Трансмиссионное масло
Владельцы патента RU 2702651:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ростовский государственный университет путей сообщения" (ФГБОУ ВО РГУПС) (RU)
Изобретение относится к области смазочных композиций, предназначенных для агрегатов трансмиссий авиационного транспорта. Предложено трансмиссионное масло, содержащее в своем составе масло авиационное Б-3В, состоящее из концентрата антиокислительных присадок в базовом пентаэритритовом масле НА-10 по СТП 002-2005, меркаптобензтиазола гранулированного (каптакс) в качестве противозадирной присадки и пентаэритритового базового масла по СТП 001-2005. Дополнительно вводят серосодержащую присадку в виде продукта взаимодействия при температуре 210-215°С касторового масла с перекристаллизованной из толуола серой. Соотношение компонентов в трансмиссионном масле следующее, мас. %: серосодержащая присадка 15-30; масло Б-3В до 100. Технический результат – расширение температурного диапазона применения масла от -59 до 200°С при сохранении высоких вязкостных и трибологических характеристик. 2 табл., 4 пр.
Изобретение относится к области смазочных композиций, предназначенных для агрегатов трансмиссий авиационного транспорта, в частности хвостового редуктора вертолета, и различных видов техники. Из всех видов трансмиссий указанные занимают особое место. Они характеризуются высокими контактными напряжениями, скоростями скольжения, работоспособностью в широком интервале температур (от -50 до 200°С). Для удовлетворения все возрастающих требований эксплуатации трансмиссионных передач, а именно форсирования скоростей, увеличения нагрузок, повышения долговечности и надежности работы, улучшения экологических характеристик масла, а также для увеличения межремонтного пробега необходимо повышать качество применяемых смазочных материалов, которые оказывают первостепенное влияние на эти показатели.
Известны трансмиссионная смазочная композиция содержащая базовый состав на основе углеводородного полиальфаолефинового масла и пакет присадок, включающий антиокислительные присадки в виде фенил-альфа-нафтиламина и 4-метил-2,6-ди-трет-бутилфенола, антипенную и антикоррозионную присадки (патент RU №2058379) и трансмиссионная смазочная композиция для трансмиссий вертолетов, которая содержит базовый состав на основе полиальфаолефинового масла, включающий сложный эфир двухосновной кислоты, загущающую присадку и пакет присадок, включающий антиокислительные присадки в виде фенил-альфа-нафтиламина и 4-метил-2,6-ди-трет-бутилфенола, серуфосфоросодержащую присадку и антипенную присадку (патент RU №2122569).
Указанные композиции имеют недостаточно высокие трибологические свойства для использования в тяжелонагруженных трансмиссиях вертолетов в широком диапазоне климатических условий.
Известна смазочная композиция для агрегатов вертолетов, содержащая остаточное масло нафтеновых нефтей, маловязкое масло нафтеновых нефтей, техническую серу и ариловый эфир фосфорной кислоты (Патент RU 2303626).
Основными недостатками данной смазочной композиции являются сложность компонентного состава при составлении композиции и относительно высокая температура застывания.
Известно смазочное масло для механических, автоматических и бесступенчатых трансмиссий или промышленных систем зубчатых передач, содержащее неполный сложный эфир многоатомного спирта и карбоновой кислоты в количестве от 5 до 75% и имеющее кинематическую вязкость при температуре 100°С от 1,0 до 15 мм2/с, причем композиция имеет кинематическую вязкость при температуре 100°С от 1,0 до 20 мм2/с, многоатомный спирт представляет собой спирт от двухатомного до шестиатомного, а карбоновая кислота выбрана из группы, включающей одноосновные кислоты, многоосновные кислоты и их смеси (Патент RU 2501846).
Известна смазочная композиция с кинематической вязкостью при температуре 100°С около 19 мм2/с, содержащая полиальфаолефиновое масло, сложный эфир двухосновной кислоты, загущающую присадку, антиокислительные присадки 4-метил-2,6-ди-трет-бутилфенол и фенил-альфа-нафтиламин, антиоксидантную присадку метилен-бис-(дибутилдитиокарбамат), серуфосфоросодержащую присадку и антипенную присадку ПМС-200А (Патент RU 2629949).
Недостатком этих масел являются недостаточные трибологические свойства для использования в тяжелонагруженных трансмиссиях вертолетов при низких температурах, что не позволяет использовать их как всесезонные во всех климатических районах России, в особенности, в северных и арктических, также они не обладают достаточными экологическими характеристиками.
Известно трансмиссионное масло для зубчатых передач на основе минерального, синтетического масла или их смеси с добавлением 0,1-5,0% дитиокарбамата и 0,1-10,0% сложного эфира пентаэритрита и С12-С20 жирных кислот, имеющего гидроксильное число от 20 до 100 мг КОН/г (Заявка US 20100113314, 2010 г.).
Данная композиция обладает недостаточно высокими трибологическими свойствами при высоких температурах для использования в тяжелонагруженных трансмиссиях вертолетов.
Необходимо отметить, что для повышения эксплуатационных характеристик элементов трансмиссии вертолета необходимо применять синтетические базовые основы, отличительной особенностью которых являются низкие температуры застывания, особое место среди них занимают масла на основе сложных эфиров, которые за счет полярности молекул хорошо абсорбируются на поверхностях тел трения, чем способствуют минимальному коэффициенту трения. Для производства синтетических авиационных смазочных материалов используются эфиры пентаэритрита, являющегося основой широкого спектра масел, обладающих высокой термической и термоокислительной стабильностью и очень низкой летучестью. Однако, они характеризуются относительно низкой вязкостью, что ограничивает их применение для смазывания элементов трансмиссии вертолета, а товарные вязкостные присадки для минеральных масел неприменимы для модификации вязкости эфиров пентаэритрита ввиду их плохой растворимости.
