Смазочная композиция для закрытых пар трения сталь-сталь Российский патент 2025 года по МПК C10M105/12 C10M105/14 C10M129/40 

Изобретение относится к области смазочных композиций на водной основе, используемых для смазки тяжело-нагруженных закрытых пар трения сталь-сталь (зубчатые редукторы агрегатов трансмиссии).

Известно, что важнейшей функцией смазки является уменьшение сил трения и интенсивности изнашивания, а также охлаждения зоны трения[Справочник по триботехнике (в 3-х томах) под ред. М. Хебды и А. В. Чичинадзе. - М.: Машиностроение, 1990]. Кроме этого, смазочные материалы являются одним из источников загрязнений природной среды. Это объясняется прежде всего низкой биоразлагаемостью минеральных и синтетических масел и смазок [Евдокимов, А.Ю. Смазочные материалы и проблемы экологии / А.Ю. Евдокимов, И.Г. Фукс, Т. П. Шабалина. - М.: ГУП Изд-во «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2000. - 424 с].

Известно, что водно-глицериновые жидкости применяются в качестве рабочих жидкостей гидросистем [Бударова О.П. Рабочие среды гидравлических и пневматических систем / О.П. Бударова, А.В. Болдырев; под ред. И.Х. Исрафилова. - Казань: Изд-во Казан, ун-та, 2019 - 254 с: ил. 56 - Библиогр. 22 назв.; Авторское свидетельство СССР №591493,кл. С 10 М 3/04, 1978].

Известен смазочный материал на водной основе, содержащий от 5 до 80 мас. % водорастворимого полиалкиленгликоля, выбранного из статистического сополимера, состоящего из полиоксиэтилена, полиоксипропилена, другого полиоксиалкилена с одной или несколькими гидроксильными концевыми группами или их смеси, и из блок-сополимера, состоящего из полиоксиэтилена, полиоксипропилена, другого полиоксиалкилена или их смеси, от 0,5 до 20 мас. % пенящихся или непенящихся эмульгаторов из класса анионных, неионогенных или катионных тензидов, водорастворимых или эмульгируемых в воде эфиров карбоновой кислоты, от 0,5 до 50 мас. % антифриза, выбранного из группы, состоящей из алкиленгликоля, глицерина, солей или ионных жидкостей, от 0,05 до 10 мас.% антикоррозионных добавок, выбранных из группы, состоящей из алканоламинов, производных борной кислоты или карбоновой кислоты, от 0,001 до 1 мас. % добавок для предотвращения ценообразования, выбранных из группы, состоящей из полидиметилсилоксанов или акрилатных полимеров, от 0,05 до 5 мас. % вещества, защищающего от износа, от 0,001 до 0,5 мас. % сорбиновой кислоты в качестве биоцида и от 0,05 до 5 мас. % наночастиц Ceroxid и воды [Патент на изобретение РФ №2550498 С2. Патентообладатель: КЛЮБЕР ЛУБРИКАЦИОН МЮНХЕН. Автор(ы): Мартин ШМИД-АМЕЛУКСЕН (DE), Мартин ШВАЙГКОФЛЕР (DE), Томас КИЛЬТХАУ (DE), Йохен МЮЛЕМАЙЕР (DE). Дата публикации заявки: 10.10.2013 Бюл. №28. Опубликовано: 10.05.2015 Бюл. №13]. Смазка обладает высокими триботехническими свойствами и обеспечивают отличную смазку в парах трения металл-металл в диапазоне рабочих температур от -40°С до 200°С. Основным недостатком данного смазочного материала является низкая биологическая разлагаемость продукта, поэтому обязательна локализация участков в случае утечек, не допущение попадания в канализационные системы, попадания в открытые и грунтовые воды и почвы, т.к. образуется накопительный эффект антропогенного влияния на окружающую среду.

Наиболее близкой к предлагаемому изобретению по составу и достигаемому результату является гидравлическая жидкость Стеол М [ГОСТ 5020-75. Жидкость "Стеол-М". Технические условия], содержащая в своем составе, мас.%: глицерин - 44,9-47,7; этиловый спирт - 18,7-19,7; добавки - 1,9-2,04; остальное - вода. Недостатком жидкости Стеол М является низкая смазочная способность.

Техническим результатом изобретения является повышение антифрикционных и противоизносных свойств композиции в тяжело-нагруженном контакте металлических поверхностей.

Технический результат достигается тем, что предлагается смазочная композиция закрытых пар трения сталь-сталь, содержащая воду, спирт, глицерин.

