Способ изготовления пластичной смазки
Владельцы патента RU 2400535:
Открытое акционерное общество "Российские железные дороги" (RU)
Использование: в подшипниках качения тяжелонагруженных узлов трения железнодорожного подвижного состава и узлах трения других механизмов и машин. Сущность: в смесь нефтяных масел - масла веретенного АУ и масла авиационного селективной очистки МС-20, загущенную литиевым мылом 12-оксистеариновой кислоты, вводят присадку фенил-2-нафтиламин, а затем присадку диалкилдитиофосфат цинка и присадку на основе нитрованного масла. Смазка содержит в мас.%: масло веретенное АУ 34,5-38,5; масло авиационное селективной очистки МС-20 41,5-45,5; 12-оксистеариновая кислота 10-14; гидрат окиси лития технический 1,6-2,3; фенил-2-нафтиламин - 0,8-1,1; диалкилдитиофосфат цинка - 3,7-4,3; присадка на основе нитрованного масла 0,9-1,1. Предпочтительно, в качестве диалкилдитиофосфата цинка используют присадку А-22 и в качестве присадки на основе нитрованного масла используют присадку АКОР-1. Технический результат - повышение надежности и ресурса эксплуатации тяжелонагруженных узлов трения железнодорожного подвижного состава до пробега 600 тыс.км. 4 з.п. ф-лы, 1 табл.
Изобретение относится к пластичным смазочным материалам и может быть использовано в подшипниках качения тяжелонагруженных узлов трения железнодорожного подвижного состава и узлах трения других механизмов и машин.
Известен способ изготовления пластичной смазки, приведенный в патенте RU №2102442, 20.01.1998, С10М 169/04, включающий приготовление смеси, содержащей следующие компоненты, мас.%: литиевое мыло стеариновой кислоты - 4-20; дисульфид молибдена - 0,1-3, продукт нитрованного масла АКОР-1 - 1,0, дифениламин - 1,0 и нефтяное масло до 100.
Недостатком данного способа является использование в качестве одного из компонентов смазки дисульфида молибдена, обладающего высокой стоимостью. К тому же, снижение концентрации дисульфида молибдена в смазке ведет к потере ее физико-химических свойств.
Наиболее близким к предложенному способу является способ изготовления пластичной смазки, приведенный в патенте RU №2114162, С10М 169/06, 27.06.1998, (Буксол), включающий приготовление смеси из нефтяных масел, загущенную литиевым мылом 12-оксистеариновой кислоты с добавлением присадки диалкилдитиофосфата цинка и присадки на основе нитрованного масла. В качестве нефтяных масел в данном решении используется масло веретенное АУ и масло индустриальное И-40 или И-50.
При этом использование указанных ингредиентов обеспечивает ресурс эксплуатации тяжелонагруженных узлов трения железнодорожного подвижного состава до пробегов, не превышающих 450 тыс.км. С учетом современных требований указанный ресурс следует отнести к недостатку данного технического решения.
Технический результат заявленного изобретения заключается в повышении надежности и ресурса эксплуатации тяжелонагруженных узлов трения железнодорожного подвижного состава до пробега 600 тыс.км за счет увеличения несущей способности и повышения стабильности физико-химических характеристик смазки по сравнению с ее прототипом.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе изготовления пластичной смазки, включающем приготовление смеси из нефтяных масел, загущенную литиевым мылом 12-оксистеариновой кислоты с добавлением присадки диалкилдитиофосфата цинка и присадки на основе нитрованного масла, дополнительно используют присадку фенил-2-нафтиламин, которую вводят при приготовлении смеси до введения присадки диалкилдитиофосфата цинка и присадки на основе нитрованного масла, а в качестве нефтяных масел используют масло веретенное АУ и масло авиационное селективной очистки МС-20 при следующем соотношении компонентов в смеси, мас.%:
масло веретенное АУ - 34,5-38,5
масло авиационное селективной очистки МС-20 - 41,5-45,5
12-оксистеариновая кислота - 10,0-14,0
гидрат окиси лития технический - 1,6-2,3
присадка фенил-2-нафтиламина - 0,8-1,1
присадка диалкилдитиофосфат цинка - 3,7-4,3
присадка на основе нитрованного масла - 0,9-1,1,
причем присадку фенил-2-нафтиламин вводят в смесь до введения присадок диалкилдитиофосфат цинка и присадки на основе нитрованного масла.