Наиболее близким аналогом изобретения является масло авиационное Б-3В (ТУ 38.101295-85) - синтетическое масло на основе сложных эфиров пентаэритрита и жирных кислот для газотурбинных двигателей, редукторов вертолетов и другой техники, работающих при температуре от -40 до 200°С, содержащее комплекс эффективных присадок, улучшающих эксплуатационные свойств. Основным недостатком масла Б-3В является выпадение в осадок противозадирной присадки при низкой температуре эксплуатации в результате окисления с последующим растворением осадка в масле при 70-90°С. Масло авиационное Б-3В имеет следующий состав, мас. %:
| Концентрат антиокислительных | |
| присадок НА-10 по СТП 002-2005 | 10±0,05 |
| Меркаптобензтиазол гранулированный (каптакс) | 1,5±0,1 |
| Масло пентаэритритовое базовое по СТП 001-2005 | до 100 |
Основной целью изобретения является разработка трансмиссионного масла, обладающего улучшенными низкотемпературными и противозадирными свойствами, предназначенного для использования в качестве всесезонного во всех климатических районах вплоть до северных и арктических, а также обладающего способностью к биоразложению.
В качестве решения для достижения поставленной цели предлагается трансмиссионное масло, содержащее пакет присадок, включающий противозадирную и антиокислительную, а также комплекс на основе натурального касторового масла, выступающий в качестве противоизносной и вязкостной присадки.
Предлагаемое трансмиссионное масло способно заменить в трансмиссиях и шарнирах вертолетов применяющееся в настоящее время масло ТСгип (ТУ 38.1011332-90) для гипоидных передач, редукторов и шарниров вертолетов. ТСгип считается высококачественным смазывающим материалом для трансмиссий. Основной недостаток масла ТСгип - высокая температура застывания (Тз=-18°С).
Техническим результатом изобретения является расширение температурного диапазона применимости масла до -59÷200°С, при сохранении высоких вязкостных и трибологических характеристик.
Указанный результат достигается тем, что в трансмиссионное масло, содержащее масло авиационное Б-3В, состоящее из концентрата антиокислительных присадок в базовом пентаэритритовом масле НА-10 по СТП 002-2005, меркаптобензтиазола гранулированного (каптакс) в качестве противозадирной присадки и пентаэритритового базового масла по СТП 001-2005, дополнительно вводят серосодержащую присадку в виде продукта взаимодействия при температуре 210÷215 С касторового масла с перекристаллизованной из толуола серой при следующем соотношении компонентов, мас. %:
| Серосодержащая присадка | 15-30 |
| Масло Б-3В | до 100 |
Отличием заявляемого технического решения является содержание в составе трансмиссионного масла новой серосодержащей присадки, в количестве 15-30 мас. %. Полученное трансмиссионное масло обладает высокими трибологическими характеристиками, обеспечивающими высокий уровень антиокислительных, противозадирных, противоизносных и вязкостных свойств. Кроме того, высокая термическая стабильность и окислительная стабильность позволяют использовать данное масло для смазывания агрегатов трансмиссий в газотурбинных двигателях, редукторах вертолетов и другой технике в широком диапазоне температур от -59 до 200°С.
Технологический процесс получения трансмиссионного масла включает два этапа.
Этап 1. Получение серосодержащей присадки. В трехгорлый реактор, снабженный мешалкой и термометром, помещают 75 мас. ч. касторового масла и нагревают до 100°С при интенсивном перемешивании. После этого добавляют 8,3 мас. ч. перекристаллизованной из толуола серы. Реакционную смесь нагревают до 215°С выдерживают в течение 1 часа при интенсивном перемешивании и температуре 210÷215°С. Затем реакционную смесь охлаждают до 20°С.
Этап 2. Получение трансмиссионного масла. В реактор, снабженный обогревом и мешалкой загружают масло Б-3В в количестве 70÷85 мас. % разогревают до 50-60°С, затем последовательно добавляют 15÷30 мас. % серосодержащей присадки. Полученную смесь перемешивают в течение 1 часа, после чего охлаждают до 20°С и разливают по товарным емкостям.
Для иллюстрации сущности предложенного изобретения было изготовлено 4 образца трансмиссионного масла согласно представленным примерам.
Пример 1. В реактор, снабженный обогревом и мешалкой загружают 85 мас. ч. масла Б-3В, разогревают его до 50-60°С, затем добавляют 15 мас. ч. серосодержащей присадки, после чего перемешивают в течение 1 часа.
Примеры 2-4 осуществляют аналогично примеру 1, а содержание компонентов в предлагаемом трансмиссионном масле приведено в таблице 1.
Результаты испытаний образцов трансмиссионного масла в сравнении с маслами Б-3В и ТСгип, полученных по примерам 1-4 приведены в таблице 2.
По данным, приведенных в таблице 2 следует, что предлагаемое трансмиссионное масло превосходит товарное масло ТСгип по низкотемпературным и трибологическим характеристикам.
Трансмиссионное масло, содержащее масло авиационное Б-3В, состоящее из концентрата антиокислительных присадок в базовом пентаэритритовом масле НА-10 по СТП 002-2005, меркаптобензтиазола гранулированного (каптакс) в качестве противозадирной присадки и пентаэритритового базового масла по СТП 001-2005, отличающееся тем, что дополнительно вводят серосодержащую присадку в виде продукта взаимодействия при температуре 210-215°С касторового масла с перекристаллизованной из толуола серой при следующем соотношении компонентов, мас. %:
| Серосодержащая присадка | 15-30 |
| Масло Б-3В | до 100 |