Отличительными признаками изобретения является то, что в качестве глицерина она содержит пропантриол–1,2,3 (глицерин), в качестве спирта – пропан-2-ол (изопропиловый спирт) и дополнительно содержит ундецилат меди, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

пропантриол-1,2,3 (глицерин) 10-30 пропан-2-ол (изопропиловый спирт) 40-50 ундецилат меди 1-5 вода остальное

Отличительным признаком изобретения является введение в состав смазочной композиции для закрытых пар трения сталь-сталь ундецилата меди, который резко понижает коэффициент трения и повышает антикоррозионные свойства продукта.

Приготовление композиции заключается в смешении воды с пропан-2-олом (изопропиловым спиртом),при комнатной температуре в резервуаре с последующей добавкой пропантриола-1,2,3 (глицерина) до получения вязкости от 3 до 35 сСт при 100°С, от 16 до 135 сСт при 50°С, и введение ундецилата меди. Составы композиций приведены в таблице 1.

Смазочная способность прототипа и композиции согласно изобретению, включающая оценку противоизносных и антифрикционных свойств, исследуют на стандартной испытательной машине трения 2070 СМТ-1 (аналог ИИ-5018). Машина трения СМТ-1 предназначена для испытания на трение и износ, для изучения процессов трения и износа металлов, сплавов и жестких конструкционных пластмасс. Принцип действия машины заключается в стирании прижимаемой друг к другу пары образцов с заданной силой. Схема трения: «вращающийся диск - неподвижный шар» различных диаметра и ширины. Во время испытания регистрируются частота вращения, момент трения, сила прижимания, величина износа, запись температуры. В соответствии с паспортными данными завода-изготовителя испытания могут проводиться с предельной нагрузкой до 5 кН, частотой вращения вала до 1500 об/мин и моментом трения до 20 Н м. Испытывают пары трения сталь-сталь. Материал вращающегося диска - сталь 45 диаметром 40 мм, подвергнутая закалке с твердостью HV30, шероховатость Ra 0,06-0,08 мкм. Материал неподвижного шара - ШХ-15диаметром 10 мм. Нагрузка на образец составляет от 200 до 700 Н. Скорость скольжения 1 м/с.

Смазочные свойства композиций характеризуются величинами: ширина дорожки трения на подвижном теле (h), коэффициент трения (f), площадь пятна износа на неподвижном теле (S), прирост температуры за путь равный 1000 м пробега (AT). Результаты испытаний смазочной способности композиций приведены в таблице 2.

Из таблицы 2 следует, что введение в состав ундецилата меди позволяет существенно повысить антифрикционные и противоизносные свойства системы вода-изопропиловый спирт-глицерин-триэтаноламин, обеспечивая пониженный износ сопряженных материалов пары трения, малую величину коэффициента трения и температуры в контактной зоне. Коррозионные испытания вышеуказанных материалов, показывают, что они имеют оценку 1 по наличию пятен ржавчины и протравленных пятен по 6 - бальной шкале в соответствии с ГОСТ ISO 11007-2013 «Нефтепродукты и смазочные материалы. Определение противокоррозионных свойств консистентных смазок», что говорит о высокой коррозионной стойкости предложенных материалов.

Композиции на водной основе рекомендуются для смазки тяжело-нагруженных пар трения сталь-сталь (зубчатые редукторы)

Изобретение относится к области смазочных композиций на водной основе, используемых для смазки тяжело нагруженных закрытых пар трения в зубчатых редукторах. Предлагается смазочная композиция для закрытых пар трения сталь-сталь, содержащая компоненты в следующем соотношении, мас. %: пропантриол-1,2,3 (глицерин) 10-30, пропан-2-ол (изопропиловый спирт) 40-50, ундецилат меди 1-5, вода остальное. Технический результат - повышение антифрикционных и противоизносных свойств композиции в тяжело нагруженном контакте металлических поверхностей. 2 табл.

Смазочная композиция для закрытых пар трения сталь-сталь, содержащая воду, спирт, глицерин, отличающаяся тем, что в качестве глицерина она содержит пропантриол-1,2,3 (глицерин), в качестве спирта – пропан-2-ол (изопропиловый спирт) и дополнительно содержит ундецилат меди, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

пропантриол-1,2,3 (глицерин) 10-30 пропан-2-ол (изопропиловый спирт) 40-50 ундецилат меди 1-5 вода остальное