Твердая смазка для пары трения гребень колеса - рельс Советский патент 1992 года по МПК C10M169/04 C10M129/70 C10M129/70 C10M129/08 C10M129/24 C10M103/06 C10M145/18 C10N30/06 

Изобретение относится к твердым смазкам, предназначенным для защиты гребней колесных пар и рельсов от износа.

Известно, что наиболее эффективным способом защиты гребней колесных пар и рельсов от износа является использование смазочных материалов в контакте колесо- рельс. Для этой цели предлагались различные типы смазочных материалов; жидкие масла, пластичные смазки, пасты и твердые смазки, которые рекомендовалось наносить в зону контакта колесо-рельс посредством лубрикаторов различных видов: локомотивных, путевых, а также размещенных на специальных транспортных единицах.

Однако использование известных путей решения задачи снижения износа гребней колесных пари рельсов оказалось затруднительным в условиях СССР. Уникальная протяженность пути, интенсивность движения, перепады температур от -60 до +60°С делают практически невозможным использование и эксплуатацию путевых лубрикаторов, наносящих жидкие или пластичные смазочные материалы на рельсы.

Наиболее простым решением этой проблемы является использование твердых смазочных материалов, выполняемых в виде стержней, устанавливаемых на локомотивах и подающих смазку на гребень колеса.

Известны твердые смазочные материалы (смазочные стержни), предназначенные для использования в указанных локомотивных лубрикаторах.

Одним из таковых технических решений являются графитовые смазочные стержа

ю.

09 00

CJ

ни, содержащие компоненты мас.%: графит марки ТГ-60; мочевиноформальдегидная смола МФ-11-30; осевое масло Л -90: ди- бутиловый эфир трихлорметилфосфиновой кислоты 1,0. Смазочные стержни, выполненные из указанной смазки, обладают хорошими смазывающими свойствами, снижают износ гребней в 1,5-3,0 раза.

Однако эти стержни не были внедрены на железнодорожном транспорте. При широких эксплуатационных испытаниях были выявлены существенные недостатки, делающие их практически неприменимыми, а именно: не обеспечивалась их бесперебойная подача на гребень колеса (в зимний период стержень примерзает к направляющему цилиндру подающего устройства), а также по причине повышенной хрупкости смазывающие стержни разрушаются под воздействием вибрации при движении локомотивов.

Прототипом предлагаемого изобретения является твердая смазка-смазочные стержни МЭ-22 по ТУ 32 ЦТ . 558-83, - содержащие компоненты мас.%: молибденовый концентрат КМФ (ГОСТ 212-76) 85,0; эпоксидиановая смола ЭД-5 (ГОСТ 1058776)12,0; малеиновый ангидрид (ГОСТ 872877)3,6.

Однако известная смазка оказалась практически неприемлемой на железнодорожном транспорте как по причине неудов- летворительных смазочных свойств смазочных стержней МЭ-22 (молибденовый концентрат, составляющий основу этих стержней, примерно на 50% состоит из песка, являющегося абразивным материалом), так и вследствие невозможности бесперебойной подачи смазочного материала на гребень колеса (примерзание стержня к поверхности подающего устройства в зимний период, разрушение стержней от вибрации в результате повышенной хрупкости).

Целью изобретения является повышение противоизносных свойств смазки и обеспечение ее бесперебойной подачи к па; ре трения.

Для достижения этой цели твердая смазка содержит следующие компоненты, мас.% эпоксидиановая смола 10-20; малеиновый ангидрид 3-6; дибутилфталат 2-4, пропиленгликоль 1,2 2,5-3,5 и концентрат на основе дисульфида молибдена остальное

до 100.

Рекомендуется использовать для приготовления смазок молибденовый концентрат марки КМФ (ГОСТ 212-76), эпоксидиэновую смолу марки ЭД 5 (ГОСТ 10587-76), малеиновый ангидрид (ГОСТ ). дибутилфталат (ГОСТ 5894-78 или ГОСТ 11153-75) пропиленгликоль 1.2 (ТУ 6-01-929-79).

