PL191127B1

PL191127B1 - Mieszanina smarująca,połączenie przegubowe kuliste i zastosowanie mieszaniny smarującej

Info

Publication number: PL191127B1
Application number: PL349960A
Authority: PL
Inventors: Ryuichi Masumori; Keiji Tanaka; Yoshihisa Yatsuzuka
Original assignee: Shell Int Research
Priority date: 1999-02-12
Filing date: 2000-02-09
Publication date: 2006-03-31
Also published as: EP1155103B1; ZA200106482B; KR100600455B1; JP4245717B2; DE60013780T2; KR20010112266A; CN1214096C; JP2000230186A; CA2362514A1; PL349960A1; DE60013780D1; WO2000047699A1; US6500787B1; CA2362514C; AU755493B2; BR0008139B1; CN1340092A; AR021659A1; AU2909900A; EP1155103A1

Abstract

1. Mieszanina smarujaca, znamienna tym, ze zawiera skladnik (A) stanowiacy 100 czesci wagowych materialu lepkosciowego o lepkosci od 3·10 3 do 10 5 mN·s/m 2 (cP) w temperaturze 25°C, który jest przynajmniej jednym materialem wybranym z grupy skladajacej sie z (i) kauczuku poliizo- prenowego i z (ii) lepkiej mieszaniny zawierajacej kauczuk poliizoprenowy oraz zawierajaca skladnik (B) stanowiacy 15-45 czesci wagowych przynajmniej jednego skladnika z grupy amidów alifatycznych reprezentowanych przez formule (1) R 1 CONH 2 (1) gdzie R 1 oznacza nasycona lub nienasycona grupe alkilowa zawierajaca 15-17 atomów wegla, oraz biamidów alifatycznych reprezentowanych przez formule (2) R 1 CONHR 2 NHCOR 1 (2) gdzie R 1 oznacza nasycona lub nienasycona grupe alkilowa, a R 2 oznacza metylen lub etylen, a takze skladnik (C) stanowiacy 5-30 czesci wagowych przynajmniej jednego wosku wybranego z grupy skladajacej sie z wosku polietylenowego, wosku parafinowego oraz wosku mikrokrystalicznego. PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest mieszanina smarująca, połączenie przegubowe kuliste i zastosowanie mieszaniny smarującej.

Wynalazek ten odnosi się w szczególności do połączeń przegubowych kulistych zawierających gniazdo kuliste z żywicy syntetycznej oraz metalowy czop kulisty, które to połączenie przegubowe kuliste zawiera ponadto mieszaninę smarującą według niniejszego wynalazku, a także sposób wykorzystania mieszaniny smarującej w takim połączeniu przegubowym kulistym.

W połączeniach przegubowych kulistych używanych powszechnie w samochodach, podstawowym sposobem smarowania jest obecność smaru pomiędzy gniazdem kulistym, a metalowym czopem kulistym. W celu zachowania i poprawienia działania połączeń przegubowych kulistych proponowanych było w przeszłości kilka sposobów. Przykładowo, w celu zapobieżenia ścieraniu zwiększona została twardość czopu kulistego, w celu zwiększenia właściwości ślizgowych żywicy jako takiej zastosowano molibden, grafit lub olej smarujący w gnieździe kulistym, lub też na wewnętrznej powierzchni gniazda kulistego wprowadzony został rowek pełniący funkcję zbiornika smaru.

Istnieje jednakże pewna granica udoskonaleń połączeń przegubowych kulistych wykorzystujących te sposoby. W chwili obecnej uważa się, że główną możliwością udoskonalenia działania połączeń przegubowych kulistych są smary o udoskonalonych właściwościach.

Połączenia przegubowe kuliste umieszczane są w niezmiernie ważnych punktach systemu zawieszenia oraz układu kierowniczego związanych z ruchem pojazdów mechanicznych. Połączenie wywiera bezpośredni wpływ na ruch. Z tego względu, większe przemieszczenie czopu kulistego pod obciążeniem stanowi poważny problem.

