Способ изготовления пластичной смазки

Способ изготовления пластичной смазки

Реферат

Изобретение относится к пластичным смазочным материалам и может быть использовано в подшипниках качения тяжелонагруженных узлов трения железнодорожного подвижного состава и узлах трения других механизмов и машин.

Известен способ изготовления пластичной смазки, приведенный в патенте RU №2102442, 20.01.1998, С10М 169/04, включающий приготовление смеси, содержащей следующие компоненты, мас.%: литиевое мыло стеариновой кислоты - 4-20; дисульфид молибдена - 0,1-3, продукт нитрованного масла АКОР-1 - 1,0, дифениламин - 1,0 и нефтяное масло до 100.

Недостатком данного способа является использование в качестве одного из компонентов смазки дисульфида молибдена, обладающего высокой стоимостью. К тому же, снижение концентрации дисульфида молибдена в смазке ведет к потере ее физико-химических свойств.

Наиболее близким к предложенному способу является способ изготовления пластичной смазки, приведенный в патенте RU №2114162, С10М 169/06, 27.06.1998, (Буксол), включающий приготовление смеси из нефтяных масел, загущенную литиевым мылом 12-оксистеариновой кислоты с добавлением присадки диалкилдитиофосфата цинка и присадки на основе нитрованного масла. В качестве нефтяных масел в данном решении используется масло веретенное АУ и масло индустриальное И-40 или И-50.

При этом использование указанных ингредиентов обеспечивает ресурс эксплуатации тяжелонагруженных узлов трения железнодорожного подвижного состава до пробегов, не превышающих 450 тыс.км. С учетом современных требований указанный ресурс следует отнести к недостатку данного технического решения.

Технический результат заявленного изобретения заключается в повышении надежности и ресурса эксплуатации тяжелонагруженных узлов трения железнодорожного подвижного состава до пробега 600 тыс.км за счет увеличения несущей способности и повышения стабильности физико-химических характеристик смазки по сравнению с ее прототипом.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе изготовления пластичной смазки, включающем приготовление смеси из нефтяных масел, загущенную литиевым мылом 12-оксистеариновой кислоты с добавлением присадки диалкилдитиофосфата цинка и присадки на основе нитрованного масла, дополнительно используют присадку фенил-2-нафтиламин, которую вводят при приготовлении смеси до введения присадки диалкилдитиофосфата цинка и присадки на основе нитрованного масла, а в качестве нефтяных масел используют масло веретенное АУ и масло авиационное селективной очистки МС-20 при следующем соотношении компонентов в смеси, мас.%:

масло веретенное АУ - 34,5-38,5

масло авиационное селективной очистки МС-20 - 41,5-45,5

12-оксистеариновая кислота - 10,0-14,0

гидрат окиси лития технический - 1,6-2,3

присадка фенил-2-нафтиламина - 0,8-1,1

присадка диалкилдитиофосфат цинка - 3,7-4,3

присадка на основе нитрованного масла - 0,9-1,1,

причем присадку фенил-2-нафтиламин вводят в смесь до введения присадок диалкилдитиофосфат цинка и присадки на основе нитрованного масла.

В качестве присадки диалкилдитиофосфат цинка может быть использована присадка А-22.

В качестве присадки на основе нитрованного масла может быть использована присадка АКОР-1.

В качестве основы при изготовлении пластичной смазки в заявленном способе используются нефтяные масла - масло веретенное АУ и масло МС-20.

Масло веретенное АУ представляет собой минеральное масло, получаемое из малосернистых и сернистых и парафинистых нефтей с использованием процессов глубокой селективной очистки фенолом и депарафинизации.

Масло МС-20 - остаточное масло селективной очистки вырабатывается из малосернистых парафиновых и беспарафиновых нефтей. Относится к группе авиационных масел для поршневых двигателей самолетов. Характеризуется высокой вязкостью, хорошими смазывающими свойствами, отличной адгезией. При использовании масла МС-20 за границами интервала концентрации, равного 41,5-45,5%, вязкость ее смеси с веретенным маслом АУ уменьшается или увеличивается на величину, превышающую оптимальное значение вязкости 8,0±0,6 мм²/с при 100°С. При этом значении вязкости обеспечивается необходимый уровень антифрикционных, реологических свойств, механической и химической стабильности, необходимых для надежной длительной эксплуатации смазки в интервале температур окружающей среды от минус 60 до плюс 50°С. В связи с тем, что суммарный объем минеральной основы смазки составляет 80% снижение или превышение концентрации маловязкого компонента веретенное АУ (от 34,5 до 38,5%) приводит к аналогичному результату.

Кислота 12-оксистеариновая (12-ОСК) представляет собой оксикислоту, относящуюся к классу предельных (или насыщенных) жирных кислот и отличающуюся от стеариновой кислоты наличием гидроксильной группы ОН у 12-го атома углерода в цепи. 12-ОСК получают гидрированием касторового масла, которое затем омыляется раствором NaOH с последующим разложением полученных мыл соляной кислотой. Благодаря специфическому строению 12-ОСК, оксистеарат лития обладает высокой загущающей способностью, что обеспечивает высокие эксплуатационные свойства смазок на его основе.

