Пластичная смазка

 

Сущность: смазка содержит в %: литиевое мыло стеариновой кислоты 2-6, модифицированный диметилдихлорсиланом аэросил 6-12, фенил-β-нафтиламин 0,3-0,6; кислоту антраниловую 0,05-0,2; порошок меди 0,5-5, олеат меди 0,1-1; нафтенат меди 0,2-1 и минеральное масло остальное. 2 табл.

Изобретение относится к составам пластичных смазок, реализующие эффект избирательного переноса, и может найти применение в подшипниковых опорах совмещенных и с встроенными подшипниками и других узлах трения с одноразовой заправкой смазки, работающих при повышенных скоростях (d·n < 2·10⁵ мм мин^-1), подверженных конструктивно неустранимому постоянному действию вибраций и интенсивному износу.

Одной из главных проблем обеспечения работоспособности скоростных совмещенных или опор с встроенными подшипниками является сохранение их точности в процессе длительного срока эксплуатации.

Известны различные составы пластичных смазок, предназначенных для смазывания скоростных подшипников и неремонтируемых подшипников опор. (Пластичные смазки в СССР. Ассортимент. М. Химия, 1979).

Особенно актуальной является проблема защиты поверхностей трения от усталостных трещин, водородного изнашивания, конструктивно-неустранимых вибраций малых амплитуд, порождающих фреттинг-процессы. Проявление повреждений фреттинг-коррозией и влияния водорода на снижение износостойкости деталей машин носит массовый характер (Кн. Защита от водородного износа в узлах трения под ред. А.А.Полякова. М. Машиностроение, 1980).

В процессе трения возникает особое гидрофильное состояние поверхностей трения машин, которое характеризуется повышенным содержанием водорода и является причиной интенсивного изнашивания поверхностей трения.

Обычные смазочные материалы не всегда удовлетворяют требованиям эксплуатации узлов трения, так как они при высоких контактных нагрузках и скоростях вытесняются из зоны трения. Пополнение свежей смазкой неремонтируемых с одноразовой заправкой подшипниковых опор требует затрат труда и времени.

В связи с изложенным к физико-механическим свойствам смазочных материалов, применяемых для указанных условий, предъявляются повышенные требования.

При использовании металлоплакирующих смазок, в процессе контактного взаимодействия на поверхностях трения образуется плакирующая пленка, которая позволяет снизить коэффициент трения, "залечивать" микротрещины, повысить износостойкость элементов трения, уменьшить сроки приработки поверхностей, подавлять фреттинг-процессы, водородный и другие виды изнашивания.

Известны металлоплакирующие смазки, состоящие из минеральных масел различной вязкости, загущенных мылами щелочных и щелочноземельных металлов с добавками мелкодисперсных порошков меди, свинца, олова, серебра, золота, алюминия и их соединений. (Гаркунов Д.Н. Триботехника. М. Машиностроение, 1989, Авторское свидетельство 1796667 А 1 кл. С 10 М 177/00).

В отдельных случаях металлоплакирующие смазки получают путем введения в смазочную основу металлоплакирующих соединений, чаще на основе меди, что дает возможность получить более однородные композиции, позволяет фильтровать и использовать пластичную металлоплакирующую смазку в скоростных и малогабаритных подшипниковых опорах.

Большинство металлоплакирующих смазок, полученных путем введения порошков антифрикционных металлов, содержит частицы от 50 до 100 мкм, что исключает применение таких смазок в малогабаритных и скоростных опорах (Авторское свидетельство СССР N 932822 кл. С 10 М 5/02, C 10 M 5/14, C 10 M 5/20, Авторское свидетельство СССР кл. С 10 М 5/14, 1979, Авторское свидетельство СССР N 652204, кл. С 10 М 1/32, 1979).

Концентрация меди и медьсодержащих соединений определяется для конкретных случаев по специально разработанной методике к авторскому свидетельству. (Авторское свидетельство 1796667 А 1 кл. С 10 М 177/00).

Пат. США N 4507214 кл. С 10 М 3/18 предусматривает использование дефицитных и дорогостоящих металлов Au, Ag, редкоземельных La, Ce, Pr, Nd и др. элементов.

Более близкой по составу к предлагаемой смазке является металлоплакирующая смазка (Авторское свидетельство СССР N 658165 кл. С 10 М 5/02, C 10 M 5/14, C 10 M 5/20, 1976), содержащая, мас.

Мыло щелочного металла стеариновой кислоты 10-14 Мыло щелочного металла гидрированных высокомолекулярных жиров 3-5 Мыло щелочного металла продукта осернения и полимеризации высокомолекулярных гидрированных жидкий жиров 2-4 Фенилантраниловая кислота 0,05-0,2 О-Фенилендиамин 0,05-0,2 Фенил-β-нафталамин 0,3-1,0 Медный порошок 9-11 Минеральное мыло до 100 Недостатками указанной смазки являются низкие прочностные свойства и коллоидная стабильность, использование крупных фракций наполнителя (<50 мкм), научно необоснованное количественное содержание наполнителя, что не позволяет эффективно использовать ее в подшипниках разного конструктивного исполнения, в скоростных и малогабаритных подшипниковых опорах, совмещенных с встроенными подшипниками.

Задачей изобретения является уменьшение и стабилизация момента трения, повышение коллоидной стабильности, улучшение смазывающих свойств, увеличение срока службы смазки и подшипниковых узлов с одноразовой заправкой.

