластичная смазка для тяжелонагруженных узлов трения скольжения, содержащая углеводородное масло, стеарат лития, дифениламин, отличающаяся тем, что в качестве углеводородного масла содержит полиальфаолефиновое масло с вязкостью 4-5 сСт при 100°C и дополнительно содержит сложный эфир пентаэритритового спирта и синтетических жирных кислот фракции C₅-C₉, 12-оксистеарат лития, одновалентную окись меди (закись меди Cu₂O) и низкомолекулярный полиизобутилен при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Стеарат лития 5-12

12-Оксистеарат лития 5-12

Одновалентная окись меди (закись меди, Cu₂O) 5-10

Низкомолекулярный полиизобутилен 0,2-3

Дифениламин 0,1-1,0

Полиальфаолефиновое масло с вязкостью 4-5 сСт при 100°C 20-40

Сложный эфир пентаэритритового спирта и синтетических жирных кислот фракции C₅-C₉ - Остальное

Основными недостатками известного изобретения являются недостаточное качество низкотемпературных свойств и низкая стабильность смазки особенно при длительных нагрузках.

Задачей предлагаемого изобретения является создание пластичной смазки, обладающей высокими антифрикционными, противоизносными и противозадирными свойствами в зоне трения в подшипниках скольжения, работающей в широком температурном диапазоне.

Технический результат - улучшение низкотемпературных свойств, повышение стабильности смазки при длительных нагрузках.

Заявляемая пластичная смазка для тяжелонагруженных узлов трения скольжения характеризуется тем, что создана на основе углеводородного масла, содержит литиевое мыло стеариновой кислоты (включающее стеариновую кислоту и гидроксид лития), литиевое мыло 12-оксистеариновой кислоты (включающее 12-оксистеариновую кислоту и гидроксид лития), одновалентную окись меди, низкомолекулярный полиизобутилен, дифениламин, полиальфаолефиновое масло, а также сложный эфир пентаэритритового спирта и синтетических жирных кислот фракции С5-С9; причем в ней использовано полиальфаолефиновое масло с меньшей вязкостью и увеличено содержание окиси меди, так что составляющие смазку вещества берут в следующем соотношении компонентов, мас.%:

литиевое мыло стеариновой кислоты (включающее стеариновую кислоту и гидроксид лития) 3-10%;

литиевое мыло 12-оксистеариновой кислоты (включающее 12-оксистеариновую кислоту и гидроксид лития) 5-12%;

окись меди одновалентной 10,1-15,5%;

низкомолекулярный полиизобутилен 1-5%;

дифениламин 0,1-0,5%;

полиальфаолефиновое масло с вязкостью 2,9-3,9 сСт при 100°C - 35-45%;

сложный эфир пентаэритритового спирта и синтетических жирных кислот фракции C₅-C₉ - остальное.

За счет использования большего количества одновалентной окиси меди (закись меди, Cu₂O) и применения менее вязкого полиальфаолефинового масла достигается улучшение низкотемпературных свойств и повышение стабильности смазки при длительных нагрузках.

Заявляемая смазка готовится, например, путем омыления кислот 10% раствором гидроокиси лития, выпарки воды и термообработки при нагревании до температуры 210-220°C с последующей гомогенизацией полученного состава. Проведение процесса омыления в дисперсионной среде по сравнению с использованием готового мыла дает более прочные межмолекулярные связи в основе смазки, что повышает ее стабильность при длительных нагрузках. Кроме того, смазка, например, готовится на литиевом мыле 12-оксистеариновой кислоты в качестве основного загущающего компонента, что повышает прочностные свойства и стабильность смазки при нагрузках.

Использование полиальфаолефинового масла с вязкостью 2,9-3,9 сСт при 100°C (например, применением ПАОМ-4 вместо ПАОМ-5) улучшает низкотемпературные свойства смазки. Использование литиевого мыла 12- оксистеариновой кислоты и более легкого масла позволило увеличить содержание закиси меди (Cu₂O) антифрикционного и противоизносного компонента, что повышает надежность работы смазки при длительной эксплуатации.

Для выявления преимуществ заявляемой смазки по отношению к прототипу были проведены соответствующие испытания специально приготовленных образцов. Испытания осуществлены на основании методик определяемых следующими ГОСТ:

1. Температура каплепадения по ГОСТ 6793.

2. Предел прочности при сдвиге при 50°C по ГОСТ 7143, метод Б.

3. Эффективная вязкость по ГОСТ 7163, при -50°C и D=10 с^-1.

4. Коллоидная стабильность по ГОСТ 7142.

5. Смазывающие свойства на ЧШМ по ГОСТ 9490.

6. Механическая стабильность (оценивалась по пределу прочности при сдвиге при 50°C по ГОСТ 7143, метод Б после разрушения при перемешивании смазки в мешалке пенетрометра 100000 двойных ходов).

В таблице 1 приведены примеры составов образцов заявляемой смазки, приготовленных для испытания их свойств.

В таблице 2 представлены полученные результаты испытаний в виде перечня свойств испытанных образцов смазки.

