RU2528833C1 - Gearbox oil - Google Patents

Abstract

FIELD: chemistry.

SUBSTANCE: gearbox oil contains petroleum oil, a fatty acid ester, a dithiophosphate additive, polymethylsiloxane liquid, wherein the oil further contains di-tert-dodecyl trisulphide, polymethacrylate and a nitrogen-containing copolymer, and the dithiophosphate additive used is zinc alkyl dithiophosphate, with the following ratio of components, wt %: di-tert-dodecyl trisulphide 1.4-2.2; zinc alkyl dithiophosphate 0.7-0.9; fatty acid ester 0.07-0.1; polymethacrylate 0.1-0.3; nitrogen-containing copolymer 0.03-0.04; polymethylsiloxane liquid 0.003-0.005; petroleum oil - up to 100.0.

EFFECT: obtaining gearbox oil having improved anti-wear, low-temperature and demulsification properties.

5 ex, 3 tbl

Description

Предлагаемое изобретение относится к составам смазочных масел и может быть использовано для смазывания зубчатых и червячных передач промышленного оборудования, работающих при средних и высоких нагрузках.The present invention relates to compositions of lubricating oils and can be used for lubricating gears and worm gears of industrial equipment operating at medium and high loads.

Известно редукторное масло (Патент РФ №1593202, C10M 137/10, БИ №19, 1994 г.), содержащее, мас. %:Known gear oil (RF Patent No. 1593202, C10M 137/10, BI No. 19, 1994), containing, by weight. %:

Аллиловый эфир диэтилдитиокарбаминовой кислотыDiethyl dithiocarbamic acid allyl ester 2,0-4,02.0-4.0 Борированный диалкилдитиофосфат цинкаZinc boron dialkyldithiophosphate 0,5-1,50.5-1.5 ПолиметакрилатPolymethacrylate 0,1-0,30.1-0.3 Нефтяное маслоPetroleum oil До 100,0Up to 100.0

Указанное масло характеризуется недостаточным уровнем противозадирных, противоизносных, защитных, противопенных, деэмульгирующих свойств.The specified oil is characterized by an insufficient level of extreme pressure, antiwear, protective, anti-foam, demulsifying properties.

Наиболее близким к заявленному составу является масло для смазывания зубчатых и червячных передач промышленного оборудования, работающих при средних и высоких нагрузках, в том числе при наличии ударных нагрузок, например, при смазке уникальных прессов горячей штамповки (а.с. №958476, C10M 1/18, БИ №34, 1982 г.), содержащее, мас. %:Closest to the claimed composition is oil for lubricating gears and worm gears of industrial equipment operating at medium and high loads, including in the presence of shock loads, for example, when lubricating unique hot stamping presses (AS No. 958476, C10M 1 / 18, BI No. 34, 1982), containing, by weight. %:

Диалкилдитиофосфат цинкаZinc dialkyldithiophosphate 2,0-3,02.0-3.0 Эфир жирной кислотыFatty acid ester 0,1-0,20.1-0.2 Ди-(алкилбензилтио)-этанDi- (alkylbenzylthio) ethane 3,0-5,03.0-5.0 Полиизобутилен с мол. мас. 70-150 тыс.Polyisobutylene with mol. wt. 70-150 thousand 0,015-0,0450.015-0.045 Полиметилсилоксановая жидкостьPolymethylsiloxane Liquid 0,003-0,0050.003-0.005 Нефтяное маслоPetroleum oil До 100,0Up to 100.0

Недостатком этого масла являются недостаточно высокие противоизносные и низкотемпературные, неудовлетворительные деэмульгирующие свойства, поскольку зачастую масла в редукторах работают в условиях интенсивного перемешивания при значительном обводнении (в металлургическом производстве). При попадании в масло воды, при перемешивании полученной смеси может образоваться эмульсия, которая приводит к ухудшению смазочных свойств, усилению электрохимической коррозии, образованию шлама, выбросу масла из системы и, как следствие, к снижению эффективности его использования. Улучшение деэмульгирующих свойств позволит избежать этих нежелательных явлений и сократить расход масла, так как уменьшатся его потери с эмульсией.The disadvantage of this oil is its insufficient anti-wear and low temperature, poor demulsifying properties, since often the oils in the gearboxes work under conditions of intensive mixing with significant watering (in metallurgical production). When water gets into the oil, while mixing the resulting mixture, an emulsion can form, which leads to a deterioration in lubricating properties, increased electrochemical corrosion, formation of sludge, ejection of oil from the system and, as a result, to a decrease in its efficiency. Improving demulsifying properties will avoid these undesirable phenomena and reduce oil consumption, as it will decrease its loss with the emulsion.

