автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.07, диссертация на тему:Разработка полужидких литиевых смазок и пути улучшения их триботехнических свойств

ГКЭдакТВЭШЯ АКАДЕШ и ГАЗА' иивни И.Я.ПБГОНА

П г о --Ч -

•"»о ил

На правах рукописи 665.765:569.3.002.35

Н Е Ы Е Ц Валентин Львович

РАЗРАБОТКА ЛОЛЖЩКЙХ ЛЖ®Ш СМАЗГСС И ПУТИ УЛУЧИННЙ ;.{Х ТРйБОТЕХНИЧЕСКИХ СЗСЙСТВ

05.17.О7 - Химическая технология топлива и газа

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1993 ■ч

Работа выполнена ь Государственной академии нефти и газа имени K.M.Губкина

Научные руководители - кандидат технических наук,

доцент С.Б.Шибряев

- доктор технических наук

H.H.Гришин

Официальные оппонента - доктор технических наук

И.А.Буяновский

- кандидат технических наук

Т.Г.Скрябина

Ведущая сргвнкзадия - Волжский автомобильный завод

Зацк: а состоится 19аУ года вчасов

на заседании специализированного Совета Д.053.27.09 при Государственной академии нефти и газа им. К.М.Губкина. 117917, ГСП-1, "с;:<В£, Ленинский проспект, 65

С диссертацией мснно ознакомиться в библиотеке ГАНГ им.И.М.Губкина Авто^рерат разос.-.ан "_"__ 199_ года

Ученый секретарь спезда-тязярованного Совета, кандидат технических наук, доцент Л о/.

' Г

.''тг-чдеость работа. _В зубчатых, чесзячных ператачах. ре- ----

лукгор&х & ураясмиссиях у нас в стране и за рубехсм зсе большее аадодет додуаидкие смазки, что связано с ряден ах су-цесгозякну преимуществ по сравнению как о пластичкчми смазками, так и со смазочными мвелаади. Однако, отетествекзые товарнве по-^у.гд-кт.'.э «даззз но иезгдз ойеспечивавт яадэзцутз г длитеяэцую работоспособность ряда перспективных узлов я агрегатов трансмиссии о»г?«с5тагогс л гйлоанодорожного третегортз, "Едустравль-ного оборудования. Это обусловлено тем, что при производстве отечественных товарных полужидких смазок с целью улучшения их про-тявозадирннх характеристик, как правило используют экологически несовершенные процессы осерневия нигролов, онтолов а других остаточных компонентов. Состав образующихся при этом серосодер-жешягс соединений в значительней степени варьируется а зависимости от природа углеводородного сырья, что ухудшает стабильность триботехническах свойств, коррозионной агрессивности и других характеристик смазок.

Отечественные полужидкие смазки, как правило, не могут быть использованы для ряда современных высокоточных узлов трения, например, шарниров перспективных моделей автомобилей и т.п., где в силу конструкционных особенностей долзвн применяться именно этот класс смазочных материалов. Это определяет необходимость закупки и использования зарубежных полужидких смазок.

В связи с изложенным возникла необходимость в разработке высококачественной полужидкой смазки, содержащей в своем составе композицию малотоксичнкх добавок, обеспечивающую эксплуатационные свойства на уровне лучаих зарубежных аналогов.

Цель работы. Обеспечить надежную и длительную эксплуатагав узлов и агрегатов трансмиссий автомобильного транспорта и промышленного оборудования за счет создания и применения высоко-

эффективной полужидкой литиевой сшзкк, обладающей наряду с высокими триботехнилескими и объемно-иехаЕитаскиш характеристиками, хорошей защитной способностью и низкой коррозионной агрессивностью. Дал решения указанной проблемы з работе были поставлены следующие задачи:

- выбор наиболее эффективной протиБозадирнои серосодержащей присадки с помощью метода протечной макрояалоркыетрш;

- подбор композиции серосодержащих добавок и повышеше эффективности ее действия за счет введения в состав смазки кислородсодержащих ПАВ (КЛАВ) - жирных кислот, эфироЕ и оксиэтилирсванЕкх аашивфенолов;

- исследование блеяния различных параметров режима трения (нагрузка, скорость скольжения, температура) на характер совместного действия композиций добавок и КЛАВ;

- подбор ингибиторов коррозии е адгезионных добавок, не ухудшающих триботехвические свойства смазок.

Научная нознана. На основе комплексных исследований трабо-технических свойств установлено, что эффектность противозадар-ных присадок МБО-24, КИНХ-2, ЛЗ-2ЭК, ВИР-1 ж дабеизилдисульфида в полужидких литиевых сиазках коррелирует с величиной их энергии взаимодействия с- поверхностью металла, определенной с помощью проточной микрокалорикетрии,

Установлено синергетичвское улучшение прогивоизносных и про-тивозадирных свойств смазок с исследовашкыг присадками и добавками дисульфида молибдена СЫо Б 2 ^ в присутствии оптимальных количеств КЛАВ: гирных кислот (0,5 - 1%), эфироз к эпоксидной смолы (I - 3%), охсиэтилированннх алкилфенолов. (3 - 5%). При этом оптимальная концентрация КПАЗ зависит не только от природы кислородсодержащего соединения, но и от типа добавки; для проявления максимальной эффективности дисульфида молибдена требуется в 2-3 раза

больше КЛАВ, чеа для прзсадск и ях композиций.

