Ремонтно-відновлювальна присадка до змащувальних матеріалів

Реферат: UA 103670 U UA 103670 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до галузі машинобудування, зокрема до ремонту машин та механізмів, безрозбірним відновленням їх зношених вузлів та агрегатів за рахунок створення на поверхнях тертя металокерамічного та полімерного покриття. В сучасному машинобудуванні відомі технології відновлення ресурсу механізмів і машин, що включають способи обробки поверхонь тертя деталей машин і механізмів без їх розбирання та припинення експлуатації. До таких технологій можна віднести ряд існуючих способів відновлення поверхонь тертя, загальними ознаками яких є введення в робочу рідину, зокрема в мастило, певних добавок на основі неорганічних матеріалів (Войтов В.А. и др. Технологии триботехнического восстановления. Обзор и анализ перспектив // Проблеми трибології. - 2003 № 2 - С. 86-94). Завдяки цьому, при припрацюванні робочих поверхонь тертя в процесі експлуатації машин і механізмів, на робочих поверхнях утворюється металокерамічне покриття, шари якого заміщують зношені ділянки робочих поверхонь та мають значно більші зносостійкість та антифрикційні властивості, ніж основний матеріал робочих поверхонь. Відома ремонтно-відновлювальна присадка до змащувальних матеріалів, яка містить олеїнову кислоту, гліцерин, а також їх солі міді та оксолінову кислоту, олеат та оксалат алюмінію (патент RU № 2439133 С 1 "Ремонтно-восстановительная присадка к смазочным материалам", МПК С 10 М 129/00, від 10.01.2012 р.). Позитивний ефект проявляється в тому, що на сталевих поверхнях тертя утворюється захисна металева плакуюча плівка, яка підвищує протизносні та протизадирні властивості. Недоліком цього складу є те, що ремонтно-відновлювальна присадка застосовується в парах тертя тільки з алюмінієвими антифрикційними сплавами. Крім того, олеїнова кислота, яка входить до складу присадки, може розчинятися в мінеральних змащувальних матеріалах не більш, як 0,2 мас. %, що обмежує підвищення протизносних властивостей наведеної присадки. Найближчим аналогом за технічною суттю і результатом, що досягається є триботехнічна композиція для металевих вузлів тертя, яка містить серпентиніт, хлорит, барит, каолініт та сферокобальтит (патент RU № 2527243 "Триботехническая композиция для металлических узлов трения", МПК С 10М 103/06, від 27.08.2014 р.). Дана композиція забезпечує: - оптимізацію зазорів в парах тертя; - підвищує зносостійкість пар тертя; - відновлює геометрію поверхонь; - універсальність при обробці пар тертя, які виготовлені із різних матеріалів. Недоліком заявленого складу є те, що триботехнічна композиція для металевих вузлів тертя містить велику кількість абразивоподібних компонентів, які здатні підвищувати швидкість зношування під час припрацювання поверхонь тертя та погіршувати протизадирні властивості змащувальних матеріалів, в які додається композиція. Крім того, такі покриття утримуються на поверхнях тертя за рахунок шаржування (заглиблення) мінеральних речовин в поверхні тертя з утворенням металевих мил, що зв'язують шаржовані оксиди, перешкоджаючи їх викришуванню з поверхонь тертя. Такий спосіб не забезпечує надійного утримання шаржованих оксидів мінералів в поверхні тертя, тобто не є ефективним. В основу корисної моделі поставлено задачу створення складу ремонтно-відновлювальної присадки після додавання до змащувальних матеріалів, наприклад, до моторних та трансмісійних олив, що сприяє формуванню на поверхнях тертя покриття аморфної будови, яке має високу зносостійкість і низький коефіцієнт тертя, та надійно утримується на поверхні. Поставлена задача вирішується тим, що склад ремонтно-відновлювальної присадки для безрозбірного відновлення поверхонь тертя зношених вузлів або агрегатів машин та механізмів, який містить: каолін 2-3 мас. %, згідно з корисною моделлю, до складу введено дисульфід молібдену 10-15 мас. %; фулерени та похідні фулеренів 0,1-1,0 мас. % та високоолеїнову рослинну олію з вмістом олеїнової кислоти не менше 70-80 мас. % - решта. Мінеральна речовина - каолін, під час тертя, шаржується в робочі поверхні, що труться. Це обумовлюється загальними положеннями теорії тертя, згідно з якими будь-яка