В качестве присадки диалкилдитиофосфат цинка может быть использована присадка А-22.
В качестве присадки на основе нитрованного масла может быть использована присадка АКОР-1.
В качестве основы при изготовлении пластичной смазки в заявленном способе используются нефтяные масла - масло веретенное АУ и масло МС-20.
Масло веретенное АУ представляет собой минеральное масло, получаемое из малосернистых и сернистых и парафинистых нефтей с использованием процессов глубокой селективной очистки фенолом и депарафинизации.
Масло МС-20 - остаточное масло селективной очистки вырабатывается из малосернистых парафиновых и беспарафиновых нефтей. Относится к группе авиационных масел для поршневых двигателей самолетов. Характеризуется высокой вязкостью, хорошими смазывающими свойствами, отличной адгезией. При использовании масла МС-20 за границами интервала концентрации, равного 41,5-45,5%, вязкость ее смеси с веретенным маслом АУ уменьшается или увеличивается на величину, превышающую оптимальное значение вязкости 8,0±0,6 мм2/с при 100°С. При этом значении вязкости обеспечивается необходимый уровень антифрикционных, реологических свойств, механической и химической стабильности, необходимых для надежной длительной эксплуатации смазки в интервале температур окружающей среды от минус 60 до плюс 50°С. В связи с тем, что суммарный объем минеральной основы смазки составляет 80% снижение или превышение концентрации маловязкого компонента веретенное АУ (от 34,5 до 38,5%) приводит к аналогичному результату.
Кислота 12-оксистеариновая (12-ОСК) представляет собой оксикислоту, относящуюся к классу предельных (или насыщенных) жирных кислот и отличающуюся от стеариновой кислоты наличием гидроксильной группы ОН у 12-го атома углерода в цепи. 12-ОСК получают гидрированием касторового масла, которое затем омыляется раствором NaOH с последующим разложением полученных мыл соляной кислотой. Благодаря специфическому строению 12-ОСК, оксистеарат лития обладает высокой загущающей способностью, что обеспечивает высокие эксплуатационные свойства смазок на его основе.
Нейтрализацию 12-ОСК (омыление) осуществляют водным раствором гидроокиси лития, который изготовляют путем смешивания порошка гидрата окиси лития с водой. Гидрат окиси лития (моногидрат) технический - едкая щелочь представляет собой белый кристаллический порошок.
Присадка фенил-2-нафтиламин - порошок или рассыпающиеся чешуйки от светло-серого до коричневого цвета толщиной 0,3-0,6 мм с температурой плавления Тпл=105-108°С. При длительной эксплуатации узлов трения использование в смазке присадки фенил-2-нафтиламина в концентрациях ниже 0,8% мало эффективно и слабо препятствует накоплению продуктов окисления, которые вместе с продуктами износа отрицательно влияют на служебные характеристики, в том числе на антифрикционные, объемно-механические, реологические и защитные свойства смазки. В этом случае не обеспечивается требуемый ресурс работы подшипников качения, которыми оборудованы узлы трения. Введение в смазку присадки фенил-2-нафтиламина в концентрациях выше 1,1% не оказывает дальнейшего заметного влияния на антиокислительные свойства смазки и приводит к неоправданному удорожанию получаемой продукции.
В качестве присадки диалкилдитиофосфат цинка может быть использована товарная присадка А-22, которая представляет собой диалкилдитиофосфат цинка, модифицированный бором и содержит 85-100% активного вещества. Она обладает антиокислительным, противоизносным, антикоррозионным и антифракционным действием. При использовании присадки диалкилдитиофосфата цинка менее 3,7% не достигается необходимого для длительной эксплуатации смазки уровня антиокислительных, противоизносных и противозадирных свойств смазки, выражающихся в снижении критической нагрузки заедания и увеличении показателя износа, а более 4,3% приводит к разупрочнению структурного каркаса и увеличению отпрессовываемости минеральной основы, что отрицательно влияет на работоспособность смазки при высоких удельных нагрузках на подшипники в течение длительного периода времени эксплуатации.
