Смазочный состав для обработки пар трения


 


Владельцы патента RU 2302453:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" (ИГХТУ) (RU)

Изобретение относится к составам для обработки трущихся поверхностей и может быть использовано в машиностроении для обработки пар трения различных механизмов, машин и оборудования. Сущность: состав содержит в мас.%: измельченная смесь природных минералов 0,1-2,5, ПАВ 20-25, связующее - остальное. В качестве ПАВ состав содержит полиэтиленгликоль и изопропиловый спирт в соотношении 1:5. Измельченная смесь минералов включает гиперстен, авгит, эгирин, диопсит и жадеит, взятые в соотношении, мас.%: 5-8:1-3:2-5:0,5-1,0:1-5, серпентин остальное. Технический результат - снижение интенсивности изнашивания и коэффициентов трения. 2 табл.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к смазочным композициям, в частности к составам для обработки трущихся поверхностей, и может быть использовано в машиностроении для обработки пар трения различных механизмов, машин и оборудования с целью продления межремонтного времени и улучшения триботехнических показателей.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Известна твердосмазочная композиция для формирования покрытия на трущихся поверхностях (пат. РФ №2247767, кл. F16С 33/14, С10М 125/00. Опубл. 10.03.2005). Твердосмазочная композиция на основе измельченной смеси минералов содержит, мас.%: кварц 15-20; гетит 5-10; брусит 3-8; ПАВ (ОП - 7) 2-7; лизардит остальное. Этот состав в количестве 0,1-0,2 мас.% смешивают с 98-99,9 мас.% связующего (масла или пластичные смазки) и размещают между трущимися поверхностями.

Недостатками аналога, являются большой разброс по дисперсности состава твердосмазочной композиции - 1-40 мкм, наличие крупных частиц - до 40 мкм, в основном кварца, что приводит к абразивному изнашиванию и микрорезанию поверхностей трения, вследствие чего интенсивность изнашивания была не менее 5 мкм/км, а коэффициенты трения достигали (в зависимости от материала пар трения) - 0,1-0,15, что является достаточно низкими показателями.

Известен также состав для обработки пар трения (пат. РФ №2168663, кл. F16С 33/14, С10М 125/10. Опубл. 06.10.2001). Состав содержит продукты дегидратации гидратов с температурой удаления конституционной воды в интервале 500-900°С и содержащие оксиды из ряда MgO, SiO2, Al2О3, СаО, Fe2O3, К2O, Na2O, причем в качестве гидратов для получения продуктов дегидратации использованы природные минералы или их смеси и содержат 1-10 мас.% примесей, сопутствующих природным минералам.

К недостаткам этого аналога можно отнести длительность получения продуктов дегидратации - 1-2 час при высоких температурах - 500-900°С (в муфельных печах), невысокую поверхностную твердость обработанных деталей пар трения - HRC - до 400, что мало отличается от исходной твердости, сравнительно невысокая износостойкость пар трения на испытательной машине - 0,2-0,3 г/час·10-7.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению по совокупности признаков и достигаемому результату, т.е. прототипом, является состав для обработки пар трения (пат. РФ №2179270, кл. F16С 33/14. Опубл. 10.02.2002), включающий в мас.%: измельченную смесь природных минералов на основе серпентина, содержащую амфибол 2-5, пирофиллит 8-10, серпентин остальное, ПАВ (ОП-7). Эту твердосмазочную композицию дисперсностью 1-40 мкм смешивают со связующим (масла, смазки) в соотношении мас.%:

ПАВ (ОП-7)5-15
твердосмазочная композиция0,5-2,5
связующееостальное

Большой размер частиц твердосмазочной композиции, которые будут задерживаться фильтрами (до 40 мкм), высокие значения интенсивности изнашивания - 3-8 мкм/км и достаточно высокие значения коэффициентов трения - 0,1-0,12 являются недостатками этого смазочного состава для обработки пар трения.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретательская задача состояла в разработке смазочного состава для обработки пар трения на основе связующего, измельченной смеси минералов и ПАВ, позволяющего снизить интенсивность изнашивания и коэффициенты трения.

Поставленная задача достигается тем, что смазочный состав для обработки пар трения, включающий связующее, ПАВ, измельченную смесь природных минералов на основе серпентина, отличается тем, что в качестве ПАВ он содержит полиэтиленгликоль и изопропиловый спирт в соотношении 1:5, при этом измельченная смесь минералов включает гиперстен, авгит, эгирин, диопсид и жадеит, взятые в соотношении, мас.%: 5-8:1-3:2-5:0,5-1,0:1-5, серпентин остальное, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

измельченная смесь
природных минералов0,1-2,5
ПАВ20-25
связующееостальное

Входящая в состав смесь минералов представляет собой силикаты, а именно - пироксены, с идеализированной формулой; гиперстен (Mg, Fe)2 (Si2O6); авгит (Са, Mg, Fe2+, Fe3+, Al, Ti)2 [(Si, Al)2 О6]; эгирин NaFe3+[Si2O6]; диопсид CaMg [Si2О6]; жадеит NaAl{Si2O6]. Серпентин имеет формулу - Mg6(OH)8[Si4O10] и то же относится к классу силикатов. У всех этих минералов основная силикатная составляющая SiO2 составляет 50-60%. [Нечаев А.В. Минералогия. - М.: Госиздат, 1924. - 295 с.].

