Смазка для полимерных и металлополимерных пар трения Советский патент 1976 года по МПК C10M7/16 C10M7/34 

1

Изобретение относится к области создания смазочных материалов и может найти широкое применение на различных машиностроительных предприятиях, использующих полимерные материалы в узлах трения.

Для снижения трения, износа и повышения срока службы металлических узлов трения предложено большое количество смазочных масел и почти неизвестны попытки создания масел для нолимерных и металло:полиме,рных пар трепия, которые широко используются в технике. Так, известны смазочные масла, составной частью которых является этиленгликоль: например, этиленгликоль 95,8, натрий тетраборнокислый 3,0, натрий метаКремнекислый (15%-ный) 1,0, этиленгликоль 0,5- 1,8, натриевые соли масляного асидола 10- 12%, остальное - индустриальное масло. Эти составы предназначены в основном для снижения трения между обрабатываемой дедеталью и режушим инструментом и увеличения стойкости последнего.

Применительно к полимерным узлам трения известно использование этиленгликоля в чистом виде (100%-ный) и его 40%-ных водных растворов. Известная смазка предназначена только для смазывания пар трения полиамид - сталь. Применительно к полимерным материалам других классов она обладает невысокими антифрикционными, протнвоизносными и противозадирными свойствами. Одпако при создании изделий конструкционного назначения используются самые различные полимеры, например лолиацетали, важнейшими представителями которых являются полиформальдегид (полиоксиметилен) п его сополимеры с триоксаном и 1,3-диоксалоном.

Использование указанных полимеров в узлах трения ограничивается из-за интенсивного их износа и выделения в окружаюшую среду в процессе работы формальдегида.

Цель изобретения-создание смазки для пары трения, один или оба элеме гга которой выполнены из полиформальдегида или его сополимеров, позволяющей повысить износостойкость, антифрикционные п прочностные свойства узла.

Для достижения указанной цели в этиленгликоль предложено ввести бис-(2-окси-5-метил-З-трег - бутилфенил)-метан (бисалкофен БП) и полиамид на основе е-канролактама, гексаметиленадипината и гексаметиленсебацината (полиамид П-548). Указанная смесь присадок ингибирует механо-химическую деструкцию полимера -в зоне трения.

Состав смазки, вес. % : Полиамид П-5480,5-1,0

Бис- (2-окси-5-метил-3г,оег-бутилфенил) -метан 0,5-3 ЭтиленгликольДо 100

Известно, что при фрикционном взаимодействии в поверхностном -слое нолимера нроисходят механо-химические процессы. Они могут быть инициированы в зонах высоких локальных температур вследствие интенсивного теплового движения и действия кислорода воздуха, а также при непосредственном механическом разрушении основных цепей или отрыве от них заместителей. Эти процессы идут по свободнорадикальному механизму и определяют как свойства граничных слоев, так и прочность полимерных изделий в целом. Свободные радикалы, взаимодействуя с сопряженной поверхностью, в значительной степени определяют интенсивность износа и величину коэффициента трения. Особенно велика роль механо-химических процессов для полиоксим-етиленов, которые легко деструктируют и интенсивно изнашиваются при трении. Снижение срока службы изделий из полиформальдегида и его сополимеров вызывается как наличием свободных радикалов в зоне трения, так и падением механической прочности поверхностного слоя полимера в результате механодеструкции.

Уменьшение износа и .потерь на трение контактирующих поверхностей полимерных и металлонолимерных пар может быть достигнуто путем блокировки свободных радикалов, образующихся при механическом диспергировании поверхности полимера и связывания низкомолекулярных продуктов деструкции.

Для этой цели в смазку вводят смесь ,полиамида П-548 с бисалкофеном БП. Совместное .присутствие в смазке бисалкофена БП и полиамида П-548 приводит к синергизму их стабилизирующего действия. Введение указанных веществ непосредственно в объем полиме,ра невозможно, так как в поверхностных слоях полимера добавки быстро дезактивизируются, а диффузия их из объема изделия к поверхности .практически невозможна, ибо полимер находится в твердом состоянии.