В качестве присадки на основе нитрованного масла может быть использована присадка АКОР-1, которая изготавливается на основе нитрованных базовых масел марок М-8 или М-11 с добавлением при защелачивании 10±1% технического стеарина. Она вводится в смазочные масла для улучшения защитных свойств масел. Использование присадки в концентрациях 0,9-1,1% оптимально с точки зрения придания необходимых антикоррозионных и адгезионных свойств смазки. При концентрациях присадки АКОР-1 в количествах ниже 0,9% антикоррозионные и адгезионные свойства смазки снижаются. Содержание присадки в смазке в количествах выше 1,1% не оказывает влияния на достигнутый при оптимальных концентрациях уровень качества по этим показателям. В таблице приведены основные физико-механические свойства известных смазок и смазки, полученной заявленным способом.
| № | Наименование показателя | Смазка, полученная заявленным способом | Буксол (прототип) | Shell Canada Alvania EP-D | Shell Nerita HV |
| 1 | Предел прочности на сдвиг, Па, при: | ||||
| +50°С | 400-700 | 300-700 | 230 | 410 | |
| +80°С | не менее 150 | не норм. | 175 | 215 | |
| 2 | Вязкость эффективная, Па·с при градиенте скорости деформации D=10 c-1 и при: | ||||
| +20°С | не менее 150 | не норм. | 170 | 150 | |
| -30°С | не более 1400 | не более 1300 | 1670 | 1430 | |
| 3 | Пенетрация при 25°С с перемешиванием 60 двойных тактов, мм ·10-1 | 240-280 | 230-290 | 274 | 280 |
| 4 | Температура каплепадения, °С | не менее 180 | не менее 180 | 182 | 178 |
| 5 | Испаряемость при 100°С за 1 час, % | не более 1,0 | не более 1,5 | 0,7 | 0,75 |
| 6 | Коллоидная стабильность отпрессованного масла, % | 10-16 | не более 18 | 6,5 (нагрузка 0,2 кг) | 23,0 |
| 7 | Массовая доля воды, % | отсутствие | отсутствие | отсутствие | следы |
| 8 | Массовая доля механических примесей, % | отсутствие | отсутствие | отсутствие | отсутствие |
| 9 | Коррозионное воздействие на металлы при 100°С (сталь 40), латунь ЛСЦ40С | выдерживает | выдерживает | выдерживает | выдерживает |
| 9 | Механическая стабильность: | не более 1300 | не более 1800 | 680 | 1040 |
| - исходный предел прочности на разрыв при 20°С, Па | |||||
| - предел прочности после разрушения при 20°С, Па | не менее 400 | 400-850 | 416 | 710 | |
| - индекс разрушения, % | не более 40 | не норм. | 39 | 32 | |
| - индекс тиксотропного восстановления, 1 сутки, % | от -20 | от -10 | -4,5 | +23 | |
| до +30 | до +30 | ||||
| 10 | Трибологические характеристики на четырехшариковой машине трения при 25±5°С: | ||||
| - критическая нагрузка, Рк, Н (кгс) | не менее 823 (84) | не менее 784 (80) | 980 | 800 | |
| - диаметр пятна износа, Ди, при нагрузке 196 Н (20 кгс) за 1 час, мм | не более 0,45 | не более 0,50 | 0,52 | 0,30 | |
| 11 | Содержание водорастворимых кислот и щелочей, мг КОН/1 г | ≤3,0 | не более 5,0 | 0,9 | 0,15 |
Как видно из приведенной выше таблицы, смазка, полученная заявленным способом, характеризуется комплексом физико-химических свойств, соответствующих высоким требованиям качества, а по некоторым из них превосходит отечественный прототип и зарубежные аналоги. К их числу следует отнести такие важные показатели, влияющие на работоспособность смазки в течение длительного периода эксплуатации, как «коллоидная стабильность», «механическая стабильность» и трибологические характеристики смазки, что позволяет повысить надежность и долговечность работы трущихся деталей даже в экстремальных условиях эксплуатации.
