Низкотемпературное смазочное масло на основе полиэтилсилоксанов

Изобретение относится к жидким смазочным составам на кремнийорганической основе, в частности к низкотемпературным смесевым смазочным маслам на полиэтилсилоксановой основе, которые находят применение в различных отраслях транспорта, промышленности, промышленного оборудования и судовых механизмах различного назначения, трансмиссий и высоконагруженных узлов вертолетов для обеспечения работы узлов трения в экстремальных условиях. Низкотемпературное масло, состоящее из следующих компонентов: полиэтилсилоксановой жидкости ПЭС-3 с вязкостью 14-17 мм2/с, минерального масла ТСгип ТУ 38.1011332-90, присадок жидкого беззольного дитиофосфата Irgalube 353 и Агидол-1 ТУ 38.5901237, при следующем содержании компонентов, мас.%: полиэтилсилоксаны - 30-70; ТСгип ТУ 38.1011332-90 – до 100; Irgalube 353 - 0,25-2,0; Агидол-1 ТУ 38.5901237 - 0,1-0,3. Технический результат изобретения - улучшение низкотемпературных и пусковых свойств смазки при сохранении антифрикционных и защитных свойств на необходимом уровне. 4 табл.

 

Изобретение относится к жидким смазочным составам на кремнийорганической основе, в частности к низкотемпературным смесевым смазочным маслам на полиэтилсилоксановой основе, которые находят применение в различных отраслях транспорта, промышленности, промышленного оборудования и судовых механизмах различного назначения, трансмиссий и высоконагруженных узлов вертолетов для обеспечения работы узлов трения в экстремальных условиях.

В последнее время требования по работоспособности, предъявляемые к смазочным составам для трансмиссий и высоконагруженных узлов трения значительно возросли. Смазки должны обеспечить длительный ресурс работы таких узлов при нагрузках до 150 МПа. Для обеспечения длительного ресурса работы, смазки должны обладать хорошими смазочными, антифрикционными и антикоррозионными свойствами, специфическими реологическими свойствами, обеспечивающими хорошую подпитку узлов трения и минимальные энергетические затраты на трение.

В настоящее время существующие смазки обеспечивают эксплуатацию техники только до температуры не ниже минус 50°С. Разработка смазок, обладающих улучшенными низкотемпературными характеристиками, при сохранении других эксплуатационных свойств на необходимом уровне, является актуальной задачей для обеспечения эксплуатации техники в условиях Арктики и Крайнего Севера при экстремальной температуре до минус 70°С.

Перед авторами стояла задача разработать антифрикционную многоцелевую морозостойкую смазку с улучшенными низкотемпературными характеристиками, в частности пусковые свойства при температуре до минус 70°С при сохранении других эксплуатационных свойств на необходимом уровне, и отвечающую следующим требованиям по основным показателям качества:

по вязкостно-температурным характеристикам - кинематическая вязкость V100 > 5 мм2/с, температура застывания Тз < -70°С, по смазывающей способности на ЧМТ - диаметр пятна износа Dи < 0,6 мм, нагрузка сваривания Рс > 3900 Н.

В ходе патентного поиска по фондам ведущих зарубежных стран установлено, что силиконовые смесевые масла за рубежом получают на основе полиметилсилоксановых жидкостей с использованием различных добавок. При этом основа не обладает приемлемыми для нас свойствами совместимости с минеральными и синтетическими углеводородными средами, приемистостью к присадкам, что исключает применение полиметилсилоксанов в отечественной промышленности при производстве низкотемпературных смесевых смазочных масел.

Известны приборные масла с использованием в качестве базового компонента жидких полиэтилсилоксанов (Авт. св. СССР 248881, 1969 г., МКИ 4 С10М 131/12, С10М 129/40, С10М 101/02; Авт.св. СССР 293840, 1971 г., МКИ 4 С10М 101/02, С10М 107/50). Эти жидкости, имея высокие значения краевого угла смачивания, благоприятные для капельной смазки, не применимы для смазки широко распространенных узлов трения, в том числе для пар трения сталь - сталь.

