ПЛАСТИЧНАЯ СМАЗКА ДЛЯ ТЯЖЕЛОНАГРУЖЕННЫХ УЗЛОВ ТРЕНИЯ КАЧЕНИЯ
GREASE LUBRICANT FOR HEAVILY LOADED ROLLING FRICTION UNITS

Изобретение относится к области создания пластичных смазок, работоспособных в узлах трения качения в широком диапазоне скоростей и соответствующих механических нагрузок, в широком интервале температур (от минус 60 до плюс 150°C). В последнее время требования по работоспособности, предъявляемые к пластичным смазкам, для узлов трения качения значительно возросли. Смазки должны обеспечить длительный ресурс работы таких узлов в широком диапазоне нагрузок и внешних условий. Для обеспечения длительного ресурса работы подшипников качения в разнообразных условиях работы, смазки должны обладать хорошими смазочными, антифрикционными и антикоррозионными свойствами, обеспечивающими хорошую подпитку вращающихся узлов и обеспечение бесперебойной работы в интервале температур от минус 60 до плюс 200°C.
Известна пластичная смазка для тяжелонагруженных узлов трения (патент РФ на изобретение №2000316 от 12.05.92) (1), содержащая, мас.%:
графит
3-10
церезин
0,5-1,0
продукт на основе нитрованного масла
1-3
кальциевую или литиевую соль высшей
жирной кислоты
8-12
нефтяное масло с кинематической вязкостью
при минус 30°C не выше 3000 Па
остальное
Известная смазочная композиция отличается недостаточной работоспособностью в тяжелонагруженных узлах трения качения с проскальзыванием и, особенно, недостаточной работоспособностью при высокой температуре (до 150°C).
Наиболее близкой к заявляемому составу является пластичная смазка (патент РФ на изобретение №2233313 от 20 03 2003 г.) (2) для тяжелонагруженных узлов трения качения на основе смеси синтетического углеводородного масла и сложного эфира пентаэритритового спирта и синтетических жирных кислот фракции С5-С9, загущенной комплексным кальциевым мылом стеариновой и уксусной кислот, содержащая графит мелкодисперсный, фенил-нафтиламин, ионол, отличающаяся тем, что в качестве синтетического углеводородного масла смазка содержит полиальфаолефиновое масло с вязкостью 18-22 сСт при 100°C, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
комплексное кальциевое мыло
стеариновой и уксусной кислот
10-20
графит мелкодисперсный
5-20
Фенил-нафтиламин
0,3-1,0
ионол
0,3-1,0
полиальфаолефиновое масло
с вязкостью 18-22 сСт при 100°C
20-50
сложный эфир пентаэритритового
спирта и жирных кислот
фракции C5-C9
остальное
Недостатками известной смазки являются низкая стабильность в процессе эксплуатации, недостаточный уровень высокотемпературных свойств смазки, а именно высокая испаряемость при повышенных температурах и низкая температура каплепадения смазки.
Задачей предлагаемого изобретения является создание пластичной смазки для тяжелонагруженных узлов трения качения, обладающей улучшенной работоспособностью в подшипниках качения с элементами проскальзывания в широком диапазоне температур.
Целью заявляемого изобретения является устранение указанных недостатков при создании новых составов пластичной смазки. Задачей предлагаемого изобретения является создание пластичной смазки, обладающей определенными свойствами для достижения следующего технического результата: улучшение высокотемпературных свойств смазки, включающее снижение испаряемости при повышенных температурах и повышение температуры каплепадения заявляемой смазки.
Для достижения поставленной цели заявляется пластичная смазка для тяжелонагруженных узлов трения качения на основе смеси синтетического углеводородного масла и сложного эфира пентаэритритового спирта и синтетических жирных кислот фракции С5-С9, характеризующаяся тем, что содержит комплексное кальциевое мыло стеариновой и уксусной кислот (созданное на основе стеариновой кислоты, уксусной кислоты и гидрата окиси кальция), графит мелкодисперсный, фенил-альфа-нафтиламин, ионол, с примененным в качестве синтетического углеводородного масла полиальфаолефиновое масло с большей вязкостью, чем в известном патенте (2) при следующем соотношении компонентов в массовых долях:
кислота стеариновая
7,0-16,0%
кислота уксусная
2,0-4,0%
гидрат окиси кальция
5,0-10,0%
графит мелкодисперсный
7,0-15,0%
фенилальфа-нафтиламин
0,1-0,5%
полиальфаолефиновое масло с вязкостью 23-28 сСт (при 100°C)
12,0-19,9%
сложный эфир пентаэритритового спирта и синтетических жирных кислот фракции C5-C9
остальное
Предлагаемую смазку, в частности, готовят путем омыления кислот раствором гидроокиси кальция, выпарки воды и термообработки при нагревании до температуры 220-250°C с последующей гомогенизацией полученного состава. Антиокислительные присадки вводятся на стадии охлаждения смазки. Графит вводится в готовую основу с последующей механической обработкой смазки.
