приработочное масло
Классы МПК: | C10M141/08 по меньшей мере одно из которых является органическим серу-, селен- или теллурсодержащим соединением C10M129/40 монокарбоновые C10M135/10 сульфоновые кислоты или их производные C10M133/04 амины, например полиалкиленполиамины; четвертичные амины |
Автор(ы): | Литвиненко Анатолий Николаевич (RU), Варнаков Валерий Валентинович (RU), Сергеев Сергей Михайлович (RU), Родионов Николай Степанович (RU), Артемов Вячеслав Вячеславович (RU), Карпенко Михаил Александрович (RU) |
Патентообладатель(и): | Литвиненко Анатолий Николаевич (RU), Варнаков Валерий Валентинович (RU), Сергеев Сергей Михайлович (RU), Родионов Николай Степанович (RU), Артемов Вячеслав Вячеславович (RU), Карпенко Михаил Александрович (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2007-01-30 публикация патента:
10.12.2008 |
Использование: в области разработки и производства смазочных масел, применяемых, в частности, для ускоренной приработки двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Сущность: приработочное масло содержит в мас.%: олеиновая кислота 0,1-1,1, тетраборат этилендиаммония 0,1-0,5, октадецилсульфонат натрия 0,1-0,5, минеральное масло до 100. Технический результат - сокращение времени приработки и улучшение качества поверхностей сопряженных деталей двигателя. 2 табл., 1 ил.
Формула изобретения
Приработочное масло, содержащее минеральное масло и олеиновую кислоту, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит тетраборат этилендиаммония и октадецилсульфонат натрия при следующем соотношении компонентов, мас.%:
олеиновая кислота | 0,1-1,1 |
тетраборат этилендиаммония | 0,1-0,5 |
октадецилсульфонат натрия | 0,1-0,5 |
минеральное масло | до 100 |
Описание изобретения к патенту
Предлагаемое изобретение относится к химмотологии, а именно к области разработки и производства новых рецептур смазочных масел, применяемых, в частности, для ускоренной приработки двигателей внутреннего сгорания (ДВС).
Обкатка ДВС является важнейшей заключительной операцией при их производстве и ремонте, во многом определяющей надежность и долговечность двигателей /1/.
По существующей технологии на заводах-изготовителях и авторемонтных предприятиях выполнятся лишь частичная приработка сопряженных деталей двигателя. Полная макро- и микрогеометрическая приработка выполняется в условиях эксплуатации, где не всегда возможно выдержать рациональный режим обкатки. Предприятия затрачивают значительное количество времени и средств на проведение эксплуатационной обкатки.
Эффективным способом ускорения приработки ДВС является использование приработочных масел.
Известно приработочное масло /2/ на основе минерального масла, содержащее жидкую фенолформальдегидную смолу и раствор уксуснокислой меди в глицерине при следующем соотношении компонентов, мас.%:
жидкая фенолформальдегидная смола | 0,5...2,0 |
раствор уксуснокислой меди в глицерине | 2,0...10,0 |
минеральное масло | до 100 |
К недостаткам этого приработочного масла следует отнести длительность времени приработки и низкое качество поверхностей сопряженных деталей ДВС, а также то, что оно не обеспечивает необходимое для нужд современной техники уменьшение износа деталей во время приработки.
Известна смазочная композиция /3/, содержащая минеральное масло и присадки при следующем соотношении компонентов, мас.%:
хлорная медь | 1,0...10,0 |
алифатический спирт С 4-С10 | 5,0...20,0 |
продукт полимеризации эпихлоргидрина и диэтиленгликоля | 3,0...10,0 |
минеральное масло | до 100 |
К недостаткам этого приработочного масла следует отнести длительность времени приработки и низкое качество поверхностей сопряженных деталей ДВС. Кроме того, в известной композиции суммарная композиция присадки высока и составляет 22,0...27,0 мас.%.
Для ускорения обкатки двигателей используется приработочное масло /4 - прототип/, содержащее хлорокись меди, O,O-диалкил-S-трихлорамилдитиофосфат и олеиновую кислоту при следующем соотношении компонентов, мас.%:
хлорокись меди | 0,1...0,9 |
O,O-диалкил-S-трихлорамилдитиофосфат | 0,07...0,63 |
олеиновая кислота | 0,5...4,5 |
минеральное масло | до 100 |
Недостатками этой присадки являются длительность времени приработки и низкое качество поверхностей сопряженных деталей ДВС.
Предлагаемое изобретение решает задачу сокращения времени приработки и улучшения качества поверхностей сопряженных деталей двигателя.