Известны также смазочные масла на основе полиэтилсилоксанов (Авт. св. СССР 286122,1971 г., МПК С10М 5/26, С10М 5/08, Авт.св. СССР 859428, 1981 г., МКИ 4 С10М 129/02, С10М 107/50; Авт. св. СССР 1004456, 1983 г., МКИ 4 С10М 135/36, С10М 107/50), которые обладают удовлетворительными смазочными характеристиками при использовании их в узлах трения для пар трения сталь-бронза, сталь-медный сплав. Однако их смазывающие свойства недостаточны для пары трения сталь-сталь.

Известны низкотемпературные смазочные композиции на основе жидких полиэтилсилоксанов, содержащие полиэтилсилоксаны с молекулярной массой 500-1000 г/моль и вязкостью 40-50 мм2/с, полиальфаолефины со средней степенью олигомеризации 7-8 и молекулярной массой 900-1200 г/моль и диоктилсебацинат. Описанные композиции характеризуется хорошими низкотемпературными свойствами (температура застывания ниже минус 80°С) и удовлетворительными смазочными свойствами (Патент РФ №2194741, МПК С10М 107/50, С10М 161/00, 2001 г.).

К недостаткам данных композиций можно отнести низкую смазочную способность при скольжении в узле трения сталь-сталь (диаметр пятна износа на четырехшариковой машине трения при длительности испытания 60 мин. и нагрузке 196 Н достигает значений 0,85 мм).

Наиболее близким по составу и назначению к заявленному объекту является смесевое кремнийорганическое низкотемпературное масло, выбранное нами в качестве прототипа, представляющее собой смесь полиэтилсилоксановой жидкости ПЭС-4 и минеральных масел состава, мас.%:

Минеральное масло селективной очистки МС-14 15-35
Полиэтилсилоксановая жидкость 65-85

(ГОСТ 18375-73 с изм. 1-5, ТУ 6-02-897-78 с изм. 1-5)

Первый компонент масло МС-14 (ГОСТ 21743-76) - авиационное масло селективной очистки. Используется в осевых шарнирах втулок винтов вертолетов, а также в качестве базового компонента для некоторых моторных масел и смазок. Масло МС-14 в настоящее время не производиться.

Несмотря на то, что смесевое масло (прототип) до настоящего времени широко использовалось в различных узлах трения, в том числе для пар трения сталь-сталь, тем не менее оно не удовлетворяет современным требованиям при работе машин и механизмов с наиболее распространенными парами трения сталь-сталь из-за низких смазывающих свойств в условиях экстремально низких температур.

Задача настоящего изобретения - разработка состава масла, обладающего лучшими низкотемпературными вязкостными свойствами, обеспечивающего стабильную работу и повышенный срок эксплуатации тяжелонагруженных узлов трения машин и механизмов, трансмиссий и осевых шарнирах втулок винтов вертолетов в которых присутствуют пары трения сталь-сталь.

В результате научных и экспериментальных исследований поставленная задача решена путем создания низкотемпературного масла, состоящего из следующих компонентов: полиэтилсилоксановой жидкости ПЭС-3, минерального масла ТСгип ТУ 38.1011332-90, присадок жидкого беззольного дитиофосфата Irgalube 353 и Агидол-1 ТУ 38.5901237 при следующем содержании компонентов, мас.%:

ТСгип 30-70
Полиэтилсилоксаны 30-70
Irgalube 353 0,25-2
Агидол-1 0,1-0,3

Данная композиция отличается лучшими смазочными свойствами для пары трения сталь-сталь, причем ее смазочные свойства существенно превосходят эти свойства каждого компонента в отдельности (табл. 1), что является решением поставленной задачи.

