Смазочная композиция для ходовых систем на основе рапсового масла Российский патент 2023 года по МПК C10M101/00 C10M169/04 C10M137/10 C10N40/08 C10N30/06 

Заявляемое техническое решение относится к составам смазочных материалов на основе растительных масел и может быть использовано в ходовых системах сельскохозяйственной техники.

Известны смазочные материалы для ходовых систем сельскохозяйственной техники на основе нефтяных и синтетических масел [1].

Недостатком таких смазочных материалов является то, что по причине низкой биоразлагаемости минеральных масел и смазок они являются одним из основных источников загрязнения окружающей среды.

Известны смазочные композиции, используемые для смазки узлов и механизмов сельскохозяйственной техники, содержащие в качестве основы растительные масла [2, 3]. Однако использование данных смазочных композиций в ходовых системах сельскохозяйственной техники не представляется возможным из-за их физико-химических и трибологических показателей.

Наиболее близким по технической сущности аналогом заявляемой смазочной композиции является масло ТЭп-15 (Т-2-18) [4], которое применяется в узлах трения колесных и гусеничных транспортных средств и содержит в качестве основы смесь минеральных масел. Недостатком вышеуказанного масла являются относительно низкие противоизносные и антифрикционные свойства базового масла, что приводит к повышенному износу деталей. Кроме того, при неизбежных утечках из узлов ходовых систем сельскохозяйственной техники в процессе применения масла происходит загрязнение почв экотоксичными продуктами.

Задачей предлагаемого технического решения является создание смазочной композиции для ходовых систем на основе рапсового масла с требуемыми противоизносными, антифрикционными и противозадирными свойствами, обеспечивающей повышение надежности за счет снижения износа пар трения ходовых систем сельскохозяйственной техники и улучшение экологических показателей их работы.

Решение поставленной задачи достигается путем замены смазочного материала на основе минеральных масел смазочной композицией на основе рапсового масла, содержащей в качестве противоизносных, антифрикционных и противозадирных присадок: присадки ДФ-11к и Т-43, в качестве загущающей добавки смазку ЦИАТИМ-203, при следующем соотношении компонентов по массе: ДФ-11к - 3,9%; Т-43 - 4,2%; ЦИАТИМ-203 - 8,0%; рапсовое масло - до 100%.

Присадка ДФ-11к представляет собой присадку на основе диалкилдитиофосфатов цинка (ТУ 0257-103-40065452-2007), присадка Т-43 - пакет присадок к трансмиссионным маслам (ТУ 0257-002-40065452-97), ЦИАТИМ-203 - смазку на основе минерального масла (ГОСТ 8773-73).

Заявленная смазочная композиция для ходовых систем на основе рапсового масла изготавливалась следующим образом. В подготовленное техническое рапсовое масло добавлялись присадка ДФ-11к - 3,9%, Т-43 - 4,2% и ЦИАТИМ-203 - 8% по массе, смесь нагревалась до 200°С и постоянно перемешивалась в течении 1 часа. Полученную смазочную композицию медленно охлаждали до температуры 40°С и гомогенизировали.

Экспериментальные исследования проб смазочных материалов проводились на четырехшариковой машине трения МАСТ-1 и роликовой машине трения 2070 СМТ-1. При этом определялись следующие параметры: диаметр пятна износа, скорость изнашивания роликов, массовый износ роликов, момент трения и время до задира. Исследования по оптимизации содержания в базовом масле присадок различного назначения для формирования смазочной композиции на основе рапсового масла для ходовых систем сельскохозяйственной техники производили согласно методике полного факторного эксперимента 3². При проведении исследований на МАСТ-1 определяли значения диаметра пятна износа при различных концентрациях присадок. Результаты исследований показали, что диаметр пятна износа снижается с увеличением концентраций присадок ДФ-11к и Т-43 и достигает минимального значения при добавлении к рапсовому маслу 3,9% присадки ДФ-11к и 4,2% присадки Т-43. Проведенные далее сравнительные исследования товарного смазочного материала и рапсового масла с присадками и без них (фиг. 1) показали, что добавление к рапсовому маслу присадок ДФ-11к и Т-43 в указанных выше концентрациях позволяет снизить износ в 1,42 раза по сравнению с минеральным смазочным материалом и в 1,55 раза по сравнению с чистым рапсовым маслом.

Результаты полного факторного эксперимента на машине трения типа МАСТ-1 позволили определить оптимальные концентрации присадок и использовать полученные данные при дальнейшей оптимизации разрабатываемой смазочной композиции.