W procesie składania czopu kulistego, gniazda kulistego i oprawy wywiera się pewne obciążenie na gniazdo kuliste poprzez czop kulisty tak, żeby luz pomiędzy czopem kulistym i gniazdem kulistym był tak mały, jak to tylko możliwe, wykorzystując zaletę elastyczności żywicy syntetycznej. Usiłuje się również ograniczać, w możliwie wysokim stopniu, przemieszczenie czopu kulistego pod wpływem obciążenia. W rezultacie, w przestrzeni pomiędzy czopem kulistym, a gniazdem kulistym utrzymywane jest pewne ciśnienie, a zwykły smar ulega wytłoczeniu z przestrzeni pomiędzy czopem kulistym, a gniazdem kulistym wraz z upływem czasu. Wskutek tego, pod wpływem ruchu rośnie moment obrotowy, a membrana smarująca ulega pęknięciu w miarę powtarzającego się ruchu, powodując powstanie bezpośredniego kontaktu pomiędzy czopem kulistym, a gniazdem kulistym, postępujące ścieranie oraz nadmierne przemieszczenie czopu kulistego.

Mieszanina smarująca przeznaczona do użycia w połączeniach przegubowych kulistych przylega korzystnie pod obciążeniem zarówno do czopu kulistego, jak i do gniazda kulistego w celu utworzenia membrany o stałej grubości. Mieszanina smarująca korzystnie pływa gładko po części ślizgowej, gdy czop kulisty przechodzi od stanu stacjonarnego do stanu ruchomego, a membrana smaru utrzymywana jest korzystnie bez zmiany nawet przy powtarzającym się ruchu czopu kulistego tak, że zachowane jest stabilne smarowanie.

Następujące patenty dotyczą zagadnienia połączeń przegubowych kulistych.

Zgłoszenie japońskie Kokai nr Sho 60[1985]-31598 opisuje smar zawierający olej syntetyczny na bazie a-poliolefiny o lepkości kinematycznej 500-2000 mm²/s w temperaturze 40°C, wosk parafinowy, wosk amidu kwasu tłuszczowego oraz środek zagęszczający na bazie mocznika.

Zgłoszenie japońskie Kokai nr Hei 2[1990]-194095 opisuje smar przeznaczony dla połączeń przegubowych kulistych zawierający środek zagęszczający na bazie mocznika, uwodorniony olej mineralny wolny od wosku o lepkości kinematycznej 50-500 mm²/s w temperaturze 40°C, olej parafinowy oraz wosk amidu kwasu tłuszczowego.

Zgłoszenie japońskie Kokai nr Hei 6[1994]-116581 opisuje środek smarujący dla połączeń przegubowych kulistych charakteryzujący się zawartością kauczuku poliizoprenowego lub lepkiego materiału na bazie kauczuku poliizoprenowego o lepkości 3-10³-10⁵ mN-s/m² (cP, centypuaz

1cP = 1/100 P, 1P (puaz) =10^-1 Pa-s) w temperaturze 25°C oraz amidu alifatycznego lub biamidu alifatycznego.

Niniejszy wynalazek dotyczy dalszego udoskonalenia technologii upowszechnionej przez nasze zgłoszenie patentowe Kokai nr Hei 6[1994]-116581.

Przedmiotem niniejszego wynalazku jest mieszanina smarująca, charakteryzująca się tym, że zawiera składnik (A) stanowiący 100 części wagowych lepkiego materiału o lepkości wynoszącej od

5 2

3-10³do 10⁵ mN-s/m² (cP) w temperaturze 25°C, który jest przynajmniej jednym materiałem wybranym

PL 191 127 B1 spośród grupy składającej się z kauczuku poliizoprenowego i lepkiej mieszaniny zawierającej kauczuk poliizoprenowy oraz zawierająca składnik (B) stanowiący 15-45 części wagowych przynajmniej jednego komponentu z grupy zawierającej amidy alifatyczne reprezentowane przez formułę (1)

R¹CONH2 (1) (gdzie R¹ oznacza nasyconą lub nienasyconą grupę alkilową zawierającą 15-17 atomów węgla) oraz biamidy alifatyczne reprezentowane przez formułę (2)

R¹CONHR²NHCOR¹ (2) (gdzie R¹ oznacza nasyconą lub nienasyconą grupę alkilową, a

R² oznacza metylen lub etylen), oraz składnik (C) stanowiący 5-30 części wagowych przynajmniej jednego wosku wybranego z grupy zawierającej wosk polietylenowy, wosk parafinowy oraz wosk mikrokrystaliczny.