Показано, что характер совместного действия наполнителя Ыо S 2» присадок - МБО-24, ДФ-П з КЛАВ (в оптимальных концентрация:!} в зона грения существенно зависит о? нагрузочно-темпера-турного реима. При нагрузках до 2100 МПа и температурах нияе критической (по методике ШШ,Г0СТ 23221-84) КПАБ замедляют процесс деструкции присадок, повышают прочность адсорбционного слоя на поверхности металла, что дриводит к улучшению антифрикционных и противоизвосыых свойств. С ужесточением режима трения (нагруз-кя - до 5*10° ¡¿Па, температуры химического модифицирования и выше) КЛАВ способствует насыщению поверхности металла активными элементами присадок, увеличивают толщину модифицированного слоя металла, что приводит к улучшению лротивозадирных свойств, расширении области нормального трения (шашЕа трения "Ранзи").

Практическая значимость, На основании проведенных исследований разработана полужидкая литиевая смазка ЗСМА, предназначенная для шарниров промежуточного карданного вала новой модели легкового автомобиля ВАЗ 2I2I3. Смазка успешно прошла лабораторные, стендовые и эксплуатационные испытания на Волжском автозаводе, получен допуск на ее применение. Имеется положительное решение & 5047806/04/028437 о выдача патента ?5 ва состав смазсчной композиции, утверждены отраслевые ТУ 40Cw"3X"-QI-92, производство смазки организовано на Бердянском опытном ШЗ в объеме 2,5 т/год. Использование смазка ЗС.АА исключит необходимость закупок по импорту на сумму 2,5 тыс. долларов в год.

Aiin^ri пщл р^оуч. Рэбпа полностью и отдельными разделами докл^даалдась и обсу-та/мна: Всвсоазной научно-технической конференции "ilo^viE^h-ao хности издзлий тработехнлческима методами" (г.Ценза, i-'ЗО г.); чегзерлэ* Московской научно-технической конференции ""irjKÖov>хнчка - машиностроению" (г.Чехоз,

1989 г.); Седьмой национальной. научно-технической конференции с международным участием "Сказочные материалы л бигуш" (Болгария, г.Плевей, 1990 г.); Всесоюзной научно-технической конференции "Теория г практика рационального использования горюче-смазочных материалов в сельскохозяйственном и тракторном машиностроении" Сг.Челябинск, 1991 г.); Пятой Всесоюзной научно-технической конференции "Триботехника - машиностроению" (г.Нижний Новгород,

1991 г.); научно-технической конференции "Развитие теоретических основ химмотологии" "Химмотология-92" (г.Днепропетровск,

1992 г.); Пятой международной конференции "Синтез, технология и црименение присадок к смазочным материалам"(г.Дрогобыч, 1992 г.).

По результатам выполненных исследований тлеется 14 научных публикаций.

Объем работы. Диссертационная работа изложена на страницах машинописного текста, состоит из введения, пятя глав, вюшу-чавдих 18 таблиц, 25 рисунков, списка литературы 138 наименований и приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОЙ I

Для приготовления полужидких литиевых (1-1 -) смазок в качестве дисперсионных сред использовали смеси высоковязкого остаточного масла ИТА-460 (ГОСТ 12677-77) и маловязкого гидравлического масла КГ-22-А (ГОСТ 1642-75) в соотношении 3:1, что является оптимальным для формирования структуры полукидких смазок. Кроме того, с целью исключения влияния ароматических углеводородов и смол на механизм действия добавок использовали белое Еязкое масло БЗ (ТУ 38.1011176-88). В качестве загустителя использовали образующее наиболее прочный и механически стабильный структурный каркас смазки воздушно-сухое литиевое шло 12-оксистеариновой

_ кислоты (1-»о) а концентрата от 2 до о% ¡¿ас. Для улучшения протизоизкоскых и прояшозадарвых характеристик в смэзки вводили присадки: ЫБО-24 - продукт осернения олефиыов .дизельной фракции 240-320°С с содераанием серы 24?; КИНХ-2 (ТУ 38-101980-34); 13-23К (ГОСТ 11883-77); ШР-1 (ТУ 38-401799-83), ДФ-И (ГОСТ 3801398-86}, дибешмдисульфад(ДЕДС) (ТУ 6-09-13-594-77); трикси-ленилфостат(ТКсФ)(1У 2-25-12-75) и наполнитель - дисульфид молибдена Мог12 (17 48-19-133-75).

