СМАЗКА ДЛЯ УЗЛОВ ТРЕНИЯ ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ И СКОЛЬЖЕНИЯ
LUBRICANT FOR FRICTION ASSEMBLIES OF ROLLER AND PLAIN BEARINGS

Изобретение относится к смазочным материалам, используемым в тяжелонагруженных узлах трения, подшипников качения и скольжения, в шарнирах, опорах, резьбовых соединениях, зубчатых и других передачах и т.д. при максимальной температуре от 600 до 1200°C.
Известна универсальная смазка Литол-24, имеющая сравнительно большой ресурс работы и успешно заменяющая натриевые и литиевые смазки общего назначения [ГОСТ 21150-75]. Смазка включает:
Загуститель - литиевое мыло
12 - оксистеориновой кислоты
- 13%
Присадки: антиокислительная - дифениламин
- 0,5%
или неозон-Д
- 0,7%
Вязкостная - полиизобутилен П-20
- 4%
Дисперсионная среда - смесь масел веретенного АУ и индустриального И-50А (1:3) или остаточных или дистиллятных масел западно-сибирских нефтей
до 100%
Смазка работает при 110-130°C и может кратковременно выдерживать температуру до 200°C в узле трения, надежно защищает металлические изделия от коррозии, может закладываться в узлы трения как несменяемая смазка и является многоцелевой смазкой.
Недостатками смазки Литол-24 являются:
низкие противоизносные и противозадирные свойства при высоких удельных нагрузках, т.е. в тяжело нагруженных узлах трения качения и скольжения применение Литол-24 просто невозможно; по своим трибологическим характеристикам Литол-24 относится к смазкам средненагруженных узлов трения;
- верхний температурный рабочий интервал для смазки Литол-24 составляет 110-130°C и кратковременно до 200°C, а в тяжело нагруженных узлах трения обычно развивается температура 200°C-250°C;
- для современной техники ресурс работы смазки Литол-24, применяемой как несменяемая смазка, недостаточный (например, в некоторых автомобильных узлах трения 1-2 года);
- смазка Литол-24 не может быть использована для резьбовых соединений и в качестве термостойкой смазки (рабочая температура 200°C).
В качестве прототипа выбрана термостойкая смазка [патент UA 24433 A, 30.10.1998], которая в своем составе содержит загущенные мылами нефтяные масла, графит, дисульфид молибдена и многофункциональную присадку, представляющую собой продукт присоединения диметилфосфита и 1,4 (арилсульфонил) хинонимина. Недостаток присадки состоит в том, что противозадирные свойства смазки при повышенных температурах не отвечают требованиям потребителя, что значительно сужает область ее применения.
Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в повышении термостойких свойств смазки для тяжело нагруженных узлов трения подшипников качения и скольжения на основе мыльных смазок, противоизносных, противозадирных и антикоррозионных свойств.
Поставленная техническая задача достигается тем, что в состав смазки на основе загущенных мылами масел, содержащим многофункциональную присадку и графитоколлоидный препарат, дополнительно введены дисульфид вольфрама и полиизобутилен П-20, а в качестве многофункциональной присадки 1,4-ди(N-арилсульфониламино)-2(тиобезтиазол)бензол при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Графитоколлоидный препарат
4-8
Дисульфид вольфрама
3-9
Полиизобутилен П-20
2-4
Многофункциональная присадка
0,5-2
Загущенные мылами масла
до 100
Графитоколлоидный препарат (ГКП) в составе смазки - твердый компонент, обеспечивающий стабильное антифрикационное свойство смазки в широком интервале температур до 250°C. Графитоколлоидный препарат обеспечивает противозадирные и антикоррозионные свойства смазки и повышает ее рабочую температуру до 250°C. Оптимальное количество графитоколлоидного препарата 4-8 мас.ч., нижний и верхние пределы определяются смазывающими свойствами графитоколлоидного препарата и консистентностью смазки, которая в свою очередь определяется эксплуатационными требованиями. В этих пределах эффективность ГКП как антифрикационной добавки высокая.
Дисульфид вольфрама введен в состав смазки как эффективная антифрикационная присадка, применение которой улучшает условия работы тяжело нагруженного узла трения в условиях высокой температуры, многократно повышает ресурс работы смазки и оборудования, дает возможность использовать смазку в резьбовых соединениях, а также при непосредственной близости раскаленного металла.
Оптимальное количество дисульфида вольфрама 3-9 мас.ч. Нижний и верхний пределы определяются смазывающими свойствами дисульфида вольфрама. В данной смазке при содержании дисульфида вольфрама ниже 3 мас.ч. антифрикционные свойства смазки резко уменьшаются, а при содержании выше 9 мас.ч. они остаются практически неизменными.
