Твердая смазка для пары трения гребень колеса - рельс Советский патент 1992 года по МПК C10M169/04 C10M161/00 C10M161/00 C10M103/02 C10M129/24 C10M129/08 C10M129/70 C10M145/18 C10N30/06 

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

Известно, что наиболее эффективным путем защиты гребней колесных пар и рельсов от износа является использование смазочных материалов в контакте трения 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 различного вида4 локомотивных, путевых а также размещенных на специальных транспортных единицах.

Однако использование известных путей решения задачи снижения износа гребней

колесных пар и рельсов оказалось затруднительным в условиях СССР. Уникальная протяженность пути, интенсивность движения, перепады температур от -60 до i 60°C делают практически невозможным использование и эксплуатацию путевых лубрикаторов, наносящих жидкие 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 известных технических решений является смазочный стержень МЭ-22

(ТУ 32 ЦТ 558-83). Данный стержень выполнен на основе молибденового концентрата (85 мас.%), отвержденного эпоксидиаиовой смолой ЭД-5 и малеиновым ангидридом.

Известное техническое решение оказалось практически неприменимым на железнодорожном транспорте по причине неудовлетворительных смазочных свойств: молибденовый концентрат, составляющий основу этих стержней, примерно на 50% состоит из песка являющегося абразивным материалом, что стимулфует абразивный износ гребней колес и рельсов, Вариант создания подобных стержней на чистом дисульфиде молибдена не рассматривался по причине его дефицитности и высокой стоимости.

Прототипом предлагаемого изобретения является твердая смазка на основе графита, содержащая мас.%: графит марки ТГ-60; мочевиноформальдегидная смола МФ-11-30; осевое масло ,0; дибути- ловый эфир трихлорметилфосфиновой кислоты 1,0.

Смазочные стержни, выполненные из указанной смазки, характеризуются хорошими смазывающими свойствами, снижают износ гребня колеса 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 пбдающего устройства), по причине повышенной хрупкости смазывающие стержни разрушаются под воздействием вибрации при движении локомотивов.

Целью изобретения является обеспечение бесперебойной подачи смазки к паре трения и повышение противоизносных свойств.

Для достижения этой цели твердая смазка содержит следующие компоненты, мас.%: эпоксидиановая смола 20-30; мзле- иновый ангидрид 3-6; дибутилфталат 1-2; пропиленггшколь-1,2 1,5-3,0; графит остальное до 100.

Рекомендуется использовать предназначенные для приготовления смазок графит ГС или П (ГОСТ 889-76), зпоксидиановую смолу марки ЭД-5 (ГОСТ 10587-76), малеи- новый ангидрид по ГОСТ 8728-77, дибутилфталат по ГОСТ 5894-78, или ГОСТ 11153-75, пропиленгликопь-1,2 по 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, добавляемых в последовательности: графит, пропиленгликоль- 1,2; дибутилфталат, смесь эпоксидиановой смолы с малеиновым ангидридом, нагретая

0 до 60°С, Полученная смесь может быть сформована путем прессования в стержень, например, диаметром 20 мм, длиной 200 мм или в брусок, например, квадратного сечения 20 мм х 20 мм х 200 мм. Завершающей

5 операцией является нагрев бруска или стержня до температуры 140-150°С с последующей выдержкой в течение 24 ч с целью отверждения эпоксидной смолы.

Рецептура твердых смазочных материа0 лов приведена в табл.1.

В соответствии с описанной технологией готовят в форме стержней цилиндрических основанием 20 мм, высотой 200 мм ряд образцов твердого смэзочмого материала,

5 содержащих различные количества указанных ингредиентов. Приготовленные смазочные материалы подвергают следующим испытаниям.

Смазывающие свойства исследуют на

0 машине трения СМЦ-2, узел трения которой представляет собой два ролика из бандажной и рельсовой стали. Нижний ролик вращается, верхний неподвижный. Смазку наносят на нижний ролик в течение 1 мин

5 путем прижатия к нему стержня. При скорости вращения 500 об/мин и нагрузке 70 Н в течение 10 мин производится приработка с образованием на верхнем ролике базового пятна. После чего нагрузка увеличивается

0 до 700 Н и эксперимент продолжается до резкого роста момента трения. Смазочный материал считается прошедшим испытания, если он проработал не менее 30 мин без задира, а площадь пятна износа верхнего

5 ролика не превышает 0,040 см2. При выполнении Этого условия возможно снижение износа гребня колеса при использовании смазочного материала не менее чем в 1,5- 2,0 раза Выполнение этого требования не0 обходимо для эффективной защиты гребней колес в эксплуатации от износа.

Устойчивость смазочных стержней к разрушению под действием вибрации определяют на вибрационном стенде. При этом

5 подающее устройство натурного локомотивного гребнесмазыЁателя помещают на вибростенд. Испытания производят на частоте 100 Гц и амплитуде 1,5 мм в течение 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 смеще- ния металлической пластинки, на поверхность которой нанесен смазочный материал по специально подготовленной ледяной поверхности, ч

Исходя из максимальной поверхности примерзания стержня к поверхности подающего устройства и минимального усилия прижатия стержня к гребню колеса рассчитывают усил ие смещения пластинки с твердым смазоч ным материалом по ледяной поверхности. При этом оно не должно превышать 0,02 Н/см2.