Ponadto, przedmiotem niniejszego wynalazku jest połączenie przegubowe kuliste zawierające gniazdo kuliste z żywicy syntetycznej oraz metalowy czop kulisty, charakteryzujące się tym, że zawiera mieszaninę smarującą, która zawiera składnik (A) stanowiący 100 części wagowych materiału lep3 5 2 kościowego o lepkości od 3-10 do 10 mN-s/m (cP) w temperaturze 25°C, który jest przynajmniej jednym materiałem wybranym z grupy składającej się z (i) kauczuku poliizoprenowego i z (ii) lepkiej mieszaniny zawierającej kauczuk poliizoprenowy oraz zawierająca składnik (B) stanowiący 15-45 części wagowych przynajmniej jednego składnika z grupy amidów alifatycznych reprezentowanych przez formułę (1)

R¹CONH2 (1) (gdzie R¹ oznacza nasyconą lub nienasyconą grupę alkilową zawierającą 15-17 atomów węgla), oraz biamidów alifatycznych reprezentowanych przez formułę (2)

R¹CONHR¹NHCOR¹ (2) (gdzie R¹ oznacza nasyconą lub nienasyconą grupę alkilową, a R² oznacza metylen lub etylen), a także składnik (C) stanowiący 5-30 części wagowych przynajmniej jednego wosku wybranego z grupy składającej się z wosku polietylenowego, wosku parafinowego oraz wosku mikrokrystalicznego.

Przedmiotem wynalazku jest również zastosowanie mieszaniny smarującej według wynalazku w połączeniu przegubowym kulistym zawierającym gniazdo kuliste z żywicy syntetycznej oraz metalowy czop kulisty.

Odkryto, że mieszanina smarująca według niniejszego wynalazku daje w rezultacie jej zastosowania mały moment obrotowy, w szczególności w warunkach roboczych (moment obrotowy przy obracaniu się), szczególnie w warunkach roboczych w temperaturze pokojowej oraz powoduje zahamowanie zmian momentu obrotowego, a także daje połączenie przegubowe kuliste o dobrej wytrzymałości.

Odkryto ponadto, że mieszanina ta powstrzymuje zmiany zachodzące w czopie kulistym pod wpływem powtarzającego się użytkowania. W testach trwałości zauważono dobrą odporność na ścieranie.

Składnik (A) użyty jako środek nadający lepkość w niniejszym wynalazku ma związek z przyczepnością do powierzchni ślizgu połączenia przegubowego kulistego i właściwością gładkiego działania, a jego lepkość mieścić się musi w zakresie od 3-10³ do 10⁵ mN-s/m² (cP) w temperaturze 25°C. Jeśli lepkość wynosi mniej niż 3-10³ mN-s/m² (cP), środek smarujący posiada słabe własności przylegania i membrana poślizgowa ma tendencję do przecieniania się tak, że żywica i metal tworzą bezpośredni kontakt w płaszczyźnie granicznej powodując w rezultacie wzrost momentu obrotowego. Z drugiej strony, jeśli lepkość jest większa niż 10⁵ mN-s/m² (cP), zwiększona zostaje oporność samego oleju smarującego powodując wzrost momentu obrotowego połączenia przegubowego kulistego.

Wymieniony powyżej kauczuk poliizoprenowy posiada jednostkę powtarzalną CH3

-CH2-CH-CH2-CH2- (3) i/lub

CH3

-CH2 -CH = CH2-CH2 (4)

PL 191 127 B1

Kauczuk poliizoprenowy będzie zawierał w ogólności blok (3) i/lub (4) wymieniony powyżej. Dodatki polimerowe, takie jak polibutylen, poliizobutylen i polimetakrylan mogą nie osiągać celu niniejszego wynalazku, w przeciwieństwie do poliizoprenu.

