Смазочная композиция Советский патент 1983 года по МПК C10M1/04 

со

о

СР

ф со Изобретение относится к составам смазочных материалов, используемых в системах гидродинамической смазки псудаипников скольжения турбомашин. .Известны смазочные материалы на редове нефтяных масел, содержащие ра Линные присадки, улучшающие зксплуат цйонные свойства этих материалов, ис ирльзуемых для смазки турбин 1. Известны смазочные материалы, пре ставляющие собой водомасляные эмульсии, имекицие лучшие теплоотводящие сврйства, чем чистые масла 2. Однако эти материалы имеют недостаточно высокие эксплуатационные сво ства. . Известна смазочная ко мпозиция, ис пользуемая в теплоэнергетике для сма зывания подшипников паровых и газовы турбин, содержащая нефтяное масло и 2-25 об.% суспендированного базового масла., охлажденного до температуры его застывания 3, Недостатком известной смазочной . композиции является ее ограниченная тёплоаккумулирующая способность, обу ловленная довольно низким значением предельно допустимой концентрации застывших при охлаждении частиц масла (25 об.% ), поскольку при концентрациях этих частиц более 25 об.% суспензия становится структурно неустойчивой (начинается коагуляция частиц, быстрое их осаждение, ухудате ние работы смазочного клина в подшип .нике ). Целью изобретения является улучше ние теплоотводящих .свойств и снижени расхода смазочной композиции при сох ранении ее эксплуатационных свойств: противоизносных, антифрикционных, смазывающих и других. Поставленная цель-достигается тем что смазочная композиция, содержащая нефтяное масло и суспендированное неф тяное масло, охлажденное до температуры его застывания, дополнительно содержит суспендированные чешуйчатый лед или твердую двуокись углерода при следующем соотношении компонентов, об.%: Суспендированное нефтяное масло2-25 Суспендированный ; чешуйчатый лед2-35 или суспендированная твердая двуокись углерода0,5-15 Нефтяное маслоДо 100 Для получения суспензии приготовляют смеси, содержащие каждая 2,10 и 25 об, % суспендированных з-астывших при охлаждении частиц зового масла Тп-22 и дополнительно 2 20 и 35 об. % суспендированного чешуйчатого Bb-i дяного льда, а также 0,5 и 15 об.% суспендированной твердой двуокиси угле1 ода. Каждую суспензию длительно (2050 ч) проверяют в экспериментальном гидродинамическом подшипнике с диаметром цилиндрической расточки 150 мм, шириной вкладыша 150 мм, относительным диаметральным зазором 1,3 X Ю-, при удельной нагрузке 15 кг/см и частоте вращения вала 5000 об/мин. Для приготовления чешуйчатого водяного льда используют кристаллизатор непрерывного действия конструкции ВНИХИ (300 испарительных плит размером 400 X 300 мм, щелевой зазор 1 мм, фитильный капляр в виде сетки № 90 ) с автономной холодильной установкой и фреоновым компрессорноконденсаторным агрегатом. Для приготовления суспендированных частиц базового масла используют диспергирующее устройство УралВТИ, оборудованное распыливающей форсункой, встроенной в потолочной части осадительной колонны (заключенной в криогенную рубашку - по аналогии с йзвестнь1м устройством. Для приготовления суспендированных частиц сухого снега используют статический вихревой диспергатор конструкции УралВТИ. Характеристика базового масла: турбинное марки Тп-22 ГОСТ 9972-74, содержание серы 2%, плотность, при 35°С - 885,4 кг/мм удельная теплоемкость при 35°С - 1,84 кДж/кг, динг мическая вязкость при 35®С - 39 х X 10%1а-с. При испытаниях измерясют: расход композиции на выходе- из подшипника (объемным методом), концентрацию и дисперсность суспендированных частиц (методом микрофотографированияJ, потери мощности на трение (по загрузке приводного электродвигателя), температуру масла и баббитЬ (термопе рами ХК ),вязкость исходной композиции (вискозиметром ВПШ ), энтальпию исходной смеси стандартным калориметром, толщину смазочного слоя в подшипнике {индуктивными датчиками и прибором ЕИ-12 /. Экспериментальные характеристики смазочных композиций .и их состав приведены в таблице. Содержание, об.%: базового Ч 100 90 80 85 63 мае даСуспендированныхотвердевших при - охлалсдении частиц мacлa

