Металлоплакирующая смазка

Металлоплакирующая смазка

Реферат

Изобретение относится к пластичным смазочным материалам и может быть использовано в подшипниках качения буксовых узлов локомотивов и других узлах трения машин и механизмов.

Известно применение отечественных пластичных смазок, таких как Буксол, Литол-24, Эра, ЛЗ-31 и др., для подшипников качения локомотивов, самолетов, автомобилей, тракторов и др.

Общим недостатком этих смазок является низкая износостойкость сепараторов при работе подшипников на этих смазках и отсутствие защиты дорожек качения от усталостных повреждений в результате водородного износа, что приводит к повышенным вибрациям, шуму и разрушению деталей.

В настоящее время, как показали исследования, тяжело нагруженные подшипники качения повреждаются и выходят из строя в основном в результате водородного изнашивания. [Д.Н.Гаркунов, Г.И.Суранов, Ю.А.Хрусталев. «Водородное изнашивание деталей машин». УГТУ, 2003. 198 с.].

Выявлено, что наиболее эффективным методом защиты трущихся деталей от водородного изнашивания является использование металлоплакирующих смазочных материалов, защитное действие которых основано на взаимодействии металлов переменной валентности присадки с поверхностями трения и образованием тонкой (1-3 мкм) сервовитной пленки на рабочих поверхностях трения, препятствующей проникновению водорода и защищающей поверхности от водородного разрушения [И.Э.Пашковский «Технологические методы защиты деталей бытовых машин и оборудования от водородного изнашивания» М. 2004. МГУС. 231 с.]

Известна антифрикционная металлоплакирующая смазка на основе Литол-24 [Пат. RU 2219225], содержащая композицию, способную образовывать сервовитную пленку на поверхности трения, которая выдерживает высокие нагрузки, имеет низкий коэффициент трения и защищает от водородного изнашивания. Недостатком этой смазки является то, что она содержит твердые нерастворимые частицы некоторых ингредиентов, которые при работе подшипников качения с малыми зазорами и бронзовыми, латунными или полимерными сепараторами могут привести к повышенному температурному режиму.

Для обеспечения работы подшипников качения буксовых узлов локомотивов в настоящее время используется отечественная смазка «Буксол» [Пат. RU 2114162], выбранная в качестве прототипа, имеющая состав: литиевое мыло 12-оксистеариновой кислоты; литиевое мыло олеиновой кислоты; диалкилдитиофосфат цинка; присадка на основе нитрованного масла и нефтяное масло, застывающее при температуре не выше -40°С.

В связи с ужесточением условий эксплуатации железнодорожного транспорта, связанных с повышением скоростей движения, нагрузок и длительности работы буксовых узлов, данная смазка не удовлетворяет этим требованиям. Наблюдаются перегревы буксовых узлов, повышенные износы и поломки сепараторов, сдвиги букс и другие повреждения.

Технической задачей данного изобретения является создание смазочного материала, обеспечивающего длительную работоспособность подшипников качения буксовых узлов с низким коэффициентом трения, исключающим перегрев подшипников при длительной работе и снижение повреждений от водородного изнашивания.

Поставленная задача достигается тем, что металлоплакирующая смазка, содержащая литиевое мыло 12-оксистеариновой и олеиновой кислот, нефтяное масло с температурой застывания не выше -40°С, согласно изобретению дополнительно содержит (1÷5)% металлсодержащей маслорастворимой композиции состава, мас.%:

соль металла неорганической кислоты	1,5-25
соль металла органической кислоты	10-90
алифатический спирт	3-55
ароматический амин	1-8
эпоксидная смола	2-10
полимер сукцинимида	2-8
2 - иминозамещенное индолина	0,5-6