Нейтрализацию 12-ОСК (омыление) осуществляют водным раствором гидроокиси лития, который изготовляют путем смешивания порошка гидрата окиси лития с водой. Гидрат окиси лития (моногидрат) технический - едкая щелочь представляет собой белый кристаллический порошок.

Присадка фенил-2-нафтиламин - порошок или рассыпающиеся чешуйки от светло-серого до коричневого цвета толщиной 0,3-0,6 мм с температурой плавления Т_пл=105-108°С. При длительной эксплуатации узлов трения использование в смазке присадки фенил-2-нафтиламина в концентрациях ниже 0,8% мало эффективно и слабо препятствует накоплению продуктов окисления, которые вместе с продуктами износа отрицательно влияют на служебные характеристики, в том числе на антифрикционные, объемно-механические, реологические и защитные свойства смазки. В этом случае не обеспечивается требуемый ресурс работы подшипников качения, которыми оборудованы узлы трения. Введение в смазку присадки фенил-2-нафтиламина в концентрациях выше 1,1% не оказывает дальнейшего заметного влияния на антиокислительные свойства смазки и приводит к неоправданному удорожанию получаемой продукции.

В качестве присадки диалкилдитиофосфат цинка может быть использована товарная присадка А-22, которая представляет собой диалкилдитиофосфат цинка, модифицированный бором и содержит 85-100% активного вещества. Она обладает антиокислительным, противоизносным, антикоррозионным и антифракционным действием. При использовании присадки диалкилдитиофосфата цинка менее 3,7% не достигается необходимого для длительной эксплуатации смазки уровня антиокислительных, противоизносных и противозадирных свойств смазки, выражающихся в снижении критической нагрузки заедания и увеличении показателя износа, а более 4,3% приводит к разупрочнению структурного каркаса и увеличению отпрессовываемости минеральной основы, что отрицательно влияет на работоспособность смазки при высоких удельных нагрузках на подшипники в течение длительного периода времени эксплуатации.

В качестве присадки на основе нитрованного масла может быть использована присадка АКОР-1, которая изготавливается на основе нитрованных базовых масел марок М-8 или М-11 с добавлением при защелачивании 10±1% технического стеарина. Она вводится в смазочные масла для улучшения защитных свойств масел. Использование присадки в концентрациях 0,9-1,1% оптимально с точки зрения придания необходимых антикоррозионных и адгезионных свойств смазки. При концентрациях присадки АКОР-1 в количествах ниже 0,9% антикоррозионные и адгезионные свойства смазки снижаются. Содержание присадки в смазке в количествах выше 1,1% не оказывает влияния на достигнутый при оптимальных концентрациях уровень качества по этим показателям. В таблице приведены основные физико-механические свойства известных смазок и смазки, полученной заявленным способом.

№	Наименование показателя	Смазка, полученная заявленным способом	Буксол (прототип)	Shell Canada Alvania EP-D	Shell Nerita HV
1	Предел прочности на сдвиг, Па, при:
	+50°С	400-700	300-700	230	410
	+80°С	не менее 150	не норм.	175	215
2	Вязкость эффективная, Па·с при градиенте скорости деформации D=10 c-1 и при:
	+20°С	не менее 150	не норм.	170	150
	-30°С	не более 1400	не более 1300	1670	1430
3	Пенетрация при 25°С с перемешиванием 60 двойных тактов, мм ·10-1	240-280	230-290	274	280
4	Температура каплепадения, °С	не менее 180	не менее 180	182	178
5	Испаряемость при 100°С за 1 час, %	не более 1,0	не более 1,5	0,7	0,75
6	Коллоидная стабильность отпрессованного масла, %	10-16	не более 18	6,5 (нагрузка 0,2 кг)	23,0
7	Массовая доля воды, %	отсутствие	отсутствие	отсутствие	следы
8	Массовая доля механических примесей, %	отсутствие	отсутствие	отсутствие	отсутствие
9	Коррозионное воздействие на металлы при 100°С (сталь 40), латунь ЛСЦ40С	выдерживает	выдерживает	выдерживает	выдерживает
9	Механическая стабильность:	не более 1300	не более 1800	680	1040
- исходный предел прочности на разрыв при 20°С, Па
- предел прочности после разрушения при 20°С, Па	не менее 400	400-850	416	710
	- индекс разрушения, %	не более 40	не норм.	39	32
	- индекс тиксотропного восстановления, 1 сутки, %	от -20	от -10	-4,5	+23
до +30	до +30
10	Трибологические характеристики на четырехшариковой машине трения при 25±5°С:
	- критическая нагрузка, Рк, Н (кгс)	не менее 823 (84)	не менее 784 (80)	980	800
	- диаметр пятна износа, Ди, при нагрузке 196 Н (20 кгс) за 1 час, мм	не более 0,45	не более 0,50	0,52	0,30
11	Содержание водорастворимых кислот и щелочей, мг КОН/1 г	≤3,0	не более 5,0	0,9	0,15

