УДК 621.892.5

 

ПЛАСТИЧНАЯ СМАЗКА ДЛЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ УЗЛОВ ТРЕНИЯ

 

GREASES FOR HIGH TEMPERATURE FRICTION UNITS

 

Сычев А.П., Мигаль Ю.Ф. (Южный научный центр РАН, гостов–на-Дону, РФ),

Сычев А.А. (Ростовский государственный университет путей сообщения, гостов –на-Дону, РФ)

 

Sychev A.P., Migal Yu.F. (SSC RAS, Rostov-on-Don, Russia),

Sychev A.A. (RSTU, Rostov-on-Don, Russia)

 

Предложена перспективная смазка, обладающая рядом преимуществ. Все положительные стороны новой смазочной композиции детально рассмотрены и обоснованы. Приведены характеристики полученных смазочных композиций.

 

Authors offer new promising grease, which have several advantages. All mentioned advantages of new grease are considered and grounded in details. New grease compositions’ characteristics are shown.

 

Ключевые слова: смазочная композиция, пластичная смазка, тяжелонагруженный узел трения

Key words: lubricant composition, grease, heavy loaded friction unit

 

Современный этап развития транспортной техники характеризуется жесткими требования к эксплуатационным параметрам смазочных материалов, применяемых в тяжелонагруженных узлах трения. При этом долговечность и срок службы транспортной техники в частности зависит от способности смазочных материалов, применяемых в тяжелонагруженных узлах трения, сохранять заданные свойства (противозадирные, противоизносные, прочность пространственно-структурного каркаса) в зоне трения в течение максимально возможного времени. Основными задачами исследований в этой области являются увеличение времени работоспособности смазочных материалов и расширение их температурного режима, в тоже время необходимо отметить, что параметры нагрузки и скорости также, как и температура, регламентируют диапазон применения смазочных материалов.

В процессе проведения теоретических и экспериментальных исследований адгезии присадок, содержащих кобальт, к металлической поверхности, покрытой оксидами была предложена смазка, обладающая рядом преимуществ: более широким диапазоном рабочих температур, улучшенными антифрикционными свойствами и низкой стоимостью по сравнению с широко используемым прототипом [1].

Указанные преимущества достигаются за счет того, что пластичная смазка содержит в качестве дисперсионной среды промежуточный продукт нефтепереработки – дистиллят вакуумный нефтяной [2]. В качестве загустителя используется продукт омыления кальциевым основанием смеси технических высокомолекулярных жирных кислот и низших предельных карбоновых кислот, в качестве третьего компонента смазка дополнительно содержит воду и присадку.

Дистиллят вакуумный нефтяной представляет собой продукт, который образуется на промежуточных стадиях нефтепереработки, благодаря чему является дешевым недефицитным материалом. Его стоимость в 1,5-2,0 раза ниже, чем стоимость высокоочищенных нефтяных масел. Однако, по своим реологическим и трибологическим свойствам он близок к очищенным нефтяным маслам, что позволяет рационально использовать его в качестве дисперсионной среды при изготовлении пластичных смазок. Важное преимущество вакуумного нефтяного дистиллята заключается в том, что он, являясь широкой углеводородной фракцией, включает также поверхностно-активные вещества. Применение его в смазочных материалах позволит получить структурированную дисперсную систему, которой являются пластичные смазки, без увеличения расхода жировой основы, что также положительно сказывается на себестоимости конечного продукта.

Для получения прочного мыльного каркаса пластичной смазки обычно используются омыляемые продукты, которые состоят из смесей индивидуальных жирных кислот различного молекулярного веса и длины цепи. При этом образуются волокна мыл, имеющие различные размеры и форму, что обеспечивает максимальную стабильность пластичных смазок в целом, увеличивая при этом прочность на сдвиг, повышая рабочую температуру смазки. В разработанной смазке используются серийно выпускаемые технические жирные кислоты, получаемые из растительных масел и их соапстоков и представляющие собой комплексы жирных кислот фракций С14 и выше (ГОСТ 7580-55). В составе таких технических кислот содержатся олеиновая, пальмитиновая, линолевая, стеариновая и другие жирные кислоты. Для получения мыльного каркаса пластичной смазки ячеистой структуры со скрученными волокнами в состав смазки были введены непредельные низшие карбоновые кислоты, в частности уксусная кислота. Это способствовало повышению механической и химической стабильности смазки.

При производстве кальциевых смазок наиболее совершенная структура образуется при оптимальном соотношении кальциевого мыла и воды. В этом случае вода играет роль стабилизатора, образовывая водородные или гидроксильные мостики с другими полярными группами. Экспериментально была определена концентрация воды, необходимая для формирования заданной структуры. Выход количества воды за установленные пределы негативно сказывается на структурных характеристиках пластичных смазок. Предел прочности снижается, структурный каркас смазки разрушается.

Дифениламин является часто используемым в смазочных материалах антиокислителем, обеспечивающим стойкость пластичной смазки к термоокислительной деструкции. Содержание дифениламина в пластичной смазке менее 0,4% не обеспечивает антиокислительный эффект. Содержание более 0,6% не приводит к дополнительному положительному эффекту.

Характеристики полученной смазочной композиции приведены в таблице. Температуру каплепадения определяли по ГОСТ-6793-74 при помощи термометра Уббелоде. Предел прочности определяли на приборе К-2 по ГОСТ-7143-73, диаметр пятна износа - на четырехшариковой машине трения ЧШМ-1 по ГОСТ 94940-75 при нагрузке 400 Н.

 

Таблица - Характеристики пластичных смазок

Показатели качества

прототип

Разработанная смазка

Температура каплепадения Т, °С

150

206

 

Предел прочности t50, Па

200

570

Диаметр пятна износа d, мм

0,54

0,51

 

 

В ходе экспериментов с составом выявлено, что исключение из состава низших карбоновых кислот приводит к резкому падению температуры каплепадения и к отсутствию  структурного каркаса в пластичной смазке. Это подтверждается невозможностью определения предела прочности. Увеличение содержания воды сверх заявленного приводит к такому же эффекту. Таким образом, только полное сочетание всех компонентов пластичной смазки обеспечивает возможность эксплуатации в широком диапазоне температур.

Приведенные данные показывают, что предложенный состав пластичной смазки превосходит прототип по всем испытанным показателям. Преимущества разработанного состава пластичной смазки, по сравнению с прототипом, заключаются в более высоких термических и антифрикционных характеристиках. Применен более дешевый материал, вакуумный дистиллят, используемый в качестве дисперсионной среды.

 

Список использованных источников

1.      Патент РБ №6906, МПК С 10М 161/00, опубл. АБ №1, 2005.

2.      Дистиллят вакуумный нефтяной – ТУ РБ 300220696.037-2006.

 

Исследование выполнено в рамках реализации Государственного задания на 2016 г. № 007-01114-16 ПР (проект 0256-2015-0074)

и при поддержке РФФИ (грант 16-08-00264-а)