Наличие указанной добавки позволило создать новую пластичную смазку на основе нефтяного масла, гидрида лития, 12-оксистеариновой и олеиновой кислот, содержащей в отличие от прототипа : смазки Буксол [Пат. RU 2114162], металлсодержащую маслорастворимую композицию - присадку нового поколения «Валена» [Пат. RU 2277579], с принципиально иным механизмом смазочного действия - образованием на поверхностях трения в процессе работы тонкой квазижидкой сервовитной пленки (1-3 мкм) с низким коэффициентом трения, высокой несущей способностью и защищающей от водородного износа детали подшипника качения. Помимо высоких антифрикционных свойств заявляемая смазка «Металплакс-П» обладает и антиокислительными и антикоррозионными свойствами при меньшей концентрации присадки в смазке (1-5)%.

Состав заявляемой смазки «Металплакс-П» в мас.%: литиевое мыло 12-оксистеариновой кислоты 8-12; литиевое мыло олеиновой кислоты 1,5-3; металлсодержащая маслорастворимая композиция - присадка «Валена» 1-5; остальное - нефтяное масло, застывающее при температуре не выше -40°С.

Состав металлсодержащей маслорастворимой композиции «Валена», мас.%: соль металла органической кислоты 10-90; соль металла неорганической кислоты 1,5-25; алифатический спирт 3-55; ароматический амин 1-8; эпоксидная смола 2-10; полимер сукцинимида 2-8; 2-иминозамещенное индолина 0,5-6.

1. Примеры используемых компонентов в металлосодержащей маслорастворимой композиции, используемой в данном изобретении как присадка для металлоплакирующей смазки:

соль металла неорганической кислоты - соли металлов переменной валентности Со, Pb, Ni, Cu, Cr, Sn, Zn (хлориды, бромиды, иодиды);

соль металла органической кислоты - соли металлов переменной валентности и органических кислот с числом углеродных атомов С₁₅-С₁₈;

ароматический амин - дифениламин или его гомологи;

алифатический спирт - спирты жирного ряда с числом углеродных атомов С₄-С₁₀;

полимер сукцинимида - промышленно-выпускаемые присадки С-5А или Дипол-40;

эпоксидная смола - ДЭГ-1.

2. В табл. 1-2 приведены сравнительные данные испытания образцов по интенсивности изнашивания и коэффициенту трения со штатной промышленной смазкой Буксол на основе Литол-24 с присадкой 6% ДФ- 11 и 1% Антикор-1 и смазкой Металплакс-П, в состав которой входит металлсодержащая маслорастворимая композиция - присадка «Валена», содержащая в мас.%:

хлорид металла переменной валентности - 10, соль металла и органической кислоты с числом углеродных атомов С₁₈ - 50, алифатический спирт - 24, ароматический амин - 3, эпоксидная смола - 6, полимер сукцинимида - 5, 2-иминозамещенное индолина - 2 при соотношении всех компонентов в смазке, мас.%: литиевое мыло 12-оксистеариновой кислоты - 10, литиевое мыло олеиновой кислоты - 1,5, металлсодержащей композиции - 4, нефтяное масло с температурой застывания не выше минус 40°С - остальное.

Оценка влияния смазки «Металплакс-П» на триботехнические характеристики в лабораторных условиях была проведена на машине трения с возвратно-поступательным движением при трении пары сталь ШХ-15 по стали ШХ-15 ГОСТ 801-78 с твердостью 58-61 HRC.

Результаты испытаний образцов по интенсивности изнашивания и коэффициенту трения со смазкой Буксол (6% Дф-11+1% Акор-1) и смазкой «Металплакс-П» с содержанием присадки «Валена» 4% приведены в табл.1,2.

Таблица 1Интенсивность изнашивания неподвижных образцов в зависимости от давления
Давление, МПа	Интенсивность изнашивания, J×10-9
	смазка Буксол	смазка «Металплакс-П»
5	0,2	0,1
15	3,2	0,1
25	6,8	0,1
35	6,0	0,1
40	задир	0,1

Сравнительные испытания по определению интенсивности изнашивания стальных образцов показали, что при использовании смазки «Металплакс-П» образцы практически не изнашивались в отличие от образцов при работе на смазке Буксол. Предельная нагрузка на смазке Буксол составила 35 МПа.

