Твердосмазочный композиционный стержень для гребней рельсовых колес


 


Владельцы патента RU 2501693:

Посадский Вячеслав Валентинович (RU)
Голышев Игорь Анатольевич (RU)

Изобретение относится к смазочным композициям и может быть использовано при эксплуатации железнодорожного транспорта и кранового хозяйства, в частности для смазки поверхности трения пары «гребень колеса - рельс». Твердосмазочный композиционный стержень для гребней рельсовых колес содержит оболочку, заполненную композицией, состоящей из консистентной смазки Литол-24 и добавок. Оболочка стержня выполнена из графита марки МГ-1 и заполнена смазочной композицией, содержащей цинковый порошок с размером частиц 0,3-0,5 мкм, графитовый порошок, присадку противозадирную, серосодержащую СОЭ, парафин - в качестве связующего, при следующем соотношении компонентов, мас.%: Литол-24 - 42,3±1,5; цинковый порошок 33,3±1,5; графитовый порошок 3,0±1,0; присадка СОЭ 1,6±1,0; парафин - остальное. Техническим результатом является уменьшение износа пары трения и снижение коэффициента трения.

 

Изобретение относится к эксплуатации железнодорожного транспорта и кранового хозяйства, в частности к твердосмазочным композиционным материалам, и может быть использовано для смазки поверхности трения пары «гребень колеса - рельс».

Одной из современных тенденций в разработке твердосмазочных материалов для реборд рельсовых колес является создание таких композиций, которые при подаче в зону трения колесной пары обеспечивают формирование пленки, снижающей износ трущихся поверхностей. Для этих целей известна смазочная стержень-композиция (RU 2370390, публ. 20.10.2009 г.). Композиция представляет собой оболочку состава, в масс.%: серпентинит Mg6{SiO10}OH8 - 1,0-2,0, модифицированная сажа - углерод технический печной электропроводный - 0,1-0,2, политетрафторэтилен в виде порошка фторопласта марки Ф-4 - 0,2-0,4, эпоксидный клей марки ЭДП - остальное, наполненную композицией состава, масс.%: серпентинит Mg6{SiO10}OH8 - 1,0-2,0, термолизный углерод - 0,1-0,2, консистентная смазка марки Литол-24 - остальное. Используемые в известной смазочной композиции серпентинит Mg6{SiO10}OH8 и углеродосодержащие добавки, присутствующие в одинаковом процентном соотношении, как в материале оболочки стержня, так и в материале наполнителя, обеспечивают оптимальный массоперенос гидратов, входящих в серпентинит Mg6{SiO10}OH8 металлов Fe, Mg, Al, и их эффективное взаимодействие с поверхностью трения в местах высоких удельных нагрузок, результатом чего является формирование сервовидной пленки. Остальные компоненты композиции обеспечивают ей при этом адгезионные, антифрикционные, механические, противоизносные и противозадирные свойства.

Использование эпоксидной смолы в оболочке известной композиции придает ей прочность, однако независимо от наличия в составе оболочки присадок - серпентинита, модифицированной сажи и политетрафторэтилена в виде порошка фторопласта марки Ф-4, сообщает ей хрупкость. Возможно, это приемлемо при эксплуатации крановых колес, которые перемещаются только в прямом направлении и работают в основном в положительном температурном диапазоне в условиях запыленности помещений. Для железнодорожного транспорта применение хрупкой оболочки недопустимо. Железнодорожные пути промышленных предприятий имеют большое количество «кривых» (т.е. поворотов с минимально допустимыми радиусами). Кроме того, состояние путей на промышленных предприятиях, особенно в карьерах и на временных путях, сильно отличается от состояния постоянных путей. Что в свою очередь увеличивает нагрузку на место контакта колеса и рельса в процессе движения от постоянно перемещения колесной пары как по горизонтали, так и по вертикали. Кроме того, колеса железнодорожного транспорта в течение года работают в диапазоне температур от глубокого минуса до высоких положительных температур в условиях не только запыленности, но и часто под воздействием агрессивных сред. В этих условиях хрупкая оболочка композиционного стержня будет подвергаться разрушению. Задача настоящего изобретения заключается в создании твердосмазочного композиционного стержня для гребня реборд рельсовых колес, эксплуатирующихся в широком температурном диапазоне в условиях запыленности и вероятности воздействия агрессивных сред.