Поставленная задача достигается предлагаемым приработочным маслом, содержащим минеральное масло и олеиновую кислоту, которое дополнительно содержит тетраборат этилендиаммония и октадецилсульфонат натрия при следующем соотношении компонентов, мас.%:
олеиновая кислота (С17 Н33СООН) | 0,1...1,1 |
тетраборат этилендиаммония ([С 2Н4(NH3) 2]Н4В4O 9) | 0,1...0,5 |
октадецилсульфонат натрия (C18H 37SO3Na) | 0,1...0,5 |
минеральное масло | до 100 |
Указанные признаки (компоненты) являются существенными для решения задачи изобретения, так как:
1. Октадецилсульфонат натрия насыщает поверхностный слой сульфидами, что способствует созданию прочной пластифицируемой пленки.
2. Тетраборат этилендиаммония обладает моюще-диспергирующими свойствами и при температуре 240...250°С разлагается на оксид бора, этилендиамин и воду.
[C2 H4(NH3) 2]H4B4O 9 B2O3+H 2NC2H4NH 2+3H2O
Тетраборат этилендиаммония насыщает приповерхностный слой металла продуктами своего термического распада, оказывающие общее стабилизирующие воздействие на масляную пленку. Оксид бора хемосорбируется на поверхности металла за счет свободной атомной орбитали бора и валентных электронов металла. При этом происходит заполнение оксидом бора микротрещин.
Концентрация компонентов в масле обоснованы экспериментально-теоретическими исследованиями. Содержание олеиновой кислоты, тетрабората этилендиаммония и октадецилсульфоната натрия менее 0,1 мас.% не приводит к достижению задачи изобретения, а именно сокращения времени приработки и улучшения качества поверхностей сопряженных деталей двигателя. Более 1,1 мас.% и 0,5 мас.% соответсвенно проводит к нерациональному расходу компонентов и, как следствие, к удорожанию масла.
Таким образом, все признаки в совокупности являются существенными для решения задачи изобретения.
Пример конкретного исполнения.
Составы масел готовят по технологии следующим образом.
Олеиновую кислоту нагревают до 120...130°С, затем при постоянном перемешивании кислоты добавляют тетраборат этилендиаммония, перемешивание и поддержание температуры производят до полного растворения компонентов (20 мин), затем смесь охлаждают до 60...70°С и добавляют октадецилсульфонат натрия. Полученную композицию при 45...50°С вводят в масло и перемешивают до полного растворения.
В табл.1 приведены испытанные составы приработочного масла.
Таблица 1. Составы исследуемых приработочных композиций | |||
№ состава | Содержание компонентов в составах, мас.% | ||
олеиновая кислота | тетраборат этилендиаммония | октадецилсульфонат натрия | |
1 | 1,1 | 0,1 | 0,5 |
2 | 1,1 | 0,5 | 0,1 |
3 | 2,1 | 0,1 | 0,5 |
4 | 2,1 | 0,1 | 0,1 |
5 | 2,1 | 0,5 | 0,5 |
6 | 2,1 | 0,5 | 0,1 |
7 | 0,1 | 0,5 | 0,5 |
8 | 0,1 | 0,5 | 0,1 |
9 | 0,1 | 0,1 | 0,1 |
10 | 0,1 | 0,1 | 0,5 |
11 | 1,1 | 0,5 | 0,5 |
12 | 1,1 | 0,1 | 0,1 |
13 | 1,1 | 0,3 | 0,3 |
15 | 1,1 | 0,3 | 0,3 |
Образцы приработочного масла оценивают на машине трения СМТ-1 (мод. 2070), работающей по схеме «колодка-ролик». В качестве образцов использовали колодки и ролики их материалов реальных пар трения цилиндро-поршневой группы двигателя УМЗ-417. Испытание проводят при постоянной нагрузке 400 Н и частоте вращения ролика 500 мин-1. Результаты испытаний оценивают по совокупности данных: момент силы трения, температура колодки за время испытания, износ образцов, время приработки. При испытаниях время приработки определяют по времени стабилизации момента силы трения и температуры колодки. Момент силы трения регистрируют и записывают предварительно тарированным потенциометром КСП-4 с точностью измерения 0,1 мВ. Шероховатость приработочных поверхностей деталей определяют на профилографе-профилометре МОД. 201. Износ колодок и роликов определяют по потере их массы за время испытаний на аналитических весах WA-31 с точностью 1·10 -4 г. Температуру колодки контролируют с помощью встроенной термопары и цифрового мультиметра М890С с погрешностью 0,75%. Температуру масла в испытательной камере контролируют с помощью термопары и потенциометра метра КСП-4, имеющего температурную тарировку. Микротвердость поверхности трения образцов после приработки определяют с помощью прибора "Neophot-21" методом вдавливания алмазной пирамиды с квадратным основанием при нагрузке 50 г.