Целью предлагаемого изобретения является улучшение противоизносных, низкотемпературных и деэмульгирующих свойств масла за счет введения в нефтяное масло сбалансированной композиции присадок. Одновременно задачей является выбор противозадирного компонента, так как производство используемых в приведенных составах противозадирных присадок (аллиловый эфир диэтилдитиокарбаминовой кислоты, ди-(алкилбензилтио)-этан) в настоящее время отсутствует. Критериями при выборе присадок наряду с требованиями по физико-химическим и эксплуатационным свойствам являются их доступность, экономичность и экологичность. Для этого в нефтяное масло, содержащее эфир жирной кислоты, дитиофосфатную присадку, полиметилсилоксановую жидкость, дополнительно вводят ди-трет-додецил трисульфид, полиметакрилат и азотсодержащий сополимер, а в качестве дитиофосфатной присадки используют алкилдитиофосфат цинка при следующем соотношении компонентов, мас. %:The aim of the invention is to improve the antiwear, low temperature and demulsifying properties of the oil due to the introduction of a balanced composition of additives in petroleum oil. At the same time, the task is to choose an extreme pressure component, since there is currently no production of extreme pressure additives (diethyl dithiocarbamic acid allyl ether, di- (alkylbenzylthio) ethane). The criteria for the selection of additives along with the requirements for physico-chemical and operational properties are their availability, efficiency and environmental friendliness. For this, di-tert-dodecyl trisulfide, polymethacrylate and a nitrogen-containing copolymer are additionally introduced into petroleum oil containing a fatty acid ester, dithiophosphate additive, polymethylsiloxane liquid, and zinc alkyldithiophosphate is used as a dithiophosphate additive in the following ratio of components, wt. %:

Ди-трет-додецил трисульфидDi-tert-dodecyl trisulfide 1,4-2,21.4-2.2 Алкилдитиофосфат цинкаZinc Alkyldithiophosphate 0,7-0,90.7-0.9 Эфир жирной кислотыFatty acid ester 0,07-0,10.07-0.1 ПолиметакрилатPolymethacrylate 0,1-0,30.1-0.3 Азотсодержащий сополимерNitrogen-containing copolymer 0,03-0,040.03-0.04 Полиметилсилоксановая жидкостьPolymethylsiloxane Liquid 0,003-0,0050.003-0.005 Нефтяное маслоPetroleum oil До 100,0Up to 100.0

При этом ди-трет-додецил трисульфид и алкилдитиофосфат цинка входят в масло в виде пакета присадок в концентрации 2,3-3,3, стабилизированного дистиллятным нефтяным маслом.In this case, di-tert-dodecyl trisulfide and zinc alkyl dithiophosphate are included in the oil in the form of an additive package at a concentration of 2.3-3.3 stabilized by distillate oil.

В композиции использованы следующие компоненты.The following components were used in the composition.

Смесь: (ди-трет-додецил трисульфида и алкилдитиофосфата цинка) по ТУ 0257-002-40065452-97 (пакет присадок Т-43), эфир жирной кислоты по ТУ 2499-079-05015207-2002 (присадка В15/41), полиметакрилат по ТУ 0257-001-48328353-00 (присадка Максойл Д), азотсодержащий сополимер по ТУ 6-14-614-76 (присадка Дипроксамин-157), полиметилсилоксановая жидкость по ОСТ 6-02-20-79 (присадка ПМС-200А).Mixture: (di-tert-dodecyl trisulfide and zinc alkyl dithiophosphate) according to TU 0257-002-40065452-97 (additive package T-43), fatty acid ester according to TU 2499-079-05015207-2002 (additive B15 / 41), polymethacrylate according to TU 0257-001-48328353-00 (additive Maxoil D), nitrogen-containing copolymer according to TU 6-14-614-76 (additive Diproxamine-157), polymethylsiloxane liquid according to OST 6-02-20-79 (additive ПМС-200А) .

