ПЛАСТИЧНАЯ СМАЗКА Российский патент 2022 года по МПК C10M137/10 C10M133/12 C10M117/04 C10M149/18 C10M157/04 C10M157/08 C10M161/00 C10M169/06 

Изобретение относится к смазочным материалам, в частности к антифрикционным пластичным смазкам, и может быть использовано в качестве технологической смазки для узлов трения машин и механизмов, работающих в условиях высоких нагрузок и контакта с водой.

Известна пластичная смазка для тяжелонагруженных узлов трения качения (пат. РФ №2529461), содержащая комплексное кальциевое мыло стеариновой и уксусной кислот, созданное на основе стеариновой кислоты, уксусной кислоты и гидрата окиси кальция, графит мелкодисперсный, фенил-альфа-нафтиламин, ионол, с примененным в качестве синтетического углеводородного масла полиальфаолефинового масла при следующем соотношении компонентов в массовых долях: кислота стеариновая 7,0-16,0%; кислота уксусная 2,0-4,0%; гидрат окиси кальция 5,0-10,0%; графит мелкодисперсный 7,0-15,0%; фенил-альфа-нафтиламин 0,1-0,5%; ионол 0,3%; полиальфаолефиновое масло с вязкостью 23-28 сСт (при 100°С) 12,0-19,9%; сложный эфир пентаэритритового спирта и синтетических жирных кислот фракции С5-С9 - остальное.

Недостатком известной смазочной композиции является малый ресурс в тяжелонагруженных узлах трения, а также узлах трения, работающих в условиях повышенной влажности и контакта с водой, по причине ее низких антифрикционных и противозадирных свойств и высокой гигроскопичности, в том числе из-за наличия графита в составе, ввиду того, что при высоких контактных нагрузках слоистая структура графита измельчается и не способна создать на поверхности трения плотный защитный адсорбционный слой. Графит способен впитывать влагу, что в сочетании с гидратом окиси кальция способствует ее накоплению и, как следствие, вымыванию из тяжелонагруженного узла трения.

Наиболее близкой является известная пластичная смазка, на основе минерального или синтетического масла и комплексного кальциевого мыла стеариновой и уксусной кислот, дополнительно содержащая глицерин и пропиленгликоль - 1,2 при следующем содержании компонентов, мас. %:

комплексное кальциевое мыло стеариновой и уксусной кислот 4,5-15 глицерин 5-15 пропиленгликоль-1,2 20-50 минеральное или синтетическое масло до 100

(Авторское свидетельство СССР №722233)

Недостатком этой пластичной смазки являются ее низкие антифрикционные и противозадирные свойства в условиях работы в тяжелонагруженных узлах трения (например, в подшипниковых узлах) машин и механизмов, в условиях эксплуатации при повышенной влажности или контакте с водой, а следовательно, низкий ресурс эксплуатации узла трения из-за развития коррозии, которой способствует глицерин, поглощающий воду из окружающей среды в больших количествах.

Техническая задача: увеличение ресурса работы узлов пар трения при высоких нагрузках и контакте с водой.

Техническим результатом изобретения является обеспечение высоких антифрикционных свойств смазки в условиях работы в тяжелонагруженных узлах трения машин и механизмов, в условиях повышенной влажности или контакта с водой.

Указанная задача решается тем, что пластичная смазка, содержащая минеральное масло, комплексное кальциевое мыло стеариновой и уксусной кислот, согласно изобретению, дополнительно содержит: полипарафенилен-терефталамид, диалкилдитиофосфат цинка при следующем содержании компонентов, мас. %:

комплексное кальциевое мыло стеариновой и уксусной кислот 15-25 полипарафенилен-терефталамид 1,2-3,5 диалкилдитиофосфат цинка 0,1-2,5 минеральное масло остальное

В качестве основы пластичной смазки, например, может быть использовано минеральное масло марки И-40 (по ГОСТ 20799-88). Кроме того, возможно использование масла минерального индустриального отработанного, группы МИО по ГОСТ 21046-2015, являющегося отходом производства, повторное применение которого будет способствовать улучшению экологии.

