Результат интеллектуальной деятельности: МЕТАЛЛОПЛАКИРУЮЩАЯ СМАЗКА

Изобретение относится к пластичным смазочным материалам и может быть использовано в подшипниках качения буксовых узлов локомотивов и других узлах трения машин и механизмов.

Известно применение отечественных пластичных смазок, таких как Буксол, Литол-24, Эра, ЛЗ-31 и др., для подшипников качения локомотивов, самолетов, автомобилей, тракторов и др.

Общим недостатком этих смазок является низкая износостойкость сепараторов при работе подшипников на этих смазках и отсутствие защиты дорожек качения от усталостных повреждений в результате водородного износа, что приводит к повышенным вибрациям, шуму и разрушению деталей.

В настоящее время, как показали исследования, тяжело нагруженные подшипники качения повреждаются и выходят из строя в основном в результате водородного изнашивания. [Д.Н.Гаркунов, Г.И.Суранов, Ю.А.Хрусталев. «Водородное изнашивание деталей машин». УГТУ, 2003. 198 с.].

Выявлено, что наиболее эффективным методом защиты трущихся деталей от водородного изнашивания является использование металлоплакирующих смазочных материалов, защитное действие которых основано на взаимодействии металлов переменной валентности присадки с поверхностями трения и образованием тонкой (1-3 мкм) сервовитной пленки на рабочих поверхностях трения, препятствующей проникновению водорода и защищающей поверхности от водородного разрушения [И.Э.Пашковский «Технологические методы защиты деталей бытовых машин и оборудования от водородного изнашивания» М. 2004. МГУС. 231 с.]

Известна антифрикционная металлоплакирующая смазка на основе Литол-24 [Пат. RU 2219225], содержащая композицию, способную образовывать сервовитную пленку на поверхности трения, которая выдерживает высокие нагрузки, имеет низкий коэффициент трения и защищает от водородного изнашивания. Недостатком этой смазки является то, что она содержит твердые нерастворимые частицы некоторых ингредиентов, которые при работе подшипников качения с малыми зазорами и бронзовыми, латунными или полимерными сепараторами могут привести к повышенному температурному режиму.

Для обеспечения работы подшипников качения буксовых узлов локомотивов в настоящее время используется отечественная смазка «Буксол» [Пат. RU 2114162], выбранная в качестве прототипа, имеющая состав: литиевое мыло 12-оксистеариновой кислоты; литиевое мыло олеиновой кислоты; диалкилдитиофосфат цинка; присадка на основе нитрованного масла и нефтяное масло, застывающее при температуре не выше -40°С.

В связи с ужесточением условий эксплуатации железнодорожного транспорта, связанных с повышением скоростей движения, нагрузок и длительности работы буксовых узлов, данная смазка не удовлетворяет этим требованиям. Наблюдаются перегревы буксовых узлов, повышенные износы и поломки сепараторов, сдвиги букс и другие повреждения.

Технической задачей данного изобретения является создание смазочного материала, обеспечивающего длительную работоспособность подшипников качения буксовых узлов с низким коэффициентом трения, исключающим перегрев подшипников при длительной работе и снижение повреждений от водородного изнашивания.

Поставленная задача достигается тем, что металлоплакирующая смазка, содержащая литиевое мыло 12-оксистеариновой и олеиновой кислот, нефтяное масло с температурой застывания не выше -40°С, согласно изобретению дополнительно содержит (1÷5)% металлсодержащей маслорастворимой композиции состава, мас.%:

Наличие указанной добавки позволило создать новую пластичную смазку на основе нефтяного масла, гидрида лития, 12-оксистеариновой и олеиновой кислот, содержащей в отличие от прототипа : смазки Буксол [Пат. RU 2114162], металлсодержащую маслорастворимую композицию - присадку нового поколения «Валена» [Пат. RU 2277579], с принципиально иным механизмом смазочного действия - образованием на поверхностях трения в процессе работы тонкой квазижидкой сервовитной пленки (1-3 мкм) с низким коэффициентом трения, высокой несущей способностью и защищающей от водородного износа детали подшипника качения. Помимо высоких антифрикционных свойств заявляемая смазка «Металплакс-П» обладает и антиокислительными и антикоррозионными свойствами при меньшей концентрации присадки в смазке (1-5)%.

Состав заявляемой смазки «Металплакс-П» в мас.%: литиевое мыло 12-оксистеариновой кислоты 8-12; литиевое мыло олеиновой кислоты 1,5-3; металлсодержащая маслорастворимая композиция - присадка «Валена» 1-5; остальное - нефтяное масло, застывающее при температуре не выше -40°С.