Для экспериментальной проверки предлагаемого состава были изготовлены шесть образцов (примеры 1-6, таблица 1).For experimental verification of the proposed composition were made six samples (examples 1-6, table 1).

В таблице 2 приведены данные испытаний этих образцов, из которых видно, что примеры 2, 3, 4 оптимального состава имеют высокие противоизносные, низкотемпературные, деэмульгирующие, противопенные свойства.Table 2 shows the test data of these samples, which shows that examples 2, 3, 4 of the optimal composition have high anti-wear, low temperature, demulsifying, anti-foam properties.

Таблица 1Table 1 КомпонентыComponents Содержание компонентов в образцах, мас. %The content of components in the samples, wt. % 1one 22 33 4four 55 6 (прототип)6 (prototype) Ди-трет-додецил трисульфидDi-tert-dodecyl trisulfide 1,21,2 1,41.4 1,81.8 2,22.2 2,42,4 -- Диалкилдитиофосфат цинкаZinc dialkyldithiophosphate -- -- -- -- -- 2,52,5 Алкилдитиофосфат цинкаZinc Alkyldithiophosphate 0,50.5 0,70.7 0,80.8 0,90.9 1,21,2 -- Ди-(алкилбензилтио)-этанDi- (alkylbenzylthio) ethane -- -- -- -- -- 4,04.0 ПолиметакрилатPolymethacrylate 0,050.05 0,10.1 0,20.2 0,30.3 0,50.5 -- Эфир жирной кислотыFatty acid ester 0,050.05 0,070,07 0,080.08 0,100.10 0,130.13 0,10.1 Полиизобутилен с мол. мас. 70-150 тысPolyisobutylene with mol. wt. 70-150 thousand -- -- -- -- -- 0,030,03 Азотсодержащий сополимерNitrogen-containing copolymer 0,020.02 0,030,03 0,030,03 0,040.04 0,050.05 -- Полиметилсилоксановая жидкостьPolymethylsiloxane Liquid 0,0020.002 0,0030.003 0,0040.004 0,0050.005 0,0060.006 0,0050.005 Нефтяное масло с пределами вязкости 135,0-165,0 мм²/с при 40°CPetroleum oil with viscosity limits 135.0-165.0 mm ² / s at 40 ° C до 100up to 100 до 100up to 100 до 100up to 100 до 100up to 100 до 100up to 100 до 100up to 100

При уменьшении концентрации ди-трет-додецил трисульфида ниже 1,4%, алкил-дитиофосфата цинка ниже 0,7%, полиметакрилата ниже 0,1%, эфира жирной кислоты ниже 0,07%, полиметилсилоксановой жидкости ниже 0,003% (пример 1) ухудшаются противозадирные, противоизносные, низкотемпературные, деэмульгирующие и противопенные свойства, увеличение их концентрации выше (2,2; 0,9; 0,3; 0,1; 0,005% соответственно) приводит к некоторому ухудшению противоизносных и деэмульгирующих свойств (пример 5).With a decrease in the concentration of di-tert-dodecyl trisulfide below 1.4%, zinc alkyl dithiophosphate below 0.7%, polymethacrylate below 0.1%, fatty acid ester below 0.07%, polymethylsiloxane liquid below 0.003% (example 1) anti-seize, anti-wear, low-temperature, demulsifying and anti-foam properties deteriorate, an increase in their concentration above (2.2; 0.9; 0.3; 0.1; 0.005%, respectively) leads to some deterioration in the anti-wear and demulsifying properties (example 5).

Следует отметить, что разработанная композиция уступает прототипу по противозадирным свойствам, определяемым на ЧШМ трения по ГОСТ 9490. Известно, что с увеличением концентрации противозадирной присадки улучшаются противозадирные свойства (И_з), но зачастую это приводит к некоторому ухудшению противоизносных свойств. Поэтому в композицию введено оптимальное количество противозадирной присадки, обеспечивающее достаточный уровень противозадирных свойств и не ухудшающее противоизносные свойства масла, о чем свидетельствуют результаты стендовых испытаний масла, полученные на шестеренчатой установке FZG (нормальная работа зубчатого зацепления на 12 ступени нагружения, отсутствие повреждений зубьев в полюсе зацепления), подтверждающие возможность использования масла для смазывания зубчатых передач и редукторов.It should be noted that the developed composition on the inferior prototype pressure properties determined on a four-ball machine friction GOST 9490. It is known that with increasing pressure agent concentration improved extreme pressure properties _(B), but this often leads to some deterioration of anti-wear properties. Therefore, the optimal amount of extreme pressure additive was introduced into the composition, providing a sufficient level of extreme pressure properties and not deteriorating the antiwear properties of the oil, as evidenced by the results of oil bench tests obtained with the FZG gear unit (normal gear operation at 12 loading stages, absence of tooth damage in the gearing pole ) confirming the possibility of using oil to lubricate gears and gears.