Комплексное кальциевое мыло стеариновой и уксусной кислот в пластичной смазке является загустителем [Чичинадзе А.В., Трение, износ и смазка (трибология и триботехника) / А.В. Чичинадзе, Э.М. Берлинер, Э.Д. Браун и др.; под общ. Ред. А.В. Чичинадзе. - М.: Машиностроение, 2003.- 576с. С. 412].

Диалкилдитиофосфат цинка, например марки ДФ-11, используют в соответствии с ТУ 38.5901254-90. Он наряду с улучшением противоизносных свойств масла эффективно ингибирует коррозию, т.е. улучшает антикоррозионные и антиокислительные свойства смазки.

Введение в смазку полипарафенилен-терефталамида, обладающего улучшенными характеристиками в сравнении с остальными антифрикционными и противозадирными присадками, придает узлам трения стойкость по отношению к абразивным и режущим воздействиям. Его введение снижает износ пар трения, увеличивает ресурс работы узлов пар трения при высоких нагрузках и при контакте с водой, сокращает расход смазочного материала (пластичной смазки) (М.С. Дориомедов, Рынок арамидного волокна: виды, свойства, применение // Электронный научный журнал «Труды ВИАМ» -2020 - №11 DOI: 10.18577/2307-6046-2020-0-11-48-59).

Полипарафенилен-терефталамид (пара-арамидное волокно) в сочетании с загустителем - комплексным кальциевым мылом стеариновой и уксусной кислот, маслом минеральным, диалкилдитиофосфатом цинка проявляет высокие антифрикционные и противозадирные характеристики, способствует улучшению реологических свойств пластичной смазки, обладает повышенной стойкостью к вымыванию водой при эксплуатации в условиях повышенной влажности и контакта с водой.

Полипарафенилен-терефталамид за счет двойных межатомных связей способен улучшить стойкость пластичной смазки к вымыванию водой, улучшить адгезию к поверхностям трения и снизить газопроницаемость. Улучшение адгезионных свойств пластичной смазки, положительно влияет на антифрикционные свойства смазки и стойкость к вымыванию водой.

Смазка, содержащая полипарафенилен-терефталамид, представляет собой однородное мазеобразное вещество от светло- до темно-коричневого цвета с рабочим диапазоном температур смазки от -30°C до +180°C. Массовая доля воды в смазке составляет не более 0,1%, а массовая доля механических примесей - не более 0,05%. В таблице 1 приведены примеры рецептур составов смазок.

Таблица 1 Составы образцов пластичной смазки

Компонент Варианты составов образцов новой смазки для определения свойств, % Прототип 1 2 3 4 5 6 7 Комплексное кальциевое мыло стеариновой и уксусной кислот 15,0 17,5 20,0 22,5 25,0 4,5 15,0 Диалкилдитиофосфат цинка 0,1 0,7 1,3 1,9 2,5 - - Полипарафенилен-терефталамид 1,2 1,8 2,35 2,9 3,5 - - Масло минеральное 80,4 70,05 72,35 68,36 64,32 42,41 37,78 Глицерин - - - - - 10,68 9,44 Пропиленгликоль-1,2 - - - - - 42,41 37,78

Составы образцов заявляемой смазки испытаны стандартными методами и сравнены с составом пластичной смазки - прототипом.

Результаты испытаний композиций заявляемой пластичной смазки в сравнении с прототипом приведены в таблице 2.

Таблица 2 Свойства испытанных составов пластичных смазок

Наименование показателя Варианты составов заявляемой смазки Прототип 1 2 3 4 5 6 7 Пенетрация при 25°С по ГОСТ 5346-78, единиц 190 195 200 210 220 325 330 Температура каплепадения по ГОСТ 32394-2013, °С 230 236 241 245 250 200 205

Коррозионное воздействие на металлы по ГОСТ 2917-76 выдерживает выдерживает выдерживает выдерживает выдерживает выдерживает выдерживает Массовая доля свободной щелочи в пересчете на NaOH, %, по ГОСТ 6707 0,06 0,06 0,8 0,08 0,06 0,12 0,11 Нагрузка сваривания (P_c), кгс 184 193 194 198 204 162 171 Критическая нагрузка (Р_к), кгс 91 95 103 126 128 85 89 Индекс задира (Из), кгс 71 74 76 79 80 43 49 Потеря массы за счет вымывания водой по ГОСТ ISO 11009-2013 25 28 18 24 21 39 37 Коллоидная стабильность ГОСТ 7142-74, % 7,3 7,5 7,6 7,8 8,0 7,3 7,5 Эффективная вязкость по ГОСТ 7163-84, Па⋅с 1920 1883 1971 2020 2180 1300 1500

По результатам испытаний (табл.2) можно сделать следующие выводы:

Пенетрация, характеризующая степень густоты смазки при 25°С, определяющая возможность замерзания смазки в зимний период, составила от 190 до 220 единиц в сравнении с прототипом.