Далее проводились исследования на машине СМТ-1 с целью определения зависимости скорости изнашивания образцов от вязкости смазочной композиции. В качестве загущающего компонента использовалась смазка ЦИАТИМ-203, концентрация которой варьировалась от 0 до 8% с шагом 4%. По результатам исследований, проведенных по методике полного факторного эксперимента, установлено, что повышение вязкости смазочной композиции на основе рапсового масла и присадок ДФ-11к и Т-43 добавлением в нее смазки ЦИАТИМ-203 в количестве 4% способствовало снижению износа роликов на 6%, а добавление 8% смазки ЦИАТИМ-203 - на 15%. Снижение скорости изнашивания можно объяснить увеличением толщины смазочного слоя в контакте, вызванным повышением вязкости смазочной композиции. Таким образом, целесообразным является увеличения вязкости смазочной композиции путем добавления в ее состав 8% смазки ЦИАТИМ-203.

Далее для оценки свойств полученной смазочной композиции на основе рапсового масла в сравнении с другими смазочными материалами были проведены сравнительные исследования на машине трения СМТ-1.

Износные исследования показали (таблица 1), что для разработанной смазочной композиции износ образцов ниже на 3,4% по сравнению с минеральным смазочным материалом и на 14,4% ниже по сравнению с чистым рапсовым маслом. Температура в контакте при этом снизилась на 12,7% по сравнению с образцами, работавшими на чистом рапсовом масле, и была на уровне минерального смазочного материала. Кроме того, было установлено, что введение комплекса присадок и повышение вязкости способствуют снижению момента трения на 24,4% и повышению времени до предзадирного состояния на 97 с по сравнению с чистым рапсовым маслом. По сравнению с товарным минеральным смазочным материалом момент трения снизился на 8,8%, а время до предзадирного состояния возросло на 1 с.

Таблица 1
Результаты сравнительных исследований смазочных материалов на роликовой машине трения Показатели ТЭп-15
(ТМ-2-18) Рапсовое масло 83,9% рапсового масла
+ 3,9% ДФ-11к
+ 4,2% Т-43
+ 8% ЦИАТИМ-203 Массовый износ роликов, мг 26,4 29,8 25,5 Момент трения, Н⋅м 3,4 4,1 3,1 Температура в зоне контакта, °С 70 79 69 Время до предзадирного состояния, с 263 167 264

Таким образом, разработанная смазочная композиция на основе рапсового масла соответствует требованиям, предъявляемым к многоцелевым трансмиссионным маслам, обеспечивает снижение износа пар трения ходовых систем сельскохозяйственной техники и улучшение экологических показателей их работы.

Источники информации

1. Манг, Т. Смазки. Производство, применение, свойства / Т. Манг. - СПб.: Профессия, 2010. - 956 с.

2. Патент №2760456 C1 Российская Федерация, МПК C10M 169/04 (2006.01), C10M 101/00 (2006.01), C10M 155/02 (2006.01), C10M 137/10 (2006.01), C10N 30/06 (2006.01), C10N 40/08 (2006.01). Смазочная композиция для гидравлических систем сельскохозяйственной техники: №2021112134: заявл. 28.04.2021: опубл.: 25.11.2021 / Володько О.С., Быченин А.П., Бажутов Д.Н.; заявитель Самарский ГАУ. - 7 с.: ил. - Текст: непосредственный.

3. Патент №2341555. Российская Федерация, МПК C10M 169/04 (2006.01), C10M 101/00 (2006.01), C10M 129/10 (2006.01), C10M 143/06 (2006.01), C10M 155/02 (2006.01). Смазочная композиция: №2007121290/04: заявл. 06.06.2007: опубл.: 20.12.2008 / Едуков Д.А., Болдашев Г.И.; заявитель Самарская областная организация ВОИР. - 7 с.: ил. - Текст: непосредственный.

4. ГОСТ 23652-79 Масла трансмиссионные. Технические условия [Текст]. - М.: Стандартинформ, 2011. - 13 с.

Изобретение относится к смазочной композиции для ходовых систем на основе рапсового масла, содержащей базовое масло, пакет присадок и загуститель, при этом в качестве базового используется рапсовое масло, содержит в качестве противоизносных, антифрикционных и противозадирных присадок присадки ДФ-11к и Т-43, в качестве загущающей добавки смазку ЦИАТИМ-203 при следующем соотношении компонентов по массе: ДФ-11к - 3,9%; Т-43- 4,2%; ЦИАТИМ-203 - 8,0%; рапсовое масло - до 100%. Использование изобретения обеспечивает повышение надежности за счет снижения износа пар трения ходовых систем сельскохозяйственной техники и улучшение экологических показателей их работы. 1 ил., 1 табл.

Смазочная композиция для ходовых систем на основе рапсового масла, содержащая базовое масло, пакет присадок и загуститель, отличающаяся тем, что в качестве базового используется рапсовое масло, содержит в качестве противоизносных, антифрикционных и противозадирных присадок: присадки ДФ-11к и Т-43, в качестве загущающей добавки смазку ЦИАТИМ-203 при следующем соотношении компонентов по массе: ДФ-11к – 3,9%; Т-43 – 4,2%; ЦИАТИМ-203 – 8,0%; рапсовое масло – до 100%.