Смазка для полимерных и металлополимерных пар трения

и 11 499292 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯСони СоветскикСоциалистических республик ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 61) Дополни льное к авт, свид11.06,74 (21) 203 1) .Ч. Кл.- С 10 М 7,16 С 10 М 7/34(22) Заявлено 22 23 с присоединением заявки М Государственный комитет Совета Министров СССР) УДК 621.8 О 2(088.8) о делам нзосрет 15,01,76. Бюллетень Ме публиков и открытии ата опубликования описания 05.06.76 72) Авторы изобретения С, С. Песецкий. В. Щербаков, М. Б, Капл ханики металлополимерных орусской СС Институ 71) Заявптел тем 54) СМАЗКА ДЛЯ ПОЛИМЕРНЫХ И МЕТАЛЛОПОЛИМЕРНЫХПАР ТРЕНИЯ 2 анти отирикционными, прот озадирными свойс Цель изобретпары трения, одвыполнены изсополимеров, по20 стойкость, антисвойства узла. оздание смазки для оба элемента которой мгльдегида или его щей повысить пзносонные п прочностные ения - ин илп полифор зволяю фрикцио ной цели в этилени бис-(2-окси-меетап (бисалкофен ве в-капролактама,гексаметиленсебаУказанная смесь ано-химическую детрения. Для достижения указангликоль предложено ввест 25 тил-трет - бутилфенил) -мБП) и полиамид на осно гексаметиленадипината и цината (полиамид П) присадок ингибирует мех 30 струкцию полимера,в зоне тр чя нительно к полимерным узлам стно использование этиленглико виде (100/с-ный) и его 40 о/с-ных творов. Известная смазка предн ько для смазывания пар трения - сталь. Применительно к поли териалам других классов она о Принния извчистомных рачена толиамидным м зна- по- мер- блаИзобретение относится к области создания смазочных материалов и может найти широкое применение на различных машиностроительных предприятиях, использующих полимерные материалы в узлах трения.Для снижения трения, износа и повышения срока службы металлических узлов трения предложено большое количество смазочных масел и почти неизвестны попытки создания масел для полимерных и металлополимерных пар трения, которые широко используются в технике. Так, известны смазочные масла, составной частью которых является этиленгликоль: например, этиленгликоль 95,8, натрий тетраборнокислый 3,0, натрий метакремнекислый (15/с-ный) 1,0, этиленгликоль 0,5 - 1,8, натриевые соли масляного асидола 10 - 12 с/с, остальное - индустриальное масло, Эти составы предназначены в основном для снижения трения между обрабатываемой дедеталью и режущим инструментом и увеличения стойкости последнего. дает невысокими ф ивоизносными и пр в твами.Однако при создании изделий конструк 5 ционного назначения используются самыеразличные полимеры, например полиацетали,важнейшими представителямп которых являются полиформальдетид (полиоксиметилен) иего сополимеры с триоксаном и 1,3-диоксало 0 ном,Использование указанных полимеров в узлах трения ограничивается из-за интенсивного их износа и выделения в окружающую:реду в процессе работы формальдегида,5499292 0,5 в 1,0 0,5 - 3До 100 Пара трения (Ъ=0,89 м/с) СФД - сталь 45 СФД - СФД Износ, мг, после Х= 10 циклов иагружеиия при Р=70 кг/см Предел контактной выносливости,кг/см (Ч=10 циклов)Износ, мг,после И=10 циклов иагружеиия при Р=45 кг/см1(озффициеит трения при Р =45 кг/см 1(озффициеит трения при Р=70 кг/см Сйазка 95 89 0,072 0,065 0,045 0,040 70 70 438 412 45 45 0,037 71 0,059 360 75 50 О, 025 0,033 90 141 60 Состав смазки, вес. %:Полиамид П Бис- (2-окси-метилтпет-бутилфенил) -метанЭтиленгликоль Известно, что при фрикционном взаимодействии в поверхностном слое полимера происходят механо-химические процессы. Они могут быть инициированы в зонах высоких локальных температур вследствие интенсивного теплового движения и действия кислорода ,воздуха, а также при непосредственном механическом разрушении основных цепей или отрыве от них заместителей. Эти процессы идут по свободнорадикальному механизму и определяют как свойства граничных слоев, так и прочность полимерных изделий в целом. Свободные радикалы, взаимодействуя с сопряженной поверхностью, в значительной степени определяют интенсивность износа и величину коэффициента трения. Особенно велика роль мех а но-химических процессов для полиоксиметиленов, которые легко деструктируют и интенсивно изнашиваются при трении. Снижение срока службы изделий из полиформальдегида и его сополимеров вызывается как наличием свободных радикалов в зоне трения, так и падением механической прочноЭтилеигликоль (100) Этилеигликоль (99) + полиамид П(1)Этилеигликоль (97) + бисалкофеи БП (3) Этилеигликоль (96) + полиамид П(1) + бисалкофеи БП (3) Испытания проводили на машине трения МИМ в условиях, моделирующих работу зубчатых