Смазочная композиция для гидравлических систем сельскохозяйственной техники Российский патент 2021 года по МПК C10M169/04 C10M101/00 C10M155/02 C10M137/10 C10N30/06 C10N40/08 

Изобретение относится к составу смазочных материалов, применяемых в гидравлических системах сельскохозяйственной техники.

Известны рабочие жидкости для гидравлических систем на основе нефтяных и синтетических масел, содержащие пакеты присадок. Наибольшее применение в гидравлических системах сельскохозяйственной техники получили минеральные масла, М-10-Г2 и МГЕ-46-В [1, 2].

Основным недостатком таких масел является их низкая биоразлагаемость, что при неизбежных утечках в процессе эксплуатации сельскохозяйственной техники приводит к загрязнению почв экотоксичными продуктами и снижению ее плодородия. Известно, что при эксплуатации гидросистем сельскохозяйственной техники нормы долива рабочей жидкости из-за утечек колеблются от 1,9 до 25 литров на 1000 мото-ч, а фактически из-за нарушения правил эксплуатации расход рабочей жидкости превышает технически обоснованные нормы в 2-3 раза.

Известны смазочные композиции используемые для смазки узлов и механизмов машин, содержащие в качестве основы растительные масла [3, 4]. Однако применение данных смазочных композиций в гидравлических системах сельскохозяйственной техники не представляется возможным из-за их физико-химических показателей.

Наиболее близким аналогом заявляемой смазочной композиции является рапсовое масло, которое взято за прототип [5]. Однако, применение рапсового масла в качестве рабочей жидкости в гидравлических системах ограничивается следующими его недостатками: относительно низкие противоизносные и противозадирные свойства; низкая антиокислительная стабильность; низкая вязкостно-температурная характеристика (таблица 1 и 2).

Таблица 1

Характеристика масел по вязкости

Температура °С -15 0 20 40 60 80 100 120 Вязкость рапсового масла, мм²/с 7500 1200 99 44 27 14 6,5 2,2 Вязкость М-10Г₂, мм²/с 30000 4000 310 100 43 20 10 5 Вязкость МГЕ-46В, мм²/с 6500 1000 110 46 30 15 6 3

Таблица 2

Результаты сравнительных исследований масел

Масло 2070 СМТ-1
Время до задира, с
При n=1000 мин^-1, F=1800 Н 2070 СМТ-1
Момент трения, Н·м МАСТ-1
D пятна износа, мм
При F=200Н,
n=1500мин^-1, T=20мин Рапсовое масло 170 4,1 0,420 М-10 Г₂ 281 3,5 0,290 МГЕ-46В 210 3,7 0,310

Задачей изобретения является создание смазочной композиции на основе рапсового масла с улучшенными противоизносными, антифрикционными, противозадирными и антиокислительными свойствами с целью повышения надежности за счет снижения износа пар трения агрегатов гидравлических систем сельскохозяйственной техники и улучшения экологических показателей их работы.

Задача изобретения решается путем замены минеральных масел смазочной композицией на основе рапсового масла, содержащей по массе: 3…4% антиокислительной и противоизносной присадки ДФ-11; 3..4% противозадирной присадки ЭФО; 4…5% мелкодисперсного графита; 0,003…0,004% противопенной присадки ПМС-200А; рапсового масла до 100%.

Присадка ДФ-11 представляет собой диалкилдитиофосфат цинка, присадка ЭФО (ГОСТ 14625-78) - цинкобарниевая соль изо-бутилового эфира арилдитиофосфоновой кислоты, ПМС - 200А - полиметилсилоксан.

Экспериментальные исследования проб масел проводились на роликовой машине трения 2070 СМТ-1 и четырехшариковой машине трения МАСТ-1. При этом определялись: время до задира, скорость изнашивания роликов и диаметр пятна износа шариков. Исследования по оптимизации содержания присадок различного функционального назначения для формирования смазочной композиции на основе рапсового масла для гидравлической системы сельскохозяйственной техники производили согласно методике полного факторного эксперимента 3². При проведении исследований на машине трения МАСТ-1 параметром оптимизации служил диаметр пятна износа шариков, а двумя независимыми факторами - концентрация присадки и концентрация абразива соответственно.

По результатам проведенных исследований для присадки ДФ-11 установлено, что самое минимальное значение отклика (диаметр пятна износа) наблюдается при концентрации, соответствующей 3,7%. Дальнейшие исследования полученной смазочной композиции на машине трения 2070 СМТ-1 по определению времени до задира и момента трения показали, что данные параметры имеют величину равную 205 с и 3,8 Н⋅м соответственно. Сравнительный анализ показал, что по времени до задира это на 20,6% больше, чем у рапсового масла, но на 37% меньше, чем у масла М-10Г2 и на 7,3% меньше, чем у рапсового масла и на 8,6% больше, чем у масла М-10Г2 по моменту трения. Для улучшения противозадирных и антифрикционных свойств в смазочную композицию вводили присадки ЭФО и мелкодисперсный графит. Методика проведения исследований аналогична вышеуказанной для присадки ДФ-11.

Экспериментально установлено, что ведение в смазочную композицию присадки ЭФО в концентрации 3,2% позволит увеличить время задира до 341 с, что в 2 раза выше, чем рапсового масла и на 21,3% выше аналогичного показателя у масла М-10Г2. При этом величина момента трения снизилась, но не значительно, и составила 3,7 Н⋅м. В результате проведенных исследований и расчетов, определено, что минимальная величина момента трения, равная 2,8 Н⋅м, достигается при концентрации графита 4,197%.