В качестве вязкостной присадки используют полиизобутилен П-20. Эта присадка добавляется в зависимости от используемой основы. Например, если используется в качестве основы Литол-24, присадка не нужна, а если используется в качестве основы смазка 1-13, добавляется 3-4% присадки.
Многофункциональная присадка представляет собой органическое соединение. Многофункциональная присадка повышает:
- антикоррозионные свойства смазки при повышенных температурах;
- противозадирные и противоизносные свойства смазки, особенно в тяжело нагруженных узлах трения, подшипников качения и скольжения, что делает возможным применение смазки в резьбовых соединениях.
Оптимальное содержание многофункциональной присадки определено лабораторными исследованиями, значительная эффективность ее проявляется при содержании выше 0,5 мас.ч., а выше 5 мас.ч. рост противоизносных и противозадирных свойств незначителен.
Присадка имеет следующее строение:
3
где R=H-, CH.
Предлагаемая присадка обладает антикоррозионными свойствами.
Для испытания антифрикционных присадок было приготовлено несколько пластических смазок на основе известных смазок Литол-24 и 1-13. Испытания проведены в сравнении со смазками Литол-24 и 1-13. Исследования выполнены на лабораторной машине трения СМЦ-2 по схеме колодка-ролик. Диаметр ролика 50 мм, площадь трения 1 см, угловая скорость 330 об/мин. Как видно из таблицы 2, смазки, в состав которых входит присадка, обладают лучшими антифрикционными свойствами по сравнению со смазками Литол-24 и 1-13. Кроме того, они обеспечивают работу узла трения при более тяжелых нагрузках. Для испытаний трибологических свойств были взяты примеры смазок, приведенные в таблице 1.
Таблица 1
Состав опытных образцов смазок
№ смазки
Содержание компонентов, %
Дисульфид вольфрама
Графитоколлоидный препарат
Вязкостная
Присадка
Мыльная смазка
Литол-24
-
-
-
-
Прототип
1
5
4
-
0,8
Литол
2
5
7
-
1,0
Литол
3
5,5
6
3
0,8
1-13
4
5,5
8
3
1,5
1-13
Таблица 2
Сравнительная характеристика противоизносных свойств смазок
Смазка
Удельная нагрузка на узел трения кг/см
Момент трения, кг/см
Износ, г
Количество оборотов ролика
Свинцоль (ТУ 38-101578-76)
250
задир
-
-
Лимол (ТУ 38301-4854-95)
250
27
5,0·10<sup>-3</sup>
25000
350
35
1,5·10<sup>-3</sup>
25000
400
40
2,4·10<sup>-3</sup>
25000
Образец №1
250
18
4,0·10<sup>-3</sup>
50000
350
21
5,0·10<sup>-3</sup>
50000
400
32
2,0·10<sup>-3</sup>
50000
Образец №2
250
17
4,0·10<sup>-3</sup>
50000
350
23
5,0·10<sup>-3</sup>
50000
400
34
1,8·10<sup>-3</sup>
50000
Смазка
Удельная нагрузка на узел трения кг/см
Момент трения, кг/см
Износ, г
Количество оборотов ролика
Образец №3
250
17
4,0·10<sup>-3</sup>
50000
350
22
1,5·10<sup>-3</sup>
50000
400
38
2,1·10<sup>-3</sup>
50000
Образец №4
250
16
5,0·10<sup>-3</sup>
50000
350
24
1,5·10<sup>-3</sup>
50000
400
37
2,0·10<sup>-3</sup>
50000
Обработка статистических данных противоизносных свойств консистентных смазок на основе Li-, Na-, Ca-мылов, а также результаты испытаний противоизносных свойств предложенной смазки различных составов позволяет утверждать, что ее противоизносные свойства выше, чем у смазок типа Литол-24, 1-13, что увеличивает срок службы трущихся пар и что подтверждается примерами реализации смазок.
Примеры реализации смазок
1. Смазка №1 на основе пластической смазки Литол-24.
Использовалась в подшипниках на участке газорезки металла электросталеплавильного цеха. Температура в этом технологическом процессе составляла 700-750°C, эркерное открывание выпуска стали на участке МНЛЗ до 1600°C. Однократная закладка смазки в подшипники прокатного оборудования обеспечила работу оборудования в течение восьми месяцев, что превышает ресурс работы традиционной смазки более чем в 15 раз.
2. Смазка №3, и №4 на основе пластичной сказки 1-13 использовалась на цементно-шиферном комбинате в подшипниках барабанных обжиговых печей при нагрузке на ось 400 тонн. Время работы подшипника с однократной закладкой смазки составило один год.
3. Смазка №2 на основе пластичной смазки Литол-24 использовалась в подшипниках отводящего рольганга прокатного стана. Ресурс работы узла трения при однократной закладке смазки превысил ресурс работы традиционной смазки более чем в 5 раз.
Данный состав смазки позволяет повысить ресурс работы прокатного оборудования в 10-15 раз.