Для решения поставленной задачи твердосмазочный композиционный стержень для гребней рельсовых колес содержит оболочку, заполненную композицией, состоящей из консистентной смазки Литол-24 и добавок, при этом оболочка стержня выполнена из графита марки МГ-1, заполнена смазочной композицией, содержащей цинковый порошок с размером частиц 0,3-0,5 мкм, графитовый порошок, присадку противозадирную, серосодержащую СОЭ, парафин - в качестве связующего, при следующем соотношении компонентов, масс.%:

литол-24 42,3±1,5
цинковый порошок 33,3±1,5
графитовый порошок 3,0±1,0
присадка СОЭ 1,6±1,0
парафин остальное

Помещенная в графитовую оболочку смазочная композиция представляет собой консистентную смазку марки Литол-24 с введенными в нее тонкодисперсными добавками - цинковым и графитовым порошками, присадкой СОЭ и парафином - в качестве связующего. Присутствующий в составе смазочной композиции тонко измельченный цинковый порошок обладает способностью внедряться в микротрещины гребня колеса и, вступая в реакцию с противозадирной серосодержащей присадкой СОЭ, формирует на гребне защитное металлосодержащее покрытие. Графитовый порошок улучшает смазочные и антифрикционные свойства композиции Литол-24. Парафин формирует необходимую консистенцию смазки, позволяя не затвердевать и сохранять необходимую пластичность смазки при низких температурах, а при повышенных температурах - сохранять необходимую вязкость, предотвращая смазку от «вытекания». Использование графита марки МГ-1 с уменьшенной зольностью и дисперсностью позволяет сохранять конструктивную прочность оболочки. Кроме того, графитовая оболочка заявленного твердосмазочного композиционного стержня образует в контакте «колесо-рельс» смазочный слой адсорбированных молекул, которые действуют аналогично молекулам присадки, и совместно с находящейся внутри смазочной композицией ускоряет приработку поверхностей трения. Улучшается также качество поверхностей после обработки. Материал быстро покрывает обнажающиеся в процессе приработки участки трения, образуя слой твердого смазочного материала. Это предотвращает непосредственный контакт металлов, наступающий обычно в первые минуты работы пары трения (при трогании локомотива с места или торможении), когда и происходит наибольшее повреждение поверхностей бандажей колесных пар и рельсов. При попадании частиц смазочной композиции на поверхность гребня бандажа и в углубления микрорельефа, путем механического вытеснения загрязнений, они распределяются по поверхности, заполняя микронеровности структуры поверхностного слоя бандажа, что способствует прочному сцеплению защитного слоя с материалом бандажа. Использование описанной смазочной композиции приводит к формированию на поверхности узлов трения тонкой (от десятков ангстрем до 1-2 мкм), практически не окисляющейся защитной металлосодержащей пленки. В этом тонком поверхностном слое реализуется пластическая деформация, что приводит к значительному уменьшению глубины деформированного зерна металла основы и, в конечном итоге, существенному уменьшению износа пары трения и снижению коэффициента трения. В результате трения, благодаря цинку, стальная поверхность становится оцинкованной. Образовавшийся слой осуществляет защиту стали от коррозии, предохраняет поверхность от возникновения задиров.

Заявляемый твердосмазочный композиционный стержень относится к твердым смазочным материалам, который может обеспечить режим трения, исключающий непосредственный контакт поверхностей и их взаимное внедрение. Содержание специальных добавок обеспечивает высокий уровень смазочной способности при высоких удельных нагрузках, предотвращающих микросхватывание металла при локальном и кратковременном подъеме температуры до 1000°C. При температуре до +75°C материал находится и удерживается на вертикальных поверхностях в стеклообразном состоянии, обладает достаточно высокой антифрикционной способностью. Легко наносится и разносится в широком диапазоне температур окружающей среды по поверхности трения, в том числе в условиях повышенной и пониженной влажности, при этом не смывается атмосферными осадками. На смазочный материал после его нанесения на поверхность трения не налипает песок, материал не оказывает вредного воздействия на обслуживающий персонал, окружающую среду и является пожаробезопасным. Экологически безвреден, работает только там, где выделяется энергия, то есть только на поверхностях трения. С маслами и другими носителями в реакции не вступает. Создает защитный слой, компенсирующий износ поверхностей трения «колесо-рельс» в условиях их реальной эксплуатации. Защитный слой по своим физико-механическим свойствам более стоек к износу и коррозии, чем металлы, на которых он образуется, и имеет более низкий коэффициент трения. В силу перечисленных достоинств заявляемый стержень можно использовать для реборд рельсовых колес искривленных, перемещающихся как по горизонтали, так и по вертикали, в диапазоне температур от глубокого минуса до высоких положительных температур в условиях запыленности и вероятности воздействия агрессивных сред. Новый технический результат, достигаемый заявленным изобретением, заключается в снижении коэффициента трения и износа колесных пар, защите стали от коррозии, ускорении приработки поверхностей трения при сохранении конструктивной прочности оболочки стержня.

