Смазочная композиция для силовых установок авиационной техники
Изобретение относится к смазочным композициям для силовых установок авиационной техники, а именно для ГТД самолетов главных редукторов и тяжелонагруженных агрегатов трансмиссий и маслосистемы турбокомпрессора двигателя вертолетов. Сущность: композиция содержит в мас.%: бис [4-(1,1,3-тетраметилбутил)фенил]амин 1-3; C7-C9 алкиловый эфир 3,5-бис-(1,1 диметилэтил)-4-гидроксибензопропановой кислоты 0,5-4; N,N-бис-(2этилгексил)-4 метил-1H-бензотриазол-1-метиламин 0,05-0,25; трикрезилфосфат 1-5; 3-(бис-изобутокси-тиофосфорилсульфанил)-2-метил-пропионовая кислота 0,05-1,5; сложный эфир неопентилполиола и жирных кислот C5-C10 - остальное. Технический результат - улучшение антикоррозионных свойств при температуре выше 200°С при сохранении смазывающей способности. 2 табл.
Изобретение относится к смазочным композициям для силовых установок авиационной техники, а именно для ГТД самолетов, главных редукторов и тяжело нагруженных агрегатов трансмиссий и маслосистемы турбокомпрессора двигателя вертолетов, обладающим улучшенными антикоррозионными и смазывающими свойствами, в частности противоизносными.
Известно смазочное масло газовых турбин (RU 2185423 C1, 2002) следующего состава в мас.%:
| - термостабильный диизооктилсебацинат | 10,0-15,0 |
| - 2,6 дитретбутил паракрезол | 0,5-3,0 |
| - n,n'-динонилдифениламин или | |
| смесь бутил-n-октилдифениламинов | 0,2-0,5 |
| - трикрезилфосфат или | |
| дифенилпаратретбутилфенилфосфат | 1,0-3,0 |
| - бензотриазол | 0,005-0,1 |
| - базовое масло (синтетическое | |
| полиальфаолефиновое) | - остальное |
Недостатком указанного масла являются неудовлетворительные смазывающие свойства.
Известен состав смазочного масла для вертолетов (SU 120626 A, 1958 г.) следующего состава, мас.%:
| - эфир многоатомных спиртов и одноосновных | |
| жирных кислот, например эфира триэтиленгликоля | |
| и жирных кислот C7-C9, в качестве базового масла | 67,0-75,0 |
| - этерифицированное заполимеризованное касторовое | |
| масло в качестве загустителя | 25,0-33,0 |
| - меркаптобензотиазол в качестве | |
| противоизносной присадки | 1-1,5 |
| - параоксидифениламин в качестве | |
| антиокислительной присадки | 0,3-0,5 |
Недостатком указанного масла являются неудовлетворительные антикоррозийные свойства при 200°С и испаряемость при 250°С.
Наиболее близким по составу и достигаемому результату к предлагаемой смазочной композиции является смазочное масло для редукторов летательных аппаратов (RU 2322481, опубл. 20.04.2008) следующего состава, мас.%:
| - бис [4-(1,1,3,3-тетраметилбутил)фенил]амин | 1,0-3,0 |
| - C7-C9 алкиловый эфир 3,5-бис-(1,1-диметилэтил)-4- | |
| гидроксибензопропановой кислоты | 0,5-4,0 |
| - N,N-бис (2-этилгексил)-4-метил-1H-бензотриазол- | |
| -1-метиламин | 0,05-0,25 |
| - меркаптобензотиазол | 1,0-2,4 |
| - сложный эфир пентаэритрита и | |
| жирных кислот C5-C10 | остальное |
Смазочное масло по данному изобретению обладает рядом положительных свойств, в частности наилучшими в сравнении с другими маслами смазывающими свойствами, что позволяет использовать его в качестве единого для двигателей и редукторов вертолетов при максимальной температуре масла на выходе из двигателей до 175°С.
