КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ АМОРТИЗАТОРНОЙ ЖИДКОСТИ
COMPOSITION USED FOR PRODUCING HYDRAULIC SHOCK-ABSORBER FLUID

Изобретение относится к составам гидравлических жидкостей, применяемых в амортизаторах, системах гидропривода и гидроуправления машин и механизмов, эксплуатируемых на открытом воздухе при рабочих температурах масла в объеме в зависимости от типа насоса.
Долговечность, безотказность и безопасность работы амортизаторов, систем гидропривода и гидроуправления машин во многом зависит от используемых гидравлических жидкостей, основной функцией которых является передача механической энергии от ее источника к месту использования с изменением значения или направления.
Гидравлические жидкости должны обладать высокими эксплуатационными характеристиками: высокой смазывающей способностью, высокой термической и антиокислительной стабильностью, высокой температурой вспышки. Гидравлическая жидкость должна быть инертна по отношению к материалам конструкции гидравлической системы, то есть не способствовать образованию ржавчины и растворению прокладок и уплотнений системы. Гидравлическая жидкость должна обладать хорошими антипенными свойствами, а при охлаждении не должна кристаллизоваться, то есть температура ее застывания должна быть минимальной.
Известно гидравлическое масло (1-RU 2147031 С1), имеющее следующий состав, мас.%:
Полиметилсилоксан - 0,001-0,005
Ионол (2,6-дитретбутил-4-метилфенол) - 0,2-0,3
Диалкилдитиофосфат цинка -1,0-1,6
Тройной сополимер этилена, пропилена и дициклопентадиена мол.м 30000-70000 - 0,2-1,0
Полиизобутилен мол.м 6000-20000 - 1,0-5,0
Дистиллят базы трансформаторного масла - до 100
Недостатком известного гидравлического масла является отсутствие диспергирующей присадки и повышенная склонность масла к пенообразованию, являющаяся одной из основных характеристик амортизаторных жидкостей.
Известна гидравлическая жидкость [2 - ТУ 38 УССР 201465-88], которая имеет следующий состав, мас.%:
Диалкилдитиофосфат цинка - 1-3
Полиметакрилат - 1-5
Полиалкенилсукцинимид или продукт взаимодействия полиизобутилфенола, тетраэтиленпентамина, олеиновой кислоты и формальдегида, модифицированный борной кислотой (присадка Днепрол) - 2,5
Полиметилсилоксан - 0,002-0,006
Минеральное масло - до 100
Недостатком этой гидравлической жидкости являются невысокие низкотемпературные свойства, а также склонность к ухудшению совместимости с резиной при понижении температуры эксплуатации. Кроме того, недостатком указанной жидкости является то, что состав жидкости проявляет хорошие эксплуатационные свойства лишь при условии, если он будет изготовлен на базе трансформаторных масел кислотно-контактной очистки. Использование для приготовления указанной жидкости минеральных масел селективной очистки приводит к ухудшению низкотемпературных свойств и совместимости с резиной. Отсутствуют сведения о склонности масла к пенообразованию.
2
2
Известно гидравлическое масло на нефтяной основе (3 - SU 325867), в качестве которой оно содержит фракцию из сернистых нефтей, выкипающую в интервале 275-350°С, с кинематической вязкостью не менее 3,6 мм/с при 55°С и температурой застывания не выше минус 52°С, загущенное полимером молекулярной массы 3000-13000 с добавлением композиции присадок, причем в качестве композиции присадок оно содержит 0,2-0,3% ионола (2,6-дитрет-бутил-4-метилфенола), 3-5% октола и 0,003-0,005% полиметилсилоксана. Это гидравлическое масло имеет вязкость в мм/с при температуре 50°С (не выше 10), при минус 40°С (не выше) - 2300, температуру застывания в градусах Цельсия (не выше) минус 60°С.