Изопропиловый спирт [ТУ 2632-015-11291058-95] и полиэтиленгликоль, применяемые в качестве ПАВ, выпускаются крупным тоннажем [Каталог «Продукция Ивхимпром 2003-2004 г.» - Иваново]. При этом в качестве второго компонента ПАВ берется полиэтиленгликоль (неиногенный ПАВ), как низкомолекулярный полимер с молекулярной массой от 200 до 600. Эти ПЭГ представляют собой жидкие реактивы, быстрорастворимые в теплой воде. Выпускаются ПЭГ Компанией «Тосол - Синтез» и ООО «КОСМО» г.Дзержинск (Нижегородской обл.).

В качестве связующего предусматривается любое смазочное вещество: минеральные и полусинтетические масла, смазки, технологические жидкости, играющие роль смазок. [Товарные нефтепродукты, свойства и применение. Справочник / Под ред. Школьникова В.М. - М.: Химия, 1978. - 472 с.].

Измельчение природных минералов, входящих в смазочный состав, осуществляют в мельнице ударно-отражательного действия, в дезинтеграторе, коллоидной мельнице. Присутствие ПАВ при измельчении помогает разупрочнить поверхностный слой, благодаря чему происходит быстрое разрушение минералов до частиц с наноразмерами и создает механохимическую активацию твердосмазочной композиции.

Использование заявляемой совокупности существенных признаков позволяет получить достигаемый технический результат, а именно: снизить интенсивность изнашивания различных сочетаний металлов пар трения (сталь - сталь, сталь - чугун, сталь - бронзы) в 4-8 раз, уменьшить коэффициенты трения в 1-16 раз.

Нижеследующие примеры иллюстрируют настоящее изобретение.

СВЕДЕНИЯ, ПОДТВЕРЖДАЮЩИЕ ВОЗМОЖНОСТЬ

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Пример 1. 0,1 г (0,1 мас.%) смеси природных минералов, содержащих: 5 г (5 мас.%) гиперстена, 1 г (1 мас.%) авгита, 2 г (2 мас.%) эгирина, 0,5 г (0,5 мас.%) диопсида, 1 г (1 мас.%) жадеита, 90,5 г (90,5 мас.%) серпентина и 20 г (20 мас.%) ПАВ, состоящего из полиэтиленгликоля - ПЭГ-200 и изопропилового спирта, взятых в соотношении 1:5, поместили в мельницу ударно-отражательного действия, работающую со скоростью вращения бил 115 м/с. Полученную смазочную композицию с дисперсностью частиц 0,5 мкм смешали со связующим - индустриальным маслом И-20, взятым в количестве 79,9 г (79,9 мас.%).

Пример 2. 1,3 г (1,3 мас.%) смеси природных минералов, содержащих: 6,5 г (6,5 мас.%) гиперстена, 2 г (2 мас.%) авгита, 3,5 г (3,5 мас.%) эгирина, 0,8 г (0,8 мас.%) диопсида 3 г (3 мас.%) жадеита, 84,2 г (84,2 мас.%) серпентина и 22,5 г (22,5 мас.%) ПАВ, состоящего из полиэтиленгликоля - ПЭГ-400 и изопропилового спирта, взятых в соотношении 1:5, поместили в дезинтегратор, работающий со скоростью вращения бил 120 м/с. Получили смазочную композицию с дисперсностью частиц 0,25 мкм смешали со связующим - индустриальным маслом И-20, взятым в количестве 76,2 г (76,2 мас.%).

Пример 3. 2,5 г (2,5 мас.%) смеси природных минералов, содержащих: 8 г (8 мас.%) гиперстена, 3 г (3 мас.%) авгита, 5 г (5 мас.%) жадеита, 78 г (78 мас.%) серпентина и 25 г (25 мас.%) ПАВ, состоящего из полиэтиленгликоля - ПЭГ-600 и изопропилового спирта, взятых в соотношении 1:5, поместили в коллоидную (вибрационную) мельницу с частотой вибрации 50 Гц; амплитудой 2 мм и мелющими телами - шарами, диаметром 20 мм. Полученную смазочную композицию с дисперсностью частиц 0,01 мкм смешали со связующим - индустриальным маслом И-20, взятым в количестве 72,5 г (72,5 мас.%).

Полученные образцы смазочных составов для обработки пар трения были испытаны на трение и износ на серийной машине трения 2070 СМТ - 1 по общепринятой методике оценки триботехнических свойств.

Схема испытаний: «диск - колодка», с коэффициентом перекрытия 1:12. Вращающийся диск был выполнен из сталей 45, 40ХН (HRC 45-50), колодкой служили бронзы, чугуны, стали разных марок.

