Результат интеллектуальной деятельности: Смазочная композиция для поршневых двигателей

Изобретение относится к смазочным композициям для поршневых двигателей внутреннего сгорания, в частности к всесезонным смазочным композициям для авиационных поршневых двигателей.

Смазочные композиции, в частности масла, в авиационных поршневых двигателях работают в тяжелых условиях, создаваемых высокими температурами в зоне поршневых колец, внутренней части поршней и других тяжелонагруженных деталей двигателей. Чтобы обеспечить жидкостную смазку узлов трения в условиях высокого удельного давления и высокой температуры, а также хорошее уплотнение зазоров между поршнем и цилиндром, масло должно обладать высокой смазывающей способностью и термической стабильностью. При этом, поскольку масло в данных условиях находится в тесном контакте с различными металлами в присутствии кислорода воздуха, оно должно быть достаточно стабильным, чтобы длительное время сохранять свои свойства и не давать больших загрязнений в виде нагара, лака и шлаков, т.е. иметь небольшую зольность.

Известны авиационные масла МС-14, МС-20 на нефтяной основе, получаемые в соответствии с ГОСТ 21743-76. Данные масла имеют недостаточные вязкостно-температурные свойства, высокую склонность к коксообразованию, а также низкую смазывающую способность, что делает их непригодными для смазки тяжелонагруженных деталей поршневых двигателей. Высокая склонность к коксообразованию может вызвать закупорку маслопроводов, фильтров, пригорание поршневых колец и другие неполадки.

Известна смазочная композиция для авиационных поршневых двигателей (WO 2010149712, 2010), содержащая базовый состав на основе полиальфаолефинового масла и пакет присадок, содержащий ингибитор коррозии триазольного типа, фенольную и аминную антиокислительные присадки, сукцинимидную присадку и антипенную присадку.

Известная композиция непригодна для использования при низких температурах в связи с невысокими низкотемпературными свойствами.

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является смазочная композиция для поршневых двигателей (RU 2485173, 2013), содержащая базовый состав на основе полиальфаолефинового масла и пакет присадок, включающий антиокислительные присадки, диспергирующую присадку на основе сукцинимида, противоизносную присадку и полиметилсилоксан ПМС-200А в качестве антипенной присадки.

Известная композиция обладает высокой зольностью и имеет низкую температуру вспышки, что ограничивает возможность ее применения в соответствии с условиями обеспечения безопасной работы поршневых двигателей.

Технической проблемой, на решение которой направлено заявленное изобретение, является создание смазочной композиции требуемой вязкости с улучшенными эксплуатационными характеристиками при использовании ее для смазки тяжелонагруженных деталей авиационных поршневых двигателей.

Технический результат, обеспечиваемый предлагаемым изобретением, заключается в повышении температуры вспышки и снижении зольности смазочной композиции для поршневых двигателей при сохранении ее высоких вязкостно-температурных, трибологических и термоокислительных свойств.

Технический результат достигается за счет того, что смазочная композиция для поршневых двигателей содержит базовый состав на основе полиальфаолефинового масла и пакет присадок, включающий антиокислительные присадки, диспергирующую присадку на основе сукцинимида, противоизносную присадку и полиметилсилоксан ПМС-200А в качестве антипенной присадки, при этом базовый состав содержит смесь двух полиальфаолефиновых масел (ПАО), одно из которых имеет вязкость 10 мм²/с при 100°С, а другое - 125-145 мм²/с при 100°С, со сложным эфиром Syntolux L-6115 с вязкостью 11,5 мм²/с при 100°С, а пакет присадок в качестве антиокислительных присадок содержит жидкий октилированный, бутилированный дифениламин и 4-метил-2,6-ди-трет-бутилфенол, в качестве диспергирующей присадки содержит сукцинимидную присадку ЛАГ-03, в качестве противоизносной присадки - трикрезилфосфат, и дополнительно содержит сложный эфир двухосновной кислоты Syntolux L-439 с вязкостью 3,9 мм²/с при 100°С в качестве присадки для повышения растворимости пакета присадок в базовом масле и ингибитор коррозии 1,2,3-бензотриазол при следующем соотношении компонентов, масс. %:

Существенность отличительных признаков смазочной композиции для поршневых двигателей подтверждается тем, что только указанная совокупность признаков, характеризующая состав заявленной композиции, обеспечивает получение всесезонной смазочной композиции, обладающей высокой температурой вспышки и низкой зольностью при сохранении ее высоких вязкостно-температурных, трибологических и термоокислительных свойств при ее применении в тяжелонагруженных деталях авиационных поршневых двигателей.

Признаки и сущность заявленного изобретения поясняются в последующем детальном описании со ссылкой на фиг. 1-5, где

на фиг. 1 представлена таблица, характеризующая соотношение компонентов образцов смазочной композиции с различным содержанием компонентов базового состава;

на фиг. 2 представлена таблица, характеризующая соотношение компонентов образцов смазочной композиции с различным содержанием компонентов пакета присадок и вязкостью 15 мм²/с;

на фиг. 3 представлена таблица, характеризующая соотношение компонентов образцов смазочной композиции с различным содержанием компонентов пакета присадок и вязкостью 20 мм²/с;

на фиг. 4 представлен график зависимости вязкости образцов смазочной композиции от температуры;

на фиг. 5 представлена таблица, характеризующая физические и химические свойства образцов смазочной композиции.

