Мастило для пускових пристроїв автотракторної техніки

Винахід відноситься до мастильних матеріалів для пускових пристроїв, зокрема, для роликової муфти вільного ходу та підшипників автотракторних стартерів. Основна вимога до автотракторних стартерів - це швидкий запуск двигуна незалежно від погодних умов, довговічність роботи і збереження працездатності при значних коливаннях температури (від мінус 50 до плюс 130°С). Це може бути забезпечено застосуванням в пускових пристроях мастила з високими антиокиснювальними, низькотемпературними та змащувальними властивостями. Мастило повинно відповідати таким вимогам: - працювати в широкому діапазоні температур (від мінус 50 до плюс 130°С); - бути працездатним на протязі 12-15тис. годин роботи трактора або 500-600тис.км пробігу автомобіля; - мати високі антиокиснювальні властивості; - оберігати поверхню тертя від задиру та зносу, забезпечувати низький коефіцієнт тертя. Зараз в країнах СНД для змащування підшипників автотракторного електрообладнання використовується переважно мастило №158 [В.М.Школьников. Топлива, смазочные материалы, технические жидкости.М.:Химия,1989.-298, 318с.], яке представляє собою нафтову оливу, загущену лі тійово-калійовим милом рицинової олії та каніфолі, і містить антиокиснювальну присадку та індантрен. Мастило має вузький температурний діапазон застосування (від мінус 30 до плюс 100°С), низьку колоїдну стабільність і через це не завжди відповідає умовам експлуатацій'. В деяких конструкціях стартерів для забезпечення роботи роликової муфти вільного ходу пускових пристроїв використовується спеціальне силіконове мастило Molykote Q5-7325 фірми Dow Coming Co.(США) [Dow Coming, New product information, Molykote Q5-7325 - Spezial-siliconfett fur Starteranlagen, Januar 1986]. Це мастило характеризується температурним діапазоном застосування від мінус 40 до плюс 150°С, низькою випарністю, високими антиокиснювальними властивостями, а також витримує випробування на моделюючому стартер пристрої. Однак, відомості про його точний склад у доступних джерелах інформації відсутні. Найближчим за складом до мастила, що заявляється, є мастило, що містить у % мас: комплексне літієве мило 12гідроксистеаринової кислоти чи гідрованої рицинової олії, тетраборної і терефталевої кислот 23-27 диалкілдитіофосфат цинку 1,5-2,5 2,2’-метилен-біс-4-метил-6третбутилфенол 0,7-1,5 політетрафторетилен 0,8-1,5 полісилоксанову рідину 37-47 нафтову оливу решта. [Пат. України №13324, МПК С10М169/04, Бюл. №1 від 28.02.97]. Це мастило застосовується у підшипниках кочення текстильного обладнання, має високу верхню температурну межу застосування, добрі змащувальні властивості, однак через недостатні антиокиснювальні та низькотемпературні характеристики воно не виявляє необхідної працездатності в умовах експлуатації вузлів тертя пускових пристроїв. Завданням винаходу є покращення якості мастила для вузлів тертя пускових пристроїв автотракторної техніки шляхом підвищення антиокиснювальних і низькотемпературних властивостей та забезпечення його працездатності у широкому діапазоні температур (від мінус 50°С до плюс 130°С). Поставлене завдання вирішене створенням нового мастила, яке поряд з нафтовою оливою, полісилоксановою рідиною, комплексним літієвим милом 12-гідроксистеаринової, борної і терефталевої кислот, диалкілдитіофосфатом цинку і політетрафторетиленом додатково містить синтетичну вуглеводневу оливу з в'язкістю при 100°С 8-20 сСт і як антиокиснювальну присадку - суміш тіодифеніламіну і N-бензил-N,N-біс(3,5-дитрет-бутил-4-оксибензил)аміну у співвідношенні 1:0,4-1 відповідно. При цьому необхідно дотримуватись наступного співвідношення всіх компонентів, % мас : комплексне літієве мило 12гідроксистеаринової, борної і терефталевої кислот 8-20 політетрафторетилен 0,7-6 диалкілдитіофосфат цинку 0,5-4 суміш тіодифеніламіну з