Мастило для важконавантажених вузлів тертя промислового обладнання

Реферат: UA 82862 U UA 82862 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Корисна модель належить до високотемпературних антифрикційних мастил, призначених для змащування вузлів тертя промислового обладнання, що експлуатуються у широкому інтервалі температур (від мінус 20 °C до 220 °C) у вологих та агресивних середовищах. Відома низка високотемпературних антифрикційних мастил на нафтових та синтетичних оливах, у яких як загусник використовують комплексні мильні загусники: літієві, кальцієві та похідні сечовини [Ищук Ю.Л. Технология пластичных смазок. - Киев: Наукова думка, 1986. C. 59-65, 97-103]. Ці мастила мають ряд переваг, але за умов роботи обладнання в екстремальних умовах (підвищенні навантаження, вібрація, в присутності вологи та різкий перепад температур) не здатні задовольнити безперебійну експлуатацію деталей. Широкого розповсюдження у вузлах тертя індустріального та гірничовидобувного обладнання і порцелянового виробництва набули комплексні кальцієві мастила на нафтових залишкових оливах. Ці мастила мають високу верхню температурну межу застосування, добрі змащувальні властивості, однак через схильність до вологоущільнення та низькі протикорозійні властивості не виявляють необхідної працездатності в жорстких умовах експлуатації вузлів тертя, відмінних від вищевказаних. Так, відоме мастило, яке призначається для індустріального та гірничовидобувного обладнання, тунельних печей, гарячих конвеєрів, автотракторної та сільскогосподарської техніки і містить (% мас.) нафтову залишкову оливу, загущену комплексним кальцієвим милом оксистеаринової та оцтової кислот (10,6-17,2) з додаванням феніл-β-нафтиламіну або Ν,Ν'-ди-β-нафтил-п-фенілендіаміну (0,5-1,2) та діалкілдитіофосфату цинку (0,5-1,0). Це мастило виробляється промисловістю під назвою Униол-2М/1 за ТУ 38.5901243-92 і є найближчим за призначенням аналогом мастила, що заявляється. Відоме мастило характеризується задовільними колоїдною, механічною, хімічною та термічною стабільностями, є працездатним в умовах високих температур (до 160 °C), однак, недоліком мастила вважається здатність до термоущільнення, через що необхідне поліпшення деяких показників якості мастила для забезпечення його працездатності у розширеному діапазоні температур: від -20 °C до +220 °C. Найближчим за складом до мастила, що заявляється, є високотемпературне мастило, описане у патенті Китаю CN 101240208, МКИ С 10 Μ 113/10, з таким співвідношенням компонентів, мас. %: бентонітовий загусник 5-20 базова нафтова олива 80-95 фосфорна кислота 1-3 протикорозійний додаток 1-4 антиокиснювальний додаток 1-4. Мастило відрізняється високою термічною стабільністю з неможливістю визначення температури крапання, задовільними реологічними властивостями, які незначно змінюються під впливом температур до 160 °C, високою захисною здатністю проти вологи, має покращені антикорозійні та антиокиснювальні властивості, що дозволяє застосовувати його в умовах високих температур, підвищеної вологості і агресивних середовищ, але може застосовуватися в обмеженому інтервалі температур через недостатні низькотемпературні характеристики та має невисокі трибологічні властивості. В основу корисної моделі поставлена задача розробити мастило для вузлів тертя промислового обладнання із збалансованими високотемпературними, змащувальними та захисними властивостями і високими термічною та механічною стабільністю, що може застосовуватися у вологих та агресивних середовищах, а також розширення температурних меж його застосування. Поставлена задача вирішується тим, що створенням нового мастила, яке поряд із нафтовою оливою та бентонітовим загусником додатково містить, нанодисперсний порошок дисульфіду молібдену 2H-MoS2 та діоксид кремнію (аеросил) за наступного співвідношення компонентів, % мас: бентонітовий загусник 