Смазочная композиция высокотемпературного масла для теплонапряженных газотурбинных двигателей сверхзвуковой авиации

Смазочная композиция высокотемпературного масла для теплонапряженных газотурбинных двигателей сверхзвуковой авиации

Реферат

Изобретение относится к смазочным высокотемпературным синтетическим маслам для силовых турбин в авиации, в частности для теплонапряженных газотурбинных двигателей сверхзвуковой авиации.

Требования, предъявляемые к маслам для указанных узлов эксплуатации:

- стабильные смазывающие свойства при минимальных температурах (ниже минус 55°C) и максимальных (выше 200°C) при режиме форсажа (взлет-посадка) в течение требуемого ресурса с многочисленными остановками.

Известен состав смазочного масла для силовых турбин (RU 2125084 C1, 1999), широко эксплуатируемого в дозвуковой авиации и газоперекачивающих агрегатах с рабочими температурами до 120°C, имеющего торговое название «Авиационное масло Мс-8п» Ост. 38.01163-78 (изм.1-10), состава, мас.%:

2,6-дитретбутил паракрезол	0,7-1,0
ариловые эфиры фосфорной кислоты	1,0-3,0
аминопроизводные антиокислительные присадки	0,1-0,5
бензотриазол	0,005-0,015
базовое масло (минеральное)	остальное

Недостатком известного масла является его неудовлетворительная термоокислительная и термическая стабильность при температуре выше 150°C, что приводит к появлению отложений смолистого характера на фильтрах двигателя.

Известно смазочное масло для силовых турбин (RU 2109800 С1, 1998) следующего состава, мас.%:

2,6-дитретбутил паракрезол	0,5-3,0
n,n'-динонилдифениламин	0,2-0,5
трикрезил фосфат или дифенил паратретбутил
фенил фосфат	1,0-3,0
бензотриазол	0,005-0,1
базовое масло (нефтяное или синтетическое)	остальное

Недостатком масла является неудовлетворительная термоокислительная стабильность при температуре выше 200°C, не обеспечивающая оптимальную эксплуатацию ГТД.

Из RU 2325434 C2, 27.05.2008, известно смазочное масло, содержащее базовое полиальфаолефиновое масло, 2,6-дитретбутилпаракрезол, трикрезилфосфат, бензотриазол, дополнительно содержит сложные эфиры триметилолпропана и одноосновной карбоновой кислоты или диизооктилсебацинат и продукты реакции N-фенилбензоламина и 2,4,4-триметилпентана.

Могут быть использованы эфиры триметилолпропана и карбоновых кислот, содержащих от 5 до 18 атомов углерода. Компоненты взяты в следующем соотношении, мас.%:

продукты реакции N-фенилбензоламина и
2,4,4-триметилпентана	0,1-1,5
2,6 дитретбутилпаракрезол	0,5-5,0
трикрезилфосфат	1,0-5,0
бензотриазол	0,001-0,5
сложные эфиры триметилолпропана и одноосновной
карбоновой кислоты или диизооктилсебацинат	10,0-40,0
полиальфаолефиновое масло ПАОМ-4	до 100%

Недостатком данного масла является недостаточно стабильные технические характеристики его в условиях эксплуатации - в жестких условиях эксплуатации двигателей сверхзвуковой авиации.

Из RU 2185423, 2002, известно другое синтетическое смазочное масло для силовых турбин, содержащее в мас.%:

термостабильный диизооктилсебацинат	10,0-15,0
2,6-дитретбутил паракрезол	0,5-3,0
n,n'-динонилдифениламин или
смесь бутил-и-октилдифениламинов	0,2-0,5
трикрезил фосфат или
дифенилпаратрет-бутилфенилфосфат	1,0-3,0
бензотриазол	0,005-0,1
базовое масло (синтетическое или
полиальфаолефиновое)	остальное

Недостатком указанного масла являются неудовлетворительные эксплуатационные свойства: стабильность к окислению при 210°C и термическая стабильность при 250°C, которые не обеспечивают эксплуатационные параметры теплонапряженных ГТД современной авиационной техники 4-го и 5-го поколений.

Технической задачей заявляемого изобретения является получение смазочной композиции высокотемпературного масла для теплонапряженных газотурбинных двигателей сверхзвуковой авиации с хорошими вязкостно-температурными свойствами, в том числе и при минусовой температуре, термоокислительной стабильностью до 250°C, термической стабильностью и хорошими антикоррозионными свойствами в условиях повышенных температур, а также при минусовых температурах.

