Минерально-растительная смазочная композиция для тракторных трансмиссий Российский патент 2024 года по МПК C10M169/04 C10M101/04 C10M137/14 C10M137/02 C10N30/06 

Заявляемое техническое решение относится к составам смазочных материалов на основе растительных масел и может быть использовано в трансмиссиях сельскохозяйственных тракторов.

Известны смазочные материалы для трансмиссий на основе нефтяных и синтетических масел [1].

Одним из основных недостатков таких смазочных материалов является то, что по причине их низкой биоразлагаемости они являются источником загрязнения окружающей среды, что приводит к снижению плодородия почвы.

Известны смазочные композиции на основе растительных масел, которые используются для смазки узлов и агрегатов сельскохозяйственной техники [2, 3]. Однако применение данных смазочных композиций в трансмиссиях сельскохозяйственной техники не представляется возможным из-за их физико-химических и трибологических показателей.

Наиболее близким по технической сущности аналогом заявляемой смазочной композиции является масло М-10Г₂ [4], которое используется в узлах трения сельскохозяйственной техники и изготавливается на основе минеральных базовых масел с добавлением композиции присадок. К недостаткам вышеуказанного масла относятся относительно невысокие противоизносные, противозадирные и антифрикционные свойства, следствием чего является повышенный износ деталей. Помимо этого, неизбежные утечки из агрегатов трансмиссий сельскохозяйственной техники в процессе применения масла приводит к загрязнению почв экотоксичными продуктами.

Задачей предлагаемого технического решения является создание минерально-растительной смазочной композиции для тракторных трансмиссий с требуемыми противоизносными, антифрикционными и противозадирными свойствами, обеспечивающей повышение ресурса за счет снижения скорости изнашивания пар трения агрегатов трансмиссий сельскохозяйственной техники и улучшение экологических показателей их работы.

Решение поставленной задачи достигается путем замены смазочного материала на основе базового минерального масла минерально-растительной смазочной композицией на основе рапсового масла, и содержащей в качестве антиокислительной и депрессорной присадки присадку ДФБ, в качестве противоизносной присадки присадку ЭФО, в качестве противозадирной присадки присадку ЛЗ-23к, в качестве антипенной присадки присадку ПМС-200А, в качестве вязкостной добавки смазку Литол-24, при следующем соотношении компонентов по массе: ДФБ - 2,2%; ЭФО - 5%; ЛЗ-23к - 4%; ПМС-200А - 0,002%; Литол-24 - 4%; рапсовое масло - до 100%, подвергнутая магнитно-гидродинамической обработке.

Присадка ДФБ представляет собой концентрат диалкилдитиофосфата цинка, модифицированного бором в масле (ТУ 38.1011131-87), присадка ЭФО - цинкобариевую соль изобутилового эфира арилдитиофосфоновой кислоты (ТУ 38.1011210-89), присадка ЛЗ-23к - продукт взаимодействия изопропилксаитогената калия с дихлорэтаном (ГОСТ 11883-77), присадка ПМС-200А - полиметилсилоксановую жидкость (ОСТ 6-02-20-79, с изм. 1-7), Литол-24 - консистентную смазку (ГОСТ 21150-87).

Магнитно-гидродинамическая обработка смазочной композиции осуществлялась посредством обработки ее в магнитном активаторе при следующих условиях: общая длина зоны магнитной активации - 250 мм; величина напряженности магнитного поля в рабочем зазоре - 600 кА/м; количество пересечений объемом смазочной композиции зоны магнитной активации не менее 20 раз [5].

Заявленная минерально-растительная смазочная композиция для тракторных трансмиссий изготавливалась следующим образом. В подготовленное техническое рапсовое масло добавлялись присадки ДФБ - 2,2%, ЭФО - 5%, ЛЗ-23к - 4%, ПМС-200А - 0,002% и Литол-24 - 4% по массе, смесь нагревалась до 200°С и постоянно перемешивалась в течение 1 часа. Полученную смазочную композицию медленно охлаждали до температуры 40°С и гомогенизировали.