В то же время опыт эксплуатации вертолетов на данном масле показал, что это оно имеет существенный недостаток, связанный со склонностью к окислению противозадирной присадки каптакс (2-мер-каптобензотиазол) с превращением ее в альтакс (дитиобензотиазол) - соединение, плохо растворимое в масле. Образуя с продуктами окисления масла желеобразную массу, в осенне-зимний и весенне-зимний переходные периоды в некоторых случаях альтакс может забивать маслофильтры, форсунки, трубопроводы с малым проходным сечением, радиаторы и т.п. Хотя этот осадок быстро растворяется после запуска двигателя и частицы его способны продавливаться через сетку фильтров, но вероятность его повторного образования на маслофильтрах при значительном охлаждении масла не исключается. Поэтому в таких случаях требуется полный слив масла из двигателя и редуктора и замена его на свежее.
Из-за наличия в каптаксе меркаптановой серы, обладающей высокой реакционной способностью, масло характеризуется еще и высокой коррозионной агрессивностью по отношению к некоторым конструкционным материалам (меди, медным и магниевым сплавам, серебряному покрытию на сепараторах подшипников) и вызывает повышенный износ трущихся поверхностей (dи>0,5 мм).
Известно синтетическое масло ПТС-225 (ТУ 38.401-58-1-90) на сложных эфирах пентаэритрита и СЖК C5-C9, отвечающее требованиям спецификации США MIL-PRF 23699F.
Масло ПТС-225, обладая высокими эксплуатационными свойствами, вызывает повышенную коррозию на меди при 225°С 2,5 мг/см3 (ГОСТ 23797) и коррозию оксидированного сплава МЛ-10 - 18,4 г/м2. (Отечественные и зарубежные горюче-смазочные материалы. Л.С.Яновский, Ф.М.Галимов, В.А.Аляев. Стр.84-86.) Масло было разработано с использованием сложного комплекса различных присадок, технология его получения сложна, и промышленное производство его отсутствует.
Техническим результатом изобретения является улучшение антикоррозионных свойств смазочной композиции при 225°С и при воздействии на металлы и гальванические покрытия при сохранении высокой смазывающей способности композиции.
Для достижения указанного технического результата смазочная композиция для силовых установок авиационной техники, включающая сложный эфир неопентилполиола и жирных кислот С5-С10, а также бис [4-(1,1,3-тетраметилбутил)фенил]амин и С7-С9 алкиловый эфир 3,5-бис-(1,1-диметилэтил)-4-гидроксибензопропановой кислоты в качестве антиокислительных присадок и N,N-бис-(2-этилгексил)-4-метил-1H-бензотриазол-1-метиламин в качестве ингибитора коррозии, противоизносные и противозадирные присадки, в соответствии с изобретением в качестве противоизносных и противозадирных присадок композиция содержит трикрезилфосфат и 3-(бис-изобутокси-тиофосфорилсульфанил)-2-метипропионовую кислоту при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| бис[4-(1,1,3-тетраметилбутил)фенил]амин | 1,0-3,0 |
| C7-C9 алкиловый эфир 3,5-бис-(1,1-диметилэтил)-4- | |
| гидроксибензопропановой кислоты | 0,5-4,0 |
| N,N-бис-(2-этилгексил)-4-метил-1H-бензотриазол- | |
| 1-метиламин | 0,05-0,25 |
| трикрезилфосфат | 1,0-5,0 |
| 3-(бис-изобутокси-тиофосфорилсульфанил)- | |
| 2-метипропионовую кислоту | 0,05-1,5 |
| сложный эфир неопентилполиола и жирных | |
| кислот C5-C10 | остальное |
Из уровня техники известна смазочная композиция, содержащая в качестве противоизносных и противозадирных присадок триарилфосфат, в том числе и трикрезилфосфат, и диалкилдитиофосфат, в частности 3-(бис-изобутокси-тиофосфорилсульфанил)-2-метипропионовую кислоту (WO 02/53687 A2, 11.07.2002). Однако для данных смазочных композиций не подтверждены высокие антикоррозионные свойства при температурах выше 200°С.
В примерах 1-7 представлены составы смазочных композиций и результаты их испытаний (табл.1 и 2).