Для сравнения испытывали:
проба 16 - приработочное масло /4/ (прототип).
В табл.2 приведены результаты испытаний.
Таблица 2 | |||||||||
Результаты испытаний на машине трения СМТ-1 | |||||||||
№ состава | Начальный момент силы трения (Мт)нач, Н·м | Конечный момент силы трения (М т кон), Н·м | Изменение момента силы трения ( Мт) | Скорость изменения момента силы трения (VМт ), Н·м/ч | Время стабилизации параметров | Температура колодки (Тс), К | Износ, г | ||
Н·м | % | ролика | колодки | ||||||
1 | 1,35 | 0,35 | 1,00 | 74,1 | 6,00 | 9 | 305 | 0,0039 | 0,0152 |
2 | 1,25 | 1,14 | 0,11 | 8,8 | 0,66 | 8 | 322 | 0,0072 | 0,0125 |
3 | 1,20 | 1,07 | 0,13 | 10,8 | 0,78 | 7 | 321 | 0,0081 | 0,0056 |
4 | 1,20 | 0,74 | 0,46 | 38,3 | 2,76 | 9 | 306 | 0,0044 | 0,0077 |
5 | 1,50 | 1,24 | 0,26 | 17,3 | 1,56 | 9 | 331 | 0,0041 | 0,0073 |
6 | 1,60 | 1,20 | 0,40 | 25,0 | 2,40 | 9 | 328 | 0,0040 | 0,0104 |
7 | 1,25 | 1,19 | 0,06 | 4,8 | 0,36 | 8 | 318 | 0,0033 | 0,0051 |
8 | 1,16 | 0,44 | 0,72 | 62,1 | 4,32 | 8 | 306 | 0,0046 | 0,0129 |
9 | 1,35 | 1,00 | 0,35 | 25,9 | 2,10 | 10 | 317 | 0,0047 | 0,0045 |
10 | 1,55 | 0,92 | 0,63 | 40,6 | 3,78 | 7 | 316 | 0,0027 | 0,0090 |
11 | 1,40 | 0,72 | 0,68 | 48,6 | 4,08 | 10 | 313 | 0,0041 | 0,0072 |
12 | 1,25 | 1,00 | 0,25 | 20,0 | 1,50 | 7 | 318 | 0,0074 | 0,0060 |
13 | 1,45 | 1,20 | 0,25 | 17,2 | 1,50 | 9 | 321 | 0,0054 | 0,0129 |
14 | 1,40 | 1,00 | 0,40 | 28,6 | 2,40 | 10 | 317 | 0,0024 | 0,0088 |
15 | 1,25 | 0,67 | 0,58 | 46,4 | 3,48 | 9 | 305 | 0,0046 | 0,0063 |
16 | 1,21 | 0,80 | 0,41 | 33,9 | 2,46 | 10 | 321 | 0,0037 | 0,0045 |
По результатам исследований (таблица 2) установлено, что лучшими с точки зрения решения задач изобретения являются составы №1 и №8. Поэтому испытания микротвердости металла по глубине проводили на составах №1, №8 и №16 - приработочное масло - прототип. Экспериментальные данные и состав композиций приведены соответственно на чертеже и в таблице 1 (графики: 1 - состав 1; 2 - состав 8; 3 - состав 16 - прототип).
При проведении испытаний состав №1 показал наилучшие приработочные свойства (Мт кон min; Мт max; VМт max; Tc min), наименьшее время стабилизации момента силы трения и температуры колодки при улучшении качества поверхностей ролика и колодки.
Таким образом, применение данной композиции в технологическом процессе позволяет сократить время обкатки двигателей УМЗ-417 в 3,8 раза, уменьшить расход топлива в 1,5 раза, при этом площадь приработки коренных и шатунных вкладышей увеличивается на 78%, шероховатость поверхности вкладышей уменьшается в 1,5 раза.
Литература
1. Стрельцов В.В. Ресурсосберегающая ускоренная обкатка отремонтированных двигателей / Под ред. В.В.Стрельцов, В.Н.Попов, В.Ф.Карпенков. - М.: Колос, 1995. - 175 с.
2. Авторское свидетельство СССР №629222, кл. С10М 1/24, 1978.
3. Авторское свидетельство СССР №825592, кл. С10М 1/10, 1980.
4. Авторское свидетельство СССР №1456453, кл. С10М 141/10, 1989 (прототип).
Класс C10M141/08 по меньшей мере одно из которых является органическим серу-, селен- или теллурсодержащим соединением
Класс C10M129/40 монокарбоновые
Класс C10M135/10 сульфоновые кислоты или их производные
Класс C10M133/04 амины, например полиалкиленполиамины; четвертичные амины