Lepka mieszanina zawierająca kauczuk poliizoprenowy może być otrzymana dzięki dodatkowi oleju mineralnego i/lub oleju syntetycznego do kauczuku poliizoprenowego. Nie ma szczególnej granicy stosunku zawartości, a mieszanina może być zaakceptowana, jeśli lepkość mieści się w zakresie od 3-10³do 10⁵mNs/m² (cP).

Olej syntetyczny definiowany jest jako znany publicznie olej, używany jako olej bazowy do produkcji typowego oleju smarującego lub smaru, na przykład parafinowy olej mineralny lub naftenowy olej mineralny, jako typy oleju mineralnego lub a-poliolefinowy, kooligomer a-olefiny i etylenu, glikol polietylenu i glikol polipropylenu, jako typy oleju na bazie glikolu alkilenowego, alkilodifenyloeter, jako olej typu eterowego oraz dimetylosilikon, jako typ oleju silikonowego.

Amid użyty jako składnik (B) ma za zadanie nadanie lepkiemu składnikowi (A) postaci stałej lub półstałej oraz zredukowanie współczynnika tarcia pomiędzy żywicą, a metalem, jak również poprawienie wewnętrznej płynności substancji lepkiej. Jeżeli zawartość tego składnika jest mniejsza niż 15 części wagowych smar staje się zbyt miękki i ma tendencję do łatwego spływania tak, że efekt poprawienia własności ślizgowych pomiędzy żywicą, a metalem jest osłabiony. Z drugiej strony, jeśli jego zawartość jest większa niż 45 części wagowych, smar staje się zbyt twardy i trudny do obróbki, a własności smarujące również są obniżone. Występuje również ryzyko tego, że wypełnienie przestrzeni pomiędzy czopem kulistym, a gniazdem kulistym pod obciążeniem będzie zbyt trudne.

Wosk polietylenowy, wosk parafinowy i/lub wosk mikrokrystaliczny użyty jako składnik (C) ma za zadanie redukcję oporów przepływu w smarze tworzonym przez składnik (A) i składnik (B) i stąd redukcję wzrostu momentu obrotowego połączenia przegubowego kulistego wynikającego z oporu lepkości. Jeśli jego zawartość jest mniejsza niż 5 części wagowych efekt redukcji oporów przepływu jest zbyt mały i nie można oczekiwać zmniejszenia momentu obrotowego połączenia przegubowego kulistego. Z drugiej strony, jeśli zawartość ta jest większa niż 30 części wagowych, smar staje się zbyt twardy i trudny do obróbki. Oczekiwany efekt może również nie zostać osiągnięty i może nie być możliwe wprowadzenie smaru pod ciśnieniem w operacji wypełniania połączenia. Wymieniony powyżej wosk polietylenowy jest substancją otrzymaną jako produkt uboczny w procesie produkcji polietylenu. Jest to wosk syntetyczny taki jak produkt rozkładu termicznego polietylenu lub produkt bezpośredniej polimeryzacji etylenu. Korzystne jest użycie wosku polietylenowego o średniej masie cząsteczkowej wynoszącej 900-4000 oraz temperaturze topnienia 100-130°C. Wosk parafinowy i wosk mikrokrystaliczny są woskami pochodnymi ropy naftowej zaliczanymi do wosków naturalnych. W procesie destylacji surowego oleju pod obniżonym ciśnieniem, wosk parafinowy otrzymywany jest z destylatu poprzez separację i rafinację. Jest to nasycony związek węglowodorowy z głównym składnikiem o postaci prostych łańcuchów węglowodorowych o średniej masie cząsteczkowej wynoszącej 300-500. Wosk o temperaturze topnienia 40-70°C jest korzystny. Wosk mikrokrystaliczny otrzymywany jest z oleju resztkowego po destylacji oleju surowego pod ciśnieniem. Zawiera on nasycone związki węglowodorowe w postaci mikrokrystalicznej o masie cząsteczkowej 500-700, z głównym składnikiem w postaci węglowodoru z łańcuchem bocznym lub węglowodoru o postaci łańcucha. Wosk o temperaturze topnienia wynoszącej 60-100°C jest korzystny.