Температура каплепадения - определялась в соответствии с ГОСТ 32394-2013 и составила от 230 до 250°С.

Коррозионное воздействие на металлы, определенное в соответствии с испытаниями, проведенными по ГОСТ 2917-76, выдерживает.

Массовая доля свободной щелочи в пересчете на NaOH, %, характеризующая структуру пластичной смазки и ее эксплуатационные свойства, определялась испытаниями, проведенными по ГОСТ 6707-76.

Смазывающие свойства пластичной смазки определялись на четырехшариковой машине трения:

нагрузка сваривания (P_c) по ГОСТ 9490-75составила от 184 до 204 кгс;

критическая нагрузка (Р_к) по ГОСТ 9490-75 - от 91 до 128 кгс;

индекс задира - от 71 до 80 кгс.

Стойкость к вымыванию водой определялась в соответствии с испытаниями, проведенными по ГОСТ ISO 11009-2013. Потеря массы за счет вымывания водой составила: от 18 до 28%.

Коллоидная стабильность выделившегося масла - определялась испытаниями проведенными по ГОСТ 7142-74 и составила от 7,3 до 8,0%.

Эффективная вязкость, количественно характеризующая течение смазочного материала после приложения усилия и зависящая от скорости его деформации, определялась испытаниями, проведенными по ГОСТ 7163-84, и составила от 1883 до 2180 Па⋅с.

Данные таблицы 2 показывают, что предложенный состав пластичной смазки при заявленном соотношении компонентов обеспечивает высокий комплекс физико-химических свойств в сравнении с прототипом по коллоидной стабильности, температуре каплепадения, а главное, по триботехническим характеристикам (нагрузка сваривания, критическая нагрузка, индекс задира) и стойкости к вымыванию водой.

Заявленная совокупность существенных признаков предлагаемого состава ранее не была известна из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию «новизна».

Таким образом, за счет введения в состав пластичной смазки полипарафенилен-терефталамида, обладающего улучшенными характеристиками по сравнению с известными присадками, за счет особенностей строения микроструктуры, в сочетании с другими компонентами смазки способен улучшить стойкость пластичной смазки к вымыванию водой, улучшить адгезию к поверхностям трения и снизить газопроницаемость смазки, что позволит увеличить ресурс работы узлов пар трения при высоких нагрузках и контакте с водой.

Антифрикционная пластичная смазка для технологической смазки узлов трения машин и механизмов, которые работают в условиях высоких нагрузок и контакта с водой, содержащая минеральное масло, комплексное кальциевое мыло стеариновой и уксусной кислот, дополнительно содержит полипарафенилен-терефталамид, диалкилдитиофосфат цинка при следующем содержании компонентов, мас. %: комплексное кальциевое мыло стеариновой и уксусной кислот - 15-25; полипарафенилен-терефталамид - 1,2-3,5; диалкилдитиофосфат цинка - 0,1-2,5; минеральное масло – остальное. Техническим результатом изобретения является обеспечение высоких антифрикционных свойств смазки в условиях работы в тяжелонагруженных узлах трения машин и механизмов, в условиях повышенной влажности или контакта с водой. 2 табл.

Пластичная смазка, содержащая минеральное масло, комплексное кальциевое мыло стеариновой и уксусной кислот, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит: полипарафенилен-терефталамид, диалкилдитиофосфат цинка при следующем содержании компонентов, мас. %:

комплексное кальциевое мыло стеариновой и уксусной кислот 15-25 полипарафенилен-терефталамид 1,2-3,5 диалкилдитиофосфат цинка 0,1-2,5 минеральное масло остальное