чешуйчатогго водяЧ. ного льда частиц двуокиси углеродаПараметры исходной смазоч ной композиции; энтальпия, кДж/кг 40 -19 -29 -87 динамическая вязкость , .с. /X 39 5.6 74 65 -100

Параметры подшипника:

расход смазочной композиции, кг/с р. 0,47 0,32 0,19 0,17 0,12 0,2 t° 70

65 67 70 65 68 65 75 минимальная толщина смазочнойпленки, мкм ti 65 67 70 72 70

потери МОЩ-

ности на

трение,

кВт N 23,8 24,1 23,9 24,5 24,5 24,3 2

35 2 35

37

0,08 0,16 0,21 Неустойчив вые и ненадежные

75 Режимы работы опоры . скольжения

25,1 24 24,8 3 40 83 74,5 81 38 2 25 5 25 2 25 15 0,5 17 6 -142 -33 О -38 --154 6 142 .66 82 55 188 72 75 75 75 Теплоотводящие свойства композици улучшаются в широком, диапазоне изменения концентрации суспендированных, частиц. Однако смазывающие свой ства композиции, обусловливающие грузоподъемность масляного клина, отсутствие вибрации и износа,невысо кие нагревы масла и вкладыша достигаются лишь При определенных концентрациях, не превышающих 25 об,% для суспендированных частиц, отвердевших при охлаждении частиц нефтяного масла, 35 об.% для чешуйчато го водяного льда, 15 об.% для суспендированных частиц двуокиси углер да. При содержании суспендированных примесей, превышающих предельно до;пустимые концентрации/смазочные композиции ухудшают служебные свойства: начинается агломерация частиц, изменяются вязкостные характеристики, появляется износ поверхностей трения. В сМазочном зазоре суспензия ведет себя подобно любому смазочному материалу: вдоль клина образуется н сущий слой, эффективность которого определяется динамической вязкостью Композиции (суспензии М относительной скоростью скольжения сопряженннх поверхностей трения. , Суспензия постепенно разогревается, фа.стывшие частицы расплавляют ся или;сублимируются. Однако, как п казали эксперименты, суспензия все же остается устойчивой в течение времени, необходимого для прохождени ее вдоль рабочего зазора подшипника (доли секунды). I . Частицы, расплавляясь или субл.у1мируясь, отбирают от масла и трущих поверхностей тепло, которое ранее было отведено при замораживании водяного льда и (или/двуокиси угЛеро да. В результате этого интенсифицируются процессы теплоотвода в подши нике: по сравнению с обычным маслом заданный расход суспензии способен отвести большее количество тепла или, наоборот, при заданном количес ве отводимого тепла возможно сокращение расхода суспензии. Смазочная композиция, содержащая суспендированные частицы, не должна ухудшать свойственных ей основных служебных свойств: антиизносных антифрикционных, вязкостных {обеспе чивающих несущий гидродинамический клин в подшипнике)и т.п., а возможное незначительное ухудшение эксплуатационных свойств (вспенивание, эмульгируемость) можно ликвидироват введением присадок. В частности, дл нейтрализации коррозионно-агрессивных свойств воды, образующейся при расплавлении льда, возможно использование специальных антикоррозионны присадок к маслу, или же обработка масла инертным газом, например той же двуокисью углерода. Суспендированные частицы должны быть легкоплавкими (температура плавления не выше 80-90 (ЮОРс,чтобы они успели отдать маслу скрытую теплоту плавления и (или) сублимации при прохождении вдоль смазочного клина. Главное требование к суспендированным частицам - это понижейная абразивная способность (твердость не выuie 3-4 (5 ) кгс/мм Днеобходимая для сохранения долговечности поверхностей трения.. Поскольку дополнительно вводимые частицы являются инородными по отношению к базовому маслу, необходимо, чтобы они поддавались известным способам сепарации (отстою, фильтрации, центрифугированию, вакуумированию и другим прсле использования по прямому назначению в подшипнике, для последующего дозированного ввода. Пример 1. На радиальный подшипник с цилиндрической расточкой полувкладашией диаметром ISO мм и относительным диаметральным зазором 1,3 10 подают 0,47 кг/с турбннного масла Тп-22 при 35°С и энтальпии 64 кДж/кг. При частоте вращения ва- . ла 5000 об/мин и удельной нагрузке 15 кг/см максимальная температура баббита полувкладышей , минимальная толщина смазочной пленки 65 мкм, потери мощности на трение 23,8 кВт. Использование смазочной композиции, содержащей 70 об.% базового масла Тп-22, 1.0 об.% суспендированных при охлаждении частиц базового же масла и 20 об.% суспендированных частиц чешуйчатого водяного льда, позволило сни-f зить энтальпию исходной смеси до -45 кДж/кг, а расход- (прокачивание) композиции до 0,15 кг/с - при неизменных режимных параметрах . 5000 об/мин, 15 кг/см), обеспечив высокие антифрикционные свойства(по- тери мсадности на трение составили 24,6 кВт) и надежность смазочного клина (максимальная температура баббита 71°С, минимальная, толщина пленки 70 мкм, отсутствие абразивного и иного вида износа баббита). Вода как продикт расплава льда, легко отстаивается в баке благодаря наличию в масле Тп-22 деэмульгирующей присадки. Наличие в масле ингибитора коррозии предотвращает ржавление конструкционных элементов подшипника. . Предлагаемая смазочная композиция позволяет снизить в 3,1 раза расход смазочного материала за счет улучшения теплоотводящих свойств (уменьшения энтальпии) без ухудшения режимных параметров подшипника.

