Результат интеллектуальной деятельности: СМАЗОЧНАЯ КОМПОЗИЦИЯ

Изобретение относится к смазочным составам и может быть использовано в тяжелонагруженных зубчатых зацеплениях открытого типа, которые распространены на горнообогатительных комбинатах, в портах и грузоподъемных механизмах промышленных предприятий, например тихоходных ступенях редукторов с большим крутящим моментом.

Известны смазочные композиции на основе мыльной пластичной смазки, например Литол-24, представляющий собой пластичную смазку, изготовленную загущением смеси нефтяных масел литиевым мылом технической стеариновой кислоты (см. Синицын В.В. Справочник "Пластичные смазки в СССР", М., Химия, 1984, с. 36).

Эта смазочная композиция обеспечивает достаточную эффективность при применении в машинах и механизмах, эксплуатирующихся при умеренных нагрузках, и имеет низкую стоимость.

Однако данная смазка обладает низкой задиростойкостью и износостойкостью при тяжелых условиях эксплуатации.

Известна другая смазочная композиция - Шрус-4 по авторскому свидетельству N 719127, опубликованному в Бюллетене изобретений N 30 за 1996 год и представляющая собой пластичную смазку, полученную загущением смеси нефтяных масел литиевым мылом технической стеариновой кислоты с введенными дополнительно антиокислительными, противозадирными и антифрикционными добавками.

Эта известная композиция за счет введения присадок позволяет получить высокие противоизносные и антикоррозийные свойства в тяжелонагруженных узлах трения.

Однако в узлах трения с высокими контактными нагрузками данная смазка не обладает необходимыми противоизносными свойствами.

Известна также смазочная композиция по авторскому свидетельству N 1595885, опубликованному в Бюллетене изобретений N 36 за 1990 г. и принятому за прототип.

Эта смазочная композиция содержит мыльную пластичную смазку ЦИАТИМ-201 или ЦИАТИМ-203, порошок кадмия, порошок цинка и дисульфидмолибденовую пасту, представляющую собой смесь индустриального масла и порошка дисульфид молибдена.

Эта смазочная композиция пластична и обеспечивает необходимую смачиваемость контактных поверхностей пар трения. Смазочная композиция обладает антифрикционными, противозадирными и противоизносными свойствами.

Однако основу этой смазочной композиция составляет дисульфидмолибденовая паста в количестве 65 - 75 %, в которой порошка дисульфида молибдена содержится 60 - 70%. Эта паста дорога, а большое ее количество значительно увеличивает стоимость смазочной композиции в целом.

Кроме того, порошок кадмия токсичен, а производство его небезопасно.

Предлагаемое решение позволяет значительно снизить себестоимость производства пластичной смазки при одновременном улучшении противоизносных, противозадирных и антифрикционных свойств.

Так же, как и прототип, предлагаемая композиция содержит мыльную пластичную смазку, порошок цинка и порошок дисульфида молибдена.

Отличие состоит в том, что указанные ингредиенты содержатся в следующем соотношении, мас.%:
порошок дисульфида молибдена - 1,0-5,0
порошок цинка - 4,0-13,0
мыльная пластичная смазка - до 100
Добавление порошка дисульфида молибдена в количестве 1,0 - 5,0% мас. дает наибольшую эффективность в части улучшения антифрикционных характеристик. Дальнейшее увеличение содержания указанной присадки не приводит к уменьшению коэффициента трения.

Добавление порошка цинка в количестве 4,0 - 13,0% мас. позволяет существенно улучшить противоизносные и противозадирные свойства смазки.

Общий эффект от совместного использования в заявляемой композиции порошков цинка и дисульфида молибдена выше, чем от использования каждого компонента в отдельности. То есть, как показали исследования, все триботехнические характеристики смазочной композиции оказалось выше, чем те же характеристики при раздельном введении указанных компонентов.

Таким образом, совокупность присадок в указанном количестве существенно улучшает все триботехнические характеристики смазки.