С целью изучения возмонности повышения эффективности действия традиционных присадок и добавок в сшзки вводили кислородсодержащие соединения: жирные кислоты - стеариновую, лауриновуэ, олеиновую; эфиры стеариновой кислоты и различных спиртов - денга-эритрига, этилевгликоля, глицерина; молсзтяловый эфир этилен-гликоля (МЗЗЗГ), даизсохткловый эфзр себациновой кислоты (ДОС) (ГОСТ 19096-73), . охсиэтнлирозанныв алхдлфзводы - неонол-4 и неонол-12.

О цельа заключения влияния загустителя на объемные и поверхностные свойства присадок и их композиций с КЛАВ помимо смазок исследовали также и масла.

Для оценки свойств смазок и их компонентов использосалз широкий спектр современных методов. Оценку реологических сзойств, физической и химической стабильности, защитных свойств проводили, в основном,отечественными и зарубежными стандартными методами. Трпбологичэские характеристики масел и смазок оценивали на чз тире хшараков ах машнах трения ЧМТ-1 (ГОСТ 9490-75) и КТ-2 конструкции Ш РАН (ГОСТ 23221-84). Границы зоны нормального трекая определяли на мапшне трения "Ранза" по методике ВШШКкештехим.

Изучение элементного состава поверхностей трения осуществляли ка растровом ОЖЕ-спектрометре РН1-660 фирмы РИцз'юаб Е6ес1гоп(С5. Межмолекулярнке взаимодействия компонентов смазок оценивали с

помощью ПК-спектроскопии на спектрометре Зресогс! ЬЛ- 80 в интервале температур от 20 до 220°С. Энергию взаимодействия присадок с поверхностью металла оценивали методом проточной дакро-калориметрии на микрокалориметре модели МАРК-2.

П

Для создания базовой композиции добавок, улучшающей трибо-технические характеристики полуаидкой смазки (смесь масел ИТА-460, МГ-22А, 6%[-^oSt) были использованы современные представления о роли гетерогенных процессов в механизме действия легированных масел. Предварительный выбор наиболее эффективных присадок из числа широко применяемых в настоящее время был осуществлен по значениям их удельной энергии взаимодействия с поверхностью металла из н-гептава, оцененной методом проточной микрокалориметрии.

Для дальнейших исследований выбрали группу присадок: №0-24, КИНХ-2, ЛЗ-2ЭК, ВИР-1 и дабензилдисульфид, обладающих (табл.1) относительно высокими энергиями взаимодействия с поверхностью металла, значения которых свидетельствуют о хемосорбцим указанных соединений на железе и меди в углеводородной среде.

Таблица I

Энергия взаимодействия противозадиршх дргсгдок с поверхностью металла (Дг/м2)

Адсорбент Црисадки

дздс ВИР-1 Л3-23К КИШС-2 МБ0-24

Медь 70 98 115 132 154

Еелезо 50 76 94 1СЗ 125

Алшиний 34 46 57 69 81

Трибологические исследования (рис. I) позволили подтвердить корректность способа выбора эффективных противоз адкршх присадок по значениям их удельной энергии взаимодействия с поверхностью металла не только для масел, но н для полувддкгх смазок и

установят* для них дхнамаку.корреляционной связи. На основания полученных результатов для разработка смазочной ношоэицаи была выбрана лрясадка ШЗ-24, обладающая наиболее высокой нагрузкой сваривания, а также наименее токсичная из всех исследованных присадок.

Следует заметить, что показатели критической нагрузка для смазок с исследуемыми присадками находятся в пределах 890-1000 Н, причем этот уровень достигается при содержании присадки 2-3% и не увеличивается с ростом концентрации. Противоизноснне свойства также веска посредственна (Д2 - 0,7-0,9 ш), а увеличение концентрации присадки свыше приводит к их ухудшению за счет возрастания коррозионво-даханической составляющей износа. Также с увеличением содержания присадок наблюдается снижение объемно-ме-ханичэсних характеристик полужидких !_) -смазок, особенно чувствительных к наличию в системе ПАВ.

С цель» улучшения комплекса противозадирных и протгвсизнос-ных свойстз, совместно с присадкой МБ0—24 в состав смазск вводили порошкообразный Мовз-

2С ^

<х а-

аз

О

1 2

0 ^ 12 3 4 5

КОНЦЕНТРАЦИЯ ПРИСАДИМ , %

Рлс. I. Дрогивозадирные свойства полужидких литиевых

смазок с присадками I - МБО-24; 2 - КИНХ-2;'з - Д3-23К; 4 - ВИР-1; 5 - ШС

Путей подбора различных сочетаний присадки ж наполнителя установлено, что наилучшими протиБозадирньаш свойстваьш обладает смазка, содержащая по 2,5-3? ЫБО-24 и Ыо32 Б соотношении 1:1 (рис.2). Однако,данная смазочная композиция обладает плохими лро-тивоизносными свойствами и низкой антиокислительноЁ стабильностью. С целью улучшения даннкх показателей б ростав смазки была введена многофункциональная присадка ДФ-11.