Как видно из приведенной выше таблицы, смазка, полученная заявленным способом, характеризуется комплексом физико-химических свойств, соответствующих высоким требованиям качества, а по некоторым из них превосходит отечественный прототип и зарубежные аналоги. К их числу следует отнести такие важные показатели, влияющие на работоспособность смазки в течение длительного периода эксплуатации, как «коллоидная стабильность», «механическая стабильность» и трибологические характеристики смазки, что позволяет повысить надежность и долговечность работы трущихся деталей даже в экстремальных условиях эксплуатации.

Способ изготовления пластичной смазки для тяжелонагруженных узлов трения машин и механизмов осуществляют следующим образом.

В мешалку с обогревом загружают на омыление 1-ю порцию (1/2 расчетного количества) масел веретенного АУ и МС-20 по отдельности или их смесь в соответствующей пропорции. Осуществляют перемешивание и нагревают смесь до температуры 80-90°С. Для замера температуры при изготовлении может быть использован электронно-автоматический потенциометр, например МР-64. Далее мелкими порциями (во избежание образования нерасплавленного продукта на дне) в мешалку загружают 12-ОСК. В результате подъема температуры до 95-96°С с непрерывным перемешиванием происходит плавление кислоты и образуется водно-масляная дисперсия.

В отдельной емкости приготавливают водный раствор гидрата окиси лития, смешивая порошок сухого гидрата окиси лития с водой (в соотношении 5:1) при температуре 80-90°С. Гидрат окиси лития должен раствориться в воде полностью.

Подготовленный раствор гидрата окиси лития загружают в мешалку. С момента загрузки раствора гидроокиси лития начинается процесс нейтрализации диспергированных в масле кислот (омыление). Ведут омыление при температуре 90-110°С до стабилизации содержания свободной щелочи в мыле.

Термомеханическое диспергирование загустителя осуществляют путем интенсивного нагрева смеси при температурах 110-195°С в течение 12-13 часов с промежуточными загрузками 2-й и 3-й порции смеси масел.

При достижении температуры 195-196°С в течение 1,5-2 часов осуществляется термообработка смеси.

Далее расплав сливают в оборотную тару. Охлаждают массу до 160-170°С, вводят присадку фенил-2-нафтиламина и осуществляют перемешивание с циркуляцией. Затем охлаждают массу до температуры 110-120°С и одновременно вводят присадку диалкилдитиофосфата цинка (А-22) и присадку на основе нитрованного масла (АКОР-1) или их смесь, осуществляя перемешивание.

После охлаждения смазки до температуры 60-65°С осуществляют ее окончательную обработку, например на вакуумно-гомогенизирующей установке серии «ВМГ Корума», проводя гомогенизацию, фильтрацию и деаэрацию смазки.

Таким образом, использование смазки, полученной заявленным способом, позволяет предотвратить износ трущихся деталей, в том числе подшипников, работающих в условиях высоких скоростей вращения и длительных пробегов.

Предлагаемая смазка обладает повышенными, по сравнению с известными для тяжелонагруженных узлов трения смазками, высокими противоизносными, противозадирными и антикоррозионными свойствами, обеспечивая надежную и эффективную работу узлов деталей в широком диапазоне рабочих температур от минус 60 до плюс 120°С и позволяет увеличить межремонтный пробег узлов трения до 600 тыс.км.

1. Способ изготовления пластичной смазки, включающий приготовление смеси из масел, загущенную литиевым мылом 12-оксистеариновой кислоты с добавлением присадки диалкилдитиофосфата цинка, присадки на основе нитрованного масла и присадки фенил-2-нафтиламина, которую вводят при приготовлении смеси до введения присадки диалкилдитиофосфата цинка и присадки на основе нитрованного масла, отличающийся тем, что в качестве масел используют масло веретенное АУ и масло авиационное селективной очистки МС-20 при следующем соотношении компонентов в смеси, мас.%:

масло веретенное АУ	34,5-38,5
масло авиационное селективной очистки МС-20	41,5-45,5
12-оксистеариновая кислота	10,0-14,0
гидрат окиси лития технический	1,6-2,3
присадка фенил-2-нафтиламин	0,8-1,1
присадка диалкилдитиофосфат цинка	3,7-4,3
присадка на основе нитрованного масла	0,9-1,1.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве присадки диалкилдитиофосфата цинка используют присадку А-22.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве присадки на основе нитрованного масла используют присадку АКОР-1.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что присадку диалкилдитиофосфата цинка и присадку на основе нитрованного масла вводят в смесь одновременно.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что вводят смесь присадок диалкилдитиофосфата цинка и на основе нитрованного масла.