Технический результат при использовании предлагаемой смазочной композиции заключается в снижении коэффициента трения и износа механизмов, а также в повышении предельного давления схватывания (противозадирная характеристика), что приводит к увеличению срока службы механизмов и машин, а значительное сокращение количества порошка дисульфида молибдена и исключение порошка кадмия приводит к снижению стоимости смазочной композиции.

Указанная смазочная композиция может быть изготовлена из известных компонентов: в качестве мыльной пластичной смазки можно использовать пластичную смазку на любой основе (литий, кальций, барий), например Литол-24; порошки цинка и дисульфида молибдена должны быть мелкодисперсными (размер частиц не более 10 мкм).

Смазочную композицию готовят путем смешивания порошков цинка и дисульфида молибдена с последующим добавлением полученной смеси в смазку Литол-24. Полученная композиция тщательно перемешивается в смесителе вручную или механическим путем до получения однородной массы темно-серебристого цвета.

На чертеже представлена схема лабораторной установки для проведения испытаний.

Испытания проводят на лабораторной установке на базе машины трения СМЦ-2 по схеме ролик подвижный - ролик неподвижный. Установка содержит подвижный ролик 1, контактирующий с неподвижным роликом 2. Ролики изготовлены из термообработанных сталей соответственно ст.45 и ШХ-15.

Смазывание образцов осуществляют с подпружиненной стальной пластины 3, на которой расположена испытываемая смазка, удерживаемая на пластине прокладкой из хлопчатобумажной ткани 4. Количество подаваемой смазки 5 в зону трения регулируют путем изменения усилия прижатая P₁ пластины к вращающемуся образцу. Данная конструкция обеспечивает постоянную подпитку смазкой зоны трения на протяжении всего цикла испытаний. Относительная скорость скольжения ω в контакте составляла 0,65 м/с. Режимы испытаний выбраны по предельно допустимым значениям плотности потока энергии PV (где: P - удельное давление в контакте, V - скорость скольжения), которую выдерживает Литол-24 в течение 1 часа работы без следов задиров и схватывания на поверхностях трения образцов. Противоизносные свойства смазочной композиции оценивают по объему изношенного материала неподвижного образца в пятке контакта. Перед испытаниями образцы прирабатывают в течение 30 минут.

Для исследований были отобраны три известные пластичные смазки, принятые в качестве аналогов и прототипа, 5 вариантов пластичной смазки с различным содержанием цинка и дисульфида молибдена в отдельности с целью выявления конкретного влияния каждой из присадок на триботехнические характеристики, а также 5 вариантов заявляемой смазочной композиции с различным содержанием цинка и дисульфида молибдена в совокупности.

При испытаниях оценивают следующие параметры: скорость изнашивания образцов, (мм³ • 10^-3), коэффициент трения и предельное давление схватывания (кгс/см²).

Продолжительность испытаний каждого образца смазки составляет 1 час. После каждого часа определяют износ образцов. Температуру и момент трения контролируют постоянно.

Для оптимизации параметров заявляемой смазки при совместном использовании порошков цинка и дисульфида молибдена используют метод планирования эксперимента (матрица планирования 2²). Уровни факторов и интервалы варьирования представлены в таблице 1.

В таблице 2 приведены соотношения компонентов в испытуемых составах (1 - Литол-24; 2 - пластичная смазка по авторскому свидетельству N 719127, известная под названием Шрус-4; 3 - смазочная композиция по авторскому свидетельству N 1595885, принятая за прототип; 4 - 8 - мыльная пластичная смазка с добавлением цинка или дисульфида молибдена в различных количествах: 8 - 13 - состав заявляемой смазочной композиции с различным соотношением цинка и дисульфида молибдена).

В таблице 3 приведены результаты образцов смазочных композиций.

Таким образом, предлагаемая смазочная композиция позволяет получить комплекс триботехнических характеристик, превышающих аналогичные характеристики рассмотренных аналогов и прототипа, а стоимость композиции значительно ниже стоимости прототипа из-за отсутствия порошка кадмия и меньшего количества порошка дисульфида молибдена.