Установлено, что смазка с подобранным сочетанием добавок обеспечивает достаточно высокие противоизноснне характеристики, однако уступает лучшим зарубежным аналогам по комплексу лротиво-задиршх свойств , (диаграмма на рис. 2), Увеличение концентрации присадок, домш о отрицательного действия на объемно-механические свойства смазок, невыгодно как с экономической, так и с экологической точек зрения. Это и определило необходимость поиска путей повышения эффективности триботехнического действия введенных присадок.

Ш

В основу дальнейшего улучшения уровня триботехнических свойств полужидкой смазки положены результаты работ З.Л.Лашхи, позволившие установить возможность повышения эффективности триботехнического действия присадок в моторных маслах с помощью различных соединений кислорода.

Установлено, что при относительно небольших нагрузках и температурах в зоне трения,исследованные КЛАВ, как правило, улучшают антифрикционные и противоизноснне свойства смазок с присадками за счет взаимодействий между КЛАВ и присадками, протекающими а объеме смазок и модификации адсорбционного слоя ПАЗ на поверхности трения.

В области нагрузок, не превышащкх Рк, наиболее заметно улуч-

ГС <300

СОДЕРЖАНИЕ МбО-24, %

5 4 3

СОДЕРЖАНИЕ

О

МоЭ^,%

ГЕ Ск 3500

МбО-24(Зр: 2-Ш)-24(3%):3-МБ0-24(3%) Мо5г(зу.) ' Мо$гВД/ Б^д- УРОВЕНЬ СВОЙСТВ Дф-Л({$

ЛУЧШИХ ЗАРУБЕЖНЫХ ПР/ШИДКИХ

смдэон

Рис. 2. Тркйотехничоские свойства полужидких литиавых смазок (И-Т-А-460, МГ-22А, 1_'ю с композициями противозадирних и противоизносних добавок

тает трнботехнические свойства саазок с добавкамк ж кх композициями стеариновая кислота в концентрации 0,0Е>-1£. Ветчина критической нагрузки у всех сшзок возрастает на 50-200 Н, диаметр пятна износа снижается на 0,10-0,18 ш. Увеличение содержания Н81 свыше 1%, снижение молекулярной массы кислоты (лауриновая), либо использование непредельных кислот (олеиновая) приводит к разрушению коллоидной структуры полужидких смазок, ухудшению их механической стабильности.

В области нагрузок, близких и свыше Рк из исследованных КЛАВ наиболее эффективны сложные гфиры. Из числа исследованных сложных эфироз на триботехническяе свойства смазки в наибольшей степени оказывают влияние синтетические масла - ДОС е оксиэтиле-роваявые алкилфзволы (неонолк) - (рис. 3). Пр2 этом оптимальной концентрацией КЛАВ для смазки, содержащей Мо§2, является 3%, для смазки с 1.Ш0-24 - 0,5-3$ в зависимости от природы синтетического масла. Для достижения наибольшей эффективности серосодержащих добавок в присутствЕО! неонолов, концентрация последних должка быть не ниже 3%.

=4000

сс

1-о.

<х

О.

§32001

ь/да^ наН

~1и

0 J [234-5

-о 1с 3000 оГ

сх

2$ о

ее

« 2250

а.

5^000

МоЗа ^—

и Г2

гч ——0

0 12 3^ ь 5

ИОНЦЕНТРЯЦИЯ ипдв, %

Рис. 3. Влияние КЛАВ на протквозадирные свойства полужидких литиевых смазок с серосодержащий! добавками

I - ДОС; 2 - неонол-4; 3 - не'онол-12

Показано, что при нагрузках близхих к критической, КЛАВ по- -

вытают протизозадирныа характеристика смазки за счет интенсификации трибохшических реакций. Это подтверждается данными ОЖЕ-спвкт-рального анализа пятен износа яароа (ЧМТ-1, нагрузка 2000 Н), свидетельствующими, что при введении в смазку, содеркащуз Мо52» КЛАВ, например, диизооктилового зфира себациновой кислоты, в поверхностном слое металла содержание молибдена и серы увеличивается соответственно в 1,5-2 и в 5 раз (рис. 4). .Аналогичная картина наблюдается и при совместном введении в смазку присадки МБО-24 и ДОС - в 3 раза возрастает доля атомов серы в поверхностном слое металла, увеличивается толщина модифицированного слоя; при испытаниях смазки с присадкой ДФ-11 в присутствии при нагрузке близкой к Р„ происходит увеличение в поверхностном сдое доли

Л

атомоз фосфора (в 3 раза), серы (в 1,5 раза), цинка (в 6 раз).

Введение эфиров позволяет такие повысить эффективность дей-стзия композиции добавок МоЗз и МБО-24 в смазке (рис. 5).

