Мастило для підшипників кочення залізничних локомотивів

Реферат: Винахід належить до антифрикційних мастил, призначених для змащування підшипників кочення буксових вузлів, а також інших вузлів тертя залізничних локомотивів та моторвагонного рухомого складу залізниці. Мастило містить, мас. %: літійове мило стеаринової кислоти 5,012,0, літійове мило жирних кислот рицинової олії 3,0-6,0, літійове мило 12-гідроксистеаринової кислоти 4,0-7,0, етиловий естер вищих жирних кислот ріпакової олії із вмістом хімічно зв'язаного сульфуру 10 % мас. (етерол-10S) 2,0-4,0, 2.2'-метилен-біс-4-метил-6-третбутилфенол 0,3-1,5, поліметилсилоксан 1,0-8,0, нафтова олива - решта. Технічний результат: підвищена стабільність. UA 113364 C2 (12) UA 113364 C2 UA 113364 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Винахід належить до антифрикційних мастил, призначених для змащування підшипників кочення буксових вузлів, а також інших вузлів тертя залізничних локомотивів та моторвагонного рухомого складу залізниці. Особливістю експлуатації буксових підшипників кочення є значні осьові навантаження. їх дія виражається у виникненні пошкоджень типу "ялинка" на поверхні торців циліндричних роликів і бортів кілець. Якщо мастило не має достатніх протизадирних властивостей, на бортах кілець виникають тріщини, що призводить до сколів, заклинюванню підшипника та виходу з ладу всього вузла тертя [1]. Іншим важливим чинником, що має важливе значення для експлуатації буксових роликових підшипників за низьких температур, є здатність мастила чинити опір їхньому обертанню. Широкого розповсюдження у буксових підшипниках кочення, підшипниках кочення тягових двигунів, тягового генератора, допоміжних машин локомотивів, електричного рухомого складу та дизель-поїздів, в кутовому і черв'ячному редукторах приводу швидкістеміру набуло мастило ЖРО (ТУ 32-ЦТ-520-83) [2]. Мастило належать до простих літійових і має усі притаманні цьому типу мастил властивості. Для підвищення рівня змащувальних характеристик до складу мастила входить літійове мило осіркованої рицинової олії. Для покращання морозостійкості мастило ЖРО рекомендують виготовляти на оливі веретеновій АУ з бакинських або російських східно-сибірських нафт. Дефіцит на ринку олив, вироблених з цього типу нафт, призводить до того, що на теперішній час мастило ЖРО не завжди відповідає заявленій у технічних умовах мінімальній температурі застосування мінус 50 °C. Відоме мастило має досить високу верхню температурну межу застосування, добрі антиокиснювальні властивості, однак через недостатні змащувальні характеристики не забезпечує необхідної працездатності в жорстких умовах експлуатації вузлів тертя, особливо при низьких температурах. Крім того, зростаючі вимоги сучасної техніки потребують поліпшення показників якості мастила, зокрема антизадирних характеристик, для забезпечення його працездатності в широкому інтервалі температур. Найближчим за технічною суттю і складом до мастила, що заявляється, є мастило за авторським свідоцтвом СРСР № 329781 (1975р.) [3], яке взято за прототип. Мастило-прототип включає базову нафтову оливу, як загусник - літійове мило стеаринової кислоти (11-13 %), літійове мило олеїнової кислоти (1-3 %) і літійове мило осіркованої рицинової олії (5-7 %) як компонент загусника та сульфурвмісний антизадирний додаток, та дифеніламін (1-3 %) як антиокиснювальний додаток. Мастило характеризується колоїдною та антиокиснювальною стабільністю, стійке до дії води, але має низькі механічну стабільність та антизадирні характеристики. Задачею винаходу є створення мастила, яке поєднувало б високі антиокиснювальні та об'ємно-механічні властивості з покращеними низькотемпературними і трибологічними характеристиками, що дозволить застосовувати його як антифрикційне мастило в умовах високих навантажень і температур в широкому діапазоні. Поставлена задача вирішується створенням нового мастила, яке включає базову оливу, літійовий мильний загусник на основі індивідуальних жирних кислот та кислот рицинової олії, антиокиснювальну присадку та сульфурвмісний антизадирний додаток, яке відрізняється тим, що додатково як загусник містить 12-гідроксистеаринову кислоту, як компонент базової оливи поліметилсилоксан, як антиокиснювальну присадку 2.2'-метилен-біс-4-метил-6третбутилфенол, а як сульфурвмісний антизадирний додаток містить етиловий естер вищих жирних кислот ріпакової олії із вмістом хімічно зв'язаного сульфуру 10 % мас. (етерол-10S), за наступного співвідношення компонентів, % мас.: літійове мило стеаринової 5,0-12,0 кислоти літійове мило жирних 3,0-6,0 кислот рицинової олії літійове мило 12гідроксистеаринової 4,0-7,0 кислоти етиловий естер вищих жирних кислот ріпакової олії із вмістом хімічно 2,0-4,0 зв'язаного сульфуру 10 % мас. (етерол-10S) 2.2'-метилен-біс-4-метил-60,3-1,5 1 UA 113364 C2 5 10 15 третбутил фенол поліметилсилоксан 1,0-8,0 нафтова олива до 100. Запропоноване мастило виготовляється за технологією, прийнятою для одержання подібних типів мастил, що містять у своєму складі літійові мила жирних кислот [4]. Стеаринова, олеїнова і 12-гідроксистеаринова кислоти випускаються промисловістю за діючою нормативно-технічною документацією, а антиокислювальна присадка 2.2'-метилен-біс-4метил-6-третбутилфенол, відома під товарною назвою присадка Агідол-2, випускається за ТУ 38.101617. Сульфурвмісний етиловий естер вищих жирних кислот ріпакової олії з масовою часткою 3 2 сульфуру 10 % мас, з густиною 967 кг/м , в'язкістю кінематичною при 40 °C 18,5 мм /с, кислотним числом 6 мг КОН/г продукту отримують за ТУ У 20.5-03563790-010:2014 "Присадка етерол-S. Технічні умови", які введені в дію 22.11.2014 р. За фізичними властивостями - це прозора, однорідна рідина темно-вишневого кольору з легким специфічним запахом. Як поліметилсилоксан використовується продукт Dow Corning 200 з в'язкістю кінематичною 2 при 25 °C 50 мм /с, температурою спалаху понад 285 °C і температурою застигання мінус 70 °C. Як дисперсійне середовище використовується нафтова олива із в'язкістю при 40 °C у межах 352 45 мм /с. Відповідно до винаходу, з використанням товарних сировинних продуктів, за відомою технологією виготовлені зразки запропонованого мастила, які зведено у таблиці 1. Таблиця 1 Склад розроблених мастил Найменування компонентів Літійове мило стеаринової кислоти Літійове мило жирних кислот рицинової олії Літійове мило 12-гідроксистеариної кислоти Поліметилсилоксан Етерол-1 OS 2.2'-метилен-біс-4-метил-6третбутилфенол Нафтова олива 20 25 30 Вміст компонентів мастила, що пропонується, % мас., у зразках: 1 2 3 10,5 8,0 6,0 3,0 5,0 6,0 5,0 6,0 7,0 4,0 3,5 2,0 2,5 1,0 2,0 0,5 0,5 1,0 решта решта решта Зразки мастила, що заявляються, випробувано у порівнянні з товарним мастилом ЖРО виробництва ВАТ "АЗМОЛ" та мастилом-прототипом, виготовленим на основі нафтової оливи із 2 в'язкістю при 40 °C 40 мм /с (SN 200) в кількості 79 мас. %, загущеної сумішшю літійових мил стеаринової (11 мас. %) і олеїнової (2 мас. %) жирних кислот, інгібітора окиснення дифеніламіна в кількості 2,0 мас. % та осіркованої рицинової олії - 6 мас. %). Зразки мастил досліджено лабораторними методами згідно з діючими стандартами і випробовано на спеціальному стенді. Для характеристики механічної стабільності мастил використано модифікований в УкрНДІНП "МАСМА" метод ASTM D 1831 [5]. Після випробування на роликовому приладі фірми Shell за методом ASTM D 1831 (60 °C, 6 годин) визначено межу міцності мастила на зсув згідно з ГОСТ 7143-73 і розраховано значення індексу руйнування (К) за формулою К=((1-2) /1)▪100, де 1, 2 - межа міцності мастила на зсув при 20 °C, відповідно до і після випробувань. Основні характеристики отриманих зразків мастил та результати їх випробувань на стендах зведені у табл. 2. 35 2 UA 113364 C2 Таблиця 2 Характеристика властивостей запропонованих зразків 1, 2 і З мастил у порівнянні з відомими мастилами за прототипом і товарним мастилом АЗМОЛ ЖРО. Найменування Метод показника, одиниця виміру випробовування Межа міцності при 50 °C, Па Температура крапання, °C Навантаження зварювання (Рзв), Н Приріст кислотного числа(120 °C, 6 год.), мг KОН/г Корозійна дія на метал В'язкість при мінус 30 °C, Пас Біорозщеплюваність, % Границя міцності на зсув при 20 °C, Па: - вихідна; - після руйнування на роликовому стенді фірми "Shell": індекс руйнування, (К), % 5 10 15 20 25 30 Значення показників для мастил: За АЗМОЛ Зразок 1 Зразок 2 Зразок 3 прототипом ЖРО ГОСТ 7143 380 320 400 480 420 ГОСТ 6793 178 175 188 190 194 ГОСТ 9490 2067 1742 2764 2607 2450 ГОСТ 5734 0,20 0,24 0,12 0,15 0,11 ГОСТ 9.080 Витримує Витримує Витримує Витримує Витримує ГОСТ 7163 1978 2000 1640 1686 1738 CECL33-A-93 27,8 28,5 33,4 34,1 36,5 ASTMD1831 530 120 77,3 480 70 85,4 600 230 61,7 800 340 57,5 660 300 54,5 Як видно з аналізу табл. 2, застосування як загусника літійових мил стеаринової, 12гідроксистеаринової кислот і жирних кислот рицинової олії та введення до складу мастила поліметилсилоксану і етеролу - 10S разом з відомими компонентами, за дотримання запропонованого співвідношення інгредієнтів, дозволяє одержати новий продукт, який характеризується покращеними антизадирними та низькотемпературними характеристиками, підвищеною стабільністю до окиснення та механічної дії, і є працездатним у температурному діапазоні від мінус 50 °C до плюс 120 °C. Дані табл. 2 свідчать, що запропоновані мастила є термостабільними і за приростом кислотного числа при високих температурах (120 °C), мають значно кращі антиокиснювальні властивості у порівнянні як з прототипом, так і відомим товарним мастилом A3 МОЛ ЖРО. Заміна сульфурвмісної олії на сульфани Етерол-lOS рослинного походження полегшує процес приготування мастил при зниженні енергетичних і матеріальних витрат (зменшується термін технологічного циклу приготування) та підвищує рівень протизадирних властивостей мастила за відсутності корозії і неприємного запаху. Нове мастило переважає відоме також за екологічними характеристиками, визначеними за методикою ДСТУ 4247:2003 "Нафтопродукти. Метод визначення біорозщеплюваності (CECL ЗЗА-93, NEQ)». Додаткове використання поліметилсилоксану, який слугує і компонентом дисперсійного середовища, і присадкою, дозволяє підвищити низькотемпературні властивості мастила. Як вказують дані табл. 2, в'язкість за температури мінус 30 °C у мастила, що пропонується, значно нижча навіть без застосування нафтових олив з низькою температурою застигання. Це позитивно впливає на зниження енерговитрат на подолання опору гідродинамічної складової момента тертя при низьких температурах експлуатації рухомого складу залізниці. Як показують результати досліджень на роликовому стенді (табл. 2), уведення до складу загусника 12-гідроксистеаринової кислоти, дозволило покращити механічну стабільність мастила - індекс руйнування нового мастило у порівнянні з відомими значно зменшився. Це дозволяє прогнозувати підвищену стабільність мастила, що заявляється, у буксовому вузлі без розм'якшення та витікання. 3 UA 113364 C2 5 10 15 20 25 Узагальнюючи отримані результати, можна констатувати, що поставлена технічна мета досягнута. Запропоновані мастильні композиції суттєво переважають відомі рішення за прототипом, а оптимальне співвідношення запропонованих складів нового мастила забезпечує технологічність виготовлення та їхні високі екологічні та техніко-економічні показники в процесі експлуатації. Пластичне мастило з додатком рослинного походження може застосовуватися як високоефективне антифрикційне мастило в умовах високих навантажень експлуатації буксових вузлів у широкому температурному діапазоні. ДЖЕРЕЛА ІНФОРМАЦІЇ: 1. Меркурьев Г.Д., Елисеев Л.С. Смазочные материалы на железнодорожном транспорте. Справочник. - М.: Транспорт, 1985. - 255 с. 2. Синицын В.В. Пластичные смазки в СССР. Ассортимент. Справочник. - М.: Издательство "Химия", 1979. - 272 с. 3. Авторське свідоцтво СРСР № 329781 (1975р.) 4. Ищук Ю.Л. Технология пластичных смазок. - Киев: Наукова думка, 1986. 5. Железный Л.В., Папейкин А.А., Курбатова М.В., Любинин И.А. Определение механической стабильности высокотемпературных антифрикционных смазок //Мир нефтепродуктов. - 2007, № 5. - С. 34-36. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ Мастило для підшипників кочення залізничних локомотивів, яке включає базову оливу, на основі нафтової оливи, літійовий мильний загусник на основі індивідуальних жирних кислот та кислот рицинової олії, антиокиснювальну присадку та сульфурвмісний антизадирний додаток, яке відрізняється тим, що додатково як загусник містить 12-гідроксистеаринову кислоту, а як компонент базової оливи поліметилсилоксан, а як антиокиснювальну присадку - 2,2'-метиленбіс-4-метил-6-третбутилфенол, а як сульфурвмісний антизадирний додаток містить етиловий естер вищих жирних кислот ріпакової олії із вмістом хімічно зв'язаного сульфуру 10 % мас. (етерол-10S), за наступного співвідношення компонентів, мас. %: літійове мило стеаринової кислоти 5,0-12,0 літійове мило жирних кислот рицинової олії 3,0-6,0 літійове мило 12-гідроксистеаринової кислоти 4,0-7,0 етиловий естер вищих жирних кислот ріпакової олії із вмістом хімічно зв'язаного сульфуру 10 % мас. (етерол- 2,0-4,0 10S) 2,2'-метилен-біс-4-метил-6-третбутилфенол 0,3-1,5 поліметилсилоксан 1,0-8,0 нафтова олива решта. 30 Комп’ютерна верстка Л. Бурлак 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