Результат интеллектуальной деятельности: ОРГАНИЧЕСКАЯ СМАЗКА

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.