Решение поставленной задачи достигается тем, что пластичная смазка, содержащая минеральное масло, литиевое мыло стеариновой кислоты, фенил-b-нафталамин и порошок меди, дополнительно содержит модифицированный диметилдихлорсиланом аэросил, кислоту антраниловую, олеат меди и нафтенат меди при следующем соотношении компонентов в мас.

Литиевое мыло стеариновой кислоты 2-6 Модифицированный диметил-дихлорсиланом аэросил 6-12
Фенил-b-нафтиламин 0,3-0,6
Кислота антраниловая 0,05-0,2
Порошок меди 0,5-5,0
Нафтенат меди 0,2-1,0
Минеральное масло остальное
Модифицированный диметилдихлорсиланом аэросил снижает пусковой момент трения, стабилизирует его значение, уменьшает износ и повышает температурные характеристики смазки.

Антраниловая кислота комплексообразователь для металлов, в т.ч. меди, способствует образованию растворимых соединений и, тем самым, способствует переносу меди к поверхности трения. К тому же, при нагреве происходит распад антраниловой кислоты с образованием анилина, которые связывают воду в гидроксиды, а кислоты в соли замещенного аммония.

Олеат меди маслорастворимая поверхностно-активная пластифицирующая добавка, способствует диспергированию металла и образованию заряженных мицелл. Нафтенат меди обеспечивает защиту от коррозии.

Дисперсный (размер частиц менее 1,0 мкм) медный порошок имеет от сферической до овальной форму с образованием цепочек. Поверхность частиц губчатая с наличием пор и складок.

Удельная поверхность медного порошка более 5 м²/г, что в 100-150 раз больше ранее используемого порошка. Эти свойства порошка способствуют удержанию и подаче дисперсной среды и функциональных присадок смазки совместно с медным порошком в зону трения, что ускоряет процесс избирательного переноса.

Кроме перечисленного положительного действия отдельных добавок на функциональные свойства пластичной смазки, при совместном их использовании, они проявляют синергетическое действие, что способствует улучшению качества поверхностей трения, сокращает время формирования антифрикционной защитной медной пленки.

Смазку получают следующим образом:
В варочный аппарат, снабженный нижним и боковым обогревом, загружают 500 г минерального масла с кинематической вязкостью при 50.211 мм²/с и 150.160 мм²/c (1: 1), 50 г стеариновой кислоты кислотное число 185-200 мг, число омыления 195.205 мг КОН/г, иодное число 5-8 иода (100 г). При непрерывном перемешивании смесь подогревается до температуры расплавления стеариновой кислоты (85. 90^oС) и подают 8 г гидрата окиси лития в виде 10% водного раствора. Омыление проводят при температуре 95.102^oС и добавляют 263 г смеси масел и, в целях формирования структурного каркаса смазки, выдерживают в течение 0,5 ч; затем температуру повышают до 200.105^oС до полного расплавления мыльно-масляной смеси с последующим охлаждением до 90.100^oС.

При температуре смеси 150^oС вводят 5 г фенил-b-нафтиламина и 1 г антрониловой кислоты, а при 90.100^oC в смазку вводят 90 г аэросила, модифицированного диметилдихлорсиланом.

После интенсивного перемешивания смазку охлаждают до температуры 25. 30^oС. В композицию добавляют 8 г нафтената и 3 г олеата меди, растворенных в масле И-20-А (1: 1), и дисперсный порошок меди, форма частиц которого от сферической до овальной с образованием цепочек и с размером частиц до 1,0 мкм. Количество медного порошка определяется в зависимости от условий эксплуатации, нагрузки и шероховатости поверхностей трения по формуле:
,
где: К коэффициент перекрытия частиц порошка при образовании металлического слоя на поверхностях трения;
h₀ толщина металлического слоя на поверхностях трения, необходимая для реализации избирательного переноса;
высота микронеровностей профиля поверхностей трения;
величина деформации микронеровностей профиля поверхностей трения от их силового контактного взаимодействия;
ρ_н, ρ_см плотность соответственно металла наполнителя и смазочного материала.

Технология проста и не требует сложной химической аппаратуры.

Получены следующие образцы (табл.1) пластичной смазки с добавкой дисперсного порошка (ДП) в мас.

Как видно, благодаря функциональным добавкам и замене порошка меди по дисперсности и структуре значительно улучшаются температурные свойства смазки температура каплепадения выше на 12.22^oС. Отмечено, что смазка не теряет работоспособность при температуре 250^oС, повышаются противоизносные свойства, коллоидная стабильность, снижается пусковой момент и момент трения в процессе эксплуатации, резко сокращается колебание момента трения (табл. 2).

Полученные образцы пластической смазки характеризуются следующими показателями.

При этом установлено, что срок службы до замены предлагаемой пластичной смазки увеличивается в 2 и более раз в сравнении со смазками Литол-24, ЦИАТИМ-201 и др. с солидолом и смазками 1-13 и Коноталин в 5-10 раз.

Формула изобретения

Пластичная смазка, содержащая минеральное масло, литиевое мыло стеариновой кислоты, фенил-β-нафтиламин и порошок меди, отличающаяся тем, что смазка дополнительно содержит модифицированный диметилдихлорсиланом аэросил, кислоту антраниловую, олеат меди и нафтенат меди при следующем соотношении компонентов, мас.

Литиевое мыло стеариновой кислоты 2-6
Модифицированный диметилдихлорсиланом аэросил 6-12
Фенил-β-нафтиламин 0,3-0,6
Кислота антраниловая 0,05-0,2
Порошок меди 0,5-5,0
Олеат меди 0,1-1,0
Нефтенат меди 0,2-1,0
Минеральное масло Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2