Органическая смазка

Органическая смазка

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к смазочным материалам, в частности к органическим смазкам, которые широко применяются в промышленности при смазывании деталей машин, механизмов, приборов и пр. Для получения смазочных материалов органического типа обычно используют плоды и растения неживой природы, а также жиры животного мира. Достаточно часто встречаются технологии изготовления полу- или синтетических масел/смазок с органическими наполнителями, вводимыми в композицию в разных соотношениях, например, в функции загустителя (пример органического загустителя в MOLYKOTE ® FS 1292 - Фторсиликоновая консистентная смазка).

Например, в качестве смазочных материалов можно применить практически любое растительное масло: хлопковое, кокосовое, пальмовое, пальмоядровое, подсолнечное, соевое, рапсовое, арахисовое и др. Но по экономическим соображениям выгоднее применять масла соевые, рапсовые и пальмовые, а также смазочные композиции на их основе. Эти смазочные материалы по своим характеристикам иногда практически не уступают синтетическим и минеральным маслам и при этом экологически безопасны, так как при своем естественном биоразложении (например, гниении) не загрязняют среду обитания, превращаясь в удобрения почвы.

В качестве смазки для форм рекомендуется использовать растительное масло, в состав которого входит 1-8 масс.% равномерно диспергированные таловые или иные масла. Так, в патенте РФ №2184033, B28b 7/38, 14.11.2000 г. БИ 27.06.2002 - Смазка для форм - написано следующее. Изобретение относится к технологии изготовления бетонных железобетонных изделий и строений. Смазка содержит массовые %: отработанное минеральное масло - 50-85, кубовый остаток производства мыла из растительных масел - 15-50. Как правило, для получения рассматриваемого вида смазок используют термостабильные, высокодисперсные органические вещества, для изготовления которых требуется дорогая технология (основной недостаток).

Наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению относится патент Австралии №664039. C10M 173/00, C10M 125/00 14.08.92, опубл. 2.11.95 - Смазочная композиция. Композиция состоит из (%) 30-60 биоразлагаемого масла (хлопковое, арахисовое, кокосовое, льняное, пальмовое, оливковое, касторовое, каноловое, соевое, подсолнечное, таловое, рыбий жир); 0-10 метиловых, этиловых или бутиловых эфиров этих масел; эмульгаторов, типа силиконов, эфиров глицерина, оксиэтилированных спиртов, сорбитов, лицитина, растительных эмульгаторов, неорганических солей типа CaCl₂, CaCO₃, буры, пчелиного воска; ≥1 (5-60) воды и возможно других добавок.

Основным недостатком этого варианта органической смазки и других является то, что необходимо добывать исходное сырье и его перерабатывать для получения органической смазки. Кроме того, автором было установлено, что использование фактически любой жидкой смазки (среды) в зоне подвижного сопряжения неизбежно приводит к увеличению напряжений в материалах, образующих пары трения. Известно, что жидкость может максимально глубоко проникать в микродефекты и в углубления шероховатости поверхности (до самого устья), что под нагрузкой создает расклинивающий эффект (так как, как известно, жидкость - несжимаемая среда). Однако при иной форме частиц смазки такое почти не наблюдается.

Задачей изобретения является многократное удешевление технологии получения органического смазочного материала, которое по своим трибологическим свойствам существенно снижает напряжения в поверхностных слоях пар трения, обеспечивает высокую адгезию к поверхности трения без развития коррозионного изнашивания.

Для решения поставленной задачи был использован человеческий волос, в частности сбритый электрической бритвой (без мыла или иного состава, то есть всухую) с бороды и усов, хотя аналогично можно использовать и мелкие частички волос, сбритые, например, с головы. Естественно, что такое «сырье» для бритья и получения органической смазки в виде частичек волос может быть получено, скажем, и с животных. Маслянистый состав волоса хорошо известен, что и обеспечивает смазочный эффект для поверхностей трения в подвижных сопряжениях без использования сложных композиций.

Суть изобретения поясняется следующими рисунками:

Фиг.1 - собранная органическая смазка;

Фиг.2 - стальные образцы, подготовленные к испытанию;

Фиг.3 - общий вид установки для испытания;

Фиг.4 - сравнительные графики износа деталей без смазки и с органической смазкой;

Фиг.5 - эффект адгезии / прилипания органической смазки к стальному образцу.