Полиамид П-548 и бисалкофен БП хорошо растворяются в этиленгликоле. Растворение проводится при 80-130°С и тщательном неРемешивании.

Результаты сравнительных испытаний предложенной и известной смазок приведены в таблице (количества компонентов смазки даны в вес. %).

Испытания проводили на машине трения МИ-1М в условиях, моделирующих работу зубчатых передач. Экспериментальные роликовые образцы (наружный диаметр 40, ширина 10 мм) были изготовлены из сополимера полиформальдегида СФД (ТУ и стали 45. Исследователи работоспособность пар СФД-СФД и СФД - сталь 45 при удельных линейных нагрузках на контакте (Рлт), соответственно 45 и 70 кг/см и относительной величине нроскальзызания (удельного скольжения или коэффициента скольжения) h 20%. Скорость вращения ведущего образца об/мин. Заданная величина .нроскальзьшания достигалась за счет применения сменных шегте.рен с определенным пере0 даточным отношением. Смазка элементов трущейся пары осуществлялась окунанием ведущего образца в исследуемое масло. База испытаний циклов яагружения.

Линейные нагрузки и величина удельного скольжения выбирались нз тех соображений, что работа происходила на минимуме контактной прочности .полимерных образцов (для данной базы испытаний).

Перед началом испытаний каждую полимерную или металлополимерную пару подвергали приработке при кг/см до полной стабилизации коэффициента трения. После приработки и через каждые 2-10 циклов нагружения исследуемые образцы взвешивали на аналитических весах АДВ-200 (предварительно смывая смазку и просушивая) с точностью до 0,1 мг. Одновременно сигтематически фиксировалось изменение величины коэффициента трения работающей пары. В таблице приведены величины износа полимерных образцов, работающих в режиме отставания и коэффициенты трения пар СФД- СФД и СФД - -сталь 45 после 10 циклов нагружения, при смазке различными смазочными составами.

ИсследО(Вание контактной прочности полимерных образцов осуществлялось также на мащинах МИ-1М при ступенчатом повьгщении удельных линейных нагрузок. .При этом работоспособность лолимерпых образцов .при каждои выбранной патрузке после определенного числа циклов нагружения ограничивалась контактными усталостными выкращиваниями или тепловым разрушением рабочих поверхностей.

образом, были построены зависимости числа циклов нагружения, которыми ограиичризается работоспосо-бность полимерных образцов от заданной нагрузки. В таблице приведены предельные отинейные нагрузки, ограничивающие работоспособность образцов из СФД цосле циклов нагружения.

Как .видно, использование в качестве смазки этиленгликоля, содержащего добавки П-548 (0,5-1 вес. %) и бисалкофена БП (0,5-3 вес. %), позволяет снизить коэффициент трения полимерных и металлополимерных пар (по отношению к чистому этиленгликолю) в 1,5-2 раза, повысить износостойкость в 2-3 раза и контактную выносливость полиоксиметиленов на 25-30%.

Указанная смазка найдет щирокое применение в автомобильной промышленности, являющейся в настоящее время основным потребителем полиформальдегида и его сополимеров.

Формула изобретения

Смазка для полимерных и металлополимерных пар трения на основе этиленгликоля. о тл и чающаяся тем, что, с целью по.вышения износостойкости и контактной прочности пары трения, смазка дополнительно содержит бнс(2-окси-5-метнл-3-7/7ет - -бутилфенил) -метан и полиамид па основе е-капролактама, гексаметиленадипипата и гексаметиленсебацината при следующем соотпошении компонентов.

вес.

Бис- (2-окси-5-метил-3г/:(т-б}тилфенил) -метан

Полиамид на основе s-капролактама, гексаметиленадипината и гексаметиленсебацината

Этилепгликоль