Сравнительная характеристика свойств масла согласно изобретению (пример 3) и прототипа (пример 6) приведена в таблице 3, из данных которой следует, что предлагаемое масло превосходит масло известного состава по противоизносным, низкотемпературным, деэмульгирующим и противопенным свойствам.Comparative characteristics of the properties of the oil according to the invention (example 3) and prototype (example 6) are shown in table 3, from the data of which it follows that the proposed oil surpasses the oil of known composition in anti-wear, low temperature, demulsifying and anti-foam properties.

Разработанное редукторное масло имеет высокие противозадирные и несущие свойства, обладает водоотделяющими свойствами и высокой стойкостью к пенообразованию при эксплуатации, благодаря чему снижаются расход энергии и средние температуры в объеме масла, защищает детали от коррозии и ржавления в присутствии влаги.The developed gear oil has high anti-seize and load-bearing properties, has water separating properties and high resistance to foaming during operation, which reduces energy consumption and average temperatures in the oil volume, protects parts from corrosion and rust in the presence of moisture.

Масло изготавливается на установке компаундирования или на любой другой установке, на которой имеются емкости с обогревающим, перемешивающим и фильтрующим устройствами. В подогретое до 70-80°С нефтяное масло вводят присадки. Полученная смесь перемешивается при 70-80°С в течение 3 часов.The oil is made at the compounding unit or at any other unit that has tanks with heating, mixing and filtering devices. Additives are added to the oil heated to 70-80 ° C. The resulting mixture was stirred at 70-80 ° C for 3 hours.

Таблица 2table 2 ПоказателиIndicators ПримерыExamples 1one 22 33 4four 55 6 (прототип)6 (prototype) Трибологические характеристики на ЧШМ трения:Tribological characteristics for FWH friction:             - индекс задира, И_з, Н(кгс)- badass index, And _s , N (kgf) 437(44,5)437 (44.5) 500(51,0)500 (51.0) 520(53,0)520 (53.0) 530(54,0)530 (54.0) 540(55,0)540 (55.0) 579(59)579 (59) - показатель износа, Ди, мм- indicator of wear, Di, mm 0,430.43 0,320.32 0,300.30 0,300.30 0,350.35 0,460.46 Деэмульгирующие свойства:Demulsifying properties:             - время расслоения, мин- time of separation, min 6060 30thirty 30thirty 30thirty 50fifty 6060 - объем слоев (масло-вода-эмульсия), см³ - volume of layers (oil-water-emulsion), cm ³ (35-36-9)(35-36-9) (43-37-0)(43-37-0) (43-37-0)(43-37-0) (43-37-0)(43-37-0) (43-37-0)(43-37-0) (35-5-42)(35-5-42) Температура застывания, °СPour point, ° C Минус 17Minus 17 Минус 20Minus 20 Минус 22Minus 22 Минус 24Minus 24 Минус 27Minus 27 Минус 12Minus 12 Склонность к пенообразованию, см³:The tendency to foaming, cm ³ :             - при 24°С- at 24 ° C 8585 6060 4040 50fifty 4040 100one hundred - при 94°С- at 94 ° C 4545 4040 30thirty 30thirty 30thirty 6060 - при 24°С после испытания при 94°С- at 24 ° C after testing at 94 ° C 7070 50fifty 4040 50fifty 4040 100one hundred Стабильность пены, см³:The stability of the foam, cm ³ :             - при 24°С- at 24 ° C 55 00 00 00 00 1010 - при 94°С- at 94 ° C 00 00 00 00 00 55 - при 24°С после испытания при 94°С- at 24 ° C after testing at 94 ° C 55 00 00 00 00 1010