Поставленная техническая задача достигается смазочной композицией высокотемпературного масла для теплонапряженных газотурбинных двигателей сверхзвуковой авиации, содержащей в качестве базового компонента сложный эфир триметилолпропана и жирных монокарбоновых кислот, а также антиокислительную присадку диоктилдифениламин или (бис(4-(1,1,3,3-тетраметибутил)фенил)амин, антиокислительную присадку - алкилированный фенил-альфа-нафтиламин, антикоррозионную присадку в виде смеси маслорастворимого дезактиватора металла Иргамет 39 на основе производного толутриазола и ингибитора коррозии 1,2,3-бензотриазола, трикрезилфосфат в качестве противоизносной присадки при следующем соотношении исходных компонентов в мас.%:

антиокислительные присадки:
диоктилдифениламин или
(бис(4-(1,1,3,3-тетраметибутил)фенил)амин	1,0-3,0
алкилированный фенил-альфа-нафтиламин	1,0-3,0
антикоррозионная присадка в виде в виде смеси
дезактиватора металла на основе производных
толутриазола Иргамет 39 и 1,2,3-бензотриазола	0,1-0,5
трикрезилфосфат	2,0-5,0
указанный авиационный триметилолпропановый
эфир в качестве базовой основы	остальное

В заявленной в качестве изобретения смазочной композиции в качестве базовой основы используют авиационный эфир триметилолпропановый (сложный эфир), представляющий собой смесь сложных эфиров и индивидуальных жирных карбоновых кислот, например гептановой и копры в соотношении 70:30, соответствующий требованиям ТУ 0253-002-07548712-2010 («Авиационный эфир триметилолпропановый базовый»), основные технические свойства его указаны в таблице 1.

В состав смазочной композиции по изобретению входит смесь определенных присадок (антиокислительные, антикоррозионные, противоизносные), обеспечивающие совместно с указанной базовой основой синергетический эффект, обусловленных подбором их и количественным содержанием их в смазочной композиции.

Показатели качества авиационного эфира триметилолпропанового базового должны соответствовать нормам, приведенным в таблице 1.

Таблица 1
№	Наименование показателя	Норма для марок	Метод испытания
1	Внешний вид	Прозрачная однородная жидкость	Визуально по п.5.4 наст. СТО
2	Кинематическая вязкость, мм2/с:
	- при 100°C, не менее	3,8	ГОСТ 33 или
	- при минус 40°C, не более	5500	ASTM D 445
3	Температура застывания, °C, не выше	минус 60	ГОСТ 20287 или ASTM D 97
4	Температура вспышки, определяемая в открытом тигле, °C, не ниже	220	ГОСТ 4333
5	Кислотное число, мг КОН/г, не более	0,05	ГОСТ 5985 или ГОСТ 11362 ASTM D 974
6	Плотность при 20°C, г/см3, в пределах	0,961	ГОСТ 3900 ASTM D 4052

В смазочной композиции по изобретению в качестве таких синергетически действующих присадок используют следующие добавки-присадки:

- антиокислительная присадка - диоктилдифениламин (ДАТ по ТУ 38.1011215) или Ирганокс L 01 (Ирганокс L 01 - ди-изо-октилдифенил-амин; CIBA IRGANOX L 01);

- антиокислительную присадку - алкилированный фенил-α-нафтиламин (ФАТ ТУ 38.401-1871-91) или Ирганокс L 06, CIBA IRGANOX L 06);

- антикоррозионную присадку Иргамет 39 (на основе производных толутриазола) и Иргамет BTZ (1,2,3-бензотриазол);

- противоизносную присадку - трикрезилфосфат (ТКФ по ГОСТ 5728).

В таблице 2 представлены примеры смазочной композиции по изобретению.

Таблица 2
Примеры составов смазочной композиции по изобретению
№ п/п	Наименование компонентов	Нормативный документ	Содержание, %мас.
1	2
1	Авиационный эфир триметилол-	ТУ 0253-002-
	пропановый базовый: смесь	07548712-2010	до 100	до 100
	эфир триметилолпропановый 8317 и эфир триметилолпропановый	фирмы Nyco С.А. (Франция)	70	65
	7300		30	35
2	Антиокислительная присадка:	ТУ 38.1011215-89
	Диоктилдифениламин (ДАТ) или	изм. 1-3	2,0	1,8
	Ирганокс L 01	фирмы BASF СЕ (Ciba) (Германия)
3	Антиокислительная присадка:	ТУ 38.401-1871-91
	алкилированный фенил-α-		2,0	1,8
	нафтиламин (ФАТ) или Ирганокс L 06	фирмы BASF СЕ (Ciba) (Германия)
4	Противоизносная присадка: трикрезилфосфат	ГОСТ 5728	2,0	1,8
5	Ингибитор коррозии: смесь
	триазолов: Иргамет 39 и	фирмы BASF СЕ	0,125	0,124
	1,2,3-бензотриазол	(Ciba) (Германия)

Смазочную композицию высокотемпературного масла готовят путем растворения добавок-присадок в базовой основе: в реактор подают расчетное количество эфира триметилолпропанового, включают мешалку, подают пар и нагревают до 70-80°C с последующим перемешиванием. При 75-95°C загружают присадки, перемешивают, фильтруют.