На фиг. 1 представлено изменение вязкости смазочной композиции от содержания Литол-24; на фиг. 2 представлены результаты измерения диаметра пятна износа при испытании смазочных композиций на машине трения на базе МАСТ-1; на фиг. 3 представлены результаты оценки противозадирных свойств смазочных композиций на машине трения 2070 СМТ-1; на фиг. 4. представлены результаты оценки антифрикционных свойств смазочных композиций на машине трения 2070 СМТ-1; на фиг. 5 представлены результаты изменения среднего износа зубьев шестерён по длине общей нормали от продолжительности работы редукторного стенда.

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, время до задира и момент трения.

Сравнительные лабораторные исследования масла М-10Г₂ и рапсового масла позволили установить, что для использования его в качестве основы для минерально-растительной смазочной композиции (МРСК) существует необходимость его легирования присадками и добавками. Улучшение физико-химических и триботехнических свойств рапсового масла добивались легированием присадками, в следующем количестве по массе: ДФБ-2,2%, ЭФО - 5%, ЛЗ-23к - 4%, ПМС-200А - 0,002%.

Для повышения вязкости рапсового масла с присадками до уровня минерального М-10Г₂ в него добавляли консистентную смазку Литол-24 с последующей гомогенизацией. Литол-24 добавляли в количестве 2, 4, 6 и 8%. Как видно из графика (фиг. 1), добавление в рапсовое масло 4% Литол-24 достаточно для достижения вязкости сопоставимой с минеральным маслом М-10Г₂. Для сравнительной оценки трибологических свойств предлагаемой МРСК и минерального масла М-10Г₂ была проведена серия опытов по определению диаметра пятна износа, времени работы масла до задира и момента трения. В данной серии опытов исследовались трибологические свойства МРСК подвергнутой магнитно-гидродинамической обработке (МГДО).

Как показывают результаты экспериментов (фиг. 2, фиг. 3, фиг. 4), подобранный комплект присадок и добавок к рапсовому маслу позволил получить трибологические свойства МРСК сопоставимые с минеральным маслом М-10Г₂, отличающиеся на погрешность эксперимента. Это можно объяснить выбором присадок характерных для трансмиссионных масел, чем и нивелировался недостаток основы. При этом проведенная магнитно-гидродинамическая обработка МРСК позволяет повысить ее трибологические свойства на 7…10%.

С целью оценки влияния МГДО предлагаемой минерально-растительной смазочной композиции на абразивное изнашивание поверхностей трения были проведены испытания двух редукторов привода лебёдки трактора ТДТ-55 Онежского тракторного завода, соединённых в замкнутый силовой контур. В ходе проведения испытаний оценивалось влияние МГДО на снижение скорости изнашивания деталей редукторного стенда. На основе результатов испытаний (таблица 1) можно сделать вывод о том, что предлагаемая МРСК позволяет получить скорость изнашивания пар трения зубчатых редукторов сопоставимую с минеральным маслом М-10Г₂.

Таблица1

Средняя скорость изнашивания деталей редукторов

Контролируемый износ Средняя скорость изнашивания, 10^-5 мм/ч Вид смазочного материала М-10Г₂ МРСК МРСК+МГДО По длине общей нормали шестерён:
ведущей
промежуточной
ведомой 9,7
14,5
10,3 9,5
14,2
9,8 8,3
12,3
8,6 По ширине шлицев валов:
ведущего
промежуточного
ведомого 9,3
13,6
8,7 9,0
13,3
8,7 7,8
10,9
7,6 По радиальному зазору в подшипнике 0,45 0,43 0,38

В свою очередь комплексное использование МРСК, подвергаемой МГДО, по сравнению с маслом М-10Г₂ и МРСК уменьшает в среднем скорость изнашивания по длине общей нормали шестерён на 14%, шлицев на 18% и скорость изнашивания по радиальному зазору в подшипнике на 13,5%.

Установлено (фиг. 5) что средняя величина износа зубьев промежуточной шестерни по длине общей нормали практически одинаково изменяется для масла М-10Г₂ и МРСК, и наблюдается снижение интенсивности накопления износа при МГДО МРСК. Результаты испытаний смазочных материалов в различных системах смазки редукторов также показывают, что изменение трибологических свойств МРСК, подвергаемой МГДО, по сравнению с минеральным маслом и МРСК происходит менее интенсивно. Так изменение за 500 часов работы D_и для М-10Г₂ составило 18%, а при применении МРСК, подвергаемой МГДО - 13%.

