антифрикционная смазка

Классы МПК:C10M169/00 Смазочные составы, отличающиеся содержанием в качестве компонентов смеси по меньшей мере двух видов ингредиентов, выбранных из основ, загустителей или добавок, отнесенных к предшествующим группам, причем каждое из этих соединений является существенным
C10M125/04 металлы; сплавы
C01G23/00 Соединения титана
C10N30/06 маслянистость; прочность пленки; противоизнашиваемость; сопротивление экстремальному давлению
Автор(ы):, , , , , , ,
Патентообладатель(и):Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта" (RU),
Некоммерческое партнерство "Инновационно-внедренческий центр" (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2013-04-25
публикация патента:

Настоящее изобретение относится к антифрикционной смазке для узлов трения на основе литиевого мыла стеариновой кислоты и минерального масла, при этом она дополнительно содержит полиэтиленовый воск и суспензию титаната калия при следующем соотношении компонентов, мас.%: литиевое мыло стеариновой кислоты 5,0-12,0; полиэтиленовый воск 1,0-7,0; суспензия титаната калия 1,0-15,0; минеральное масло - остальное до 100%, причем суспензия титаната калия имеет следующий состав (мас.%): порошок титаната калия 60,1-70,0, минеральное масло - остальное до 100%. Техническим результатом настоящего изобретения является повышение трибологических свойств смазки, таких как критическая нагрузка, нагрузка сваривания, диаметр пятна износа, а также снижение степени смываемости смазки водой с поверхностей трения. 4 табл.

Формула изобретения

Антифрикционная смазка для узлов трения на основе литиевого мыла стеариновой кислоты и минерального масла, отличающаяся тем, что дополнительно содержит полиэтиленовый воск и суспензию титаната калия при следующем соотношении компонентов, мас.%:

литиевое мыло стеариновой кислоты 5,0-12,0
полиэтиленовый воск 1,0-7,0
суспензия титаната калия1,0-15,0
минеральное маслоостальное до 100%,


причем суспензия титаната калия имеет следующий состав, мас.%:

порошок титаната калия 60,1-70,0
минеральное масло остальное до 100%.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к антифрикционным полимерным смазкам и может быть использовано в машиностроении и на транспорте, где требуется создание на поверхности металлов узлов трения защитных антифрикционных пленок, в частности для тяжелонагруженных узлов трения.

Известна смазка для тяжелонагруженных узлов трения железнодорожного транспорта с линейными контактами (колесо-рельс, зубчатые передачи редукторов и т.д.), содержащая в мас.%: литиевое мыло стеариновой кислоты 4,0-20,0; дисульфид молибдена - 0,1-0,9; продукт нитрованного масла АКОР - 1-1,0; дифениламин - 1,0, противозадирная присадка ИХП-14М 1,0-5,0 и минеральное - до 100 (патент РФ № 2102442, МПК: C10M 169/04, опубл. 20.01 1998 г.) - аналог.

Недостатком известного решения является низкая эффективность смазки, так как основным компонентом, определяющим нагрузочную способность узлов трения и, следовательно, эффективность смазки, является дисульфид молибдена недостаточное содержание которого приводит к прогрессирующему износу рабочих поверхностей, например, колесных пар подвижного состава, рельсов, частой замене деталей и сокращению ресурса тяжелонагруженных поверхностей трения, особенно при присутствии воды.

Известна смазка для тяжелонагруженных узлов трения содержащая литиевое мыло стеариновой кислоты и нефтяное масло, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит металлоплакирующую присадку «Валена» при следующем соотношении компонентов, мас.%: литиевое мыло стеариновой кислоты - 4,0-10,0; металлоплакирующая присадка «Валена» - 2,0-4,0; нефтяное масло - остальное (патент РФ № 2338777, МПК: C10M 169/04, опубл. 20.11. 2008 г.) - прототип.

Недостатками известного решения являются низкие трибологические свойства смазки, такие как критическая нагрузка, нагрузка сваривания, диаметр пятна износа и т.д., а также высокая смываемость смазки с поверхностей трения водой.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание смазочного материала, обеспечивающего эффективную защиту от износа тяжелонагруженных открытых пар трения, в том числе и для железнодорожной техники, работающих в условиях высоких контактных нагрузок и обладающего высокой стойкостью к воздействию атмосферных осадков.

Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое решение, является повышение трибологических свойств смазки, таких как критическая нагрузка, нагрузка сваривания, диаметр пятна износа и т.д., а также снижение степени смываемости смазки водой с поверхностей трения.

Указанный технический результат достигается тем, что антифрикционная смазка для узлов трения на основе литиевого мыла стеариновой кислоты и минерального масла содержит дополнительно полиэтиленовый воск и суспензию титаната калия при следующем соотношении компонентов, мас.%:

литиевое мыло стеариновой кислоты 5,0-12,0

полиэтиленовый воск 1,0-7,0

суспензия титаната калия 1,0-15,0

минеральное масло - остальное до 100%,

причем суспензия титаната калия имеет следующий состав (мас.%):

порошок титаната калия 60,1-70,0

минеральное масло - остальное до 100%.

Как известно, смазочные материалы и покрытия широко используются в различных отраслях техники, включая подшипники качения и скольжения, шарико-винтовые передачи летательных аппаратов, зубчатые и винтовые передачи различного типа, узлы трения и шарнирные соединения любых типов транспортных средств (в том числе тяжелонагруженных) и инженерной техники, включая двигатели внутреннего сгорания, и т.д. Среди требований, предъявляемых к антифрикционным пластичным смазкам, используемым в открытых узлах трения механизмов, и прежде всего к смазкам для системы колесо-рельс, особое значение имеет эффективность смазки, сочетающая как высокие противоизносные и противозадирные свойства, так и способность смазки удерживаться на контактирующих поверхностях, сохраняя смазочную пленку в условиях повышенной влажности, в том числе при прямом воздействии атмосферных осадков. Указанное выше достигается за счет введения в состав смазочных материалов различных функциональных добавок. Компонентный состав заявляемой антифрикционной смазки позволяет расширить диапазон ее применения и стабилизировать режимы работы антифрикционной смазки путем взаимодействия компонентов смазки между собой, что приводит к образованию такой структуры, которая при взаимодействии деталей в узлах трения повышает износостойкость узлов за счет высоких трибологических характеристик, обеспечивает ускоренное формирование антифрикционных пленок и повышенную стойкость смазки к смыванию водой с деталей узлов трения.

Достижение технического результата при использовании заявляемой смазки обеспечивается использованием всех приведенных в независимом пункте формулы изобретения в заявленном процентном соотношении компонентов.

При содержании литиевого мыла стеариновой кислоты в смазке менее 4,0% смазка стекает с поверхностей трения и не образует необходимой антифрикционной пленки, препятствующей задиру и повышенному износу контактирующих поверхностей. При содержании литиевого мыла стеариновой кислоты в смазке более 12% при пониженной температуре окружающей среды существенно затрудняется подача смазки в зону контакта, что также приводит к повышенному износу и задиру поверхностей трения.

Содержание в заявляемой смазке полиэтиленового воска в количестве от 1 до 7% практически не влияет на ее трибологические свойства, но существенно улучшает стойкость к воздействию атмосферных осадков (смываемость) при содержании полиэтиленового воска в заявленном интервале значений. Дальнейшее увеличение содержания полиэтиленового воска более 7% приводит к ухудшению трибологических свойств заявляемой смазки и, кроме того, вязкость, эффективная при увеличении содержания полиэтиленового воска в смазке более 7%, превышает пороговое значение, при котором подача смазки становится невозможной. Если содержание полиэтиленового воска в заявляемой смазке менее 1%, то эффект от его использования в смазке практически отсутствует.

Приготовление суспензии титаната калия осуществляют из следующих компонентов (мас.%): порошок титаната калия в количестве 60,1%-75,0%, остальное - минеральное масло. Такое соотношение компонентов обусловлено целесообразностью получения суспензии титаната калия требуемой концентрации и густоты для ее дальнейшего использования в заявляемой смазке.