Способ изготовления пластичной смазки для тяжелонагруженных узлов трения машин и механизмов осуществляют следующим образом.
В мешалку с обогревом загружают на омыление 1-ю порцию (1/2 расчетного количества) масел веретенного АУ и МС-20 по отдельности или их смесь в соответствующей пропорции. Осуществляют перемешивание и нагревают смесь до температуры 80-90°С. Для замера температуры при изготовлении может быть использован электронно-автоматический потенциометр, например МР-64. Далее мелкими порциями (во избежание образования нерасплавленного продукта на дне) в мешалку загружают 12-ОСК. В результате подъема температуры до 95-96°С с непрерывным перемешиванием происходит плавление кислоты и образуется водно-масляная дисперсия.
В отдельной емкости приготавливают водный раствор гидрата окиси лития, смешивая порошок сухого гидрата окиси лития с водой (в соотношении 5:1) при температуре 80-90°С. Гидрат окиси лития должен раствориться в воде полностью.
Подготовленный раствор гидрата окиси лития загружают в мешалку. С момента загрузки раствора гидроокиси лития начинается процесс нейтрализации диспергированных в масле кислот (омыление). Ведут омыление при температуре 90-110°С до стабилизации содержания свободной щелочи в мыле.
Термомеханическое диспергирование загустителя осуществляют путем интенсивного нагрева смеси при температурах 110-195°С в течение 12-13 часов с промежуточными загрузками 2-й и 3-й порции смеси масел.
При достижении температуры 195-196°С в течение 1,5-2 часов осуществляется термообработка смеси.
Далее расплав сливают в оборотную тару. Охлаждают массу до 160-170°С, вводят присадку фенил-2-нафтиламина и осуществляют перемешивание с циркуляцией. Затем охлаждают массу до температуры 110-120°С и одновременно вводят присадку диалкилдитиофосфата цинка (А-22) и присадку на основе нитрованного масла (АКОР-1) или их смесь, осуществляя перемешивание.
После охлаждения смазки до температуры 60-65°С осуществляют ее окончательную обработку, например на вакуумно-гомогенизирующей установке серии «ВМГ Корума», проводя гомогенизацию, фильтрацию и деаэрацию смазки.
Таким образом, использование смазки, полученной заявленным способом, позволяет предотвратить износ трущихся деталей, в том числе подшипников, работающих в условиях высоких скоростей вращения и длительных пробегов.
Предлагаемая смазка обладает повышенными, по сравнению с известными для тяжелонагруженных узлов трения смазками, высокими противоизносными, противозадирными и антикоррозионными свойствами, обеспечивая надежную и эффективную работу узлов деталей в широком диапазоне рабочих температур от минус 60 до плюс 120°С и позволяет увеличить межремонтный пробег узлов трения до 600 тыс.км.
1. Способ изготовления пластичной смазки, включающий приготовление смеси из масел, загущенную литиевым мылом 12-оксистеариновой кислоты с добавлением присадки диалкилдитиофосфата цинка, присадки на основе нитрованного масла и присадки фенил-2-нафтиламина, которую вводят при приготовлении смеси до введения присадки диалкилдитиофосфата цинка и присадки на основе нитрованного масла, отличающийся тем, что в качестве масел используют масло веретенное АУ и масло авиационное селективной очистки МС-20 при следующем соотношении компонентов в смеси, мас.%:
| масло веретенное АУ | 34,5-38,5 |
| масло авиационное селективной очистки МС-20 | 41,5-45,5 |
| 12-оксистеариновая кислота | 10,0-14,0 |
| гидрат окиси лития технический | 1,6-2,3 |
| присадка фенил-2-нафтиламин | 0,8-1,1 |
| присадка диалкилдитиофосфат цинка | 3,7-4,3 |
| присадка на основе нитрованного масла | 0,9-1,1. |
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве присадки диалкилдитиофосфата цинка используют присадку А-22.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве присадки на основе нитрованного масла используют присадку АКОР-1.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что присадку диалкилдитиофосфата цинка и присадку на основе нитрованного масла вводят в смесь одновременно.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что вводят смесь присадок диалкилдитиофосфата цинка и на основе нитрованного масла.
