КОМПОЗИЦИЯ СМАЗКИ ДЛЯ РЕДУКТОРОВ И СПОСОБ ЕЕ ПОЛУЧЕНИЯ
LUBRICANT COMPOSITION FOR REDUCING GEARS AND METHOD FOR PRODUCTION THEREOF

Изобретение относится к смазкам для смазывания тяжелонагруженных тяговых редукторов локомотивов и редукторов сельскохозяйственной, промышленной и дорожной техники с менее нагруженными узлами трения для снижения коэффициента трения, предотвращения износа деталей и увеличения срока службы.
Известны полужидкие смазки, используемые в тяговых редукторах локомотивов с зубчатыми передачами:
ЦИАТИМ-208 (ГОСТ 16422-70), СТП-Л, СТП-3 (ТУ 38.УССР 201232-76), Трансол-200 (ТУ 38.УССР 20352-84), ОСп-Л, ОСп-3 (ТУ У 23.2-30802090-027:2004) [1].
Смазки ЦИАТИМ-208 и Трансол-200 относятся к категории мыльных (литиевых, полужидких) и они дороже битумных смазок СТП-Л и СТП-3 и используются в конструктивно сложных редукторах. В конструктивно простых редукторах тепловозов используются более дешевые битумные смазки такие как СТП-Л, СТП-3, ОСп-Л и ОСп-3 [2], которые обладают высокими противоизносными, противозадирными и адгезионными характеристиками.
Смазки ОСп-Л и ОСп-3 кроме смазывания зубчатых передач редукторов, тяговых редукторов тепловозов, применяются в качестве смазки редукторов сельскохозяйственной техники, промышленных предприятий, дорожной и строительной техники с менее тяжелыми условиями работы.
Смазки СТП-3, СТП-Л, ОСп-Л и ОСп-3 являются близкими аналогами предлагаемого изобретения. СТП-3, СТП-Л содержат, массовых процентов: осерненный Октол-600 (сополимер изо- и нормального бутиленов, молекулярной массой 600) - 35; битум БН-IV - 15; гудрон масляный - 20; масло МВП вязкостью 6,5-8 сСт - 30 [2]. ОСП-3 и ОСП-Л отличаются от СТП-3 и СТП-Л в основном отсутствием противозадирных присадок.
Однако высокие нагрузки и резкие перепады температур в узле трения при эксплуатации техники особенно в зимних условиях быстро снижают трибологические свойства всех этих смазок, и соответственно их ресурс работы.
Другим недостатком при получении битумных смазок, СТП-Л и 3 является сложные технология и рецептура. Осернение Октола-600 производят при температуре 160°С при которой выделяется сероводород, загрязняющий окружающую среду.
Новым технологическим результатом получаемым в соответствии с заявляемым изобретением является создание смазок с повышенными трибологическими свойствами и термостойкостью (при высоких и низких температурах) в широком вязкостном диапазоне. В соответствии с изобретением предлагаются полужидкие композиции смазки для тяжелонагруженных и менее нагруженных редукторов следующего состава:
- гудрон - 60-75% и масло - 38-23% (окисленные);
- катализатор (растительное масло 1%);
- противоизносная присадка ЦД-7 - 0,5-1%
Для тяжелонагруженных редукторов следующего состава:
- гудрон - 60-75%, масло минеральное веретенное АУ - 32-18% (окисленные);
- катализатор (растительное масло 1%);
- сера - 0-3%;
- моющая присадка (сульфонат кальция) С-300 - 1-3%;
- противоизносная присадка (дитиофосфат цинка) ЦД-7 - 0,5-1%
3
- антипенная присадка (полиметилсилоксаны) ПМС-200А - 0,003%. Общими признаками заявленного и известного из [2] технических решений является назначение объектов (полужидкие битумные смазки для тяжелонагруженных узлов трения), состав смазок, включающий гудрон, нефтяное масло и осерненный продукт. Отличительными по отношению к [2] признаками является использование в качестве серосодержащего компонента продуктов осернения смеси гудрона и масла минерального окисленного, а так же то, что смесь гудрона, масла (минерального или синтетического), катализатора (растительного масла) нагревают до температуры 100-135°С и перемешивают в течение 2-3 часов, окисляют кислородом, озоном (2-8 м/час) или пероксидом водорода 2-4% на тонну смеси в присутствии катализатора (растительного масла) при экспериментально установленных режимах, наличие в рецептуре присадок ЦД-7, С-300 и ПМС-200А, а также содержанием компонентов, массовых процентов (в зависимости от назначения смазки по триботехническим свойствам). После стадии окисления смесь охлаждают до температуры 70-80°С и при перемешивании вводят: 1-3% моющей присадки (сульфонат кальция); 0,5-1,0% присадки противоизносной (дитиофосфат цинка); 0,003% присадки антипенной (полиметилсилоксаны).