Подобранный экспериментально качественный состав пакета присадок и их количественного содержания в сочетании с базовой основой - авиационным эфиром триметилолпропановым (смесь сложных триметилолпропановых эфиров индивидуальных карбоновых кислот) - обеспечивает получаемой смазочной композиции высокотемпературного масла комплекс необходимых свойств, позволяющий использовать ее в жестких условиях эксплуатации - для теплонапряженных газотурбинных двигателей сверхзвуковой авиации (скоростные нагрузки, в условиях низких и высоких температур).

В таблице 3 представлены основные технические свойства смазочной композиции по изобретению, которые свидетельствуют о получении смазочной композиции, обладающей термоокислительной стабильностью при высоких температурах, коррозионной и окислительной стабильностью при высоких температурах, высокими триботехническими свойствами, стабильными вязкостно-температурными свойствами, необходимой вспениваемостью.

Таблица 3
№	Наименование показателя	Получаемые свойства с учетом действующих норм	Метод испытания
		Образец 1	Образец 2
1	Внешний вид	Прозрачная жидкость	Прозрачная жидкость	Визуально
2	Кинематическая вязкость, мм2/с, при температуре:
	100°C	3,8	3,9	по ГОСТ 33
	минус 40°C	5500	5750
3	Температура застывания, °C	Минус 60	Минус 60	ГОСТ 20287 (метод Б)
4	Температура вспышки,	230	235	ГОСТ 4333
	определяемая в открытом тигле, °C
5	Кислотное число, мг КОН/г на 1 г масла	0,1	0,15	ГОСТ 5985
6	Содержание воды, %	отсутствие	отсутствие	ГОСТ 2477
7	Содержание механических примесей, %	отсутствие	отсутствие	ГОСТ 6370
8	Термоокислительная			ГОСТ 23797
	стабильность при 250°C в
	течение 50 ч и расходе
	воздуха (10±0,5), дм3/ч:
	а) кислотное число после	3,2	3,5	ГОСТ 5985
	окисления, мг КОН на 1 г масла
	б) кинематическая вязкость, мм2/с, после			ГОСТ 33
	окисления, при
	температуре:
	100°C	6,5	7,2
	минус 40°C	8800	9200
	в) массовая доля осадка, не растворимого в	0,009	0,1
	изооктане, %
	г) коррозионность масла, мг/см2 на пластинках:			ГОСТ 23797
	сталь марки ШХ15 по ГОСТ 801;	отсутствие	отсутствие
	алюминиевый сплав АК4 по ГОСТ 4784;	отсутствие	отсутствие
	медь марки M1 и М2 по ГОСТ 859	+0,15	+0,1
9	Трибологические			ГОСТ 9490
	характеристики на
	четырехшариковой машине
	трения:
	при осевой нагрузке 196 Н:
	а) критическая нагрузка (Рк), кгс;	60	60
	б) показатель износа, Ди, мм	0,4	0,4

Смазочная композиция высокотемпературного масла для теплонапряженных газотурбинных двигателей сверхзвуковой авиации, включающая базовую основу - авиационный триметилолпропановый эфир на основе смеси сложных эфиров триметилолпропана и жирных монокарбоновых кислот, а также антиокислительную присадку диоктилдифениламин или (бис(4-(1,1,3,3-тетраметибутил)фенил)амин, антиокислительную присадку - алкилированный фенил-альфа-нафтиламин, антикоррозионную присадку в виде смеси маслорастворимого дезактиватора металла Иргамет 39 на основе производного толутриазола и ингибитора коррозии 1,2,3-бензотриазола, трикрезилфосфат в качестве противоизносной присадки при следующем соотношении исходных компонентов, мас.%:антиокислительные присадки:

диоктилдифениламин или
(бис(4-(1,1,3,3-тетраметибутил)фенил)амин	1,0-3,0
алкилированный фенил-альфа-нафтиламин	1,0-3,0
антикоррозионная присадка в виде смеси
дезактиватора металла на основе производных
толутриазола Иргамет 39 и 1,2,3-бензотриазола	0,1-0,5
трикрезилфосфат	2,0-5,0
указанный авиационный триметилолпропановый
эфир в качестве базовой основы	остальное