Таблица 3Table 3 ПоказателиIndicators Образцы маселOil samples Пример 3Example 3 Пример 6 прототипExample 6 prototype Вязкость кинематическая при 40°C, мм²/сKinematic viscosity at 40 ° C, mm ² / s 145,2145.2 137,0137.0 Индекс вязкостиViscosity index 9393 9090 Температура вспышки, определяемая в открытом тигле, °CFlash point determined in open crucible, ° C 220220 216216 Температура застывания, °CPour point, ° C Минус 22Minus 22 Минус 12Minus 12 Зольность, % мас.Ash content,% wt. 0,200.20 0,50.5 Коксуемость, % мас.Coking ability,% wt. 0,490.49 0,620.62 Цвет на колориметре ЦНТ, ед.Color on the colorimeter CNT, units 4,04.0 5,55.5 Коррозионное воздействие на металлы (медная пластина, 3 ч),
баллCorrosion on metals (copper plate, 3 hours),
point 1 в1 in 2 а2 a Трибологические характеристики на ЧШМ трения:Tribological characteristics for FWH friction:     - индекс задира, И_з, Н(кгс)- badass index, And _s , N (kgf) 520(53,0)520 (53.0) 579(59,0)579 (59.0) - показатель износа (нагрузка 196Н, 1 час), Ди, мм- indicator of wear (load 196N, 1 hour), Di, mm 0,300.30 0,460.46 Деэмульгирующие свойства:Demulsifying properties:     - время расслоения, мин- time of separation, min 30thirty 6060 - объем слоев (масло-вода-эмульсия), см³ - volume of layers (oil-water-emulsion), cm ³ (43-37-0)(43-37-0) (35-5-42)(35-5-42) Защитные свойства в камере влажности, коррозионное поражение пластин, %Protective properties in the humidity chamber, corrosion damage to the plates,% 00 1010 Стабильность против окисления в универсальном приборе:Stability against oxidation in a universal device:     - изменение вязкости при 100°C, %- change in viscosity at 100 ° C,% 2,62.6 2,72.7 - изменение кислотного числа, мг КОН/г- change in acid number, mg KOH / g 0,090.09 0,140.14 - осадок, % мас.- sediment,% wt. ОтсутствиеLack of ОтсутствиеLack of Склонность к пенообразовании, см³:The tendency to foaming, cm ³ :     - при 24°C- at 24 ° C 4040 100one hundred - при 94°C- at 94 ° C 30thirty 6060 - при 24°C после испытания при 94°C- at 24 ° C after testing at 94 ° C 4040 100one hundred Стабильность пены, см³:The stability of the foam, cm ³ :     - при 24°C- at 24 ° C 00 1010 - при 94°C- at 94 ° C 00 55 - при 24°C после испытания при 94°C- at 24 ° C after testing at 94 ° C 00 1010 Противозадирные свойства на шестеренчатом стенде FZG, ступень максимальной нагрузкиExtreme pressure properties on gear stand FZG, maximum load level 1212 --

Claims (1)

Редукторное масло, содержащее нефтяное масло, эфир жирной кислоты, дитиофосфатную присадку, полиметилсилоксановую жидкость, отличающееся тем, что масло дополнительно содержит ди-трет-додецил трисульфид, полиметакрилат и азотсодержащий сополимер, а в качестве дитиофосфатной присадки используют алкилдитиофосфат цинка при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Ди-трет-додецил трисульфид 1,4-2,2 Алкилдитиофосфат цинка 0,7-0,9 Эфир жирной кислоты 0,07-0,1 Полиметакрилат 0,1-0,3 Азотсодержащий сополимер 0,03-0,04 Полиметилсилоксановая жидкость 0,003-0,005 Нефтяное масло До 100,0 Gear oil containing petroleum oil, fatty acid ester, dithiophosphate additive, polymethylsiloxane liquid, characterized in that the oil additionally contains di-tert-dodecyl trisulfide, polymethacrylate and a nitrogen-containing copolymer, and zinc alkyldithiophosphate is used as the dithiophosphate additive in the following ratio, .%:
Di-tert-dodecyl trisulfide 1.4-2.2 Zinc Alkyldithiophosphate 0.7-0.9 Fatty acid ester 0.07-0.1 Polymethacrylate 0.1-0.3 Nitrogen-containing copolymer 0.03-0.04 Polymethylsiloxane Liquid 0.003-0.005 Petroleum oil Up to 100.0