N-бензил-N,Nбіс(3,5-ди-трет-бутил-4оксибензил)аміном у співвідношенні 1:0,4-1 відповідно 0,8-8 нафтова олива 5-25 полісилоксанова рідина 40-60 синтетична вуглеводнева олива з в'язкістю при 100°С 8-20 сСт до 100 Як буде показано нижче (див. табл. №1 №2), зміна складу дисперсійного середовища та введення пакету антиокиснювальних присадок, що складається з тіодифеніламіну і N-бензил-N,N-біс(3,5-ди-трет-бутил-4оксибензил)аміну у співвідношенні 1:0,4-1, разом з відомими компонентами при дотриманні запропонованого співвідношення всіх інградієнтів дозволять одержати нове мастило, яке за антиокиснювальними (індукційний період окиснення) та низькотемпературними властивостями (в'язкість і працездатність на стенді "Старт-1" при мінус 50°С) перевищує мастило-прототип за пат. України №13324. Переваги нового мастила підтверджуються результатами стендових випробувань його працездатності в порівнянні з відомими мастилами як при низьких (до мінус 50°С), так і при високих (до плюс 130°С) температурах. Таким чином, завдання винаходу вирішено з досягненням необхідного технічного результату. Більшість компонентів, які використовують для виготовлення запропонованого мастила, випускаються промисловістю за діючою нормативно-технічною документацією. Для одержання загусника слід використовувати такі кислоти: 12-гідроксистеаринову за ТУ 101271, борну за ГОСТ 9656 та терефталеву за ТУ 6-02-896. В якості синтетичних олив доцільно використовувати кремнійорганічну рідину марки 132-24 (ГОСТ 109570) та вуглеводневу оливу марки М-9С (ТУ 38 401269). В якості диалкілдитіофосфату цинку можна використовувати присадку Фосан (ТУ 38 1011812), а як тіодифеніламін- присадку Фентіазін (ТУ 6-14-322). В якості політетрафторетилену слід використовувати продукт - Фторопласт марки 4НД (ТУ 6-05-041-533). Присадку N-бензил-N,N-біс(3,5-ди-трет-бутил-4-оксибензил)амін одержують конденсацією фенолів з формальдегідом і амінами у середовищі етилового спирту при 80 °С з наступним виділенням цільового продукту відомими засобами. C(CH3 )3 HO CH2 CH 2 C(CH 3) 3 N C(CH 3) 3 CH2 (1) HO C(CH 3) 3 і спосіб її одержання описані в авт.св. СРСР №1063025, МКл3 С07С91/30, С10М1/32, 1983р. Запропоноване мастило одержують за відомою для комплексних літієвих мастил те хнологією, 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 о холодження 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, крім сполуки (1), котру попередньо одержували взаємодією 0,024М 2,6-дитретбутилфенолу, 0,012М бензиламіну і 0,024М формальдегіду в етиловому спирті в реакторі зі зворотним холодильником і мішалкою. Реакційну масу нагрівали і витримували протягом 1 години при 80°С, потім охолоджували до кімнатної температури, відокремлювали шар, що містить цільовий продукт, який викристалізовували з гексану. Потім готували антиокиснювальну присадку змішуванням тіодифеніламіну і одержаного N-бензил-N,N-біс(3,5ди-трет-бутил-4-оксибензил)аміну у співвідношенні 1:0,8 відповідно. Отриману суміш у вигляді розплаву вводили разом з іншими присадками під час приготування зразків мастила. Склад виготовлених зразків мастила, що пропонується, наведений в таблиці 1. Таблиця 1 Вміст компонентів взразках мастила, Найменування компонентів що пропонується, %мас Зразок Зразок Зразок 1 2 З Комплексне літієве мило12гідрокси-стеаринової, борної 13,5 10 15 та терефталевої кислот Політетрафторетилен 1 4 1,5 Диалкілдитіофосфат цинку 2 1,5 2,5 Суміш тіодифеніламіну та Nбензил-N,N-біс(3,5-ди-трет1,5 2,0 4,0 бутил-4-оксибензил)аміну Нафтова олива 10 8 15 Полісилоксанова рідина 55 40 50 Синтетична вуглеводнева олива з в'язкістю при 100°С до 100 до 100 до 100 8-20 сСт Виготовлені зразки мастила, що пропонується, були випробувані в порівнянні з мастилом Molykote Q5-7325 фірми Dow Coming Со.