При приготовлении заявляемой смазки в нее добавляют ранее приготовленную суспензию титаната калия в количестве (мас.%): 1,0%-15,0%, при которых наблюдается улучшение (повышение значений) трибологических свойств смазки; повышается (достигает значения более 25%) стойкость к воздействию атмосферных осадков (смываемость), что повышает долговечность смазки; вязкость эффективная, при содержании титаната калия в заявляемом диапазоне возрастает, но не достигает пороговых значений (300 Па.с), что характеризует возможность подачи смазки в зону трения при отрицательной температуре окружающей среды.

Если концентрация суспензии титаната калия (и соответственно самого порошка титаната калия) в заявляемой смазке больше 15%, трибологические свойства смазки ухудшаются, стойкость смазки к смыванию водой не повышается.

Если добавить в заявляемую смазку менее 1,0% суспензии титаната калия, то это практически не оказывает влияния на свойства смазки.

Изготовление смазки осуществляют известным способом, при котором изготавливают суспензию литиевого мыла стеариновой кислоты в минеральном масле, нагревают последнюю до 205°C и добавляют в нее минеральное масло потом, охлаждают суспензию литиевого мыла до температуры 160°C и вводят в нее полиэтиленовый воск и суспензию титаната калия при заявляемом соотношении компонентов, охлаждают реакционную смесь и гомогенизируют.

Для изготовления пластичной смазки в соответствии с изобретением могут быть использованы товарные продукты: стеариновая кислота (стеарин технический по ГОСТ 6484-64), гидрат окиси лития (ГОСТ 15171-78), любое минеральное масло с температурой застывания ниже -30°C, например масло веретенное АУ (ТУ 38.101.5.86-75), масло индустриальное и 50A (ГОСТ 20769-75), масло трансмиссионное (ТУ 38.40245-90) и т.д. В качестве полиэтиленового воска возможно использование, например, ПВ 200, ПВ-300, НП 25, НП 200, НП 300, НП 500 и других, которые повышают стойкость смазки к смыванию водой, а для приготовления суспензии титаната калия используют, например, известный порошок титаната калия.

Так как использование и свойства литиевого мыла стеариновой кислоты и минеральных масел на свойства антифрикционных смазок уже хорошо изучены, заявителем проведены исследования, характеризующие эффективность заявляемой смазки при введении в нее наряду с литиевым мылом стеариновой кислоты и минеральными маслами дополнительно:

- только титаната калия (ТК);

- только полиэтиленового воска (ПВ);

- суммарно титаната калия и полиэтиленового воска (ТК+ПВ), причем массовое содержание вводимым веществ одинаково и при введении отдельных веществ и при введении обоих веществ (их сумма).

Результаты приведены в таблицах 1-4, где в таблице 1 приведены данные о влиянии на свойства смазки только суспензии титаната калия, в таблице 2 - влияние на свойства смазки только полиэтиленового воска, в таблице 3 - свойства смазки при введении совместно полиэтиленового воска и титаната калия, а в таблице 4 - результаты сравнительных испытаний прототипа с заявляемой смазкой.

Таблица 1.
Влияние суспензии титаната калия (ТК) на свойства смазки
Наименование показателей Содержание суспензии ТК в смазке, %
0 13 814 20
Трибологические свойства на ЧШМ трения:антифрикционная смазка, патент № 2524267 антифрикционная смазка, патент № 2524267 антифрикционная смазка, патент № 2524267 антифрикционная смазка, патент № 2524267 антифрикционная смазка, патент № 2524267 антифрикционная смазка, патент № 2524267
- критическая нагрузка, Н490 617695 823980 823
- нагрузка сваривания, Н 1098 12341568 19602195 1744
- диаметр пятна износа, мм 0,66 0,660,59 0,460,42 0,56
Смываемость, % оставшейся смазки2,5 3,14,3 5,06,4 7,0
Вязкость эффективная при -30°C и Д=10 с-1, Па·с 7882 8996 106124
Таблица 2.
Влияние воска полиэтиленового (ПЭВ) на свойства смазки
Наименование показателей Содержание ПЭВ в смазке, %
01 35 6
Трибологические свойства на ЧШМ трения:антифрикционная смазка, патент № 2524267 антифрикционная смазка, патент № 2524267 антифрикционная смазка, патент № 2524267 антифрикционная смазка, патент № 2524267 антифрикционная смазка, патент № 2524267
- критическая нагрузка, Н490 617656 656617
- нагрузка сваривания, Н1098 1234 13031303 1303
- диаметр пятна износа, мм0,66 0,620,58 0,580,69
Смываемость, % оставшейся смазки 2,520,3 31,043,2 45,8
Вязкость эффективная при -30°C и Д=10 с-1, Па·с 78112 162178 326