Как видно из данных табл.2 композиция №2 не обеспечивает требуемый уровень Рк. Композиция №6 вызывает повышенную коррозию меди при окислении по ГОСТ 23797 и повышенную коррозию оксидированного магниевого сплава - 12,1 г/см3. Композиции по примерам №1, 3, 5 и 7 сохраняют свои антикоррозионные свойства в пределах установленных норм, позволяют повысить критическую нагрузку и снизить показатель износа.
Совместное использование в составе смазочной композиции присадок: 3-(бис-изобутокситиофосфорил-сульфанил)-2-метил-пропионовая кислота и трикрезилфосфата в совокупности с остальными компонентами позволяет исключить выпадение альтакса в условиях эксплуатации, улучшить антикоррозионные свойства и трибологические характеристики смазочной композиции при температурах выше 200°С.
Для приготовления составов смазочной композиции использованы следующие ингредиенты:
- в качестве ингибитора коррозии эфира диалкил-дитиофосфата метилпропионовой кислоты содержит соединение 3-(бис-изобутокситиофосфорилсульфанил)-2-метил-пропионовая кислота, представляющее собой жидкость желтого цвета с плотностью 1,06 г/см3, кислотным числом 190 мг KOH/г и содержанием серы не менее 17% с испытаниями по СТО 93407622-006-2008 и спецификации Р8-3662 (аналитический метод КВС-3662).
- в качестве противоизносной присадки - трикрезилфосфат по ГОСТ 5728.
Кроме того, в качестве антиокислительных присадок вводят [4-(1,1,3,3-тетраметилбутил)фенил]амин, представляющий собой кристаллический порошок от белого до желтого цвета с плотностью 1,02 г/см2, температурой вспышки в закрытом тигле выше 150°С с испытаниями по СТО 93407622-002-2007 и спецификации PS-1551 (аналитический метод КВС-1551) и соединение C7-C9, алкиловый эфир 3,5-бис-(1,1 диметилэтил)-4-гидроксибензопропановой кислоты, жидкость от желтого до коричневого цвета с точкой плавления ниже минус 30°С, температурой вспышки выше 150°С, температурой самовоспламенения выше 365°С с испытаниями по 93407622-002-2007 и по спецификации ИН 2244 (аналитический метод КВС-506/1).
В масло также вводят производное толутриазола в виде N,N-бис-(2 этилгексил)-4метил-1Н-бензотриазол-1-метиламин - бесцветную жидкость с температурой кипения 271°С, плотностью 0,94-0,96 г/см3, температурой воспламенения выше 280°С с испытаниями по СТО 93407622-002-2007 и спецификации PS-184210 (аналитический метод 184210).
В качестве базового масла используют эфир пентаэритрита и одноосновных жирных кислот C5-C10 с вязкостью при 100°С не менее 4,8 мм2/с, температурой застывания не ниже минус 60°С, температурой вспышки в открытом тигле не ниже 255°С, кислотным числом не более 0,05 мг КОН/г с испытаниями по СТО
93407622-001-2007 или
эфир триметилолпропана и одноосновных жирных кислот C5-C10 с вязкостью при 100°С не менее 4,0 мм2/с, температурой застывания не ниже минус 60°С, температурой вспышки в открытом тигле не ниже 248°С, кислотным числом не более 0,05 мг КОН/г с испытаниями по СТО 93407622-007-2008.
Смазочную композицию готовили путем растворения компонентов в базовом эфире с подогревом до 70-80°С при перемешивании, последующим охлаждением и фильтрацией. Технологическая схема изготовления смазочных композиций соответствовала технологии рекомендованной для последующего промышленного производства.