На следующем этапе проводились сравнительные износные исследования рапсового масла, минеральных масел и полученной смазочной композиции на машине трения СМТ-1 (Фиг. 1).

Исходя из результатов, можно сделать вывод о том, что предлагаемая смазочная, содержащая по массе: 88,9% рапсового масла; 3,7% антиокислительной и противоизносной присадки ДФ-11; 3,2% противозадирной присадки ЭФО; 4,197% мелкодисперсного графита; 0,003% противопенной присадки ПМС-200А, по трибологическим характеристикам превосходит масло МГЕ-46В и находится на одном уровне с маслом М-10Г2.

На следующем этапе проводились стендовые исследования предлагаемой смазочной композиции с целью оценки изменения ее эксплуатационных свойств и определения влияния на изменение КПД гидронасоса и на скорость изнашивания его ресурсоопределяющих сопряжений.

Из полученных результатов (таблица 3) видно, что среднее значение износа для шестерен равно 0,0025 мм, для втулок 0,0068 мм, а скорость изнашивания 1,04⋅10^-5 мм/ч и 2,83⋅10^-5 мм/ч соответственно. Таким образом, при использовании предлагаемой смазочной композиции скорость изнашивания для шестерен насоса в 1,64 раза, а для втулок в 1,48 раза ниже предельных значений.

Таблица 3

Изменение размеров деталей шестеренного насоса в процессе стендовых исследований

Показатели Длина зуба шестерни, мм Ширина втулки, мм Ведущая Ведомая Нижняя ведущая шестерня Нижняя ведомая
шестерня Верхняя ведущая
шестерня Верхняя ведомая
шестерня До испытаний 22,036 22,037 27,995 27,995 27,992 27,993 После испытаний 22,034 22,034 27,987 27,988 27,985 27,988 Изменение показателя, мм 0,002 0,003 0,008 0,007 0,007 0,005

В таблице 4 представлено изменение характеристик смазочной композиции и объемного КПД шестеренного насоса.

Таблица 4

Изменение характеристик РМСК и объемного КПД шестеренного насоса

Время работы стенда, час 0 30 60 90 120 150 180 210 240 Объемный КПД насоса 0,86 0,86 0,85 0,85 0,85 0,84 0,84 0,83 0,83 Вязкость РМСК при 100 °С, мм²/с 8,500 8,505 8,513 8,522 8,534 8,539 8,549 8,556 8,568 Кислотное число РМСК, мгКОН/г 0,080 0,082 0,085 0,089 0,093 0,095 0,097 0,098 0,099

Полученные результаты показывают, что в процессе работы кинематическая вязкость смазочной композиции при 100°С увеличилась в 1,01 раза, а кислотное число повысилось в 1,24 раза, что находится в пределах требований, предъявляемых к качеству рабочих жидкостей.

Таким образом, разработанная смазочная композиция на основе рапсового масла обеспечивает снижение износа пар трения агрегатов гидравлических систем сельскохозяйственной техники и улучшает экологические показатели их работы.

Положительный результат предложенного технического решения заключается в повышении качества очистки рабочей жидкости за счет обеспечения непрерывного процесса ее очистки центробежным фильтром и реализацией процесса легирования очищенной рабочей жидкости присадкой.

Источники информации:

1. ГОСТ 12337-84. Масла моторные для дизельных двигателей. Технические условия.

2. ГОСТ 17479.3-85. Масла гидравлические. Технические условия.

3. Патент RU 2235759 С2. Едуков В.А., Болдашев Г.И., Ленивцев Г.А.

4. Патент RU 2341555. Едуков Д.А., Болдашев Г.И.

5. Кулиев, Р.Ш. Физико-химические свойства некоторых растительных масел [Текст] / Р.Ш. Кулиев // Химия и технология топлив и масел. - 1999. - №4. - с.36-37.

Изобретение относится к составу смазочных материалов, применяемых в гидравлических системах сельскохозяйственной техники. Смазочная композиция для гидравлических систем сельскохозяйственной техники, содержащая рапсовое масло, отличающаяся тем, что дополнительно содержит в качестве противоизносной и антиокислительной присадки присадку ДФ-11, в качестве противозадирной присадки - присадку ЭФО, в качестве антифрикционной добавки мелкодисперсный графит, в качестве противопенной присадки присадку ПМС-200А, при следующем соотношении компонентов по массе: ДФ-11 - 3…4%; ЭФО - 3…4%; мелкодисперсный графит - 4…5%, ПМС-200А - 0,003…0,004%, рапсовое масло - до 100%. Технический результат: повышение надежности за счет снижения износа пар трения агрегатов гидравлических систем сельскохозяйственной техники и улучшения экологических показателей их работы. 1 ил., 4 табл.

Смазочная композиция для гидравлических систем сельскохозяйственной техники, содержащая рапсовое масло, отличающаяся тем, что дополнительно содержит в качестве противоизносной и антиокислительной присадки присадку ДФ-11, в качестве противозадирной присадки присадку ЭФО, в качестве антифрикционной добавки мелкодисперсный графит, в качестве противопенной присадки присадку ПМС-200А, при следующем соотношении компонентов по массе: ДФ-11 – 3…4%; ЭФО - 3…4%; мелкодисперсный графит - 4…5%, ПМС-200А - 0,003…0,004%, рапсовое масло - до 100%.