(США) і мастилом-прототипом (за пат. України №13324) такого складу, % мас : комплексне літієве мило 12гідроксистеаринової кислоти, тетраборноїітерефталевоїкислот 25,0 диалкілдитіофосфат цинку 2,0 2,2-метилен-біс-4-метил-6третбутилфенол 1,0 політетрафторетилен 1,0 полісилоксанова рідина 42,0 нафтова олива решта Зразки мастил досліджували лабораторними методами згідно діючих стандартів і випробовували на спеціальних стендах. Для оцінки працездатності мастил в муфті вільного ходу стартера при низьких температурах використовували спеціально розроблений в УкрНДІНП "МАСМА" метод випробувань на стенді "Старт-1". Стенд складається з пульта управління, стартера СТ-362, маховика з зубчастим вінцем, колодочного тормозу, датчика контрольного пристрою обертання маховика. Пульт управління призначений для запуску стартера і контролю пускових характеристик досліджуваних мастил. При спрацюванні муфти вільного ходу обертання від стартера передається маховику, на якому закріплені пластини датчика контактного пристрою. Початок обертання маховика визначають за допомогою контрольної лампи. З метою забезпечення багаторазового проведення дослідів з різними мастилами корпус муфти вільного ходу виготовлено розбірним. Для створення постійного динамічного навантаження стартера на маховик встановлено колодочний тормоз. Оцінку працездатності мастил проводять в такій послідовності: - розбирають муфту вільного ходу, всі її елементи промивають в бензині та сушать; - наносять тонкий шар мастила на робочі поверхні муфти і шліци валу якоря; - збирають муфту і встановлюють її на стартер; - стартер монтують на стенд; - стенд витримують в холодильній шафі одну годину при заданій температурі (для нашого випадку - при мінус 50°С), після чого запускають; - візуально за початком миготіння лампи на пульті управління фіксують момент спрацьовування муфти вільного ходу. За критерій працездатності мастила приймають наявність спрацьовування муфти вільного ходу і передачу крутного моменту від стартера до маховика двигуна. 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, що призначений для випробування мастил при підвищених швидкостях (до 10000хв-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 радиальному навантаженні Рр=23Н, осьовому навантаженні Рос=23Н, частоті обертання n=10000хв-1 і температурі плюс 130°С. Час нормальної роботи підшипника з нанесеним мастилом до його виходу з ладу (або появи одного з слідуючи х 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., ЦНИИТЭНЕФТЕХИ М, 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 130°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. Дані табл.2 свідчать про те, що мастило, що заявляється, при задовільних змащувальних властивостях, характеризується високою антиокиснювальною стабільністю при 130°С (період індукції на 30-50% більший, ніж у відомих мастил) і кращими низькотемпературними показниками, що забезпечує йому переваги перед відомими мастилами за працездатністю в межах температур від мінус 50°С до плюс 130°С. Таблиця 2 Найменування Метод Мастило № показників, одиниця випробування 158 виміру Температура ГОСТ крапання, С 6793 Пенетрація при ГОСТ 25°С,м .10-4 5346 Межа міцності при ГОСТ 7143 20°С, Па метод Б Колоїдна ГОСТ 7142 стабільність, % В'язкість при мінус ГОСТ 7163 50°С, 10с-1, Па.с Мастило за Мастило, що пропонується Мастило пат. Molykote Q5України Зразок 1 Зразок 2 Зразок 3 7315 13324 132 220 204 >240 >240 >240 305 265 300 280 320 275 150-300 340 500 340 670 23 6,3 12,2 10,3 11,1 7,0 замерзає замерзає 1100 595 670 600 Змащувальні властивості -навантаження ГОСТ критичне, Н 9490 -навантаження зварювання, Н Працездатність мастила на стенді FTMS 791 B-333.1 SETA 1860, 130°С, год Працездатність мастила на стенді "Старт-1", мінус 50°С Індукційний період окиснення, 130°С, хв 100 900 280 735 710 730 2100 4100 1600 2450 3100 2660 200 640 950 >1000 >1000 >1000 не витр. не витр. витрим. витрим. витрим. витрим. 70 320 382 490 512 564