Таблица 2
Давление, МПа	Коэффициенты трения, f
	смазка Буксол	смазка «Металплакс-П»
5	0,07	0,07
15	0,05	0,05
25	0,03	0,03
30	0,03	0,02
35	задир	0,02
40	-	0,02

Как показали данные испытаний табл.2, до нагрузки 30 МПа коэффициенты трения испытываемых образцов для обеих смазок остаются одинаковыми и не превышают 0,07. При давлении 35 МПа и использовании смазки Буксол происходит задир (35 МПа - предельная нагрузка), в то время как при смазке «Металплакс-П» коэффициент трения остается равным 0,02 и при нагрузке - 40 МПа.

Смазка «Металплакс-П» была испытана на стенде при работе четырех роликовых подшипников автомобильных двигателей при установленном ресурсе 1000 часов в режиме:

d×n=0,35·10⁵ мм мин^-1; F_r=2500 H; где d - диаметр подшипника в мм; n - число оборотов вращения подшипника в минуту; F_r - нагрузка на подшипник в ньютонах.

Средняя установившаяся температура наружного кольца подшипника составила 30°С.

Подшипники, отработавшие заданный ресурс, на валу и после демонтажа вращались мягко, свободно. Потери смазки в процессе работы составили: 0,10 г; 0,15 г; 0,14 г и 0,10 г.

Общий уровень вибрации (ОУВ) подшипников со смазкой до испытания и после 1000 часов работы практически не изменился и составил:

ОУВ, дБ
до испытаний	после испытаний
87,5	88
88	88,5
91,5	93
89	88,7

Эффективность смазки «Металплакс-П» была подтверждена результатами длительных испытаний в эксплуатационных условиях буксовых узлов локомотивов табл.3.

Таблица 3Результаты испытаний смазки «Металплакс-П» на железнодорожном транспорте
Марка локомотива	Пробег, км	Период испытаний	Приписка
Электровоз
ЧС-7
№042	289000		Московская
№072	341000	14.05.05-01.08.06	железная
№232	307000		дорога
Электровоз
ВЛ10
№885	112000	10.0205-15.09.06	ТЧ Рыбное
№1661	102000
Электровоз
ВЛ11
№223	238000	15.01.05-15.09.06	ТЧ Орехово
Электровоз			Кандалакша
ЭП-1			Октябрьская
№053	82000	17.10.05-17.09.06	жел. дорога
Тепловоз
2ТЭ10М
№2676	32000
№2486	24000	15.01.06-16.09.06	ТЧ Узловая
№916	8000

В ходе испытаний анализировались пробы смазки, отобранные из буксовых узлов подшипников и опорных редукторов при эксплуатации локомотивов.

За время эксплуатационных испытаний отказов в работе подшипниковых узлов локомотивов не было.

Металлоплакирующая смазка, содержащая литиевое мыло 12-оксистеариновой и олеиновой кислот, нефтяное масло с температурой застывания не выше минус 40°С, отличающаяся тем, что дополнительно содержит металлосодержащую маслорастворимую композицию, содержащую, мас.%:

соль металла неорганической кислоты	1,5-25
соль металла органической кислоты	10-90
алифатический спирт	3-55
ароматический амин	1-8
эпоксидная смола	2-10
полимер сукцинимида	2-8
2-иминозамещенное индолина	0,5-6,

при следующем соотношении компонентов в смазке, мас.%:

литиевое мыло 12-оксистеариновой кислоты	8-12
литиевое мыло олеиновой кислоты	1,5-3,0
металлосодержащая композиция	1-5
нефтяное масло с температурой застывания
не выше минус 40°С	остальное