Рис. 4. Элементный состав поверхностей трения после испытаний литиевых смазок с композицией добавок !Ло Е? 2 и Д0^

I - мо32 2 - н°2г {г%) + Д0С {3%)

О 400 800 *200 о 400 81 ГПУБИИЙ СУММИРОВАНИЯ , А

800 -12.00

о

эс

С» ГЛ

I 1400

сс

■СЕ

а 1зоо

у

I

& ш

!) > 7*- т -......1

V/ V/ 2 У/, %

0 12 3 4 5

ИОНЦЕЦТРЙЦИЯ СИНТЕТИЧЕСНОГО КОМПОНЕНТА,%

Рис. 5. Триботехкические свойства полужидких литиевых смазок с композицией добавок: Мо52(3$) + МБ0-24(3$) к синтетическими компонентами

I - ДОС; 2 - неонол-4; 3 - неонол-12; - уровень

свойств лучших зарубежных смазок

Оптимальная концентрация синтетических масел составляет 1-3$, по эффективности действия они близки мевду собой, одаако повышенная склонность неонолов к гидролизу ограничивает их применение в смазках, работающих в негерметичных узлах трения. Эффективность нротивозадирного действия композиции из трех добавок - ¿'0821 МБ0-24 и ДФ-11 также заметно возрастает в присутствии 1-3$ ДОС, противокзносные свойства при этом практически не изменяются (табл.2).

Таблица 2

Влияние ДОС на триботехнкчэскже свойства долукидкЕХ смазок с композицией добавок {¿062(3^), МБО-24(3^) и ЦФ-Н(1%)

Концентрация ДОС, % ?к. н Рс, Н ИЗ, Н Д ТГ.МК и 400 Н, I Ч

0 1190 4000 653 0,54

0,5 1190 4000 662 0,57

1,0 1330 4730 681 0,53

3,0 1330 4470 .739 0,56

5,0 1260 4470 711 0,55

-Такнм образом,' ЕШШ"яаяянсь" своеобразными "присадками к добавкам", позволяю? значительно повысить эффективность их действия и одновременно ослабить разупрочншцее воздействие добавок на структуру полужидких смазок.

17

Механизм совместного действия добавок к КЛАВ во многом зависит от температурно-на^рузочного режима работы узла трения. Влияние температуры на стойкость смазочных слоев оценивали на машине трения КТ-2. С целью устранения влияния мыльного загустителя, полициклических ароматических углеводородов и смол, исследования проводили также для растворов присадок в белом вязком масле. Величина критической температуры (Тк^), определяемой по моменту увеличения коэффициента трений, зависит от типа присадки и наличия в масле КЛАВ, в качестве модели которых использовали стеариновую кислоту (табл. 3).

Таблица 3

Влияние стеариновой кислоты на критическую температуру десорбции присадок (1$)*

Присадки__Концентрация HS1 . %_

_0_0^05_0^5_1,0

МБО-24 80/150 110/140 165/125 155/125

ДБДС 80/160 150/160 140/150 130/140

ДФ-П 50/160 80/160 80/150 75/150

ТКсФ 136/160 136/160 145/150 160/150

х 3 числителе - раствор присадок в масле БВ, в знаменателе -присадки в смазке (6% Li о St).

В отсутствие молекул [дала введение стеариновой кислоты существенно увеличивает температурный интервал, в котором сохраняется низкий коэффициент трения за счет увеличения стойкости адсорбционного слоя ПАВ к воздействию температуры. В наибольшей степени это проявляется для присадок МБО-24 и дибензслдисульфада

(ДВДС) - величина ТКр возрастает более чем в 2 раза, а тахгэ дая ДФ-П (в 1,5 раза). Относительно небольшой рост критической температуры десорбции для триксилевалфосфата обусловлен, по-видимому, наибольвей величиной для самой присадки в отсутствие кислоты ( табл.3). Снимание величины Ткр с ростом содернавЕЯ НЭ! в масле обусловлен, вероятно, увеличивавшимся межмолекулярньы взаимодействием присадка - кислота, что приводит к переходу ПАВ с поверхности металла в объем масла.

Для 1% раствора МБО-24 в неполярнсм масле рост температуры свыше ТКр призодит, вероятно, не только к десорбции ПАВ с поверхностей трения, но и к химическому взаимодействии присадки с металлом на отдельных участках трущихся поверхностей. Об зтом свидетельствуют данные ОЖЕ-спектроскопии пятен износа шаров, подученные после испытаний при 120°С (кривая I, рис. 6). Введение стеариновой кислоты (0,5$) в 1% раствор МБО-24,помимо значительного увеличения величины ТКр с 80 до 165°С препятствует химическому взаимодействию присадки с металлом в этом интервале температур (кривая 2, рис. 6), т.е. сохраняет стабильным физически адсорбированный слой ПАВ. Дальнейшее увеличение температуры свыше (методика ШАШ) приводит к снижению коэффициента тоэния

АМ ^

(^ ) за счет образования достаточно толстых (до 3000 А) модифицированных серой слоев металла на всей поверхности трения. В присутствии кислоты взаимодействие серы с металлом, по-видимому, начинается при более высоких температурах, но происходит более интенсивно, о чем свидетельствует в 2 раза большее содержание серы в поверхностном слое (до 20%), чем при испытаниях (температура 270°С) присадки без (рис. 6).

