Патент на изобретение №2341555

(54) СМАЗОЧНАЯ КОМПОЗИЦИЯ

(57) Реферат:

Использование: в сельском хозяйстве, перерабатывающей и пищевой промышленности, водном транспорте для смазки узлов машин и механизмов с целью снижения экологической опасности. Сущность: композиция содержит в мас.%: антипенную присадку ПМС-200А – 0,002-0,005, антиокислительную присадку Агидол-1 – 0,6-0,8, вязкостную присадку ПИБ-1000 – 5-6, противоизносную, противозадирную и антифрикционную присадку Феном – 2-3, минеральное трансмиссионное масло группы ТМ-3-18 – 20-25, рапсовое масло – до 100. Технический результат – повышение термоокислительной стабильности, улучшение антифрикционных, противоизносных и противозадирных свойств. 5 табл.

Заявляемое техническое решение относится к составам смазочных материалов на основе растительных масел и может быть использовано в сельском хозяйстве, перерабатывающей и пищевой промышленности, водном транспорте для смазки узлов машин и механизмов с целью снижения экологической опасности.

Известно отечественное трансмиссионное масло ТМ-3-18 ГОСТ 23652-79, рекомендованное для тяжело нагруженных цилиндрических, конических и спирально-конических передач, выработанное из смеси дистиллятного и остаточного масел сернистых нефтей. Содержит противозадирную, противоизносную и антипенную присадки.

Недостатком трансмиссионного масла ТМ-3-18 являются низкие противоизносные и антифрикационные свойства, а также применение смазочных материалов на базе нефтепродуктов является экологически опасным.

С целью охраны окружающей среды при производстве смазочных материалов все большее применение находят растительные масла. В силу того, что рапсовое масло по себестоимости является самым дешевым по сравнению с другими, например подсолнечным, кукурузным и соевым маслом, его применение является предпочтительным.

Наиболее близким аналогом заявляемой смазочной композиции, выбранным за прототип, является смазочная композиция RU 2235759 С2, приоритет от 08.04.2003 г., которая содержит 5-10% стеариновой кислоты, 5-7% многофункциональной присадки А-22, 3-4% вязкостной добавки Литол-24, 0,002-0,005% противопенной присадки ПМС-200А и до 100% растительного масла. Смазочная композиция на основе рапсового масла обеспечивает эффективное ее использование в широком диапазоне температур во многих отраслях промышленности, однако вышеуказанная смазка имеет недостатки:

необходимость диспергирования вязкостной добавки Литол-24 ультразвуковыми волнами в объеме масла, что ведет к повышению стоимости технологии легирования присадками;

низкая седиментационная устойчивость, повышенная склонность к деструкции под воздействием механических сил и высоких температур консистентной смазки Литол-24, используемой в качестве вязкостной добавки и имеющей высокую молекулярную массу;

относительно невысокие противоизносные, противозадирные и антифрикционные свойства смазочной композиции;

повышенное кислотное число смазочной композиции из-за наличия стеариновой кислоты, используемой в качестве антиокислительной добавки;

относительно невысокие показатели термоокислительной стабильности смазочной композиции, так как отсутствуют антиокислительные присадки для трансмиссионных масел.

Задачей заявляемого технического решения является создание смазочной композиции на основе рапсового масла с улучшенными антиокислительными, противоизносными, антифрикционными, противозадирными и вязкостными свойствами, обеспечивающей повышение долговечности агрегатов трансмиссии, применение которой безопасно для окружающей среды.

Решение поставленной задачи достигается заменой большей части нефтяных минеральных масел группы ТМ-3-18 (ТАП-15В – ГОСТ 23652-79) смазочной композицией на основе рапсового масла, легированной присадками: Агидол-1, ПИБ-1000, ПМС-200А и Феном при следующих соотношениях компонентов, мас.%:

– противопенная присадка ПМС-200А – 0,002…0,005;

– антиокислительная присадка Агидол-1 – 0,6…0,8;

– противоизносная и антифрикционная присадка Феном – 2…3;

– вязкостная присадка ПИБ-1000 – 5…6;

– минеральное трансмиссионное масло группы ТМ-3-18 – 20…25;

– рапсовое масло – до 100.

Феном представляет собой кондиционер металла для механических трансмиссий, состоящий из поверхностно-активных веществ, антиоксидантов и композиций термостойких полимеров, и является присадкой, улучшающей противоизносные, антифрикционные и противозадирные свойства смазочной композиции (Балабанов В.И. и др. «Триботехнология в техническом сервисе машин», стр.127, Москва.: Изумруд, 2005). ПИБ-1000 – полиизобутилен низкомолекулярный (молекулярная масса 950-1050). Агидол-1 – присадка антиокислительная 4-метил-2.6-дитретичный бутилфенол. ПМС-200А – поли-митил силоксан.

Экспериментально установлены технико-экономическая и экологическая эффективность смазочной композиции в тракторных силовых передачах.

Первый этап экспериментальных исследований – увеличение термоокислительной стабильности смазочной композиции на основе рапсового масла.

Поставленная цель достигалась смешиванием рапсового масла с минеральным маслом группы ТМ-3-18, далее упоминается как смазочная композиция, с последующим легированием полученной смазочной композиции антиокислительной присадкой Агидол-1 (ТУ 38.5901237-90) в концентрации, рекомендуемой производителем. Стабильность проб масел определялась на приборе ДК НАМИ по ГОСТу 11063-78, условия проведения испытаний: время опыта – 20 ч при температуре 140°С. В эксперименте использовались следующие смазочные материалы:

– образец №1 (минеральное трансмиссионное масло группы ТМ-3-18);

– образец №2 (рапсовое масло);

– образец №3 (85% рапсовое масло + 15% минеральное группы ТМ-3-18);

– образец №4 (55% рапсовое масло + 45% минеральное группы ТМ-3-18);

– образец №5 (рапсовое масло + 0,7% Агидол-1);

– образец №6 (85% рапсовое масло + 15% минеральное группы ТМ-3-18 + 0,7% Агидол-1);

– образец №7 (55% рапсовое масло + 45% минеральное группы ТМ-3-18 + 0,7% Агидол-1);

– образец №8 (прототип).