Предлагаемый твердый смазочный материал может быть приготовлен общеизвестным для специалистов в данной области техники способом, заключающимся в перемешивании до образования однородной массы ингредиентов: молибденовый концентрат, пропиленгликоль 1.2, дибутилфта0 лат, смесь эпоксидиановой смолы с малеиновым ангидридом, нагретая до 60°С. Полученная смесь может быть сформована путем прессования в стержень, например, диаметром 20 мм, длиной 200 мм или в бру5 сок, например, квадратного сечения 20 мм х 20 мм х 200 мм. Завершающей операцией является нагрев стержня или бруска до температуры 140-150°Сс последующей выдержкой в течение 24 ч с целью отверждения

0 эпоксидной смолы.

П р и м е р. В соответствии с указанной технологией готовят в форме цилиндрических стержней основанием 20 мм и высотой 200 мм ряд образцов твердого смазочного

5 материала, содержащих различные количества указанных ингредиентов.

Рецептура твердых смазочных материалов приведена в табл. 1.

Приготовленные смазочные материалы

0 подвергают следующим испытаниям.

Смазывающие свойства исследуют на машинетрения СМЦ-2, узел трения которой представляет собой два ролика из бандажной и рельсовой стали. Нижний ролик вра5 щается, верхний неподвижный. Смазку наносят на нижний ролик в течение 1 мин путем прижатия к нему стержня При скорости вращения 500 об/мин и нагрузке 70 Н в течение 10 мин производится приработка с

0 образованием на верхнем ролике базового пятна. После чего нагрузка увеличивается до 700 Н и эксперимент продолжается до резкого роста момента трения. Смазочный материал считается прошедшим испытания,

5 если он проработал не менее 30 мин без задира, а площадь пятна износа ролика не превышаете,040 см2. При выполнении этого условия возможно снижение износа гребня колеса при использовании смазочного мате0 риала не менее, чем в 1,5-2,0 раза Выполнение этого требования необходимо для эффективной защиты гребней колес в эксплуатации от износа.

Устойчивость смазочных стержней к

5 разрушению под действием вибрации определяют на вибрационном стенде. При этом подающее устройство натурного локомотивного гребнесмазывателя помещают на вибростенд. Испытания производят на частоте 100 Гц и амплитуде 1,5 мм п точение 45

мин. Оценку состояния стержней после испытаний производят визуально. При этом стержень не должен иметь следов разрушения: поверхность его должна быть гладкой без трещин и сколов.

Адгезию твердого смазочного материала ко льду определяют по усилиям смещения металлической пластинки, на поверхность которой нанесен смазочный материал, по специально подготовленной ледяной поверхности Исходя из максимальной поверхности примерзания стержня к поверхности подающего устройства и минимального усилия прижатия стержня к гребню колеса рассчитывают смещение пластинки с твердым смазочным материалом по ледяной поверхности При этом оно не должно превышать 0,02 Н/см .

Ресурс работы смазочного стержня при непрерывном нанесении смазки должен быть рассчитан не менее, чем на тяговое плечо локомотива, т.е. порядка 1000 км. С учетом габаритных размеров кузова и ходовых частой локомотива длина смазочного стержня не должна быть более 200-220 мм, т.е. расход стержня не должен превышать 6 мм/100 км пути. Ресурс работы смазочного стержня оценивают на лабораторном три- бометре МТ-ЦНИИ, где в качестве узла трения используют образующую стального ролика (dHap 35 мм) и основание твердого смазочного стержня (dHap 8 мм), который прижимается к ролику пружиной с усилием 2Н Шероховатость ролика 0,7 мкм. скорость вращения ролика 400 об/мин, общее время испытаний 30 мин. В течение первых 5 мин через каждую минуту производят остановку ролика и съем смазочного материала с помощью ватного тампона, смоченного бензином Аналогичную операцию производят в течение последующих 10 мин через каждые 2 мин и в течение последних 15 мин через каждые 3 мин. Величину износа стержня определяют весовым методом. Стержень считается прошедшим испытания, если величина его износа не превышает 0,0020 г.

Результаты испытаний представлены в табл. 2.

Как следует из данных, представленных в табл. 2. предъявленным требованиям отвечают образцы смазочных материалов Ms 1

Nh 2 № 3, т е содержащие глсдуощно компоненты, мае %: эпоксидианопля смола Ю-20, малеиновый ангидрид 3 0-6,0. дибутил {палат 2-4, пррпиленглихр и, 1 22 5- 3,5 и молибденовый концентрат КМФ, Образец № 4, содержащий эпоксидную смолу ниже указанных пределов, не формируется вследствие недостатка связующего. Образец № 5, содержащий эпоксидную смолу

сверх указанной нормы, характеризуется неудовлетворительными смазывающими свойствами. Образцы № 6 и N 7 с содержанием дибутилфталата ниже и выше указанных пределов не соответствует

требованиям по вибростойкости и ресурсу работы соответственно. Образцы N 8 и № 9 с содержанием пропиленгликоля-1,2 ниже и выше указанных пределов не соответствуют по антиобледенительным свойствам и

ресурсу работы. Образцы № 10 и № 11 с содержанием малеинового ангидрида ниже и выше указанных пределов не проходят по ресурсу работы и смазывающим свойствам соответственно. Образец N 12, описанный

в литературе, не соответствует требованиям по антиобледенительным свойствам. Образец № 13 (прототип) характеризуется неудовлетворительными смазывающими, антиобледенительными свойствами, вибростойкостью и ресурсом работы. Образец № 14, не содержащий пропиленгликоль-1,2, не прошел испытания по вибростойкости и антиобледенительным свойствам. Образец N 15, не содержащий дибутилфталат, не

отвечает требованиям по вибростойкости, Формула изобретения Твердая смазка для пары трения гребень колеса-рельс, содержащая концентрат на основе дисульфида молибдена,

эпоксидиановую смолу и малеиновый ангидрид, отличающаяся тем, что, с целью повышения противоизносных свойств смазки и обеспечения ее подачи к паре трения, смазка дополнительно содержит дибутилфта лат и пропиленгликоль-1,2 при следующем соотношении компонентов, мас.%: Эпоксидиановая смола 10-20 Малеиновый ангидрид 3-6 Дибутилфталат2-4

Пропиленгликоль-1,2 2,5-3,5 Концентрат на основе дисульфида молибдена Остальное

Таблица 1

Сущность изобретения: смазка содержит, мас,%: эпоксйдиановая смола 10-20; малеиновый ангидрид 3-6: дибутилфталат 2-4; пропиленгликоль-1,2 2,5-3,5; концентрат на основе дисульфида молибдена остальное. 2 табл.

(протип)

81,0 69,5 73,5 82,5

67,0

75,5 72,5 76,0 7, О 76,5 72,5

85,0 76,0 76,5

10,0

20,0

15,0

3,0

21,0

15,0

15,0

15,0

15,0

15,0

15,0

12,0 15,0 15,0

3,0 6,0

М 3,0 6,0 5,0 5,0

м м

2,5 6,5

3,0 5,0 5,0

КМФ - молибденовый концентрат марки КМФ-1 (руда), в состав которого входят гисульфид молибдена (MoS2) 9,52 мае., песок (5Юг) 5,0 мао.%, соединения Си, Pb, As, P - 0,8 мае Д.

Образец смазки имеет следующий состав, масД: графит марки ТГ - 60,0; мочевиноформальдегидная смола 30,0, осевое масло Л 9,0, дибутиловый эфир трихлорметилфосфиновой кислоты 1,0.

O.O -iO 0,038 0,045

о, о,но

0,040 0,033

Вез замечаний

Бет чдме- иапичие сколов чанлй

Вез замечай

Без заме- иая -|чие скопов

Без З1нечани | Без замечании Без замечани эамечани

Нал тре

Без заме- Чачимле сколов ианин

Без заме- Чачиаие сколов чанмн

Без замема- сколов

НИИ

з,о

2,5 3,5 2,5 3,0 3,0 3,0 2,0 А.О 3,0 3,0

М

3,5

Таблица 2

чие ин

0,018 0,018

0,018 0,025

0,016 0,017 0,017 О,ОМ

0,052 0,060 0,018

0,0020 0,0020

0,025 0,Р02

0,0030 0,030 0,0020 0,0020

0, 0,0020 0,0020