Недостатком известного гидравлического масла является отсутствие сведений о склонности масла к пенообразованию и недостаточный набор функциональных присадок для обеспечения в полной мере эксплуатационных свойств. Известна амортизаторная жидкость ЛУКОЙЛ-АЖ (4 - ТУ 0253-025-00148599-2001) на нефтяной основе, в качестве которой она содержит основу, полученную путем гидроочистки, гидродепарафинизации с последующим гидрированием узкой дизельной фракции (340°С-КК) и содержит присадки (мас.%):
Вископлекс 3-700
2,2-3,2
ДФ-11
2,2-3,8
С-5А
1,2-2,0
ПМС-200А
0,005-0,006
2
3
Это гидравлическое масло имеет вязкость в мм/с при температуре 100°С (не менее) - 3,9, при минус 30°С (в пределах) - 2000-2500, индекс вязкости (не менее) - 120, температуру застывания в градусах Цельсия (не выше) - минус 50. Склонность к пенообразованию по трем этапам в мм (не выше) - 100/0, 100/0, 100/0. Недостатками известного гидравлического масла являются низкий индекс вязкости, низкие вязкостно-температурные свойства при отрицательных температурах, высокая склонность масла к пенообразованию. Наиболее близкой к заявляемому является гидравлическая жидкость (5 - RU 1788743) на основе минерального масла, содержащая диалкилдитиофосфат цинка, полиметакрилат и полиметилсилоксан, продукты алкилирования фенола тримерами пропилена при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Диалкилдитиофосфат цинка - 1,5-3,5
Полиметакрилат - 3-5
Полиметилсилоксан - 0,003-0,006
Продукт алкилирования фенола тримерами пропилена - 2-6
Минеральное масло - до 100
2
В качестве масляной основы используют смесь трансформаторного масла селективной очистки (ГОСТ 10121-76) и веретенного масла (ОСТ 38.01412-86) при соотношении 85:15, обеспечивающую кинематическую вязкость 7,9 - 9,0 мм/с при 50°С.
Недостатком известной гидравлической жидкости является низкий индекс вязкости, высокая вязкость при минус 30°С, высокая склонность масла к пенообразованию.
Задачей настоящего изобретения является создание новой гидравлической амортизаторной жидкости, обладающей улучшенными вязкостно-температурными характеристиками: большим индексом вязкости, меньшей вязкостью при минус 30°С, меньшей температурой застывания, а также меньшей склонностью к пенообразованию, что позволит использовать ее для работы амортизаторов, объемных гидроприводов строительных, дорожных и других наземных машин, работающих в условиях Севера при рабочих температурах масла от минус 55°С до минус 60°С в зависимости от типа насоса.
Поставленная задача решается тем, что в составе композиции гидравлической амортизаторной жидкости, содержащей присадки: загущающую, диалкилдитиофосфат цинка, диспергирующую, антипенную, в качестве нефтяной основы использовали смесь Основы 1, представляющей собой минеральное масло, полученное путем гидроочистки, гидродепарафинизации и последующего гидрирования узкой дизельной фракции 340°С - КК, и Основы 2, представляющей собой минеральное масло, полученное путем гидроочистки, гидродепарафинизации и последующего гидрирования узкой дизельной фракции 250-340°С, при их определенном соотношении. Состав заявляемой гидравлической амортизаторной жидкости приведен в таблице 1.
2
2
За счет совместного использования в качестве нефтяной основы смеси Основы 1 и Основы 2 и присадок в составе предлагаемой гидравлической амортизаторной жидкости удается получить новый результат - повысить индекс вязкости со 136 до 170, снизить кинематическую вязкость при минус 30°С с 2210 мм/с до 699 мм/с, снизить температуру застывания с минус 57°С до минус 60°С, уменьшить склонность масла к пенообразованию. Этот эффект обусловлен совместным действием и оптимальным соотношением Основы 1 и Основы 2, что подтверждается приводимыми ниже результатами испытаний предлагаемой гидравлической амортизаторной жидкости. В выбранном соотношении компонентов синергетический эффект максимален. Преимущества данного состава - возможность использования гидравлической амортизаторной жидкости для заполнения современных амортизаторов передовых производителей, выдвигающих жесткие требования к качеству продукта (таблица 4).
В составе заявляемой гидравлической амортизаторной жидкости использовали в качестве загущающей присадки полиметакрилат, представляющий собой присадку Вископлекс 3-700, выпускаемую промышленно по Сертификату качества. Диалкилдитиофосфат цинка представляет собой присадку ДФ-11, выпускаемую промышленно по ТУ 38.5901254.
