Способ снижения коэффициента трения Российский патент 2017 года по МПК C23C26/00 C10M125/10 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к триботехнике, и может быть использовано при обработке рабочих поверхностей деталей машин, работающих в условиях абразивного, кавитационного и абразивно-кавитационного износа, таких как поршневые узлы, подшипниковые пары трения, редукторы.

Известен способ модификации железосодержащих поверхностей узлов трения №2201998 С2 от 29.06.2001, заключающийся в использовании смеси дисперсных компонент минералов в виде альфа-хризотила, ортохризотила, лизардита ленточного и др. для повышения износостойкости геометрии поверхностей трения.

Недостатками данного способа является крупный фракционный состав хризотила, приводящий к снижению возможного эффекта при наличии масляных фильтров в системе, низкая стабильность раствора и слабый конечный эффект.

Известен способ №2377340 С1 от 07.04.2008, заключающийся в использовании смеси хризотила, хлорита и барита в соотношении 0.5/0.4/0.1 соответственно для улучшения поверхностей трения. Недостатком данного способа является нестабильность раствора модификатора из-за фракционного состава, приводящего к выпадению осадка и ухудшению состояния изделия, а также низкая эффективность.

Наиболее близким к заявляемому решению по технической сути и достигаемому эффекту является способ №2345176 С1 от 12.02.2008, заключающийся в использовании антигорита Mg₆Si₄O₁₀(OH)₈ и лизардита Mg₃Si₂O₅(OH)₄ с добавлением в масляную основу для формирования антифрикционного и износостойкого покрытия для узлов деталей машин и механизмов. Данный способ взят за прототип.

Недостатками данного способа являются низкий антифрикционный эффект, а также образование абразивных частиц в результате реакций железосодержащего компонента состава, приводящее к абразивному износу, в частности подшипников скольжения.

Для устранения данных недостатков в настоящем способе произведен подбор оптимального состава смеси минералов и основания для обеспечения стабильности состава-модификатора.

Отличием заявляемого способа является подбор оптимального фракционного и функционального состава смеси минералов и вязкости основания для обеспечения стабильности состава-модификатора.

Исследования и известные способы показывают, что частицы нитрида бора оказывают антифрикционный эффект, а частицы хризотила - антифрикционный и восстановительный эффект. Поэтому в функциональный состав смеси включают антифрикционную базу, используемую в прототипе, а также нанопорошок альфа-нитрида бора для повышения антифрикционных свойств, а также хризотил для восстановительного эффекта.

Исследования показали, что стабильность состава-модификатора значительно зависит от соотношения характерного размера фракции хризотила и вязкости основания. Для заявляемой смеси, сформулированы следующие соотношения, показавшие стабильность и эффективность раствора:

фракция антигорита, лизардита и хризотила 100…200 нм, фракция 200…300 нм альфа-нитрида бора для жидких масел

фракция антигорита, лизардита и хризотила 200…400 нм, 200-300 нм альфа-нитрида бора для консистентных масел

Лабораторно установлено следующее оптимальное весовое соотношение компонент, мас. %: антигорита Mg₆Si₄O₁₀(OH)₈ 2-10, лизардита Mg₃Si₂O₅(OH)₄ 2-20, хризотила 15-40 и альфа-нитрида бора 20-50.

Использование состава-модификатора заключается в следующем. Сначала готовится порошковая смесь в соотношении компонент, мас. %: антигорита Mg₆Si₄O₁₀(OH)₈ 2-10, лизардита Mg₃Si₂O₅(OH)₄ 2-20, хризотила 15-40 и альфа-нитрида бора 20-50. Далее порошковая смесь размешивается в масле, по вязкости близком к маслу, используемому в конечном изделии в количестве 1 г порошковой смеси на 100 мл основания. Далее состав-модификатор подается в масляный резервуар изделия или механизма, после чего изделие включается или запускается, а вместе с ним происходит размешивание состава-модификатора и обеспечение антифрикционного эффекта.

Возможен вариант предварительного замешивания состава-модификатора в полном объеме масла, используемого в изделии с последующей подачей модифицированного масла в изделие.

Задачи и технический результат предложенного способа заключаются в увеличении срока проведения регламентных восстановительных работ, уменьшении затрат на ремонтно-восстановительные работы и увеличении эффективности работы изделия за счет уменьшения эффектов абразивного, кавитационного и абразивно-кавитационного износа в металлических парах трения.

Например, использование настоящего состава-модификатора в количестве 0.5 грамм на 7 литров рабочего объема масла в двигателе ЗМЗ-409 автомобиля УАЗ-3163 с пробегом 160 тысяч километров дало эффект в виде снижения расхода топлива на 1.2 л/на 100 км (10%) при движении по трассе, также уменьшился на 3-8 дБ шум агрегатов, в том числе внутри салона.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к триботехнике, и может быть использовано при обработке рабочих поверхностей деталей машин. Способ подготовки состава-модификатора для металлических пар трения включает приготовление порошковой смеси из дисперсных частиц антигорита Mg₆Si₄O₁₀(OH)₈ и лизардита Mg₃Si₂O₅(OH)₄ и размешивание упомянутой порошковой смеси в масле, при этом в упомянутую порошковую смесь дополнительно вводят частицы хризотила Mg₆Si₄O₁₀(OH)₈ и альфа-нитрида бора при следующем соотношении компонентов, мас. %: антигорит 2-10, лизардит 2-20, хризотил 15-40 и альфа-нитрид бора 20-50. Для жидких масел используют фракции антигорита, лизардита и хризотила 100-200 нм, фракцию 200-300 нм альфа-нитрида бора. Для консистентных масел используют фракции антигорита, лизардита и хризотила 200-400 нм и фракцию 200-300 нм альфа-нитрида бора. Обеспечивается увеличение срока проведения регламентных восстановительных работ, уменьшение затрат на ремонтно-восстановительные работы и увеличение эффективности работы изделия за счет уменьшения эффектов абразивного, кавитационного и абразивно-кавитационного износа в металлических парах трения. 1 з.п. ф-лы.

1. Способ подготовки состава-модификатора для металлических пар трения, включающий приготовление порошковой смеси из дисперсных частиц антигорита Mg₆Si₄O₁₀(OH)₈ и лизардита Mg₃Si₂O₅(OH)₄ и размешивание упомянутой порошковой смеси в масле, отличающийся тем, что в упомянутую порошковую смесь дополнительно вводят частицы хризотила Mg₆Si₄O₁₀(OH)₈ и альфа-нитрида бора при следующем соотношении компонентов, мас. %:

антигорит 2-10 лизардит 2-20 хризотил 15-40 альфа-нитрид бора 20-50

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для жидких масел используют фракции антигорита, лизардита и хризотила 100-200 нм, фракцию 200-300 нм альфа-нитрида бора, а для консистентных масел используют фракции антигорита, лизардита и хризотила 200-400 нм и фракцию 200-300 нм альфа-нитрида бора.