7-9 нанодисперсний порошок 3,5-5 дисульфіду молібдену 2H-MоS2 діоксид кремнію (аеросил) 2-4 базова нафтова олива до 100. Запропоноване мастило виготовляють за технологією, що складається з таких стадій: - диспергування розрахункової кількості бентонітового загусника в базової нафтової оливи при постійному перемішуванні; - нагрівання суміші до температури 110-115 °C для випарювання зайвої вологи (за необхідності); 1 UA 82862 U 5 10 15 20 25 - введення розрахункових кількостей нанодисперсного порошку дисульфіду молібдену та діоксид кремнію (аеросилу); - гомогенізація мастила. Для готування пропонованого мастила можуть бути використані наступні продукти: - як нафтова олива - олива Славол ОБ-500 за ТУ У 13932946.027-2001 або інша аналогічної якості; - як бентонітовий загусник - бентонітовий загусник BARAGEL 3000 фірми "Elementics Inc.", США або інший аналогічної якості; - як діоксид кремнію - Аеросил марки А 3000 за ГОСТ 14922, або інший аналогічної якості; - як нанодисперсний порошок дисульфіду молібдену 2H-MоS2 виготовляється за технологією за патентом України UA 81588, МПК C01B 17/00, C01B 19/00, синтезом з порошків елементів молібдену (Мо) та халькогену (S) у стехіометричних співвідношеннях 1:2 при температурах (820-840 К) з наступним відпалом одержаних нанокристалічних порошків з шаруватими структурами типу 2Н при температурах 820-1120 К. Як буде показано нижче (див. табл. №№ 1, 2), додавання до нафтової оливи та бентонітового загусника, запропонованих неорганічних загусників, таких як нанодисперсний порошок дисульфіду молібдену 2H-MoS2, що покращує протизношувальні властивості, та діоксид кремнію (аеросил) для посилення механічної та термічної стабільності, при дотриманні запропонованого співвідношення всіх інгредієнтів дозволить одержати новий продукт, який характеризується підвищеною механічною стабільністю, високими змащувальними характеристиками та антиокиснювальною стабільністю, покращеними низькотемпературними та високими захисними характеристиками і є працездатним у вологих та агресивних середовищах за температур експлуатації від мінус 20 °C до плюс 220 °C. Таким чином, задачу корисної моделі вирішено з досягненням необхідного технічного результату. За описаною технологією у відповідності до корисної моделі, що заявляється, виготовлені зразки запропонованого мастила з використанням товарних та синтезованих сировинних продуктів. Склад виготовлених зразків мастила, що пропонується, наведений у таблиці 1. Таблиця 1 Найменування компонентів Бентонітовий загусник BARAGEL 3000 фірми "Elementics Inc.", США; Нанодисперсний порошок дисульфіду молібдену 2H-MоS2 Діоксид кремнію (аеросил) Нафтова олива Славол ОБ-500 Вміст компонентів у зразках мастила, що пропонується, % мас. Зразок 1 Зразок 2 Зразок 3 7,3 8,1 8,7 3,5 4 3,5 2 решта 3 решта 5 решта 30 35 Для доказу ефективності мастила для важко навантажених вузлів тертя промислового обладнання, що заявляється, здійснювалися його порівняльні випробування з відомим мастилом - прототипом за патентом CN 101240208, що містить у мас. %: бентонітовий загусник 15 фосфорна кислота 2 сульфонат натрію (протиржавійний додаток) 2 диметилоктадецилбензиламонійхлорид (антиокиснювальний додаток) 3 поліальфаолефінова олива (базова нафтова олива) решта. Виготовлені зразки мастила випробувано також у порівнянні з мастилом-прототипом за призначенням Униол-2М/1 (за ТУ 38.5901243-92) такого складу, % мас: гідрат окису кальцію 3,2 оксистеаринова кислота 7,2 оцтова кислота льодяна 3,0 феніл-β-нафтиламіну 0,3 2 UA 82862 U 5 10 15 20 діалкілдитіофосфату цинку 1,0 нафтову залишкову оливу до 100 Зразки мастил досліджено лабораторними методами згідно з діючими стандартами і випробувано на спеціальних стендах. Для визначення антиокиснювальної стабільності мастил використано 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; Ischuk Y.L., Butovets