Диспергирующая присадка - алкенилсукцинимид представляет собой присадку С-5А, выпускаемую промышленно по ТУ 38.101.146. Антипенная присадка - полиметилсилоксан представляет собой присадку Infineum С 9496, выпускаемую промышленно по Сертификату качества. Свойства Основы 1 и Основы 2 по предполагаемому изобретению приведены в таблице 2.
Технология получения заявляемой гидравлической амортизаторной жидкости заключается в смешении Основы 1 и Основы 2 с присадками при температуре 60-80°С. Таким образом приготовлены образцы заявляемой гидравлической амортизаторной жидкости (обр. 2, 3, 4), рецептура которых приведена в таблице 1. Там же приведена рецептура образцов жидкости, содержание компонентов в которых находится за пределами заявляемых количественных соотношений (обр. 1 и 5).
Пример 1.
Амортизаторную жидкость готовят путем смешения Основы 1, Основы 2 согласно составам 1, 2, 3, 4, 5 (см. табл.3) и присадок: загущающей (полиметакрилат - Вископлекс 3-700), диалкилдитиофосфата цинка (ДФ-11), диспергирующей (алкенилсукцинимид - С-5А), антипенной (полиметилсилоксан - Infineum С 9496). Расчетные количества Основы 1 (32,7 тн) и Основы 2 (26,7 тн) закачивают в резервуар. Концентрат присадок (С-5А - 1,05 тн, Вископлекс 3-700 - 1,75 тн) в Основе 2 (2 тн) после выплавления их в плавильниках (при температуре 60-80°С) закачивают в мешалку, где при температуре 60-80°С происходит их перемешивание. В мешалку докачивают Основу 2 (4 тн). После получения положительного результата по вязкости кинематической в мешалку подают диалкилдитиофосфат цинка (1,75 тн) и расчетное количество Infineum С 9496 (0,0021 тн) переносным дозатором. На мешалке включают перемешивающее устройство и после перемешивания концентрат задают на анализ по следующим показателям: вязкость кинематическая при 50°С, содержание воды, склонность к пенообразованию. После получения положительных результатов концентрат присадок отфильтровывают через фильтр-пресс в резервуар со смесью Основы 1 и Основы 2, проводят перемешивание и задают амортизаторную жидкость на полный анализ.
Испытания образцов проводили по техническим требованиям к современным амортизаторным жидкостям. Результаты приведены в таблице 4.
Пример 2 (способ-прототип).
В реактор, оснащенный перемешивающим устройством и обогревом, загружают трансформаторное масло (85%) и веретенное масло АУ (15%), перемешивая нагревают содержимое до 100-105°С и выдерживают в течение 2 часов при этой температуре с целью обезвоживания. Снижают температуру до 70-60°С и загружают присадки диалкилдитиофосфат цинка (3,5%), полиметакрилат (5%), продукт алкилирования фенола триммерами пропилена (6%), полиметилсилоксан (0,003%). Перемешивание присадок производят при температуре 90-105°С в течение 3 ч.
В таблице 4 для наглядности приведены технические требования к качеству гидравлической амортизаторной жидкости, результаты испытаний гидравлической жидкости, приготовленной в условиях прототипа (4 - RU 1788743) и заявляемой гидравлической амортизаторной жидкости.
Из таблицы видно, что введение в состав базовой нефтяной основы гидравлической амортизаторной жидкости Основы 2 более 65% (обр.5) ухудшает антипенные свойства жидкости, а менее 45% (обр.1) приводит к снижению индекса вязкости и увеличению вязкости кинематической при 40°С.
