Смазочная композиция для тяжелонагруженных узлов трения

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СМАЗОЧНАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ТЯЖЕЛОНАГРУЖЕННЫХ УЗЛОВ ТРЕНИЯ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт механики и наджности машин Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Витязь Петр Александрович Жорник Виктор Иванович Верещагин Виталий Алексеевич Гильнич Николай Евгеньевич(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт механики и наджности машин Национальной академии наук Беларуси(57) Смазочная композиция для тяжелонагруженных узлов трения на основе дисульфидмолибденовой пасты ВНИИ НП-225, отличающаяся тем, что дополнительно содержит ультрадисперсные алмазы с размером частиц 8-30 нм и графит с размером частиц 0,11,0 мкм при следующем соотношении ингредиентов, мас.ультрадисперсные алмазы 1,6-3,2 графит 2,0-4,0 дисульфидмолибденовая паста ВНИИ НП-225 остальное.(56) ГОСТ 19782-74.1770350 1, 1992.2017800 1, 1994.644890 , 1984. Изобретение относится к смазочным материалам и может быть использовано в тяжелонагруженных парах и узлах трения станков, прокатного, прессового и другого оборудования. Известна смазочная композиция для тяжелонагруженных пар и узлов трения на основе дисульфидмолибденовой пасты (смазка ВНИИ НП-232), в которую введены порошки кадмия и цинка, что позволяет использовать ее в узлах трения, работающих при температуре 300-400 С и удельных нагрузках до 10 МПа (см. а.с. СССР 1595885 кл. С 10 М 163/00 опубл. 1990 г.). Однако, при температурах плавления этих добавок будет происходить выдавливание смазки, что отрицательно скажется на состоянии трущихся поверхностей в зоне контакта. Наиболее близким аналогом к изобретению является смазочная композиция для тяжелонагруженных узлов трения в виде пасты ВНИИ НП-225 (см. ГОСТ 19782-74), содержащая следующие компоненты, мас. 5906 1 полифинилметилсилоксановая жидкость 50 дисульфид молибдена 50. Недостатком этой композиции является низкий ресурс работы при температурах выше 250-300 С и невысокая нагрузочная способность (до 10 МПа). Задачей настоящего изобретения является повышение антифрикционных и противоизносных свойств смазочной композиции, благодаря чему достигается возможность расширить верхний предел рабочих температур смазки до 450 С и обеспечить работу в условиях высоких удельных нагрузок в сопряжении до 15-20 МПа. Поставленная задача решена в смазочной композиции на основе дисульфидмолибденовой пасты ВНИИ НП-225, в которую дополнительно введен графит в количестве 2,0-4,0 мас.и ультрадисперсные алмазы (УДА) в количестве 1,6-3,2 мас. , причем размер частиц графита составляют 0,1-1,0 мкм, а ультрадисперсные алмазы имеют размер частиц 830 нм. Введение в смазку графита и ультрадисперсных алмазов способствует образованию на поверхности плотной гомогенной пленки, обладающей высокой несущей способностью. Равномерно распределенные по всему объему смазки ультрадисперсные алмазы обеспечивают полировку тяжелонагруженного сопряжения, а в процессе дальнейшей работы УДА способствуют деформационному упрочнению поверхностного слоя материалов сопряжения. Далее роль УДА сводится к свободному вращению частичек алмаза в смазке,что способствует переходу режима трения скольжения в режим трения качения. Размерные параметры частиц графита и УДА выбраны из условия равномерного их распределения в композиции для стабильного функционирования сопряжения в режиме тяжелого нагружения. Композицию готовят путем последовательного перемешивания составляющих ингредиентов в требуемых пропорциях вручную или в механических мешалках. Влияние количественного содержания ингредиентов в сопряжении устанавливалось в процессе испытаний. Испытания смазок проводились на модифицированной машине трения типа МТВП 9 М, работающей по схеме возвратно-поступательного перемещения образца прямоугольной призматической формы по плоской пластине. Установка оснащена устройством внешнего нагрева, позволяющим осуществлять регулирование и регистрацию температуры в зоне трения, и специальным тензометрическим датчиком, обеспечивающим измерение коэффициента трения в процессе испытаний. Интенсивность износа определялась путем взвешивания образца до и после испытаний на аналитических весах АДВ-200 М с точностью до 0,1 мг. Материал образца - сталь 45, закаленная до твердости 5230-240 кгс/мм 2 материал контртела - закаленная сталь У 8 (НУ 30800 кгс/мм). Для испытаний использовались 6 составов с различным содержанием компонентов(табл. 1). Испытания проводились при однократной подаче смазки в зону трения с приложением различных удельных нагрузок (от 10 до 20 МПа) и нагревом зоны контакта до температур 250-450 С. Средняя скорость перемещения образца составляла 0,1 м/с. Испытания проводились до возникновения признаков задира, одним из которых является появление резких скачков коэффициента трения. Результаты испытаний представлены в таблицах 1 и 2. Состав и свойства смазок при Р 15 МПа и Т 350 Соотношение Интенсивность Коэффициент Компоненты компонентов,весового износа,трения мас.мг/км 2 3 4 5 ВНИИНП-225 100 0,132 0,6 ВНИИНП-225 96,7 Графит 1,8 0,093 0,6 УДА 1,5 ВНИИНП-225 96,4 Графит 2,0 0,076 0,4 УДА 1,6 ВНИИНП-225 94,6 0,078 Графит 3,0 0,4 УДА 2,4 ВНИИНП-225 92,8 0,080 Графит 4,0 0,3 УДА 3,2 ВНИИНП-225 92,5 Графит 4,2 0,091 0,8 УДА 3.3 Ресурс смазок при различных условиях трения Режим испытаний Ресурс, циклов Р, МПа Т, С 250 9580 350 9260 10 450 6100 250 6380 15 350 4200 450 2920 250 3150 20 350 2730 450 1860 250 9680 10 350 9520 450 9310 250 10120 350 9830 15 450 9240 250 9630 350 9430 20 450 8750 5906 1 В ходе испытаний установлено, что предлагаемая композиция по сравнению с известной обладает существенно лучшими характеристиками. Добавки графита обеспечивают сохранение высоких антифрикционных свойств смазочной композиции в области повышенных температур, когда работоспособность дисульфида молибдена начинает снижаться. Добавки УДА обеспечивают повышение противоизносных свойств за счет увеличения твердости контактирующих поверхностей, а также способствует снижению коэффициента трения в результате уменьшения шероховатости поверхности трения и частичной замены трения скольжения на трение качения. Добавки графита и УДА способствуют расширению диапазона рабочих температур смазочной композиции и увеличению ее несущей способности. При температурах 350450 С и давлениях 15-20 МПа работоспособность пары трения по сравнению с прототипом увеличивается в 2,3-4,7 раза. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.