Режим трения: скорость скольжения 1 м/с, давление - 6 МПа, полученный смазочный состав помещали в ванночку под вращающимся диском, откуда он подхватывался и вносился в зону трения.

Результаты испытаний приведены в табл.1 и 2.

Коэффициенты трения в предлагаемом смазочном составе

Таблица 1
Примеры смазочных составовСредние значения коэффициентов трения для пар трения
Сталь 45 - Бронза БрАЖН-10-4-4ЛСталь 45 - Чугун СЧ15Сталь 45 - Сталь 40ХН
10,060,0780,08
20,040,060,075
30,010,050,07
Прототип0,10,110,12

Интенсивность изнашивания различных металлов пар трения

Таблица 2
Примеры смазочных составовСредние значения интенсивности изнашивания, мкм/км
Сталь 45 - Бронза БрАЖН-10-4-4ЛСталь 45 - Чугун СЧ15Сталь 45 - Сталь 40ХН
10,5-0,510,75-1,20,52-0,50
20,5-0,530,6-1,10,42-0,35
30,5-0,50,4-0,850,40-0,30
Прототип3,0-4,84,1-4,95,5-8,0

Из табл.1 и 2 видно, что в заявляемом интервале значений содержания минералов и ПАВ в смазочной композиции и соотношения смазочной композиции и связующего в предлагаемом смазочном составе для обработки пар трения, поставленная цель достигается: интенсивность изнашивания материалов пар трения различных марок снижается в 4-18 раз, коэффициенты трения - в 1-10 раз.

К достоинствам предлагаемого смазочного состава следует отнести также более малый размер частиц минералов (в 2-8 раз), входящих в состав смазочной композиции, повышение нагрузочной способности пары трения при работе в предлагаемом смазочном составе в 1,2-1,4 раза, смазочный состав работает в зоне трения в 1,4-1,6 раза дольше без смены его.

Смазочный состав для обработки пар трения, включающий связующее, ПАВ и измельченную смесь природных минералов на основе серпентина, отличающийся тем, что в качестве ПАВ он содержит полиэтиленгликоль и изопропиловый спирт в соотношении 1:5, при этом измельченная смесь минералов включает гиперстен, авгит, эгирин, диопсид и жадеит, взятые в соотношении, мас.%: 5-8:1-3:2-5:0,5-1,0:1-5, серпентин - остальное при следующем соотношении компонентов, мас.%:

измельченная смесь минералов0,1-2,5
ПАВ20-25
связующееостальное



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к составам смазочных материалов и может быть использовано для смазывания тяжелонагруженных узлов трения различных механизмов, в частности узлов трения скольжения и качения текстильной, машиностроительной и других отраслей промышленности.
Изобретение относится к антифрикционным материалам на основе термопластичных полимеров для изготовления подшипников скольжения, направляющих опор скольжения, работающих без смазки, со смазкой водой и технологическими жидкостями в различных отраслях техники.
Изобретение относится к смазочным материалам, в частности пластичным смазкам, которые могут быть использованы преимущественно в узлах трения автомобилей и авиации, а также в подшипниках прокатных станов, точных приборах и бытовых механизмах.

Изобретение относится к способу получения композиционного триботехнического материала, который может быть использован в машиностроении для изготовления триботехнических изделий и покрытий деталей узлов трения машин и механизмов различного функционального назначения.

Изобретение относится к смазочным композициям, предназначенным для применения в тяжелонагруженных узлах трения и механизмов. .

Изобретение относится к нефтепереработке, в частности к составу моторного масла, предназначенного для всесезонного использования в бензиновых и дизельных двигателях автомобильной техники.

Изобретение относится к области полимерного материаловедения и может быть использовано в машиностроении для изготовления антифрикционных покрытий деталей узлов трения различных машин и механизмов, эксплуатируемых преимущественно без подвода внешней смазки.

Изобретение относится к пластичным смазочным материалам и может использоваться в машинах и механизмах, шарнирно-болтовых сочленениях, подшипниках качения и скольжения, зубчатых передачах и других тяжелонагруженных узлах трения.

Изобретение относится к смазочно-охлаждающим жидкостям, используемым в машиностроении при механической обработке металлов. .

Изобретение относится к смазочным веществам и может быть полезно, например, при обеспечении режимов надежной работы любых гидравлических систем механизмов и машин при любых температурах эксплуатации.
Изобретение относится к области металлообработки с использованием смазочно-охлаждающих технологических средств, а именно к водным составам смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) для обработки металлов и сплавов.

Изобретение относится к смазочным материалам, в частности к концентратам, добавляемым в моторные, трансмиссионные, индустриальные масла и в пластичные смазки для снижения и устранения износа трущихся поверхностей деталей, преимущественно пар трения автомобильных двигателей, коробок передач и т.д.

Изобретение относится к составу концентрата и испытательно-консервационной гидравлической жидкости, получаемой смешением концентрата с водой в определенном соотношении.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к смазывающе-охлаждающим технологическим средствам (СОТС), применяемым при холодной обработке металлов резанием, в т.ч.

Изобретение относится к механической обработке металлов резанием. .
Наверх