передач. Экспериментальные роликовые ооразцы (наружный диаметр 40, ширина 10 мм) были изготовлены из сополимера полиформальдегида СФД (ТУ 6=05=1543 и стали 45. Исследователи работоопособность пар СФД-СФД и СФД - сталь 45 при удельных линейных нагрузках на контакте (Рляи), соответственно 45 и 70 кг/см и относительной величине проскальзывания (удельного скольжения или коэффициента скольжения) Ь= =20%. Скорость вращения ведущего образца а=425 об/мин. Заданная величина проскальзывания достигалась за счет применения сменных шестерен с определенным пере 5 10 15 20 25 30 35 40 45 сти поверхностного слоя полимера в результате механодеструкции,Уменьшение износа и потерь на трение контактирующих поверхностей полимерных и металлополимерных пар может быть достигнуто путем блокировки свободных радикалов, образующихся при механическом диспергировании поверхности полимера и связывания низкомолекулярных продуктов деструкции.Для этой цели в смазку вводят смесь,полиамида Пс бисалкофеном БП. Совместное присутствие в смазке бисалкофена БП и полиамида Пприводит к синергизму их стабилизирующего действия, Введение указанных веществ непосредственно в объем полимЕра невозможно, так как в поверхностных слоях полимера добавки быстро дезактивизируются, а диффузия их из объема изделия к поверхности практически невозможна, ибо полимер находится в твердом состоянии.Полиамид Пи бисалкофен БП хорошо растворяются в этиленгликоле, Растворение проводится при 80 - 130 С и тщательном перемешивании.Результаты сравнительных испытаний предложенной и известной смазок приведены в таблице (количества компонентов смазки даны в вес. %). даточным отношением, Смазка элементов прущейся пары осуществлялась окунанием ведущего образца в исследуемое масло. База испытаний И=10 циклов нагружения.Линейные нагрузки и величина удельного скольжения выбирались из тех соображений, что работа происходила на минимуме контактной прочности полимерных образцов (для данной базы испытаний).Перед началом испытаний каждую полимерную или металлополимерную пару подвергали приработке при Р.,=20 кг/см до полной стабилизации коэффициента трения. После приработки и через каждые 2 10 циклов нагружения исследуемые образцы взвешивали на аналитических весах АДВ(пред499292 Ф ор мула изобретения Составитель Е, Пономарева Текред Т. Курилко Корректор Л. Деиискина Редактор Е. Хорина Заказ 1320 5 Изд. М 113 Тираж 630 Подписное П 1-11 ЛИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Типография, пр. Сапунова, 2 варительно смывая смазку и просушивая) с точностью до 0,1 мг, Одновременно си.тематически фиксировалось изменение величины коэффициента трения работающей пары, В таблице приведены величины износа полимерных образцов, работающих в режиме отставания и коэффициенты трения пар СФД - СФД и СФД - сталь 45 после 10 циклов нагружения, при смазке различными смазочными составами,Исследование контактной прочности полимерных образцов осуществлялось также на машинах МИМ при ступенчатом повышении удельных линейных нагрузок, При этом работоспособность полимерных образцов при каждой выбранной цатрузке по:ле определенного числа циклов нагружения ограничивалась контактными усталостными выкрашиваниями или тепловым разрушением рабочих поверхностей.Так:з образом, оылц построены зависимости числа циклов нагружения, которыми ограничивается работоспособность полимерных ооразцов от заданной нагрузки. В таблице приведены предельные линейные нагрузки, ограничивающие работоспособность образцов из СФД после И=10 циклов нагружения.Как видно, использование в качестве смазки этиленгликоля, содержащего добавки П(0,5 - 1 вес. %) ц бисалкофена БП (0,5 - 3 вес, %), позволяет снизить коэффициент трения полимерных и металлополимерцых пар (по отношению к чистому этиленгликолю) в 1,5 - 2 раза, повысить изно:остойкость в 2 - 3 раза и контактную выносливость 5 полиоксиметиленов на 25 - 307 о.Указанная смазка найдет широкое применение в автомобильной промышленности, являющейся в настоящее время основным потребителем полиформальдегида и его сополимеров.10 Смазка для полимерных и металлополцмер ных пар трения ца основе эплецгликоля. о тл и ч а ю щ а я с я тем. что, с целью повышения цзносостойко:ти и контактной 1,рочцостц пары трения, смазка дополнительно содержит бис- (2-оксл-метил-трет - бутилфенил) -метан и полиамцд на основе е-капролактаъ а, гексаметиленадипицата и гексаметцленсебаццната при следуощем соотцошенцц компонентов, вес. %:Бцс- (2-оксц-метилтрет-бутлфенл) -метан 0,5 - 3Полиамид на основе е-капролактама, гек" аметиленадипината и гексаметиленсебацината 0,5 - 1 30 Этиленгликоль До 100