Патент на изобретение №2176267
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) СОСТАВ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ УЗЛОВ ТРЕНИЯ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ
(57) Реферат: Использование: в качестве добавки на основе природных минералов к смазочному маслу двигателей внутреннего сгорания, механизмов и устройств. Состав содержит, мас.%: смазочное масло 91,0-92,4, серпентин 5,0-7,0, пироксен 1,0-1,4, магнетит 0,6-1,0, доломит 0,2-0,4. Технический результат – снижение износа узлов трения на 50-70%, потерь на трение в 1,5-2 раза. 3 табл. Изобретение относится к составам смазочных материалов и может быть использовано в качестве добавки на основе природных минералов к смазочному маслу двигателей внутреннего сгорания, механизмов и устройств. Известны металлоплакирующие смазочные материалы /1, 2, 3/, основной принцип действия которых заключается в формировании на участках фактического контакта деталей трения защитных пленок на основе мягких металлов Cu, Sn, Pb, Zn, Mo, Ag. Эти пленки, локализуя в себе сдвиговые деформации при трении, уменьшают силовое воздействие и интенсивность изнашивания сопряженных поверхностей. По фазовому признаку металлоплакирующие смазочные материалы делятся на гетерогенные и гомогенные. Первые в качестве присадок содержат металл или его окислы в виде порошков, вторые – растворимые в базовой смазочной среде соединения металлов /4/. Недостатками гетерогенных металлоплакирующих смазочных материалов являются низкая устойчивость дисперсий металлических порошков и зависимость эффективности формирования пленки от концентрации металлов в среде. Поэтому их применение ограничивается главным образом пластичными смазками. Недостатком гомогенных металлоплакирующих смазочных материалов является то, что для их практического применения требуется обеспечение необходимой для образования пленки скорости восстановления соединений металла в зоне трения при соблюдении требований в отношении их коррозионной агрессивности /4/ и, следовательно, реализовать такой процесс практически сложно. Наиболее близким к заявленному техническому решению является триботехнический состав, содержащий механоактивированную смесь на основе природного минерала, включающего серпентин, тальк, серу, пирротин, энстатит, фаялит /5/. В результате применения этого триботехнического состава в смазочном материале формируется сервовитная пленка, позволяющая повысить износостойкость узлов трения. Недостатком данного решения является опасность абразивного изнашивания в начальный период приработки узла терния. Абразивное изнашивание в период приработки связано с наличием крупных твердых частиц (энстатит и фаялит), твердость которых превышает твердость остальных компонентов в 2-3 раза. Такая опасность вынуждает использовать триботехнический состав в течение непродолжительного времени. Причем время формирования сервовитной пленки для различных узлов трения и различных режимов эксплуатации также различно и рассчитать его практически невозможно, что делает использование состава неперспективным. Техническим результатом изобретения является повышение износостойкости узлов трения при эксплуатации в штатных смазочных материалах с использованием природных минералов на основе серпентина. Технический результат достигается тем, что геомодификатор с пониженным содержанием (до 10% по сравнению с исходным порошком) крупных твердых частиц магнетита, попадая в зону трения, структурно модифицирует поверхность (качественно преобразовывает) и создает защитный квазисжиженный слой. Сниженное количество твердых крупных частиц магнетита в концентрированной взвеси получается за счет ее диспергирования, которое приводит к разделению серпентина, магнетита и пироксена, и осаждения части порошка, причем его крупные (осевшие) частички в основном и составляют магнетит. Предлагаемый состав – концентрированная взвесь геомодификатора трения (ГМТ) предназначен для повышения износостойкости узлов трения при эксплуатации и устраняет указанные недостатки. Предлагаемый состав добавляется в штатное смазочное масло двигателей внутреннего сгорания, механизмов и устройств в количестве 3-5 мас. %. Состав готовится по следующей методике: 1. Порошковый геомодификатор добавляется в штатное смазочное масло в соотношении 1/5. 2. Смесь нагревается до температуры 100oC и затем тщательно перемешивается в механической мешалке. 3. Обработка смеси ультразвуковым диспергатором в течение 10 минут. 4. Отстой смеси в течение 1-го часа. 5. Слив 50% отстоя. Состав представлен в таблице 1. Средневесовой размер измельченных частиц во взвеси составляет 2-5 мкм. Для оценки эффективности состава (диспергированной тонкодисперсной взвеси ГМТ в смазочном масле) проведены сравнительные испытания. Испытания различных присадок производились на машине трения с ИИ 5018 методом сравнения масла МС-20 без присадки и с присадками (концентрация – рекомендованная производителем). Схема испытаний: – “диск по неподвижному диску” (подвижный диск – d=50, h=12, неподвижный диск – d=40, h=10); – материал – Ст30; режим работы: – n=1600 мин-1 (V=4.19 м/с), нагрузка Р=200 H; – n = 700 мин-1 (V= 1.83 м/с), нагрузка Р= 400 H; Регистрируемые параметры: – момент сопротивления трения М (H  м);– температура масла в камере Т (oC); – число циклов N. Износ образца (подвижного диска) определялся взвешиванием до и после испытаний на аналитических весах ВЛР-200 с точностью до 0.3 мг. Результаты испытаний представлены в таблицах 2, 3. Сравнительные испытания показывают преимущества предлагаемого состава (4% ГМТ) по сравнению с “чистым” маслом МС20 и по сравнению с известными добавками в смазочное масло по антифрикционным и противоизносным свойствам, в том числе и в различных средах (вода, абразив). В связи с тем, что серпентин является сравнительно мягким минералом, в процессе эксплуатации (через 1-7 часов) проводится естественная поверхностная обработка трибоконтактов без искажения кристаллической структуры и с высоким классом чистоты. В результате происходит увеличение фактической площади контакта и формирование на исходной структуре высокопористого слоя толщиной 3-5 мкм. Это приводит к значительному увеличению маслоудерживающей способности за счет активизации нескомпенсированных связей поверхностного слоя и, следовательно, к созданию на поверхности динамичного ультратонкого слоя углеводородных цепочек, частиц ГМТ и продуктов износа менее микрометра (это так называемый квазисжиженный слой). Кроме того, высокопористый слой блокирует эмиссию электронов, то есть снижает адгезионную составляющую сопротивления трения, а способность самого геомодификатора к ингибированию коррозии снижает соответствующие виды изнашивания. Использование предлагаемого состава в двигателях, механизмах и устройствах позволит снизить износ узлов трения на 50 -70%, потери на трение в 1,5-2 раза и виброактивность на 50-100%. СПИСОК ИСТОЧНИКОВ, ПРИНЯТЫХ ВО ВНИМАНИЕ 1. Избирательный перенос в тяжелонагруженных узлах трения /Под ред. Д.Н. Гаркунова. М.: Машиностроение, 1982. 207 с. 5. Патент РФ N 2035636, МПК 6 F 16 C 33/14. Заявл. 07.07.93. Бюл. N 17 от 20.05.95 – прототип. Формула изобретения
Смазочное масло – 91,0 – 92,4 Серпентин – 5,0 – 7,0 Пироксен – 1,0 – 1,4 Магнетит – 0,6 – 1,0 Доломит – 0,2 – 0,4 РИСУНКИ
MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 23.02.2005
Извещение опубликовано: 20.02.2006 БИ: 05/2006
|
||||||||||||||||||||||||||