V.V. Estimation of Grease Oxidation Stability Under Dynamic Conditions and Antioxidant Testing // NLGI Spokesman. - 1991. - Vol. 55, № 4. - P. 17-22.], який 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 °C вибрано індукційний період окиснення, тобто час, протягом котрого мастило чинить опір дії кисню. Для характеристики механічної стабільності антифрикційних мастил використано модифікований в УкрНДІНП "МАСМА" метод ASTM D 1831. Після випробування на роликовому приладі Shell при 60 °C протягом 6 годин визначено межу міцності мастила на зсув згідно з ГОСТ 7143 і розраховано значення індексу руйнування (Κσ) за формулою Кτ = [(τ1 - τ2)/τ2]·100, де τ1, τ2 - межа міцності мастила на зсув при 20 °C відповідно до і після випробувань. Також, механічну стабільність мастил визначали за методикою ГОСТ 19295, згідно з якою визначають межу міцності на розрив у вихідного не зруйнованого мастила, зруйнованого та відновленого через деякий час мастила. Методика передбачає визначення індексів руйнування та тиксотропного відновлення. Основні характеристики мастил та результати їх випробувань на стендах надані у таблиці 2. Таблиця 2 Найменування показників, одиниця виміру Температура крапання, °C Метод Мастило Мастило, що пропонується Мастило випробупрототип Уніол-2М/1 Зразок 1 Зразок 2 Зразок 3 вання CN101240208 ГОСТ 225 240 >250 >250 >250 6793 ГОСТ 270 312 220 230 210 5346 Пенетрація при 25 °С, 60 подв. тактів, -4 м·10 Механічна стабільність (роликовий прилад Shell). Межа міцності при 50 °C на зсув, Па: ASTMD - вихідна 1831 - після руйнування індекс руйнування, (Кτ), % Механічна стабільність ГОСТ - коефіцієнт руйнування, % 19295 - коефіцієнт відновлення після 3 діб, % Протизношувальні властивості на ЧКМ, сталь-сталь - навантаження зварювання, Η ГОСТ - навантаження критичне, Η 9490 - індекс задиру - діаметр сліду зношування, мм ASTM Водозмивність, 79 °C, 1 год., % D1264 Захисні властивості у динамічних Метод умовах: УкрНДІ НП МАСМА Швидкість корозії, мм/рік "Динакоротест" 420 215 48,8 510 355 30,4 640 562 12,2 650 584 10,2 700 655 6,4 36 3 24 11 6,6 26,5 6,5 26,0 6,3 27,0 1235 980 312 0,98 2450 1166 410 0,85 2930 1381 458 0,64 3087 1568 484 0,53 2930 1381 460 0,62 1,0 7,5 1,81 1,82 1,82 -4 4,3·10 -4 6,5·10 -4 1,7·10 -4 1,7·10 -4 1,5·10 25 Наведені у табл. 2 дані свідчать про те, що мастило, яке заявляється, термостабільне, характеризується високими протизношувальними характеристиками, та за цими показниками має переваги у порівнянні з мастилами-прототипами. Стендові випробування на швидкість корозії за методом "Динакоротест" (Кваліфікаційний метод оцінки пластичних мастил, 3 UA 82862 U 5 10 15 затверджений рішенням Держкомісії № 23/1-91 від 01.03.82 р.) підтверджують придатність нового мастила для використання як універсального у вузлах тертя різноманітних механізмів у температурному інтервалі від мінус 20 °C до плюс 220 °C. При цьому нове мастило значно перевищує відомі мастила за антиокиснювальною стабільністю (індукційний період окиснення) та механічною стабільністю (випробування на приладі Shell та за ГОСТ 19295). Отже, результати випробування пропонованого мастила показують, що воно може застосовуватися як високоефективне високотемпературне мастило як при високих, так і при низьких температурах, в умовах високих навантажень у вологих та агресивних середовищах. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Мастило для важконавантажених вузлів тертя промислового обладнання, яке містить нафтову оливу, бентонітовий загусник, яке відрізняється тим, що додатково містить нанодисперсний порошок дисульфіду молібдену 2H-MoS2 та діоксид кремнію (аеросил) за наступного співвідношення компонентів, % мас: бентонітовий загусник 7-9 нанодисперсний порошок 3,5-5 дисульфіду молібдену 2H-MоS2 діоксид кремнію (аеросил) 2-4 базова нафтова олива до 100. Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4