Пример. Твердосмазочный стержень имеет диаметр - ⌀ 19 мм, длину 125 мм или 250 мм и массу - 60±5 или 120±5 грамм. Представляет собой трубку из графита марки МГ-1 (ТУ 48-4802-86-97), которая наполнена пластичным материалом, содержащим смазку Литол-24 (ГОСТ 21150-87) - 43 масс.%, цинковый порошок с размером частиц 0,3-0,5 мкм (ТУ 1721-002-12288779-2006) - 33 масс.%, графитовый порошок (ТУ 48-20-54-84) - 3 масс.%, присадку противозадирную, серусодержащую СОЭ, (ТУ 0257-001-12697213-2001) - 1 масс.%, парафин марки Т-1 (ГОСТ 23683-89) - 20%.

Принцип действия заявленного композиционного стержня заключается в формировании на поверхностях трения послойного покрытия. Каждый слой характеризуется циклом, состоящим из нескольких этапов, при этом каждый цикл полностью завершается за один полный оборот колесной пары. Вначале посредством стержня наносят находящуюся в его оболочке смазочную композицию на поверхность гребня колеса. В месте контакта стержня с поверхностью колеса происходит процесс трения, выделяемое от этого тепло расплавляет парафин и приводит к попаданию триботехнического состава композиции на поверхность гребня бандажа колесной пары электровоза. Частицы триботехнического состава попадают в зону трения. Вращающееся колесо переносит на поверхности катания частицы композиции к месту взаимодействия поверхностей колеса и рельса, где происходит создание металлосодержащего покрытия и начинается процесс «залечивания» выщербин гребня бандажа колесной пары.

При проведении стендовых испытаний на машине трения УМТ-1 в паре «вал-втулка» без и с применением смазочной композиции при нагрузке 500 Н коэффициент трения уменьшился с 0,24 до 0,02. Под действием испытуемого графитового стержня с наполнителем - смазочной композицией на рабочей поверхности гребня бандажа колесной пары электровоза ПЭ2M приписки ОАО «Ураласбест» образуется металлосодержащее покрытие толщиной 0,1-0,2 мм. Диффузия триботехнического состава в структуру металла происходит до 5 мкм, упрочняя и «залечивая» поверхностные дефекты после обточки. Ресурс бандажей колесных пар после обработки увеличился с 3,8 до 7,2 мес. То есть в 1,9 раза. Средняя интенсивность износа гребней колесных пар электровозов ПЭ2M снизилась уже через два месяца с 2,30 до 1,15 мм/мес. Композиция внедряется также и в металл рельсов. В результате этого, по расчетным данным, боковой износ рельсов снижается до 40%. Долговечность бандажей до и после обработки гребней колесных пар изучалась на электровозе ПЭ2M №31. Ресурс до обточки по минимальной толщине гребня после обработки бандажей смазочной композицией других электровозов может отличаться на ± (15-20%) и составлять, соответственно, 6-8,6 месяцев. При этом увеличение ресурса бандажей колесных пар после обработки гребней электровозов композицией - 1,57-2,26 раз.

Твердосмазочный композиционный стержень для гребней рельсовых колес, содержащий оболочку, заполненную композицией, состоящей из консистентной смазки Литол-24 и добавок, отличающийся тем, что оболочка стержня выполнена из графита марки МГ-1, заполнена смазочной композицией, содержащей цинковый порошок с размером частиц 0,3-0,5 мкм, графитовый порошок, присадку противозадирную, серосодержащую СОЭ, парафин - в качестве связующего, при следующем соотношении компонентов, мас.%: Литол-24 42,3±1,5; цинковый порошок 33,3±1,5; графитовый порошок 3,0±1,0; присадка СОЭ 1,6±1,0; парафин остальное.