Таблица 3.
Влияние ТК и ВП при их совместном введении на свойства смазки
Наименование показателей Содержание наполнителей:
0 ТК-14%ТК-14%
ВП-3%ВП-5%
Трибологические свойства на ЧШМ трения: антифрикционная смазка, патент № 2524267 антифрикционная смазка, патент № 2524267 антифрикционная смазка, патент № 2524267
- критическая нагрузка, Н490 13811381
- нагрузка сваривания, Н1098 21952195
- диаметр пятна износа, мм 0,660,43 0,44
Смываемость, % оставшейся смазки2,5 30,634,2
Вязкость эффективная при -30°C и Д=10 с-1, Па·с 78 134151
Таблица 4.
Результаты сравнительных испытаний прототипа с заявляемой смазкой
Наименование показателей смазка по патенту № 2338777 C1Заявляемая смазка
Трибологические свойства на ЧШМ трения:антифрикционная смазка, патент № 2524267 антифрикционная смазка, патент № 2524267
- критическая нагрузка, Н519 1381
- нагрузка сваривания, Н1235 2195
- диаметр пятна износа, мм0,61 0,44
Смываемость, % оставшейся смазки24,0 34,2
Вязкость эффективная при -30C и Д=10 с-1, Па.с 109 151

Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2524267

patent-2524267.pdf

Класс C10M169/00 Смазочные составы, отличающиеся содержанием в качестве компонентов смеси по меньшей мере двух видов ингредиентов, выбранных из основ, загустителей или добавок, отнесенных к предшествующим группам, причем каждое из этих соединений является существенным

электроизоляционное масло -  патент 2528832 (20.09.2014)
противоизносная присадка -  патент 2525404 (10.08.2014)
компрессорное масло -  патент 2523010 (20.07.2014)
органическая смазка -  патент 2514434 (27.04.2014)
технологическая смазка для холодной объемной штамповки металла -  патент 2514235 (27.04.2014)
противозадирные и противоизносные присадки к маслам, работающим при высоких давлениях -  патент 2513728 (20.04.2014)
смазочная масляная композиция для уменьшения трения, включающая нанопористые частицы -  патент 2512379 (10.04.2014)
смазочные композиции для трансмиссий -  патент 2509145 (10.03.2014)
смазочное вещество для цилиндров для двухтактного судового двигателя -  патент 2507245 (20.02.2014)
способ получения магнитного масла -  патент 2502792 (27.12.2013)

Класс C10M125/04 металлы; сплавы

Класс C01G23/00 Соединения титана

способ получения наноразмерных порошков титаната лития -  патент 2528839 (20.09.2014)
смазочная композиция -  патент 2525238 (10.08.2014)
способ приготовления титаноксидного фотокатализатора, активного в видимой области спектра -  патент 2520100 (20.06.2014)
способ получения титаната лития -  патент 2519840 (20.06.2014)
обогащенный титаном остаток ильменита, его применение и способ получения титанового пигмента -  патент 2518860 (10.06.2014)
способ получения неорганического материала на основе оксинитридов титана -  патент 2518363 (10.06.2014)
фотокаталитические композиционные материалы, содержащие титан и известняк без диоксида титана -  патент 2516536 (20.05.2014)
способ получения частиц диоксида титана -  патент 2515449 (10.05.2014)
ферромагнитный полупроводниковый материал -  патент 2515426 (10.05.2014)
дисперсия частиц оксида титана со структурой рутила, способ ее получения и ее применение -  патент 2513423 (20.04.2014)

Класс C10N30/06 маслянистость; прочность пленки; противоизнашиваемость; сопротивление экстремальному давлению

Наверх