Состав металлсодержащей маслорастворимой композиции «Валена», мас.%: соль металла органической кислоты 10-90; соль металла неорганической кислоты 1,5-25; алифатический спирт 3-55; ароматический амин 1-8; эпоксидная смола 2-10; полимер сукцинимида 2-8; 2-иминозамещенное индолина 0,5-6.

1. Примеры используемых компонентов в металлосодержащей маслорастворимой композиции, используемой в данном изобретении как присадка для металлоплакирующей смазки:

соль металла неорганической кислоты - соли металлов переменной валентности Со, Pb, Ni, Cu, Cr, Sn, Zn (хлориды, бромиды, иодиды);

соль металла органической кислоты - соли металлов переменной валентности и органических кислот с числом углеродных атомов С₁₅-С₁₈;

ароматический амин - дифениламин или его гомологи;

алифатический спирт - спирты жирного ряда с числом углеродных атомов С₄-С₁₀;

полимер сукцинимида - промышленно-выпускаемые присадки С-5А или Дипол-40;

эпоксидная смола - ДЭГ-1.

2. В табл. 1-2 приведены сравнительные данные испытания образцов по интенсивности изнашивания и коэффициенту трения со штатной промышленной смазкой Буксол на основе Литол-24 с присадкой 6% ДФ- 11 и 1% Антикор-1 и смазкой Металплакс-П, в состав которой входит металлсодержащая маслорастворимая композиция - присадка «Валена», содержащая в мас.%:

хлорид металла переменной валентности - 10, соль металла и органической кислоты с числом углеродных атомов С₁₈ - 50, алифатический спирт - 24, ароматический амин - 3, эпоксидная смола - 6, полимер сукцинимида - 5, 2-иминозамещенное индолина - 2 при соотношении всех компонентов в смазке, мас.%: литиевое мыло 12-оксистеариновой кислоты - 10, литиевое мыло олеиновой кислоты - 1,5, металлсодержащей композиции - 4, нефтяное масло с температурой застывания не выше минус 40°С - остальное.

Оценка влияния смазки «Металплакс-П» на триботехнические характеристики в лабораторных условиях была проведена на машине трения с возвратно-поступательным движением при трении пары сталь ШХ-15 по стали ШХ-15 ГОСТ 801-78 с твердостью 58-61 HRC.

Результаты испытаний образцов по интенсивности изнашивания и коэффициенту трения со смазкой Буксол (6% Дф-11+1% Акор-1) и смазкой «Металплакс-П» с содержанием присадки «Валена» 4% приведены в табл.1,2.

Сравнительные испытания по определению интенсивности изнашивания стальных образцов показали, что при использовании смазки «Металплакс-П» образцы практически не изнашивались в отличие от образцов при работе на смазке Буксол. Предельная нагрузка на смазке Буксол составила 35 МПа.

Как показали данные испытаний табл.2, до нагрузки 30 МПа коэффициенты трения испытываемых образцов для обеих смазок остаются одинаковыми и не превышают 0,07. При давлении 35 МПа и использовании смазки Буксол происходит задир (35 МПа - предельная нагрузка), в то время как при смазке «Металплакс-П» коэффициент трения остается равным 0,02 и при нагрузке - 40 МПа.

Смазка «Металплакс-П» была испытана на стенде при работе четырех роликовых подшипников автомобильных двигателей при установленном ресурсе 1000 часов в режиме:

d×n=0,35·10⁵ мм мин^-1; F_r=2500 H; где d - диаметр подшипника в мм; n - число оборотов вращения подшипника в минуту; F_r - нагрузка на подшипник в ньютонах.

Средняя установившаяся температура наружного кольца подшипника составила 30°С.

Подшипники, отработавшие заданный ресурс, на валу и после демонтажа вращались мягко, свободно. Потери смазки в процессе работы составили: 0,10 г; 0,15 г; 0,14 г и 0,10 г.

Общий уровень вибрации (ОУВ) подшипников со смазкой до испытания и после 1000 часов работы практически не изменился и составил:

Эффективность смазки «Металплакс-П» была подтверждена результатами длительных испытаний в эксплуатационных условиях буксовых узлов локомотивов табл.3.

В ходе испытаний анализировались пробы смазки, отобранные из буксовых узлов подшипников и опорных редукторов при эксплуатации локомотивов.

За время эксплуатационных испытаний отказов в работе подшипниковых узлов локомотивов не было.