 

Похожие патенты:
Настоящее изобретение относится к пластичной смазке, содержащей синтетическое масло или смесь синтетических масел с кинематической вязкостью при 40°C от 5 до 700 мм2/с, загущенных неорганическим загустителем, и дополнительно содержащей наполнитель для повышения термостойкости, полярный реагент и полимер при следующем соотношении компонентов, вес.%: неорганический загуститель 5,0-30,0 наполнитель для повышения термостойкости 0,5-12,0 полимер 0,5-10,0 полярный реагент 0,5-5,0 синтетическое масло или смесь синтетических масел остальное. Техническим результатом настоящего изобретения является повышение температуры каплепадения смазки до 310°С, а также коллоидной стабильности, повышение водостойкости и, как следствие, адгезионных свойств.
Изобретение относится к составу универсального моторного масла, предназначенного для всесезонного применения, и может быть использовано в серийных и перспективных высокофорсированных турбонаддувных бензиновых и дизельных двигателях.
Изобретение относится к пластичным смазкам, предназначенным для смазывания узлов трения машин и механизмов в условиях высоких нагрузок и скоростей скольжения. .
Изобретение относится к смазочным композициям, в частности к составам для обработки пар трения, и может быть использовано в машиностроении для обработки узлов трения, а также при эксплуатации различных механизмов и машин для увеличения межремонтного ресурса.
Изобретение относится к области технологий лубрикации систем «колесо - рельс» и может быть использовано для снижения интенсивности износа рельсовых путей, гребней колес локомотивов и подвижного состава.

Изобретение относится к области нефтепереработки и нефтехимии, конкретно к способу получения многофункциональной присадки, предназначенной для использования в смазочных маслах.

Изобретение относится к составу рабочих жидкостей, используемых в гидравлических системах машин и механизмов, применяемых при возделывании почв, посеве, уборке и переработке сельскохозяйственных культур в полевых условиях, а также в перерабатывающей и пищевой промышленности, с целью повышения гигиенической и экологической безопасности.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к способу получения композитной смеси для использования в трибосопряжениях, включающей связующее (масло И-8), несколько видов наноразмерных частиц SiO2, FeO, Fе2O3, Na 2O, K2О, получаемых транспортированием водородом из нагретых природных глин, также транспортированием водород продуктов первичной сажи, получаемых на электрической дуге электролизных электродов, твердосмазочную композицию, получаемую путем помола смеси из: серпентина, магниевого концентрата и поверхностно-активного вещества (ПАВ- ОП-7),до размеров частиц 1 40 мкм.
Изобретение относится к смазочным композициям, в частности к составам для обработки пар трения, и может быть использовано в машиностроении для обработки узлов трения, а также при эксплуатации различных механизмов и машин для увеличения межремонтного ресурса.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к составам смазочных материалов для узлов трения как из сплавов на основе железа, так и цветных металлов, а также способам получения подобных составов.
Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к составам и способам получения сухой технологической смазки для холодного волочения проволоки, и может быть использовано в черной металлургии в метизном производстве.
Изобретение относится к области технологий лубрикации систем «колесо - рельс» и может быть использовано для снижения интенсивности износа рельсовых путей, гребней колес локомотивов и подвижного состава.
Изобретение относится к области смазочных материалов, которые могут быть использованы в подшипниках качения буксовых узлов локомотивов и других узлах трения машин и механизмов.
Изобретение относится к смазочным материалам на основе минеральных и синтетических масел, консистентных смазок, содержащих маслорастворимую композицию, повышающую антифрикционные, противозадирные и антиокислительные свойства, и может быть использована в двигателях внутреннего сгорания, машинах и механизмах автотранспорта, железнодорожного транспорта, станочного и прессового оборудования и других механизмах.
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для модификации трущихся поверхностей кинематических пар. .

Настоящее изобретение относится к цилиндровому маслу, имеющему BN, не менее 40 миллиграмм гидроксида калия на грамм масла, содержащему базовое масло для судового двигателя и по меньшей мере один сверхщелочной детергент на основе щелочных или щелочноземельных металлов, характеризующееся тем, что оно дополнительно содержит от 0,01 масс.% до 10 масс.% от общей массы масла одного или нескольких соединений (А), выбранных из сложных эфиров насыщенных жирных монокислот, содержащих не менее 14 атомов углерода, и спиртов, содержащих не более 6 атомов углерода, где соединения (А) выбраны из моноэфиров одноатомных спиртов и диэфиров, и где по меньшей мере один сверхщелочной детергент на основе щелочных или щелочноземельных металлов выбран из группы, состоящей из фенолятов, сульфонатов, салицилатов и смесей указанных детергентов, где указанный детергент является сверхщелочным за счет карбоната кальция.

Изобретение относится к технологическим смазкам для холодной объемной штамповки металла. .

Изобретение относится к технологическим смазкам для холодной объемной штамповки металла. .
Изобретение относится к смазочным композициям, в частности к составам для обработки пар трения, и может быть использовано в машиностроении для обработки узлов трения, а также при эксплуатации различных механизмов и машин для увеличения межремонтного ресурса.
Изобретение относится к области литейного производства. .
Наверх