710303998

П р и м е р 2. Смазочная компози-готовленной композиции, расход котодия получена путем смешения в нача-рой составлял 0,2 кг/с, т.е. велилё образования масляного клина под-чину в 2,3 раза меньшую, чем при :иипника трех потоков: 82 о6.% базово-прокачивании одного лишь базового маего масла Тп-22 при 10 об.%ла (при одинаковых режимных параметотвердевших при охлаждении до -55 С 5pax)l Нагрев баббита - не выше , частиц базового масла, диспергирован-толщина смазочной п-ленки - не ниныХ в осадительной колонне с криоген-же 73 мкм, потери мощности на трениеной рубёцшсой, 8 об.% суспендирован-24,1 кВт-.

ных частиц двуокиси углерода, приго- Предлагаемая смазочная композиция

товленных в статическом вихревом дис-10обладает преимуществами перед известпергаторе УралВТИ. Энтальпия приго-ными композициями, главным образом с

товленной композиции - 11 кДж/кг.точки зрения возможности существенноМикрофотографии подтвердили наличиего снижения расхода смазочного матев кс шозиции суспендированных частицриала без ухудшения служебных свойств

размером 80-100 мкм. Эксперименталь- 15смазки и снижения надежности гидроный по(дшипник надежно работал на при-динамического клина в подшипнике.

СМАЗОЧНАЯ КОМПОЗЩИЯ, содержащая нефтяное масло и суспендированное нефтяное масло, охлажденное до температуЕял его застывания, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью улучшения тёплоотводящих свойств и снижения расхода масла, композиция дополнительно содержит суспендированийе чешуйчатый лед или твердую двуокись углерода при следующем соотношении компонентов, об.%: Суспендированное нефтяное масло2-25 Суспендированный чешуйчатый лед.2-35 или суспендированная твердая двуокись . углерода 0,5-15 (Л Нефтяное масло До 100