Установлено, что в смазках действие стеариновой кислоты на температурную зависимость ^ проявляется иначе, чем в маслах. Это обусловлено более сильным мегмслекулярным взаимодействием

Т5

ш Ол и г

у I а.

М

е-

Й-П

п*1 -п----

« I А ( I ( 1 * <Г\ I » • /С И 1 *"|г*»| 1 Оп« 1

Т Е М ПЕ р"й Т у"р °с"

270° С

3 12 о.

ы

о Т

?Л

с ;\Г.Г: ?5С! -Ш00 &КГ

3 25л.

25т

5

шР 5£{0

2 ^Р

Ч/

ю}-10

Ал

V. N1

30 с £50 (ОЭДГ З'С^ЗЙ*

Г П У 5 И М А с ц а Н И р о Б д и и я , я4

Рис. 6. Влияние стеариновой кислота на антифрикционные свойства белого вязкого масла с присадкой МБО-24 (15?) - и распределение элементов в повеэхностном слое пятен износа шаров I - безНЗ! ; 2 -

мыло - кислота (46,5 кДж/моль) , чаы взаимодействие кислоты с поверхностью металла (для ?в20з - 22 кДд/ыоль).

В отсутствие HSt введение мыльного загустителя повышает величину Тт,п до 150-165°С (табл.3) за счет разрушения мыльных волокон в зоне трения и увеличения концентрации ПАВ на поверхности металла. Введение НйЬ снижает критическую температуру на 10-20°С дая смазок со всеми исследованныш присадками, вероятно, за счет взаимодействия части молекул оксистеарата лития со стеариновой кислотой, что снижает их адсорбции на металле.

Таким образом показано, что температура существенно влияет на механизм совместного действия присадок и КЛАВ в зоне трения.

Помимо тетера туры, факторами, определяющими надежность работы смазочного материала, являются нагрузка и скорость скольжения трущихся пар.

Сравнительный анализ результатов испытаний смазок с присадками МБО-24 (1%), ДФ-11 И%) и стеариновой кислотой (0,5-1%) на машине трения "Ранзи" подтверждает, что величины удельных нагрузок, характеризующих предел работоспособности смазочного материала, для смазок, содержащих оптимальное количество НЗ"! на 40-45$ превосходят показатели для смазок без КЛАВ (рис. 7), в то же время для присадки ТКсФ введение НЭ1 ведет к достаточно резкому снижению работоспособности смазки.

Методика испытаний рмазок на машине трения "Ранзи" с постепенным увеличением нагрузки без смены места контакта позволяет с большей достоверностью оценить работоспособность смазок в реальных узлах трения. В связи с этим исследовали также влияние ДОС на эффективность действия композиции добавок Мо 8 2 ■ №0-24 и ДФ-11, обладающей оптимальными триботехническими свойствами по данным, полученным, на машине трения ЧМТ-1. Показано, что эфир, аналогично модельному КПАВ-стеариновой кислоте, существенно

-О &

ce а

S

tx

СО У)

а. U а л

Г 20

15

а:

X 10

.а

KZ

ы

р.

1

M50-2-Í

с п

J.Q

: 23 С И О Р О

1,56 " b

t-; о

Рис. 7. Нягрузочно-скоростнмв ХВрькТОрк ТОГ.!;:!

с прясадкаыи (i%) •• о 1 - оез присадок; 2 - O^.MSt ; - о.

1 Ь Н< Е И И Я м /С !

::о.^;<!!.аких литиевых счазск (сЗелоэ вязкое + 6^[.!о31)

•).1СК«С'ЗОЙ кислотой | ; 4 - 0,5% Н51 ; £ - 1% Н31:

увеличивает область нормального трения смазок с указанно! композицией добавок. Оптимальными свойствами обладают сиазш, со— дзргащие 1-3$ ДОС, что позволяет на 25-30? повысить предельно допустимые нагрузки при эксплуатации смазок, а также добгться их меньшей зависимости от скорости скольжения трущихся пар С рис. 8)

0 0,28 0,56

СКОРОСТЬ СИ0ЛЬЖЕНИЯ,М/С

Еес. 8. Нагрузочно-скоростные характеристики полузсгдггз: лятяевых смазок (И1А-460, НГ-22А, LioSi) с композлцгзИ добавок MoS2 С355), МБО-24 (3?), ДФ-И {!%) и ДОС

Концентрация ДОС: I - 0%; 2 - 0,5%; 3 - 1%; 4 - 3%; = - 5%

Таким образом,установлеЕы особенности механизма протекания трибохиыических реакций в системе "трущаяся поверхность -смазка с противозадирными и прогявоизносвньи добаакаыг - КЛАВ" при различных температурах, Еагрузках и скоростях скольжения. Показано, что при небольших нагрузках и температурах КПАЗ в оптимальных концентрациях улучшают антифрикционные г протизокзнос-ны8 свойства композиции добавок, повышают устойчивость абсорбционного слоя на поверхностях трения. При нагрузках г температурах близких к пределу работоспособности смазок КЛАВ за счет интенсификации трибохимических реакций катализируют взагмс;зйствие активных элементов добавок с металлом трущихся пар, что гриво,сит к улучшению противозаднрных сзойстз смазок.