Следует отметить, что при содержания серы до 19,8%, и фосфора 9,3%, как это сделано в предложенной присадке Irgalube 353, существенно повышаются противоизносные показатели при сохранении достаточно высокого уровня противозадирных свойств.

В качестве антиокислительной присадки фенольного типа используют 4-метил-2,6-ди-третбутилфенол (Агидол-1) ТУ 38. 5901237.

Смазочное масло имеет не только хорошие смазывающие свойства, но и широкий температурный диапазон применения. При замене одного из компонентов эксплуатационные свойства смазочного масла ухудшаются, а именно при использовании ПЭС-1 и ПЭС-2 снижается верхняя граница температурного диапазона применения масла, а при использовании ПЭС-5 и ПЭС-4 - за счет высокой вязкости этих жидкостей при низких температурах повышается температура застывания. Следовательно, заявленный состав смазочного масла является оптимальным для решения поставленной задачи.

Смазочное масло разработано из доступного сырья, выпускаемого промышленностью, компоненты масла регламентированы действующими нормативно-техническими документами. В качестве основы состава используются жидкости ПЭС-3 (ГОСТ 13004-77 с изм. 1-3 и ТУ 6-02-1-038-92 соответственно).

Технология приготовления масла включает дозировку компонентов в указанном выше соотношении и смешение их при температуре окружающей среды в течение не менее 30 мин с последующей фильтрацией.

Нами исследованы физико-химические и триботехнические свойства смесей масла ТСгип и полиэтилсилоксановой жидкости ПЭС-3. Результаты представлены в таблица 1.

Из таблицы видно, что маслосмесь, состоящая из 40% ТСгип и 60% ПЭС-3, обладает необходимыми низкотемпературными свойствами и высокой нагрузкой сваривания. В тоже время показатель «диаметр пятна износа» данной смеси выше заданного техническими требованиями.

Для повышения триботехнических свойств смазочной композиции использовали следующие антифрикционные присадки: А-22, А-23, ДФ-11, ВНИИ НП-354, K-33, K-34, K-36, K-45, К-135, ТЭФ-3, АДТФ, осерненные масла, Irgalube 353.

Среди изученных присадок наибольшую эффективность показала присадка Irgalube 353, таблица 2.

Добавление присадки Irgalube 353 в смазочный материал, состоящий из 40% ТСгип и 60% ПЭС-3, позволяет снизить пятно износа шариков до значений, не превышающих норму в соответствии с техническими требованиями. Оптимальную эффективность присадка Irgalube 353 проявляет при концентрации равной 0,5%.

С приготовленными образцами масел, состав которых приведен в таблице 3, проводились лабораторные испытания квалификационными методами, принятыми для моторно-редукторных масел. Результаты определения вязкостно-температурных показателей, трибологических свойств на ЧМТ (ГОСТ 9490-75) в сравнении с результатами испытаний масла ТСгип и прототипа приведены в таблице 4.

Данные, приведенные в таблице 4, подтверждают высокую эффективность предлагаемого масла. Предлагаемое масло представляет собой современное авиационное универсальное смазочное масло, которое может заменить такие масла, как ТСгип, СМ-9, ВО-12 и, не имея присущих этим маслам недостатков (узкий диапазон температур эксплуатации, плохие антифреттинговые свойства), полностью соответствует современным требованиям.

Из сравнения данных таблиц видно, что предложенный состав смазочного масла значительно превосходит по низкотемпературным, вязкостным и смазочным характеристикам известное смазочное масло (прототип).

Комплекс проведенных исследований свидетельствует о том что, предложенные масла полностью решают проблему замены масла ТСгип, а также маслосмесей СМ-9 и "50:50", открывая благодаря оптимальному сочетанию смазывающих свойств и дополнительной возможности для увеличения ресурса втулок винтов и хвостовых трансмиссий вертолетов, чему в настоящее время придается большое значение.