Полужидкие битумные смазки для тяжелонагруженных узлов трения в соответствии с изобретением могут быть приготовлены любым из известных способов. При этом необходимо использовать компоненты производимые по ТУ или ГОСТ.
Пример 1. Готовим образцы полужидкой смазки, ближайший аналог Осп-3. В реактор-мешалку с внешним обогревом загружают расчетное количество масла и гудрона, нагревают смесь до температуры 100-135°С и при постоянном перемешивании подают окислитель (кислород, озон, пероксид водорода) в качестве катализатора окисления вводится 1% растительного масла. Перемешивают в течение 2-3 часов, прекращают подачу окислителя, охлаждают до температуры 70-80°С вводят расчетное количество присадки и перемешивают в течение часа, анализируют.
Пример 2. Готовим образцы полужидкой смазки для тяжелонагруженных узлов трения. В реактор-мешалку с внешним обогревом загружают расчетное количество минерального масла, гудрона и серы, нагревают полужидкую смесь до 100-135°С и подают окислитель (воздух, озон, пероксид водорода и др.) в качестве катализатора окисления вводится 1% растительного масла. Окисление и осернение смеси ведут при температурах 125-135°С, не более (так как при температуре 140-145°С начинает выделяться сероводород).
Через два часа осернение и окисление прекращают. По достижении температуры смеси 70-80°С добавляют остальные компоненты, перемешивают в течение одного часа и анализируют.
Пример 3. С целью исследования влияния окисления на свойства смазки приготовили образец на основе осерненных гудрона и масла без окисления с расчетным количеством присадок как в примере 2 и определили смазывающие свойства после хранения в течение двух месяцев при температуре минус 35°С с нагревом до температуры 150°С через месяц и повторным охлаждением.
Рецептура приготовленных образцов приводится в таблицах 1, 3. Результаты испытаний приготовленных образцов смазок (относительно Осп-3 и СТП-3) приведены в таблице 2, 4.
Таблица 1
Содержание компонентов, % масс.
Образец 1 Приготовленный по известной рецептуре (ОСп-3)
Образец 2 Приготовленный по предлагаемой рецептуре
Образец 3 Приготовленный по предлагаемой рецептуре
Растительное масло (катализатор окисления), %
1
1
битум нефтяной БН-IV
60
гудрон масляный
60
60
Масло минеральное
39
37,997
38.497
Сера
С-300
0.5
1
ЦД-7
1
0,5
0,5
ПМС-200А
0,003
0,003
Таблица 2
Наименование показателей
Образец 1
Образец 2
Образец 3
Метод испытаний
1. Внешний вид
Однородная мазь от темно-коричневого до черного цвета
Визуально
2. 3ольность, %
1,0
0,8
1.1
ГОСТ 1461
3. Коррозионное воздействие на металл
выдерживает
ГОСТ 9.080
4. Массовая доля воды, %
0,4
0,3
0,3
ГОСТ 2477
5. Массовая доля механических примесей, %
0,08
0,05
0,05
ГОСТ 6479
6. Вязкость условная при 100°С, градусы условные
10
9
10
ГОСТ 6258
7. Трибологические характеристики, определяемые на ЧМТ при температуре (20±5)°С:
ГОСТ 9490
- индекс задира, Н,
350
350
400
- показатель износа при осевой нагрузке 392 Н, мм,
0,65
0,50
0,45
- нагрузка сваривания, Н,
2000
2800
2890
- нагрузка критическая, Н,
650
680
700
- показатель износа при осевой нагрузке 392 Н и температуре 100°С, мм.
0,85
0,55
0,5
- нагрузка сваривания температуре 100°С, Н
1500
2820
2890
Таблица 3
Содержание компонентов, % масс.