________Проведенные, исследования пологены в основу-разработки волу-

глдта:: смизки эта для новой козогрукции шарнира лрокэяуточного карданного вала автомобиля ВАЗ 2I2I3, Для улучшения объемно-меха-

нических свойств и адгезнк в сааэау, ломимо кокг ДОС, »вотата до зцсетсзолЕУзрз пз осноко "го:

озкцеи добавок и

ponosorc каучука.

иводдт к

нию показателя адгезии с 20 до 78?. Оптимальной концентрацией по-

.-im^Mi. «iuii ¿wOi'GuOii к&иййу О ВЫ1ЯЖОП нпг'нмини ireiiо» сЧ^) РВ1Л>-

даются наилучшие показатели остальных свойств является 0,6-0,5$.

С целью снннеиия коррозионной активности и повышения защитной способности смазки а ее состав вводили ингибиторы коррозии СШ и бензотриазол (ЕТА). Однако, данные присадки, достаточно • активно подавляя коррозионную агрессивность серосодержащих доба-

-"ppOoiiii К ^ио

иез иш-иОйтоиа коррозии и ДОС

3% БТА

3% БТА. 1% ДОС

ii.i ~г "О

Короозионная активность

________аавфидве. спосрсу.ость

камера йовскоЙ камера S02, /я.та

воды; % пора- потеря ма§сы„на м0Дь.ОаЛЛЫ

К9ШО? поверх- лластиьы.г/м2

30 20 О

30 О

18,4 2,5

о р t -

18.0 7,0

4с 1а

In la Ic

Введение ДОС в смазку, содерга^ю СИ.! или БТА, способствует резкому улучшению защитных свойств при воздействии морской воды и сернистого ангидрида. Помимо улучшения защитной способности,

Таблица 5

Сравнительная характеристика смазки ЭСМА с отечественным и зарубелным аналогом

Показатели

ЭСМА

1опд1егт 00 Трансол-200

Пенетрация, 25°С, Ю-4 м

Температура капле-падешя, °С

Смазочные свойства на Ч1Ш:

критическая нагрузка, Н

нагрузка сваривания, Н

индекс задира, Н

диаметр пятна износа, 400 Н, I час, мм

Коррозионное воздействие на сталь

Механическая стабильность на стенде "РИЗ" -Фиат-50501:

изменение пенетра-ции, %

максимальное увели-, чение температуры, С

Стендовые испытания на долговечность по -скоро- . стному и тяговым режимам (ВАЗ), износ на рабочих поверхностях, мкм:

обоймы шарнира

400-430 170

1260

4500 690

0,55

25 50

400-430 160

1260

4000 500

400-430 150

1120

4000 600

0,60 0,70

Выдерживает

Не определяли

21 50

7,5

10

не выдергивает перегрев, разложение смазка

корпуса шарнира

зфлр существенно влияет на гряботехшгческие свойства смазочной композиции. Введение 1% ДОС почти з 2 раза улучшает противоиз-ноонке свойства смззок с композицией Моб2| МБО-24 и ингибиторов хоррс-ьпх., при: зюа озоггам гозрасгааг кратзгкая нагрузда (особенно для БТА - с 1060 К до 1410 Н), однако при использовании СШ показатель нагрузки сваривания снижается.

5 лабораториях Волжского автоиобкльнсгс завода били проведены сопоставительные лабораторные и стендовые испытания разра-

гм>ч>чнчпи ни пуномв ис04«,повшнч (!м»яки ооиа, я -сякие ччш^оных.

полужидких смазок - лучшей зарубежной Цм^^гт 00 и одной из лучших отечественных - Трансол-200. Результаты испытаний свидетельствует, что по комплексу методов оценки (табл.5) смазка ХМ не уступает зарубежному аналогу, по показателям триботехничес-ких и реологических свойств превосходит товарные полужидкие смазки серии Трансол.

Сыазка Ъй'А по результатак стендовых ресурсных испытаний, прсводешпяс нз .-'одгскок автомобгльном зэзодг, допущена к преие-в автг.1с;С2Лях 2АЭ-21213. йивегся пслоетгольаое рсао!гие ¡Ю478С6/0~/'ГС843? 0 выдаче патента ?Ф ка состав сказочной хом-:;озютк, в технических условиях ТУ 4005"ЭХ"-01-92 определены тзашческге требования не опктно-цромьшленнуа парки. Бердаянским опытным НЫЗ изготовлено и поставлено ВАЗ на эксплуатационные хзхутэнйя 400 ;г с:.'азк;5,

иримбпение сайзки -лл-чА позволяет исключить ежегодную закупку за рубежом 2,5 тонн смазки 1_ОПд1е1~гг\ 00 , что приведет к экономии валютных средств в количестве 2.5 тыс.долларов в год.