Применение смазочного масла в парах трения сталь-сталь различных узлов и изделий, работающих в условиях Крайнего Севера, позволило повысить надежность работы узлов, значительно уменьшить их износ, снизить затраты на ремонт и техническое обслуживание и сократить величину энергии, необходимой для запуска механизмов при отрицательных температурах.

По смазочному действию и достигаемому техническому эффекту ближайшим аналогом заявляемой композиции являются применяющиеся в вертолетных агрегатах трансмиссионное масло для гипоидных передач ТСгип ТУ 38.1011332-90, а также низкозастывающие маслосмеси ТСгип/АМГ-10 [В.М. Школьников. Топлива, смазочные материалы, технические жидкости. Справочник, М.: Техинформ, 1999, с. 174-175].

Низкотемпературное смазочное масло для стабильной работы узлов трения машин и механизмов, в которых присутствуют пары трения сталь - сталь, на основе жидких полиэтилсилоксанов, отличающееся тем, что оно содержит полиэтилсилоксаны ПЭС-3 с вязкостью 14-17 мм2/с, минеральное масло ТСгип и противоизносную и противоокислительную присадки, при следующем содержании компонентов, мас.%:

Полиэтилсилоксаны ПЭС-3 30-70
ТСгип ТУ 38.1011332-90 До 100
Irgalube 353 0,25-2,0
Агидол-1 ТУ 38.5901237 0,1-0,3



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к производству смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) и их концентратам, используемых при механической обработке металлов, а именно для магнитно-абразивной обработки, и может быть использовано в различных отраслях промышленности. Концентрат смазочно-охлаждающих жидкостей содержит триэтаноламиновое мыло олеиновой кислоты, гидроокись калия и полиметилсилоксановую жидкость, а в качестве отходов масложирового производства используют смесь жировых гудронов и соапстоки растительных, мас.%: отходы масложирового производства 30,0-40,0; триэтаноламиновое мыло олеиновой кислоты 5,0-7,0; гидроокись калия 2,0-3,0; полиметилсилоксановая жидкость 0,1 -0,2; вода 49,8-62,9.
В настоящем изобретении предложена композиция смазочного масла для автомобильной коробки передач, содержащая: в качестве низковязких базовых масел: (i) от 45 до 95% мас. синтетического низковязкого базового масла Фишера-Тропша с кинематической вязкостью при 100°С от 1 мм2/с до 2 мм2/с и от 0 до 25% мас.

Изобретение относится к получению концентрата смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ), который применяется в виде водных растворов при механической обработке металлов, в частности на операциях лезвийной и абразивной обработки всех видов черных и цветных металлов, и их сплавов. Предложен способ получения концентрата смазочно-охлаждающей жидкости, включающий последовательное смешение и механическое перемешивание в реакторе при комнатной температуре компонентов: стеарата имидазолина меди, ацетата (олеата триэтаноламина), олеата (стеарат)триэтаноламина, триэтаноламина, с последующим вводом в полученную смесь при постоянном перемешивании с интервалом 5-10 минут компонентов: полиэтиленгликоля, пеногасителя, оксиэтилированного нонилфенола, трилона Б и воды; перемешивание полученного раствора в реакторе в течение 30 минут до получения однородной массы.

Настоящее изобретение относится к композиции смазочного масла, подходящей для смазки двигателей внутреннего сгорания и обеспечивающей пониженный показатель износа, для уменьшения износа в присутствии диалкилдитиофосфатного соединения цинка и сажи, причем азотсодержащий беззольный диспергатор имеет функциональность (F) от 1,5 до 1,9, причем функциональность (F) определена в соответствии со следующей формулой:F = (SAP x Mn)/((1122 x A.I.) - (SAP x MW)) (1), где SAP представляет собой число омыления, причем число омыления представляет собой количество миллиграммов КОН, потребленных при полной нейтрализации кислотных групп в одном грамме содержащего янтарную группу продукта реакции, как определено в соответствии с ASTM D94; Mn обозначает среднечисленную молекулярную массу исходного олефинового полимера; A.I.

