Смазка для полимерных и металлополимерных пар трения

Смазка для полимерных и металлополимерных пар трения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

0н 499292

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 11.06,74 (21) 2033122/23-4 (,1) М. J,. С 10„1

С 10М 7I 34 с присоединением заявки №

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 15,01.76. Бюллетень № 2

Дата опубликования описания 05.06.76 (53) УДК 621 802(088.8) (72) Авторы изобретения

С. В. Щербаков, М. Б, Кап.чан и С. С. Песецкий (71) За"".âïòeëü Институт механики металлополимерных систем АН Белорусской ССР (54) СМАЗКА ДЛЯ ПОЛИМЕРНЫХ И МЕТАЛЛОПОЛИМЕРНЫХ

ПАР ТРЕНИЯ

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 полимерных и металлополимерных пар трен ия, 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 режущим 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, противоизно."ными и противозадирными свойствами.

Однако при создании изделий конструк5 ционного назначения использук тся самые различные полимеры, например полиацетали, важнейшими представителямп которых являются полиформальдегид (полиоксиметилен) и его сополимеры с триоксаном и 1,3-диоксало10 ном.

Использование указанных полимеров в узлах трения ограничивается нз-за интенсивного их износа и выделения в окружающую =реду в процессе работы формальдегида.

Цель изобретения — создание смазки для пары трения, один илн оба элемента которой выполнены из полиформгльдегида или его сополимеров, позволяющей повысить нзносо20 стойкость, антифрик ционные п прочностные свойства узла.

Для достижения указанной цели в этиленгликоль предложено ввести бис-(2-окси-5-ме25 тил-3-трет — бутилфенил) -метан (бисалкофен

БП) и полиамид на основе е-капролактама, гексаметиленадипината и гексаметиленсебацината (полиамид П-548). Указанная смесь присадок ингибирует механо-химическую де30 струкцию полимера,в зоне трения.

499292

0,5 в 1,0

0,5 — 3

До 100

Пара трения (V=0,89 м/с) СФД вЂ” сталь 45

СФД вЂ” СФД

Износ, мг, после N= 10 циклов иагружеиия при

Р=70 кг/см

Предел контактной выносливости, кг/см (N=10 циклов) Износ, мг, после N=10 циклов иагружеиия при

P=45 кг/см

Предел контактной выносливости, кг/см (И=10 циклов) 1(оэффициеит трения при

P =45 кг/см

1(оэ фф ициеит трения при

Р=70 кг/см

Сйазка

0,072

0,065

0,045

0,040

438

412

Этилеигликоль (100)

Этилеигликоль (99) -+- полиамид П-548 (1)

Этилеигликоль (97) -+- бисалкофеи БП (3)

Этилеигликоль (96) + полиамид П-548 (1) -+- бисалкофеи БП (3) 45

0,037

0,059

360

50

0,025

0,033

141

Состав смазки, вес. О/о.

Полиамид П-548

Бис- (2-окси-5-метил-3тпет-бутилфенил) -метан

Этилеигликоль

Известно, что при фрикционном взаимодействии в поверхностном слое полимера происходят 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 полиоксиметиленов, 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 прочноИспытания проводили на машине трения

МИ-1М в условиях, моделирующих работу зубчатых передач. Экспериментальные роликовые ооразцы (наружный диаметр 40, ширина 10 мм) были изготовлены из сополимера полиформальдегида СФД (ТУ 6=05=1543 и стали 45. Исследователи работоопосо бность пар СФД-СФД и СФД вЂ” сталь 45 при удельных линейных нагрузках на контакте (Рлш), соответственно 45 и 70 кг/см и относительной величине проскальзывания (удельного скольжения или коэффициента скольжения) h=

=20%. Скорость вращения ведущего образца n=425 об/мин. Заданная величина проскальзывания достигалась за счет применения сменных шестерен с определенным пере5

45 сти поверхностного слоя полимера в результате механодеструкции.

Уменьшение износа и потерь на трение контактирующих поверхностей полимерных и металлополимерных 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 полимЕра 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 перемешивании.

Результаты сравнительных испытаний предложенной и известной смазок приведены в таблице (количества компонентов смазки даны в вес. ) . даточным отношением, Смазка элементов прущейся пары осуществлялась окунанием ведущего образца в исследуемое масло. База испытаний N=10 циклов нагружения.

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

Перед началом испытаний каждую полимерную или металло полимерную пару подвергали приработке при P»„,— 20 кг/см до полной стабилизации коэффициента трения.

После приработки и через каждые 2 10 циклов нагружения исследуемые образцы взвешивали на аналитических весах АДВ-200 (пред.

499292

Формула изобретения

0,5 — 3

Составитель Е, Пзно!варева

Текред Т. Курилко Корректор Л. Деиискина

Редактор E. Хорина

Заказ 1320 5 Изд. М 1113 Тираж 630 Подписное

П1-1ИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 5К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 варителъно смывая смазку и просушивая) с точностью до 0,1 мг. Одновременно си.тематически 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 вЂ” сталь 45 после 10 циклов нагружения, при смазке различными смазочными составами.

Исследование контактной прочности полимерных образцов осуществлялось также на машинах МИ-1М при ступенчатом повышении удельных линейных нагрузок. При этом работоспособность !полимерных образцов при каждой выбранной натрузке после определенного числа циклов нагружения ограничивалась контактными усталостными выкрашиваниями или тепловым разрушением рабочих поверхностей.

Так::м образом, оыл!! построены зависимости числа циклов нагружения, которыми orр",íè÷ивается работоспособность полимерных ооразцов от заданной нагрузки. В таблице приведены предельные линейные нагрузки, огранлчпвающие работоспособность образцов из

СФД после И=10 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 металлополимер-!!ых пар (по отношению к чистому этиленгликолю) в 1,5 — 2 раза, повысить износостойкость в 2 — 3 раза и контактную выносливость

5 полиоксиметиленов на 25 — 30%.

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

Смазка для полимерных и металлополимер15 ных пар трения па основе эт!!ленгликоля. Отл и ч а ю щ а я с я тем. что, с целью повышения износостойкости и контактной 1,рочпости пары трения, смазка дополнительно содержит бис(2-окси-5-метил-3-трет - бутилфенил) -метан и полиямпд на Основе е-капролактяма, гексяметиленадипипата и гексаметиленсебацпната при следующем соотношении компонентов, вес. %:

Бис- (2-окси-5-метил-3трет-бутилфенил) -метан

Полиамид на ocpoâå е-капролактама, гек" аметиленадипината и гексаметиленсебацината 0,5 — 1

30 Этиленгликоль До 100