зыьсль;

I. 3 результате прозеденпкх исследований обосновано теоретически ¡1 подтверждено экспериментально, что эффективность дей-ствкя исследованных противозадхрных присадок (МБ0-24, КИНХ-2,

ВИР-1, ЛЭ-23К, дабензилдисульфида) в полужидких литиевых смазках, приготовленных на нефтяных маслах, прямо пропорциональна значению их энергии взаимодействия с поверхностью металла. Наиболее эффективной оказалась присадка МБО-24, энергия взаимодействия которой с поверхностью металла достигает 125 Дз/ы2. Оптимальной концентрацией присадки МБО-24 как в присутствии наполнителя Моё2(3$), так и без него является 2,5-3$ масс.

2. Установлено синергетическое улучшение триботехняческих свойств смазок с исследованными присадками и добавками дисульфида молибдена в присутствии оптимальных количеств КЛАВ: яирных кислот (0,5-1$), эфиров (1-3$), оксиэтилированных алкилфенолов (неонолов) (3-5$). На основании проведенных экспериментальных исследований показано, что введение 1-3$ дашзооктилового эфира себа-циновой кислоты в полужидкую И -смазку, содержащую оптимальные концентрации ЫБ0-24 и Мо52» на 25-30$ расширяет область нормального трения, повышает с 25-10^ Ша до 40-45*10^ МПа допустимые нагрузки, снижает их зависимость от скорости скольжения, а также улучшает противозадирные и противоизносные свойства смазок.

3. Изучение элементного состава поверхностей трения с помощью ОНЕ-сдектроскопии позволило уточнить и расширить современные представления о характере действия КЛАВ в системе "смазка -присадка - поверхность металла". Показано, что введение КЛАВ в смазки, содержащие присадаи МБО-24, ДФ-П или наполнитель МоБ2> приводят к значительному увеличению степени модифицирования верхних слоев трущихся поверхностей (атомарная концентрация серы, фосфора к молибдена возрастает от 2 до 5 раз, цинка - в 6 раз) и толщины модифицированного слоя металла, что в конечном итоге обуславливает улучшение условий работы узла трения.

4. Изучение триботехнических характеристик масел с присадками позволило выявить существенную зависимость и особенности ме-

6. Шябрязв С.Б., Немец ЗЛ., Фукс И.Г., Каминский С.Э. Влияние кислородсодержащих соединений на эффективность медьсодержащих добавок в смэзках // Химия 2 технология топлив и масел. -

1590, - * - С.16-18.

7. Рябов Д.В., Фукс И.Г., Каминский С.Э., Немец B.JL, Назаров А.В, Эффективность разных наполнителей в пластичных смазках. //Химия и технология топлив и масел. - 1990. - S II. - С.23-24.

8. Немец З.Л. Повышение качества полужидких литиевых смазок композициями добавок и кислородсодержащих ПАВ. - В сб. Пластичные г.уз-ш?, Т<»г>.докл. У Всэсоюзн. научн.-техн.конф. (Бердянск). -

ЦЩЙТ'жеетгехуы, ISSI. ~ C.I2E-I2?.

9. Капустин A.M., Шибряев С.Б., Сюняев З.Й., Немец В.1. Дуге улучшения тркбологических свойств обкаточных масел. - В кн. Триботехника - машиностроению. Тез.докл. 5-й научн.-техн. конф. [H.Новгород). - M., 1991. - С.123-124.

10. Немец 3.1., Попова М.А., Проскурин Р.В. Стойкость гранич- -шх смазочных слоев полужидких литиевых смазок с присадками.

з кн. Тр™ботэхн2кэ - мзшиностроешлз. Тез.докл. 5-й научн.-техн. сснф. (Н.Новгород). - «., IS9I. - С.136-137.

11. Шибряев С „Б., Немец З.Л., Климвк И.В., Сердвкова S.A. :?_Г'ИСНторы коррозии литиевых смазок на основе продуктов пэрера-юткя горючих сланцев. - В сб. Развитие теоретических основ хим-;отологид. Тез.докл. научн.-техн. кокф. "Химмотология-92" Днепропетровск, 1992). - С.67-66.

12. Немец В.Л., Шибряев С.Б., Ледова М.А., Еагдасаров Л.Н. полужидкие литиевые смазки на смесях нефтяных и полигликолевых 2сел. - Там ке, с. 92-93.

13. Немец B.I., ¡Лкбряев С.Б., картынык А.д. Высокосернистый оглпонент МБО-24 как протшзозаддрная присадка к полужидким лктие-ым смазкам. - В сб. Синтез, технология и применение присадок

смазочным материалам. - Тзз.дскл. 5-й Международной научн,-5Хк. конф. (г.Дрогобыч, IS32). - C.II5-II6.

14. Немец В,Л., Усибпяев С.Е., Гришкк H.H., Каминский С.З., агдасаров 1.3. Ингибиторы коррозии к полужидким литиевый смазкам

серосодержащими добавкам:. - Нефтепереработка и нефтехимия. -393. - а 5. - СЛ5-18.