Итак, рабочий процесс и испытания проводились по следующей схеме. Сбритые частички волос (органическая смазка) собирались в стеклянные баночки (Фиг.1).

Далее были изготовлены образцы, например, в виде шайб с цилиндрическими хвостовиками для закрепления их в электрической дрели или в шпинделе настольного вертикального сверлильного станка. На рабочей поверхности шайб (или иных поверхностях деталей, образующих пары трения) профрезерованы небольшие канавки, которые с края шайбы по спирали уходили далее «на нет» в районе их центра для лучшего захватывания органической смазки при вращении шайбы (фиг.2 и фиг.3).

Нагрузка от массы дрели была постоянной. Обороты фиксировались и для конкретного опыта были также постоянными, хотя максимальное значение оборотов составляло по техническому паспорту 1410 об/мин, при которых также проводились испытания. Марка и характеристика электрической дрели: FINCH Industrial Tools FIT™ Serial NO: ID 0410298 с характеристиками: 220 В/50 Гц.

Пример сравнительных графиков развития износа при наличии в зоне трения анализируемой новой органической смазки в сравнении с «сухим» трением стальных образцов (шайб) показан на фиг.4 (обработка статистических данных выполнена в оболочке программы MathCad на персональном компьютере).

Уравнения этих кривых износа следующие:

1 - W1=-1.071·10^-3*(x_i-x₀)²/h²+6.857·10^-3*(x_i-x₀)/h+0.029;

2 - W2=-5.238·10^-4*(x_i-x₀)²/h²+5.071·10^-3*(x_i-x₀)/h+0.02;

3 - W3=-3.81·10^-4*(x_i-x₀)²/h²+4.286·10^-3*(x_i-x₀)/h+0.017.

По результатам нелинейной параболической аппроксимации статистических данных теоретическое описание износа уравнением W1 при сухом трении существенно больше, чем с новой органической смазкой W2 и W3; величины y_i - наблюдаемые данные эксперимента об износе в зависимости от наработки x_i (в минутах), отложенной по оси абсцисс. Величина h=110 - постоянный шаг наблюдения с измерением толщины шайб; x₀ - среднее значение наработки, а x_i изменяется от 0 до 660 мин.

Наконец, еще один очень важный позитивный эффект был открыт/обнаружен при использовании предложенной органической смазки. Это ее высокая адгезионная составляющая для поверхностей трибосопряжения. При трении происходит своего рода наэлектризация и намагничивание смазочного материала, как это всегда имеет место с волосами, которые мы причесываем обычной гребенкой/расческой (фиг.5).

Экспериментально установлено, что даже при сильном встряхивании и постукивании шайбы частички органической смазки прочно удерживаются не только в канавке, но и на гладкой поверхности исследованного стального образца.

Наконец, предлагаемый вариант органической смазки был испытан в течение 4 месяцев. Для этого новая смазка была насыпана на стальную пластину и через указанный период аккуратно удалена. Никаких следов коррозии (поверхность рассматривалась под лупой) обнаружено не было.

Таким образом, выявлены следующие основные достоинства от применения заявленной органической смазки:

- исключительная дешевизна ее получения;

- благодаря своей формы (а следовательно, и для иных подобных форм смазки в виде маленьких сплошных или пустотелых бубликов, шариков, трубочек, макаронинок и др., которые не могут глубоко проникать в микродефекты поверхностей трения) напряжения уменьшаются от 30% до 10 раз, что безусловно повышает надежность работы трибосопряжений;

- открыт эффект высокой адгезии новой органической смазки к стальным поверхностям, что препятствует образованию сухого трения с интенсивным разогревом и износом подвижных сопряжений;

- органическая смазка длительное время не вызывает коррозию стали.

Органическая смазка, отличающаяся тем, что представляет собой мелкие частички человеческого или животного волоса, при этом размещение данной смазки осуществляют на поверхности трения вращающейся шайбы со спиралевидной канавкой, идущей от края шайбы к центру с выходом в центре шайбы «на нет» и с хвостовиком шайбы, для осуществления вращения.