Изобретение относится к составам смазочных материалов, в частности смазкам для тяжелонагруженных узлов трения колесных и гусеничных транспортных средств и может быть использовано в бортовых редукторах и приводных механизмах техники, работающей в интервале температур от минус 60°С (кратковременно от минус 65°С) до 150°С.
Настоящее изобретение относится к смазочным композициям, содержащим базовое масло и присадку для уменьшения летучести, для конкретного применения в картере двигателя внутреннего сгорания, в частности двигателя внутреннего сгорания, используемого в пассажирских автомобилях или в фургонах малой грузоподъемности; указанное базовое масло содержит 80% или более одного или более базовых масел, полученных способом Фишера-Тропша, по массе базового масла; полученная в результате композиция, содержащая указанное базовое масло и указанную присадку для уменьшения летучести, имеет кинематическую вязкость при 100°C (в соответствии с ASTM D445) от 3,8 до 16,3 мм2/с, низкотемпературную вязкость при холодном запуске двигателя не более 6200 сП при -35°С (ASTM D5293) и летучесть по NOACK не более 15% в соответствии с ASTM D5800B; указанная присадка для уменьшения летучести выбрана из модификатора трения на основе молибдена, аминного антиоксиданта и их комбинаций; указанная присадка для уменьшения летучести добавляется в количестве в диапазоне от 0,5 мас.% до 5 мас.%, а количество присутствующего базового масла находится в диапазоне от 60 до 99 мас.% по отношению к общей массе указанной смазочной композиции.
Изобретение относится к пластичной смазке, применяемой для смазывания трущихся поверхностей «металл-металл» и «металл-резина», обеспечивающих надежную эксплуатацию автотормозных приборов в диапазоне температур узлов трения от минус 60°С до плюс 120°С (кратковременно до плюс 150°С) и при температуре атмосферного воздуха от минус 60°С до плюс 60°С.
Изобретение относится к способу получения жирового солидола. 1/2 части массы отработанного очищенного моторного масла смешивают с нерафинированным растительным маслом подсолнечника, нагретого до 60-80°С, и прибавляют известковое молоко, омыляют при температуре 95-100°С в течение не менее 1 часа, впоследствии прибавляют оставшуюся 1/2 части отработанного моторного масла.

Изобретение относится к составу смазочных материалов, применяемых в гидравлических системах сельскохозяйственной техники. Смазочная композиция для гидравлических систем сельскохозяйственной техники, содержащая рапсовое масло, отличающаяся тем, что дополнительно содержит в качестве противоизносной и антиокислительной присадки присадку ДФ-11, в качестве противозадирной присадки - присадку ЭФО, в качестве антифрикционной добавки мелкодисперсный графит, в качестве противопенной присадки присадку ПМС-200А, при следующем соотношении компонентов по массе: ДФ-11 - 3…4%; ЭФО - 3…4%; мелкодисперсный графит - 4…5%, ПМС-200А - 0,003…0,004%, рапсовое масло - до 100%.

Настоящее изобретение раскрывает возможности композиции смазочного масла для гидравлических приводов, обеспечивающей превосходную безопасность, и обладающей электрической проводимостью, предотвращающей образование помех, оказывающих неблагоприятное воздействие на устройства, содержащие гидравлические контуры, оборудованные электронными устройствами управления системой клапанов.

Изобретение относится к созданию композиции высокотемпературного синтетического масла для малогабаритных теплонапряженных газотурбинных двигателей, в том числе - с замкнутой системой смазки, работоспособного в широком диапазоне температур от минус 70°С до 300°С. Сущность: синтетическое масло содержит, мас.%: олигодиметил(γ-трифторпропил)силоксановая жидкость - 91,0-98,0; высокотемпературная комплексная антиокислительная присадка - 2,0-9,0.
Наверх