| Таблица 1 | |||||||
| Составы смазочных композиций | |||||||
| № | Компоненты | Составы смазочных композиций | |||||
| №1 | №2 | №3 | №4 | №5 | №6 | ||
| 1 | бис [4-(1,1,3,3-тетраметилбутил)-фенил]амин | 1,0 | 2,0 | 1,0 | 1,8 | 3,0 | 1,5 |
| 2 | C7-C9, алкиловый эфир 3,5 бис (1,1-диметил этил)-4-гидроксибензо-пропановой кислоты | 4,0 | 2,2 | 1,5 | 3,1 | 1,0 | 1,8 |
| 3 | N,N-бис-(2этилгексил)-4 метил-1H-бензотриазол-1-метиламин | 0,05 | 0,10 | 0,125 | 0,20 | 0,25 | 0,165 |
| 4 | 3-(бис-изобутокси-тиофосфорилсульфанил)-2-метилпропионовая кислота | 0,1 | 1,5 | 0,05 | 1,0 | 1,2 | 0,08 |
| 5. | трикрезилфосфат | 5,0 | 1,5 | 1,0 | 3,0 | 4,0 | 2,5 |
| 6. | эфир пентаэритрита жирных кислот C5-C10 | 89,85 | 92,70 | - | - | 90,55 | - |
| 7. | эфир триметилолпропана жирных кислот C5-C10 | - | - | 96,325 | 90,90 | - | 93,955 |
| Таблица 2 | |||||||
| Результаты испытаний предлагаемых составов | |||||||
| Составы смазочных композиций | |||||||
| Наименование показателей | №1 | №2 | №3 | №4 | №5 | №6 | Прототип |
| 1. Антикоррозионные свойства в условиях окисления при 225°С, 50 часов (ГОСТ 23797). Весовой показатель коррозии на пластинах меди | Не выдерживает. Обильное осадкообразование |
||||||
| М-1 или М-2 (ГОСТ 495), мг/см3 | 0,08 | 0,10 | Отс. | 0,06 | 0,03 | 0,05 | |
| 2. Коррозионная агрессивность 100 часов (175°С - 10 час, 200°С - 80 час, 225°С - 10 час) в контакте с металлами и | Не выдерживает. | ||||||
| гальваническими покрытиями, потеря веса, масло/ пары, г/см3: | |||||||
| - магниевый сплав МЛ-10 | 1,1/0,9 | 1,3/0,95 | 0,8/0 | 1,1/1,0 | 1,1/0,9 | 0,9/0,3 | |
| 3. Трибологические характеристики на ЧШМ при 20°С: | |||||||
| - критическая нагрузка (Рк) | 106 | 126 | 94 | 100 | 119 | 100 | 89 |
| - диаметр пятна износа (Ди), | |||||||
| мм, при осевой нагрузке 196 Н | 0,33 | 0,36 | 0,33 | 0,33 | 0,35 | 0,33 | 0,50-0,54 |
Смазочная композиция для силовых установок авиационной техники, включающая сложный эфир неопентилполиола и жирных кислот C5-C10, а также бис [4-(1,1,3-тетраметилбутил)фенил]амин и C7-C9 алкиловый эфир 3,5-бис-(1,1 диметилэтил)-4-гидроксибензопропановой кислоты в качестве антиокислительных присадок и N,N-бис-(2этилгексил)-4-метил-1Н-бензотриазол-1-метиламин в качестве ингибитора коррозии, противоизносные и противозадирные присадки, отличающаяся тем, что в качестве противоизносных и противозадирных присадок композиция содержит трикрезилфосфат и 3-(бис-изобутокси-тиофосфорилсульфанил)-2-метилпропионовую кислоту при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Бис [4-(1,1,3-тетраметилбутил)фенил]амин | 1,0-3,0 |
| С7-С9 Алкиловый эфир 3,5-бис-(1,1 диметилэтил)- | |
| -4-гидроксибензопропановой кислоты | 0,5-4,0 |
| N,N-Бис-(2этилгексил)-4 метил-1Н-бензотриазол-1- | |
| -метиламин | 0,05-0,25 |
| Трикрезилфосфат | 1,0-5,0 |
| 3-(Бис-изобутокси-тиофосфорилсульфанил)-2- | |
| метилпропионовая кислота | 0,05-1,5 |
Сложный эфир неопентилполиола и
| жирных кислот C5-C10 | Остальное |