Ресурс работы одного 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 частей локомотива длина смазочного стержня не должна быть более 200-220 мм, т.е. расход стержня не должен превы- шать 6 мм/100 км пути. Ресурс работы смазочного стержня оценивают на лабораторном трибометре МТ-ЦНИИ, где в качестве узла трения используют образующую стального ролика ( 35 мм) и основание твердого смазочного стержня (dnan 8 мм), который прижимается к ролику пружиной с усилием 2 Н. 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, смазочного бензином. Аналогичную операцию производят в течение последую- щих 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 из- носа не превышает 0,0020 г.

Результаты испытаний представлены в табл. 2.

Как следует из данных, представленных в табл. 2, предъявленным требованиям от- вечают образцы смазочных материалов № 1. № 2, Ms 3, т.е. содержащие следующие компоненты, мас.%: эпоксидная смола ЭД-5 20-30; малеиновый ангидрид 3,0-6,0; дибу- тилфталат 1-2, пропиленгликоль-1,2 1,5- 3,0 и графит. Образец Isb 4, содержащий эпоксидную смолу ЭД-5 сверх указанной нормы, характеризуется неудовлетворительными смазывающими свойствами. Образец № 5, содержащий эпоксидную смолу

ниже указанных пределов не формируется вследствие недостатка связующего Образцы № 6 и NS 7 с содержанием малеино- вого ангидрида ниже и выше указанных пределов не проходят по ресурсу работы стержня и смазывающим свойствам соответственно. Образцы № 8 и № 9 с содержанием дибутилфталата ниже и выше указанных пределов не соответствуют требованиям по стойкости стержня противостоять разрушению под воздействием вибрации и смазывающим свойствам Образцы № 10 и № 11 с содержанием пропи- ленг/гиколя-1,2 ниже и выше указанных пределов не соответствуют по антиобледенительным свойствам и ресурсу работы стержня соответственно. Образец N 12 (прототип) не отвечает требованиям эксплуатации по стойкости к разрушению под действием вибрации и антиобледенительным свойствам Образец № 13 (серийно выпускаемый стержень на основе молибденового концентрата) не отвечает требованиям по смазывающим свойствам и антиобледенительным свойствам, ресурсу работы и вибростойкости, Образец № 15, не содержащий пропиленгликоль-1,2, не отвечает требова- эксплуатации по вибростойкости и антиобледенительным свойствам. Образец Мг 16, не содержащий дибутилфталат, не прошел испытания на вибройтойкость.

Таким образом, только при введении в графит следующих компонентов, мас.%: эпоксидная смола 20-30, дибутилфталат 1-2 и пропиленгликоля - 1.2 1,5-3,0 достигаются необходимые смазывающие свойства, стойкость к разрушению при вибрации, антиоб- леденительные характеристики и требуемый ресурс работы. Предлагаемые твердые смазочные стержни ГФ 1, № 2, № 3 превосходят прототип (образец Nfc 12) по стойкости, к разрушению под действием вибрации и антиобледенительным свойствам Формула изобретения Твердая смазка для пары трения гребень колеса-рельс, содержащая графит и полимерную смолу, Отличающаяся тем, что, с целью повышения противоизносных свойств смазки и обеспечения ее подачи к паре трения, смазк а в качестве полимерной смолы содержит эпоксидиановую смолу и дополнительно содержит мзлеиновый ангидрид, дибутилфталат и пропиленгликоль- 1,2 при следующем соотношении компонентбв, мас.%:

Эпоксидиановая смола20-30

Малеиновый ангидридЗ-б

Дибутилфталат1-2

Пропиленгликоль-1,21,5-3,0

ГрафитОстальное

Т а б л и

Сущность изобретения: смазка содержит, мае % эпоксидиановэя смола 20-30, малеиновый ангидрид 3-6; дибутилфталат 1-2; пропиленгликоль-1,2 1,5-3,0; графит остальное 2 табл.

й

73,0

61

бб;

59: 73:

7,0 61,5 68.0 59,0 73,0 66,0

69,0 68,0

20,0 30,0 25,0 31,0 19,0 20,0 28,0 25,0 30,0 20,0 25,0

25,0 25,0

Образец N° 12 (прототип) имеет следующий состав, %: графит марки ТГ 60,0, мочевиноформальдегидная смола НФ-1 7 30,0, осевое масло Л 9,0, дибутиловый эфир трихлорметилфосфиновой кислоты 1,0. Образец N° 13 (серийные твердые смазочные стержни) имеет следующий состав, %: молибденовый концентрат 85,0, эпоксидная смола 12,0, малеиновым ангидрид 3,0.

2,0 1,0 1,5 1,5 2,0 1,0 2,0 0,5 2,5 2,0 2,0

2,0 1,5 3,0 2,0 1,5 2,5 2,0 3,0 2,5 1,0

М

2,0 О

о

3,0

Т а б л и ц а