Таким образом, разработанная минерально-растительная смазочная композиция для тракторных трансмиссий соответствует требованиям, предъявляемым к многоцелевым минеральным маслам, обеспечивает повышение ресурса за счет снижения скорости изнашивания пар трения агрегатов трансмиссий сельскохозяйственной техники и улучшает экологические показатели их работы.

Источники информации

1. Остриков, В. В. Топливо, смазочные материалы и технические жидкости [Текст] / В.В. Остриков, А.И. Петрашев. - Вологда: Инфра-Инженерия, 2019. - 244 с.

2. Патент № 2804615 С1, Российская Федерация, МПК С10М 101/00 (2023.08), С10М 169/04 (2023.08), С10М 137/10 (2023.08), С10N 2040/08 (2023.08), С10N 2030/06 (2023.08). Смазочная композиция для ходовых систем на основе рапсового масла : №2023107409 : заявл. 28.03.2023 : опубл. : 02.10.2023 / Володько О.С., Быченин А.П., Бухвалов А.С., Бажутов Д.Н. ; заявитель Самарский ГАУ. - 6 с. : ил. - Текст : непосредственный.

3. 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.

4. ГОСТ 8581-2021 Масла моторные для автотракторных дизелей. Технические условия [Текст]. - М. : Российский институт стандартизации, 2022. - 16 с.

5. Патент №69865 U1, Российская федерация, МПК С10М 177/00 (2006.01), С10G 71/00 (2006.01). Магнитный активатор смазочных материалов : №2007131452 : заяв. 16.08.2007 : опубл. : 10.01.2008 / Едуков Д.А., Болдашев Г.И.. ; заявитель Едуков Д.А. - 7 с. : ил. - Текст : непосредственный.

Изобретение относится к получению смазочных материалов на основе растительных масел для использования в трансмиссиях сельскохозяйственных тракторов. Минерально-растительная смазочная композиция для тракторных трансмиссий содержит рапсовое масло, в качестве антиокислительной и депрессорной присадки присадку ДФБ, в качестве противоизносной присадки присадку ЭФО, в качестве противозадирной присадки присадку ЛЗ-23к, в качестве антипенной присадки присадку ПМС-200А, в качестве вязкостной добавки смазку Литол-24, при следующем соотношении компонентов по массе: ДФБ - 2,2%; ЭФО - 5%; ЛЗ-23к - 4%; ПМС-200А - 0,002%; Литол-24 - 4%; рапсовое масло - до 100%. Указанный состав подвергают магнитно-гидродинамической обработке в магнитном активаторе при общей длине зоны магнитной активации 250 мм, величине напряженности магнитного поля в рабочем зазоре 600 кА/м и количестве пересечений объемом смазочной композиции зоны магнитной активации не менее 20 раз. Изобретение позволяет обеспечить повышение ресурса за счет снижения скорости изнашивания пар трения агрегатов трансмиссий сельскохозяйственной техники, улучшить экологические показатели их работы. 5 ил., 1 табл.

Минерально-растительная смазочная композиция для тракторных трансмиссий, содержащая рапсовое масло, отличающаяся тем, что cодержит в качестве антиокислительной и депрессорной присадки присадку ДФБ, в качестве противоизносной присадки присадку ЭФО, в качестве противозадирной присадки присадку ЛЗ-23к, в качестве антипенной присадки присадку ПМС-200А, в качестве вязкостной добавки смазку Литол-24, при следующем соотношении компонентов по массе: ДФБ - 2,2%; ЭФО - 5%; ЛЗ-23к - 4%; ПМС-200А - 0,002%; Литол-24 - 4%; рапсовое масло - до 100%, и подвергнута магнитно-гидродинамической обработке в магнитном активаторе при общей длине зоны магнитной активации 250 мм, величине напряженности магнитного поля в рабочем зазоре 600 кА/м и количестве пересечений объемом смазочной композиции зоны магнитной активации не менее 20 раз.