чужорідна частка, що значно твердіша, ніж поверхні, що труться, потрапляючи між ними, шаржується (тобто заглиблюється) в ці поверхні. За рахунок одночасної дії каталізаторів та фулеренів утворюються металеві мила (пластичні, легкоплавкі плівки аморфної будови) на поверхнях тертя, які містять метастабільні оксиди мінеральних речовин та полімерні шари плівок, що зв'язують шаржовані оксиди, перешкоджаючи їх викришуванню з поверхонь тертя. Такі структури не мають кристалічної будови і мають великий запас пластичності, повільно накопичують втомленість. Це забезпечує 1 UA 103670 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 високу зносостійкість покриття, які утворені аморфними та полімерними плівками, а слабкі зв'язки обумовлюють низький коефіцієнт тертя. Наявність в складі ремонтно-відновлювальної присадки дисульфіду молібдену дозволяє підвищити протизадирні властивості вузлів тертя під час припрацювання, а наявність фулеренів та їх похідних, підвищувати протизносні властивості. Решта складу присадки є високоолеїнова рослинна олія, з вмістом олеїнової кислоти 70-80 мас. %, в якій розчиняються фулерени, що не дозволяє утворюватися осаду, та дозволяє збільшити відсоток олеїнової кислоти в змащувальних матеріалах, що призводить до підвищення зносостійкості. Припрацювання пари тертя забезпечує переміщення по поверхні тертя вищезгаданих плівок, які утворюють шари металевих мил та полімерні шари, що чергуються з металокерамічними. Це веде до відновлення зношених ділянок поверхонь тертя цим багатошаровим аморфним та полімерним покриттям. При цьому ж відбувається постійне оновлення зносостійкого покриття на поверхнях тертя у міру їх зношування. Заявлене співвідношення інгредієнтів складу ремонтно-відновлювальної присадки досліджено на оптимум, який складає 12,1-19 % масової одиниці мінеральних речовин - решта рослинна високоолеїнова олія, та обґрунтоване забезпеченням високої зносостійкості отриманого покриття. При відсотковій місткості мінеральних речовин, меншій ніж 12,1 %, відбувається недостатнє шаржування згаданих мінеральних речовин в зношеній поверхні, в результаті чого отримане покриття має відносно низьку зносостійкість. При більшому ніж 19 % вмісті мінеральних речовин, відбувається хвилеподібна зміна швидкості зношування, що також зменшує зносостійкість отриманого покриття. Таким чином, шаржування мінеральних речовин в поверхні тертя з подальшим отриманням, нарощуванням та оновленням на цих поверхнях згаданих аморфних та полімерних шарів в сполученні з оптимальним вибором процентного вмісту інгредієнтів складу, що забезпечують таке шаржування, нарощення та оновлення, дозволяє досягти формування на поверхнях тертя покриття аморфної та полімерної будови, що складаються з металокерамічних шарів, шарів металевого мила та полімерних шарів, які мають високу зносостійкість і низький коефіцієнт тертя. Крім того, використання фулеренів для формування покриття на зношених поверхнях, на відміну від реакцій утворення металевих мил, дозволяє відновлювати поверхні, виготовлені з будь-яких матеріалів, наприклад всіх марок сталей і чавунів, сплавів на основі міді, алюмінію, титану, у тому числі і полімерів. Запропонований склад ремонтно-відновлювальної присадки проходить наступні стадії виготовлення. 1. Підготовка сировини, контроль якості сировини згідно з сертифікатами або паспортами якості. 2. Подрібнення каоліну до розміру часток не більш 5 мкм. Контроль якості подрібнення. 3. Перемішування інгредієнтів та розчинення фулеренів в рослинній олії за допомогою кавітації в ультразвуковій ванні. Можливість реалізації запропонованого складу присадки до моторних олив, та досягнення значних технічних результатів перевірено лабораторними дослідженнями. Лабораторні дослідження проводилися на чотирикульковій машині тертя згідно ГОСТ 949075 "Материалы смазочные. Метод определения трибологических характеристик на четырехшариковой машине трения". Для випробування були вибрані три моторні оливи: 15W40 АЗМОЛ; М-10ДМтаМ-10Г2к. Лабораторні дослідження проводилися на трьох типах складу ремонтно-відновлювальної присадки. 1. Присадка з вмістом інгредієнтів при відсотковому вмісті мінеральних речовин, меншому ніж 12,1 мас. % (нижчий, ніж оптимальний). 2. Присадка з вмістом інгредієнтів при відсотковому вмісті мінеральних речовин, меншому ніж 19 % мас. (більший, ніж оптимальний). 3. Присадка з вмістом інгредієнтів при відсотковому вмісті мінеральних речовин 12,1…19 % мас. (оптимальний). Результати випробувань моторних олив та моторних олив з ремонтно-відновлювальною присадкою наведені в таблицях 1-3. 2 UA 103670 U Таблиця 1 Трибологічні характеристики моторних олив з вмістом ремонтно-відновлювальної присадки, меншим, ніж оптимальний Тип оливи 15W40 АЗМОЛ 15W40 АЗМОЛ + присадка М-10ДМ М-10ДМ+ присадка М-10Г2к М-10Г2к + присадка Di, мм 0,34 0,34 0,38 0,38 0,45 0,45 Ρк, Η 784 784 980 980 784 784 Рз, Н 1960 1960 2450 2450 2450 2450 Таблиця 2 Трибологічні характеристики моторних олив з вмістом ремонтно-відновлювальної присадки, більшим, ніж оптимальний Тип оливи 15W40 АЗМОЛ 15W40 АЗМОЛ + присадка М-10ДМ М-10 ДМ+ присадка М-10Г2к М-10Г2к + присадка Di, мм 0,34 0,42 0,38 0,46 0,45 0,53 Ρк, Η 784 784 980 980 784 784 Рз, Н 1960 1960 2450 1960 2450 1960 Таблиця 3 Трибологічні характеристики моторних олив з оптимальним вмістом з ремонтно-відновлювальної присадки Тип оливи 15W40 АЗМОЛ 15 W40 АЗМОЛ + присадка М-10ДМ М-10ДМ+ присадка М-10Г2к М-10Г2к + присадка 5 10 15 20 Di, мм 0,34 0,30 0,38 0,30 0,45 0,32 Ρк, Η 784 980 980 1235 784 980 Рз, Н 1960 2450 2450 3479 2450 3479 Трибологічні характеристики моторних олив і моторних олив з ремонтно-відновлювальною присадкою відрізняються по наступних параметрах. 1. При вмісті присадки, меншому, ніж оптимальний, таблиця 1, трибологічні характеристики моторних олив і моторних олив з ремонтно-відновлювальною присадкою не відрізняються. 2. При вмісті присадки, більшому, ніж оптимальний, таблиця 2, трибологічні характеристики моторних олив і моторних олив з ремонтно-відновлювальною присадкою погіршуються: - по показнику зносу Di, що характеризує протизносні властивості олив, який погіршується на 17,3…23 %; - критичне навантаження Ρк, яке характеризує діапазон роботи протизносних присадок, не змінюється; - по навантаженню зварювання Р3, що характеризує наявність протизадирних властивостей, яке погіршується на 11,9…12,8 %. 3. При оптимальному вмісті присадки, таблиця 3, трибологічні характеристики моторних олив і моторних олив з ремонтно-відновлювальною присадкою покращуються: - по показнику зносу Di, покращується на 11,7….28,8 %; - по критичному навантаженню Ρк, покращується на 25…26 %; - по навантаженню зварювання Рз, покращується на 25….42 %. Таким чином, лабораторні випробування підтвердили покращення трибологічних характеристик моторних олив при використанні ремонтно-відновлювальної присадки. 3 UA 103670 U 5 10 Експлуатаційні випробування проводилися на дизельних двигунах внутрішнього згоряння КамАЗ-740. Перед застосуванням ремонтно-відновлювальної присадки у всіх восьми циліндрах, на прогрітому двигуні, за допомогою компресиметра, вимірювали компресію, яка була нерівномірною по циліндрах і складала 2,24…2,41 МПа. Застосування ремонтно-відновлювальної присадки проводили під час заміни моторної оливи в двигуні, шляхом додавання присадки в моторну оливу. Після пробігу вантажними автомобілями 1000 км, на прогрітому двигуні, проводили вимірювання компресії у всіх циліндрах. Величина компресії склала 28,0 МПа, яка є номінальною для даної моделі двигуна. Проведені експлуатаційні випробування підтвердили ефективність ремонтновідновлювальної присадки для відновлення зношених поверхонь тертя. Заявлена корисна модель може бути виготовлена в умовах сучасного промислового виробництва на стандартному устаткуванні із застосуванням стандартних хімічних компонентів. Завдяки унікальним властивостям вона може знайти широке застосування при експлуатації транспортних засобів, машин та механізмів. 15 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 Ремонтно-відновлювальна присадка до змащувальних матеріалів, що містить каолін в діапазоні 2-3 мас. %, яка відрізняється тим, що в склад введено дисульфід молібдену 10-15 мас. %; фулерени та похідні фулеренів 0,1-1,0 мас. % та решту високоолеїнову рослинну олію з вмістом олеїнової кислоти не менше 70-80 мас. %. Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4