Для иллюстрации сущности изобретения было приготовлено восемь образцов смазочной композиции, которые не должны толковаться как ограничивающие область изобретения - П-12-2, П-15-1, П-15-2, П-15-3, П-20-1, П-20-2, П-20-3 и П-25-2, где первое число после буквы «П» характеризует вязкость образца в мм²/с при 100°С, а второе число обозначает соотношение компонентов пакета присадок. В таблице на фиг. 1 приведено соотношение компонентов в образцах П-12-2, П-15-2, П-20-2 и П-25-2, различающихся вязкостью, в таблице на фиг. 2 - образцы П-15-1, П-15-2, П-15-3, различающиеся соотношением компонентов пакета присадок, а в таблице на фиг. 3 - образцы П-20-1, П-20-2, П-20-3, различающиеся соотношением компонентов пакета присадок.

Для приготовления образцов использовались товарные сырьевые компоненты:

- полиальфаолефиновое масло Spectrasyn10, представляющее собой гидрогенированные олигомеры олефинов с вязкостью 10 мм²/с при 100°С;

- полиальфаолефиновое масло Durasyn 180I с вязкостью 125-145 мм²/с при 100°С;

- присадка для повышения растворимости пакета присадок в базовом масле Syntolux L-439 по СТО 57175009-019-2014, представляющая собой сложный эфир двухосновной кислоты с вязкостью 3,9 мм²/с при 100°С;

- сложный эфир Syntolux L-6115 по СТО 57175009-019-2014 с вязкостью 11,5 мм²/с при 100°С;

- сукцинимидная присадка ЛАГ-03 по ТУ 0257-001-15184856-2003;

- антиокислительные присадки - жидкий октилированный, бутилированный дифениламин Irganox L-57 и 4-метил-2,6-ди-трет-бутилфенол (Агидол-1) по ТУ 38.5901237-90;

- ингибитор коррозии 1,2,3-бензотриазол по ТУ 6-09-1201-87;

- антипенная присадка, представляющая собой полиметилсилоксан ПМС-200А по ОСТ 6-02-20-79;

- противоизносная присадка трикрезилфосфат.

В другом частном случае в качестве полиальфаолефиновых масел могут с сохранением свойств получаемой смазочной композиции использоваться другие масла, например в качестве полиальфаолефинового масла с вязкостью 10 мм²/с при 100°С может использоваться Durasyn 170, а в качестве полиальфаолефинового масла с вязкостью 125-145 мм²/с при 100°С - Spectrasyn 100 или Spectrasyn Ultra 150.

Технология приготовления смазочной композиции включает следующие этапы:

- получение базового состава путем перемешивания компонентов, входящих в базовый состав, при температуре 60°С в течение 60 минут;

- дозировка и добавление пакета присадок в базовый состав;

- перемешивание базового состава с пакетом присадок при температуре 60°С в течение 60 минут;

- фильтрация полученной смазочной композиции.

У подготовленных образцов оценивали вязкостно-температурные свойства по ГОСТ 33-2000 и ГОСТ 25371-97, трибологические свойства на четырехшариковой машине трения по ГОСТ 9490-75, термоокислительную стабильность (ТОС) смазочной композиции по ГОСТ 23797-79, а также измеряли зольность по ГОСТ 1461-75, температуру застывания по ГОСТ 20287-91, температуру вспышки по ГОСТ 4333-2014.

На фиг. 4 приведены графики зависимости вязкости от температуры образцов масла П-12-2, П-15-2, П-20-2 и П-25-2, где по оси абсцисс откладывается температура в °С, а по оси ординат - кинематическая вязкость образца в мм²/с. Как видно из фиг. 4, использование различного соотношения компонентов базового состава позволяет получить смазочную композицию с заданными вязкостными свойствами в диапазоне температур от минус 40 до 130°С.

Результаты испытаний образцов смазочной композиции в сравнении с прототипом и маслами МС-14 и МС-20, применяющимся для смазки поршневых двигателей, приведены в таблице на фиг. 5, где для образцов П-15-1, П-15-2, П-15-3, П-20-1, П-20-2, П-20-3, а также смазочной композиции по прототипу и масел МС-14 и МС-20 по ГОСТ 21743-76 приведены кинематическая вязкость при минус 20 и 100°С, индекс вязкости, кислотное число в мг КОН на г композиции (мг КОН/г), коксуемость в %, зольность в %, температура застывания в °С, температура вспышки в °С, трибологические свойства - критическая нагрузка Р_к в Н, диаметр пятна износа D, в мм, а также данные о термоокислительной стабильности образцов: кислотное число в мг КОН/г, кинематическая вязкость при минус 20 и 100°С, содержание осадка, не растворимого в изооктане в %, а также данные о коррозионности на пластинках ШХ-15, АК-4 и М-2 в г/м².

Из данных таблицы на фиг. 5 следует, что предлагаемая смазочная композиция превосходит известную из прототипа смазочную композицию по показателю температуры вспышки, обладает более низкой зольностью и не уступает известным решениям по вязкостно-температурным, трибологическим и термоокислительным свойствам.

Смазочная композиция согласно изобретению решает проблему улучшения эксплуатационных характеристик при использовании ее в тяжелонагруженных деталях поршневых двигателей во всем диапазоне эксплуатационных температур и требуемой вязкости.