Результаты опытов представлены в таблице 1.

Анализ полученных экспериментальных данных подтверждает целесообразность использования минерального масла группы ТМ-3-18 и антиокислительной присадки Агидол в качестве добавок к рапсовому маслу. Так антиокислительные свойства смазочной композиции увеличиваются с повышением концентрации минерального масла и у образца №7 превосходят значения показателей масла ТМ-3-18.

Применяя метод оптимизации, был определен состав смазочной композиции (в таблицах – СК), соответствующий требованиям к показателям термоокислительной стабильности масел группы ТМ-3-18: 30% минеральное трансмиссионное масло группы ТМ-3-18 + 0,7% Агидол-1 + рапсовое масло до 100%.

На следующем этапе исследований производилось легирование смазочной композиции присадками для агрегатов трансмиссий: металлоплакирующими (Римет-Т (ТУ 0257-025-12288779-00), Реном-Т (ТУ 0257-059-18948455-02) и МКФ-18 (ТУ 38.1011127-87)) и кондиционером металла (Феном (ТУ 0257-032-18948455-00)) с целью повышения антифрикционных, противозадирных и противоизносных свойств. Испытания проводились на машине трения 2070 СМТ-1 по схеме «ролик-ролик» с 15% проскальзыванием, позволяющей моделировать условия работы зубчатого зацепления для механических трансмиссий.

Условия проведения испытаний: длительность 3 часа; нагрузка 2000 Н; частота вращения 1000 мин^-1; объем масла V=150 мл; концентрация абразивных частиц (S=5600 см²/г) 0,25% мас.; материал роликов – сталь 25 ХГТ, твердость HRC=58…62.

На основании результатов износных испытаний была выявлена смазочная композиция, легированная присадкой Феном 2%, снижающая абразивное изнашивание на 34% и момент трения на 30% по сравнению с маслом ТМ-3-18.

Были проведены испытания на противозадирные свойства смазочной композиции, легированной присадками. Условия проведения испытаний на противозадирные свойства:

– машина трения 2070 СМТ-1; объем масла V=2 мл, нагрузка Р=2000 Н, частота вращения n=1000 об/мин.

По полученным результатам опытов выбрана смазочная композиция с добавлением 2% Феном (ТУ 02570321894845500), которая проявляет лучшие противоизносные, антифрикционные и противозадирные свойства. Для улучшения вязкостно-температурной характеристики смазочной композиции ввели вязкостную присадку ПИБ-1000 (полиизобутилен низкомолекулярный ТУ 38.401-58-333-2004) в концентрации 4…8%.

Значение молекулярной массы полиизобутилена было выбрано на основании того, что смазочная композиция предназначается для замены трансмиссионного масла группы ТМ-3-18 и использования в агрегатах трансмиссий сельскохозяйственных тракторов, где удельные нагрузки составляют до 3000 МПа. Так при использовании полиизобутилена с высоким значением молекулярной массы до 30000 в процессе работы агрегатов трансмиссий в результате высоких удельных нагрузок и температурных вспышек в зоне трения происходит деструкция вязкостной присадки, сопровождающаяся уменьшением молекулярной массы и вязкости смазочного материала [см. А.М.Кулиев Химия и технология присадок к маслам и топливам]. Вязкости исследуемых смазочных композиций приведены в таблице 4.

Из таблицы 4, используя метод оптимизации, определили оптимальную концентрацию полиизобутилена, при которой смазочная композиция обладает лучшей вязкостно-температурной характеристикой: 0,7% Агидол-1 + 2% Феном + 20…25% минеральное трансмиссионное масло группы ТМ-3-18 масло + 5,5% полиизобутилен + до 100% рапсовое.

С целью снижения пенообразования при использовании в агрегатах трансмиссии смазочную композицию легировали противопенной присадкой ПМС-200А (ОСТ 6-02-20-79) в концентрации 0,002…0,005%.

Полученную смазочную композицию проверили на соответствие требованиям для минерального масла группы ТМ-3-18 (таблица 5)

Заявляемая смазочная композиция на основе натурального продукта, а именно рапсового масла, содержит в качестве добавки минеральное трансмиссионное масло группы ТМ-3-18 и присадку Агидол-1, которые компенсируют невысокие показатели термоокислительной стабильности основы смазочной композиции – рапсового масла. Также в смазочную композицию входит присадка Феном для механических трансмиссий, увеличивающая антифрикционные, противоизносные и противозадирные свойства. Для увеличения вязкости смазочной композиции используется присадка ПИБ-1000, обладающая большей степенью стойкости к деструкции по сравнению с пластичной смазкой Литол-24, используемой в прототипе. Замена большей части масла, выработанного на основе нефтепродуктов, на смазочную композицию на основе рапсового масла безопасно для окружающей среды.

Формула изобретения

Смазочная композиция на основе рапсового масла, содержащая противопенную присадку ПМС-200А, антиокислительную присадку, вязкостную присадку, противоизносную, противозадирную и антифрикционную присадку, отличающаяся тем, что дополнительно содержит минеральное трансмиссионное масло группы ТМ-3-18, в качестве антиокислительной присадки содержит Агидол-1, в качестве вязкостной присадки – ПИБ-1000, в качестве противоизносной, противозадирной и антифрикционной присадки – Феном при следующем соотношении компонентов, мас.%: