Мастило для вузлів тертя промислового обладнання транспортних засобів

Винахід відноситься до мастильних матеріалів, зокрема, до мастил, що застосовуються для змащування вузлів тертя промислового обладнання і транспортних засобів (шестірень планетарних редукторів, гольчастих підшипників та інш.). Досвід експлуатації планетарних редукторів та гольчастих підшипників свідчить про те, що ці вузли працюють у важких умовах високих питомих навантажень та швидкостей за частих зупинках та пусках при значних коливаннях температури. Надійна і безперебійна робота таких вузлів тертя в значній мірі залежить від якості закладеного в них мастила, яке повинно забезпечити експлуатацію обладнання на протязі всього встановленого терміну служби. В гольчастих підшипниках вітчизняного промислового обладнання та транспортних засобів найчастіше застосовують мастило Фіол-2У за ТУ 38 УССР 201266-79, яке містить суміш нафтових олив, гідроксистеарат літію, антиокиснювальну присадку і антифрикційну добавку (дисульфід молібдену) [В.М.Школьников, Топлива, смазочные материалы, технические жидкости, Μ., Химия, 1989, с.298, 319]. Відоме мастило має високі змащувальні характеристики, але температурний інтервал його застосування недостатньо широкий (від -40°С до +120°С), а зумовлений присутністю дисульфіду молібдена чорний колір мастила створює певні труднощі при роботі з ним персонала. За кордоном в планетарних редукторах, зокрема, автотракторних стартерів використовують спеціальне мастило Molykote Q5-7514 фірми Dow Coming Co (США) [Dow Corning, New product information, Molykote Q5-7514 Spezialfett fur Starteranlagen, Januar 1986]. Це мастило характеризується низькою випарністю, хорошими низькотемпературними властивостями, має відносно широкий температурний діапазон застосування (від -40°С до +150°С) і виявляє високу працездатність під час стендових випробувань, однак, у доступних джерелах інформації відсутні відомості про його склад. Відоме мастило, яке призначається для підшипникових вузлів промислового обладнання і містить (% мас.) суміш синтетичних олив, загущену комплексним літійовим милом 12-гідроксистеаринової, борної і терефталевої кислот (10,6-17,2), з додаванням феніл- b -нафтиламіну або Ν,Ν'-ди- b -нафтил-п-фенілендиаміну (0,5-1,2), алкілсаліцилату барію (0,12-0,24), мішаної барійової солі алкілсаліцилової кислоти і фосфорсульфурованого продукту конденсації алкілфенолу з формальдегідом та аміном (0,38-0,76), сукциніміду сечовини або гідроксиетил-2-алкілімідазолу (0,5-1), [Пат.України №8186, МПК2 : С10М5/12, опубл.29.03.96, Бюл.№1]. Це мастило виробляється промисловістю під назвою ЛКС-2 за ТУ 38 1011015-85 і є найближчим за призначенням та властивостями аналогом мастила, що заявляється. Відоме мастило характеризується високими змащувальними властивостями, є працездатним в умовах високих температур (до 150°С) і навантажень, однак, зростаючі вимоги сучасної техніки потребують поліпшення показників низькотемпературних властивостей і антиокиснювальної стабільності мастила для забезпечення його працездатності в розширеному діапазоні температур : від -50°С до +150°С. Завданням винаходу є поліпшення якості мастила для вузлів тертя промислового обладнання і транспортних засобів шляхом покращення вказаних низькотемпературних і антиокиснювальних властивостей, а також розширення температурних меж його застосування. Поставлене завдання вирішено створенням нового мастила на основі суміші синтетичних олив, комплексного літійового мила 12-гідроксистеаринової, борної і терефталевої кислот і антиокиснювальної присадки, яке додатково містить політетрафторетилен, дитіофосфат молібдену і як антиокиснювальну присадку - суміш 2.2'метилен-біс-4-метил-6-третбутилфенолу та обробленого борною кислотою продукту конденсації 2,6дитретбутилфенолу і алкілфенолів з формальдегідом і аміном у співвідношенні 1:0,8-2 відповідно. До того ж необхідно дотримуватись такого кількісного співвідношення компонентів, % мас.: комплексне літійове мило 12гідроксистеаринової, борної та терефталевої кислот 8-20 політетрафторетилен 0,8-6 дитіофосфат молібдену 0,5-3 суміш 2.2'-метилен-біс-4-метил-6третбутилфенолу та обробленого борною кислотою продукту конденсації 2,6-дитретбутилфенолу і алкілфенолів з формальдегідом і аміном у співвідношенні 1:0,8¸2 відповідно 2-6 суміш синтетичних олив решта. Нижче (див. табл.№№1, 2) на конкретних прикладах здійснення винаходу за результатами випробувань зразків мастила, що пропонується, в порівнянні з відомими мастилами того ж призначення наочно показано, що введення до складу мастила як антиокиснювальної присадки вказаної суміші речовин і додавання дитіофосфату молібдена та політетрафторетилену у сукупності з відомими компонентами, дозволяють одержати новий продукт, який характеризується підвищеною антиокиснювальною стабільністю, покращеними низькотемпературними показниками і є працездатним в умовах температур експлуатації від мінус 50°С до плюс 150°С. Таким чином, завдання винаходу виконано з досягненням необхідного технічного результату. Для виготовлення мастила використовують вихідні сировинні продукти, що випускаються промисловістю. Для одержання загусника застосовують такі кислоти: 12-гідроксистеаринову (ТУ 101271), борну (ГОСТ 9656) та терефталеву (ТУ 6-02-896). В якості дитіофосфату молібдена можна застосовувати присадку Фріктол (ТУ 38.01.141), а як політетрафторетилен - Фторопласт марки 4НД (ТУ 6-05-041-533). В якості обробленого борною кислотою продукту конденсації 2, 6-дитретбутилфенолу і алкілфенолів з формальдегідом і аміном слід використовувати присадку Борін (ТУ 38.401100), а як 2,2'-метилен-біс-4-метил-6третбутилфенол - присадку Агідол-2 (ТУ 38.101617). Запропоноване мастило одержують за відомою для комплексних літієвих мастил технологією, котра складається з таких стадій : - взаємодія 12-гідроксистеаринової кислоти і кислот-комплексоутворювачів (борної і терефталевої) з гідроксидом літію в суміші олив з одержанням суспензії комплексного літієвого мила вказаних кислот; - зневоднення одержаної оливно-мильної суспензії; - термомеханічна обробка оливно-мильної суспензії, її охолодження та ізотермічна кристалізація; - введення присадок; - гемогенізація мастила. За описаною технологією у відповідності до винаходу, що заявляється, були виготовлені зразки запропонованого мастила з використанням товарних сировинних продуктів, причому попередньо готували антиокиснювальну присадку замішуванням у необхідному співвідношенні продуктів Агідол-2 і Борін. Склад виготовлених зразків мастила, що пропонується, наведений в таблиці 1. Виготовлені зразки мастила, що пропонується, були випробувані е порівнянні з товарним мастилом Фіол-2У, з мастилом Molykote Q5-7514 і мастилом-прототипом (за пат.України №8186) такого складу, % мас.: комплексне літійове мило 12гідроксистеаринової, тетраборної і терефталевої кислот 17,2 синтетична олива на основі естеру 31,92 синтетична вуглеводнева олива 47,88 b -нафтиламін феніл1,0 алкілсаліцилат барію 0,24 мішана барійова сіль алкілсаліцилової кислоти і фосфорсульфурованого продукту конденсації алкілфенолу з формальдегідом та аміном 0,76 гідроксиетил-2-алкілімідазол 1,0. Зразки мастил досліджували лабораторними методами згідно діючих стандартів і випробовували на спеціальних стендах. Для визначення ресурсу роботи мастила в підшипниках кочення при підвищених температурах використовували стенд SETA-1860, що відповідає методу FTMS 791B-333.1 Федерального Стандарту США. Це швидкісний підшипниковий стенд, який