2
2
Кроме того, из таблицы 4 видно, что образцы №№2, 3, 4 амортизаторной жидкости, приготовленные в соответствии с заявляемым соотношением компонентов, превосходят известную гидравлическую жидкость по низкотемпературным свойствам. В частности, температура застывания предлагаемой амортизаторной жидкости составляет минус 58°С ÷ минус 60°С. Значительно снижается также значение низкотемпературной кинематической вязкости при минус 30°С и при минус 20°С. Так, этот показатель для известного масла, предлагаемого в качестве прототипа, при минус 30°С равен 2210 мм/с, а для предлагаемого масла 613-699 мм/с. Значительно увеличивается индекс вязкости масла (на 29-52 пункта), что гарантирует его использование в широком диапазоне температур. Также уменьшается склонность амортизаторной жидкости к пенообразованию.
Таким образом, заявляемая гидравлическая амортизаторная жидкость превосходит известную гидравлическую жидкость по индексу вязкости, низкотемпературным свойствам, имеет хорошие антипенные свойства, отвечает требованиям, предъявляемым современным автомобилестроением к амортизаторным жидкостям, и может быть использована для работы амортизаторов, объемных гидроприводов строительных, дорожных и других наземных машин, работающих в условиях Севера при рабочих температурах масла от минус 55°С до минус 60°С в зависимости от типа насоса.
Таблица 1
Состав заявляемой гидравлической амортизаторной жидкости
Компонент
Дозировка компонентов, мас.%
Загущающая присадка
2,2-3,2
Диалкилдитиофосфат цинка
2,2-3,8
Диспергирующая присадка
1,2-2,0
Антипенная присадка
0,001-0,010
Нефтяная основа, в том числе:
До 100
Основа 1
35-55
Основа 2
45-65
Таблица 2
Свойства Основы 1 и Основы 2 по предлагаемому изобретению
Наименование показателей
Основа 1 (основа промывочного масла по ТУ 38.301-29-40-95)
Основа 2 (основа всесезонного гидравлического масла ТУ 38.301-29-33-91)
1. Вязкость кинематическая при 50°С, мм<sup>2</sup>/с
7,5-11
Не менее 3,5
2. Температура застывания, °С, не выше
Минус 50
Минус 55
3. Температура вспышки в откр. тигле, °С, не ниже
140
120
Таблица 3
Состав образцов заявляемой гидравлической амортизаторной жидкости
Компонент
Дозировка компонентов, мас.%
Обр.1
Обр.2
Обр.3
Обр.4
Обр.5
Загущающая присадка
2,5
2,5
2,8
2,5
2,8
Диалкилдитиофосфат цинка
2,5
2,5
2,5
2,5
2,5
Диспергирующая присадка
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
Антипенная присадка
0,003
0,0015
0,0015
0,003
0,003
Нефтяная основа (до 100мас.%), в том числе:Основа 1Основа 2
6040
5545
5050
3565
3070
Таблица 4
Результаты испытаний образцов по предлагаемому изобретению
Наименование показателей
Технические требования современных производителей к амортизаторной жидкости
Гидравлическая жидкость, полученная в условиях прототипа
Опытные образцы по предлагаемому изобретению
Обр. №1
Обр. №2
Обр. №3
Обр. №4
Обр. №5
1
2
3
4
5
6
7
8
Вязкость кинематическая, мм<sup>2</sup>/с, при
100°С
н/м 3,0
4,17
3,53
3,4
3,53
3,24
3,15
40°С
10,1-12,3
18,2
13,19
12,2
12,14
11,20
-
минус 30°С
н/б 1200
2210
720
667
613
699
642
минус 20°С
-
718
411
392
389
402
382
Индекс вязкости
Не менее 160
136
157
165
188
170
176
Температура вспышки в открытом тигле, °С
Не ниже 135
152
153
149
147
140
137
Температура застывания, °С
Не выше минус 52
минус 57
-
минус 58
Минус 60
минус 60
минус 62
Цвет, ед. ЦНТ
Не более 5,0
1,5
1,5
1,0
1,0
1,0
1,0
Коррозия на пластинках из меди
Выд.
Выд.
Выд.
Выд.
Выд.
Выд.
Выд.
Склонность к пенообразованию, см<sup>3</sup>
При 24°С
н/б 60/0
90/0
20/0
20/0
20/0
20/0
20/0
94°С
60/0
40/0
60/0
60/0
60/0
50/0
80/0
24°С после 94°С
60/0
70/0
20/0
10/0
20/0
10/0
20/0