Основные пути достижения указанного технического результата заявляемого изобретения следующие:
1) Проведение процесса омыления в дисперсионной среде по сравнению с использованием готового мыла дает более прочные межмолекулярные связи в основе смазки, что повышает ее стабильность в процессе эксплуатации.
2) Использование полиальфаолефинового масла с вязкостью 23-28 сСт при 100°C улучшает высокотемпературные свойства смазки, а именно испаряемость при высоких температурах и температуру каплепадения смазки.
Для выявления преимуществ заявляемой смазки по отношению к прототипу были проведены соответствующие испытания специально приготовленных образцов (составы образцов внесены в Таблицу 1).
Исследованы следующие свойства изготовленных смазок (Таблица 2):
1. Температура каплепадения по ГОСТ 6793.
2. Предел прочности при сдвиге при 50°C по ГОСТ 7143, метод Б.
-1
3. Эффективная вязкость по ГОСТ 7163, при -50°C и D=10 с.
4. Коллоидная стабильность по ГОСТ 7142.
5. Смазывающие свойства на четырехшариковой машине по ГОСТ 9490.
6. Испаряемость при 150°C в течение 1 ч по ГОСТ 9566.
7. Механическая стабильность (оценивалась по пределу прочности при сдвиге при 50°C по ГОСТ 7143, метод Б после разрушения при перемешивании смазки в мешалке пенетрометра 100000 двойных ходов)
Данные табл.2 показывают, что заявляемый состав пластичной смазки превосходит прототип по испытанным показателям, а именно по высокотемпературным свойствам (выше температура каплепадения, ниже испаряемость смазки при повышенной температуре), по уровню прочностных свойств после разрушения смазки, без изменения по смазывающим свойствам на четырехшариковой машине.
Промышленное применение.
Подшипниковая смазка является непременным условием правильного и эффективного функционирования любого подшипника или вращающегося узла. Высокая технологичность производства заявляемого состава смазки, связанная, в частности, с процессом омыления в дисперсионной среде, позволяет изготавливать ее в промышленных масштабах, обеспечивая стабильно высокое качество готового продукта, в частности, в условиях повышенных температур.
Составы приготовленных образцов смазки
Таблица 1
№ п/п
Наименование компонентов
Содержание компонентов, % масс.
1
2
3
4
1
Кислота стеариновая
8,5
10,0
12,0
14,0
2
Кислота уксусная
1,8
2,2
2,5
3,0
3
Гидрат окиси кальция (в пересчете на кальций)
2,0
2,5
2,8
3,2
4
Графит мелкодисперсный
15
10,0
10,0
7,0
5
Ионол
0,3
0,3
0,3
0,3
6
Фенил-альфа-нафтиламин
0,3
0,3
0,3
0,3
7
Полиальфаолефиновое масло с вязкостью 23-28 сСт
12,0
15,0
18,0
19,9
8
Сложный эфир пентаэритритового спирта и синтетических жирных кислот
до 100
до 100
до 100
до 100
Свойства испытанных образцов смазки
Таблица 2
№ п/п
Наименование показателей
№ состава образцов
1
2
3
4
Прототип
1
Температура каплепадения, °C
245
255
258
260
241
2
Предел прочности, Па
323
470
588
647
470
3
Эффективная вязкость, Па·с
851
1202
1318
1846
1379
4
Коллоидная стабильность, %
9,1
5,7
5,4
3,7
9,0
5
Смазывающие свойства на ЧШМ
- Критическая нагрузка (P<sub>K</sub>), н
1050
980
940
950
950
- Диаметр пятна износа (Д<sub>И</sub>), мм
0,52
0,50
0,55
0,55
0,55
6
Испаряемость при 150°C в течение 1 ч, %
1,5
1,8
1,7
1,8
2,8
7
Механическая стабильность (Предел прочности после разрушения), Па
132
323
382
382
132