призначений для випробування мастил при підвищених швидкостях (до 10000 хв-1 ) та температурах (до плюс 150°С). Стенд SETA-1860 складається з трьох однакових вузлів, кожний з яких включає камеру з електрообігрівачами, підшипниковий вузол і електродвигун з ремінною передачею на шпиндель. Випробування зразків мастил проводили в підшипнику 70-204КЗ при радіальному навантаженні Рр=23Η, осьовому навантаженні Рос=23Η, частоті обертання n=10000хв-1 і температурі плюс 150°С. Час нормальної роботи підшипника з нанесеним мастилом до його виходу з ладу (або появи одного з слідуючих факторів: спонтанне підвищення температури вище заданої, відпресовуваність оливи, підсилення шуму в роботі підшипника) є критерієм оцінки працездатності мастила за даної температури. Для визначення антиокиснювальної стабільності мастил використовували розроблений в УкрНДІНП”МАСМА” метод [Бутовец В.В., Мительман Б.Ю., Сакович А.Б., Костюк Л.М. Исследование кинетики окисления литиевой смазки, в кн. Повышение качества смазочных материалов и эффективности их применения, М., ЦНИИТЭНЕФТЕХИМ, 1980, с.3-8], що дозволяє в динамічних умовах на установці АС-2 при заданій температурі досліджувати здатність до окиснення мастил за швидкістю поглинання ними кисню. За критерій оцінки стабільності мастил при 150°С вибрано індукційний період окиснення, тобто час, протягом котрого мастило чинить опір дії кисню. Основні характеристики мастил та результати їх випробувань на стендах надані в таблиці 2. Наведені у табл.2 дані свідчать про те, що мастило, що заявляється, характеризується задовільними змащувальними властивостями і не поступається перед відомими мастилами за рівнем основних стуктурномеханічних характеристик. При цьому нове мастило перевищує як мастило-прототип, так і закордонний аналог за показниками низькотемпературних (в'язкість і крутний момент при мінус 50°С) та антиокиснювальних (індукційний період окиснення) властивостей і працездатності на стенді SETA 1860 при високих температурах, завдяки чому воно може застосовуватись в умовах температур від мінус 50°С до плюс 150°С. Таблиця 1 Найменування компонентів Комплексне літійове мило 12гідроксистеаринової, борної та терефталевої кислот Політетрафторетилен Дитіофосфат молібдену Суміш 2.2'-метилен-біс Вміст компонентів в зразках мастила, що пропонується, % мас Зразок Зразок Зразок 1 2 3 10 4 1 17 1,5 2 12,5 2 1 4-метил-6третбутилфенолу та обробленого борною кислотою продукту конденсації 2,6дитретбутилфенолу і алкілфенолів з формальдегідом і аміном у співвідношенні відповідно - 1:1 3,5 - 1:1,7 Суміш синтетичних олив решта 2,5 5 решта решта Таблиця 2 Найменування показників, одиниця виміру Температура крапання, С Пенетрація при25°С,м.10-4 60 подв.тактів 10 000 -"Межа міцності, Па при 20° С при 80° С Колоїдна стабільність, % В'язкість при мінус 50° С, 10с-1,Па.с Змащувальні властивості: - навантаження критичне,Η - навантаження зварювання, Η - діаметр сліду зношування, 400Н, 1 год, мм Працездатність мастила на стенді SETA 1860, 150°С,год Крутний момент при -50°С, Н·м - пусковий - сталий Індукційний період окиснення, 150°С,хв Мастило Фіол-2У ТУ 38 УССР 201266-79 Мастило за пат. України 8186 Мастило Molykote Q5-7514 Зразок 1 Зразок 2 Зразок З ³ 180 230 240 >250 >250 >250 265-295 265 306 328 316 332 285 300 313 331 ³ 300 ³ 100 820 540 280 140 220 120 480 190 320 170 £ 12 £ 2000 12 11,4 11,4 10,9 10,0 замерзає 3025 1850 1735 1875 ³ 980 1100 800 1490 980 1098 ³ 1960 4100 1600 2850 2764 2764 Метод випробування Мастило, що пропонується 0,85 0,65 0,55 0,50 0,55 350 450 640 600 590 0,68 0,25 0,19 0,14 0,22 0,18 0,19 0,13 600 1010 1090 920 ГОСТ 6793 ГОСТ 5346 ГОСТ 7143 метод Б ГОСТ 7142 ГОСТ 7163 (-30°С) ГОСТ 9490 FTMS 791 B333.1 ASTM D1478 замерзає 420