Данные табл.2 исчерпывающе показывают, что заявляемый состав пластичной смазки превосходит прототип по испытанным показателям, а именно по широте температурного диапазона применения (выше температура каплепадения, ниже эффективная вязкость), по уровню прочностных свойств после разрушения смазки (при трении в подшипниках скольжения оптимальным является уровень 100-200 Па), без изменения по смазывающим свойствам на ЧШМ, что, в частности, обеспечивает повышение стабильности смазки при длительных нагрузках, т.е. при высоких температурах сохраняет свои свойства длительное время при эксплуатации в стандартных рабочих условиях. Снижение в заявляемом составе вязкости базового масла позволяет увеличить в составе процентное содержание одновалентной окиси (закиси) меди, что существенно улучшает смазывающую способность и противозадирные свойства при достаточно низких температурах.

Промышленное применение

Подшипниковая смазка является непременным условием правильного и эффективного функционирования любого подшипникового узла. Высокая технологичность производства заявляемого состава смазки, связанная, в частности, с процессом омыления в дисперсионной среде, позволяет изготавливать ее в промышленных масштабах, обеспечивая стабильно высокое качество готового продукта.

Таблица 1 Составы образцов смазки, приготовленных для испытания № Наименование компонентов Содержание компонентов % мас. п/п   1 2 3 4 1 Литиевое мыло стеариновой кислоты (включающее стеариновую кислоту и гидроксид лития) 4,0 3,0 4,0 6,0 2 Литиевое мыло 12-оксистеариновой кислоты (включающее 12-оксистеариновую кислоту и гидроксид лития) 8,0 9,0 8,0 6,0 3 Закись меди 10,5 15,0 11,0 11,0 4 Низкомолекулярный полиизобутилен 2,0 2,0 2,0 2,0 5 Дифениламин 0,3 0,3 0,3 0,3 6 Полиальфаолефиновое масло с вязкостью 3,5 сСт при 100°C 37,7 35,0 35,5 35,3 7 Сложный эфир пентаэритритового спирта и синтетических жирных кислот 37,5 35,7 39,2 39,4

Таблица 2 Свойства испытанных образцов смазки № Наименование показателей № состава образцов п/п   1 2 3 4 Прототип 1 Температура каплепадения, °C 212 218 212 206 187 2 Предел прочности, Па 162 230 191 147 170 3 Эффективная вязкость, Па·с 531 708 562 631 700 4 Коллоидная стабильность, % 14,4 12,0 13,4 13,7 16,0 5 Смазывающие свойства на ЧШМ             - Критическая нагрузка (Р_к), Н 850 880 840 850 860   - Диаметр пятна износа (Д_и), мм 0,62 0,60 0,65 0,62 0,62               6 Механическая стабильность (предел прочности после механического разрушения), Па 118 147 132 99 88

Изобретение относится к пластичной смазке для тяжелонагруженных узлов трения скольжения на основе углеводородного масла, содержащей литиевое мыло стеариновой кислоты (включающее стеариновую кислоту и гидроксид лития), литиевое мыло 12-оксистеариновой кислоты (включающее 12-оксистеариновую кислоту и гидроксид лития), одновалентную окись меди, низкомолекулярный полиизобутилен, дифениламин, полиальфаолефиновое масло, а также сложный эфир пентаэритритового спирта и синтетических жирных кислот фракции C₅-C₉, при этом использовано полиальфаолефиновое масло с меньшей вязкостью и увеличено содержание окиси меди, так что составляющие смазку вещества берут в следующем соотношении компонентов в массовых долях: литиевое мыло стеариновой кислоты (включающее стеариновую кислоту и гидроксид лития) 3-10%; литиевое мыло 12-оксистеариновой кислоты (включающее 12-оксистеариновую кислоту и гидроксид лития) 5-12%; окись меди одновалентной 10,1-15,5%; низкомолекулярный полиизобутилен 1-5%; дифениламин 0,1-0,5%; полиальфаолефиновое масло с вязкостью 2,9-3,9 сСт при 100°C - 35-45%; сложный эфир пентаэритритового спирта и синтетических жирных кислот фракции C₅-C₉ - остальное. Техническим результатом изобретения является улучшение низкотемпературных свойств и повышение стабильности смазки при длительных нагрузках. 2 табл.

Пластичная смазка для тяжелонагруженных узлов трения скольжения на основе углеводородного масла, содержащая литиевое мыло стеариновой кислоты (включающее стеариновую кислоту и гидроксид лития), литиевое мыло 12-оксистеариновой кислоты (включающее 12-оксистеариновую кислоту и гидроксид лития), одновалентную окись меди, низкомолекулярный полиизобутилен, дифениламин, полиальфаолефиновое масло, а также сложный эфир пентаэритритового спирта и синтетических жирных кислот фракции C₅-C₉, отличающаяся тем, что использовано полиальфаолефиновое масло с меньшей вязкостью и увеличено содержание окиси меди, так что составляющие смазку вещества берут в следующем соотношении компонентов в массовых долях:
литиевое мыло стеариновой кислоты (включающее стеариновую кислоту и гидроксид лития) 3-10%;
литиевое мыло 12-оксистеариновой кислоты (включающее 12-оксистеариновую кислоту и гидроксид лития) 5-12%;
окись меди одновалентной 10,1-15,5%;
низкомолекулярный полиизобутилен 1-5%;
дифениламин 0,1-0,5%;
полиальфаолефиновое масло с вязкостью 2,9-3,9 сСт при 100°C - 35-45%;
сложный эфир пентаэритритового спирта и синтетических жирных кислот фракции C₅-C₉ - остальное.