Образец 4 Приготовленный по известной рецептуре (СТП-3)
Образец 5 Приготовленный по предлагаемой рецептуре
Образец 6 Приготовленный по предлагаемой рецептуре
35% осерненного сополимер изо- и n-бутиленов
1% растительного масла
1% растительного масла
битум нефтяной БН-IV
15
гудрон масляный
20
75
60
масло МВП, минеральное низкозастывающее масло
35
22,497
32,997
Сера
1
3
С-300
1
3
ЦД-7
1
0,5
1
ПМС-200А
0,003
0,003
Наименование показателей
Образец 4
Образец 5
Образец 6
Метод испытаний
1. Внешний вид
Однородная загущенная жидкость черного цвета
Визуально
2. Микропенетрация, мм/10 при 50°С
25
27
25
ASTM 1403
3. Коррозионное воздействие на металл
выдерживает
ГОСТ 9.080
4. Массовая доля воды, %
Отс.
Отс.
Отс.
ГОСТ 2477
5. Содержание серы, %
1,1
1,1
3
ГОСТ 1437
6. Вязкость условная при 25°С, мин.
7,0
7,0
9,0
ГОСТ 11503
7. Трибологические характеристики, определяемые на ЧМТ при температуре (20±5)°С:
ГОСТ 9490
- индекс задира, Н,
608
628
688
- показатель износа при осевой нагрузке 392 Н, мм,
0,65
0,50
0,45
- нагрузка сваривания, Н,
3400
3600
4500
- нагрузка критическая, Н,
980
1000
1235
- показатель износа при осевой
нагрузке 392 Н и температуре 100°С, мм.
0,7
0,6
0,55
- нагрузка сваривания температуре 150°С, Н
2450
3000
4500
Из таблиц 1-2 видно, как после окисления низкозастывающего минерального масла с гудроном и добавления моющей и противоизносной присадки у предлагаемой смазки улучшаются смазывающие свойства (с повышением температуры до 100°С при нагрузке 392Н показатель износа практически не изменился, что косвенно свидетельствует о высокой термостойкости полученной смазки). Из таблиц 2-4 видно, как в результате совместного окисления и осернения повысились смазывающие свойства смазки и сохранилась высокая нагрузка сваривания при работе узла трения при 150°С. В тоже время смазка приготовленная по примеру 3 имеет нагрузку сваривания при температуре 150°С 2450 Н, что на 550 Н ниже чем по примеру 2 и худшие смазывающие свойства, кроме этого смазка по примеру 3 по сравнению со смазкой по примеру 2 после хранения при низкой температуре ухудшила свои смазывающие свойства по показателям нагрузки сваривания на 130 Н и индексу задира на 70 Н. Это объясняется выпадением части диспергированной серы из смазки на дно стакана в образце после охлаждения, нагрева и повторного охлаждения, в тоже время смазка по примеру 2 не ухудшила свои смазывающие свойства так как сульфоны углеводородной основы обладают хорошими растворяющими и диспергирующими способностями по отношению к сере и присадкам [3]. Сераорганические соединения сульфиды и часть тиофенов содержащихся в масле и гудроне окисляясь превращаются при температуре 100°С и более в сульфоны, которые придают основе (гудрону и маслу) высокую термостойкость (низкий износ узла трения при температуре 100°С и высокая нагрузка сваривания при температуре 150°С на предлагаемых смазках и хорошей растворяющей способностью к сере и присадкам. Термостойкость смазки проявляется при работе узла трения при высоких температурах и высоких нагрузках в основном из-за преобразования сероорганических соединений углеводородной основы сульфидов и части тиофенов путем окисления в сульфоны при этом температура кипения сульфонов повышается на 100-150°С по сравнению с сульфидами [3]). Кроме этого сульфоны более полярны по сравнению с сульфидами и обладают высокой растворяющей способностью к сере и присадкам и в уровне техники не описаны, что подтверждает изобретательский уровень предлагаемого изобретения.
Список литературы
1. Анисимов И.Г., Бадыштова К.М. и др. Топлива, смазочные материалы, технические жидкости. Ассортимент и применение: Справочник под ред. В.М.Школьникова. Изд. 2-е перераб. и доп. - М.: Издательский центр «Техинформ», 1999. - 596 с., ил.
2. Патент РФ №2036223 от 27.05.1995 «Битумная смазка для тяжелонагруженных узлов трения» авторов Капустина A.M., Чернышева В.П., Тарасюка Ю.Г., Фукса И.Г., Шибряева С.Б., Нестерова А.В., Караченкова В.А., Перекрестова В.В., Елисеева Л.С., Кайдала Е.В., Школьникова Е.Н.
3. Шарипов А.Х., Кабилов А.А., Нигматуллин В.Р. «Очистка топлив и сжиженных газов от меркаптанов и сульфидов» Уфа, УГАТУ 1999 г. 102 с.