Możliwe jest, jeśli to niezbędne, dodanie do mieszaniny smarującej według wynalazku antyutleniacza, środka przeciwrdzewnego, środka polepszającego właściwości oleju, smaru stałego, środka przeciwdziałającego ścieraniu oraz dodatku przeznaczonym do pracy pod ekstremalnie wysokimi ciśnieniami.

Poniżej wyszczególniono wyniki testów przeprowadzonych z zastosowaniem smaru według wynalazku dla połączeń przegubowych kulistych: wielkość uniesienia po teście wytrzymałości (10⁶ powtórzeń) wynosi korzystnie 0,1 mm lub mniej, lub korzystniej 0,08 mm lub mniej, najkorzystniej 0,05 mm lub mniej. „Uniesienie” zostało zdefiniowane w przykładach. Moment rozruchowy w temperaturze -20°C wynosi korzystnie 50,0 kg · cm lub mniej, a moment obrotowy w temperaturze -20°C wynosi korzystnie 30,0 kg^cm lub mniej. Moment rozruchowy w temperaturze 25°C wynosi korzystnie 13,0 kg^cm lub mniej.

Penetracja po ugniataniu według normy ASTM D 217 mieści się korzystnie w zakresie od 220 do 340 0,1 mm w temperaturze 25°C, w szczególności 260 do 320 dla smaru według wynalazku dla połączeń przegubowych kulistych. Jeśli penetracja pougniataniu jest mniejsza niż 220, mieszanina ta może stać się zbyt twarda, a stosowanie mieszaniny smarującej może być utrudnione, na przykład

PL 191 127 B1 wypełnienie połączenia smarem. Jeśli penetracja po ugniataniu jest większa niż 340 0,1 mm w temperaturze 25°C, mieszanina może stać się zbyt miękka i istnieje ryzyko wypłynięcia smaru z powierzchni ślizgowych połączenia, co spowoduje słabe smarowanie i zwiększenie momentu obrotowego lub nadmierne zużycie połączenia.

Temperatura kroplenia wynosi korzystnie 80°C lub więcej, w szczególności 95°C lub więcej, korzystnie 100°C lub więcej dla smaru według wynalazku dla połączeń przegubowych kulistych. W trakcie rzeczywistego użytkowania pojazdów mechanicznych możliwe jest, że temperatura osiągnie 80°C w połączeniu znajdującym się blisko silnika za względu na promieniowanie cieplne, i przy zastosowaniu smaru o temperaturze kroplenia około 80°C istnieje ryzyko, że smar ten wypłynie z powierzchni ślizgowych połączenia przegubowego kulistego powodując nadmierne zużycie i uszkodzenie połączenia.

Wynalazek zostanie przedstawiony bardziej szczegółowo w przykładach zastosowania oraz przykładach porównawczych. Jednakże wynalazek ten nie jest ograniczony do tych przykładów.

P r z y k ł a d 1 (według wynalazku.)

Pojemnik ze stali nierdzewnej załadowany został 200 g poliizoprenu (w dalszej części środek lepkościowy A) o lepkości wynoszącej 5,2-10⁴ mN-s/m² (cP) w temperaturze 25°C, 80 g bistearylamidu etylenu (w dalszej części amid A) oraz 30 g wosku polietylenowego, po czym zawartość ta została podgrzana do temperatury 150°C przy mieszaniu. Ogrzewanie zatrzymano, gdy zawartość uległa stopieniu i stała się przezroczysta, a następnie dodany został antyutleniacz z rodzaju amin w ilości 1%, po czym nastąpiło studzenie do temperatury pokojowej. Zawartość została ugnieciona do osiągnięcia jednorodności, przy użyciu młyna trójwalcowego w celu otrzymania smaru. Dla uzyskanego tak produktu penetracja po ugniataniu wynosiła 283 0,1 mm w temperaturze 25°C, a temperatura kroplenia 130°C.

P r z y k ł a d 2 (według wynalazku)

Środek lepkościowy (środek lepkościowy B w dalszej części) otrzymany został poprzez zmieszanie poliizoprenu o lepkości 5,2-10⁶ mN-s/m² (cP) w temperaturze 25°C w ilości 60% wagowych oraz poli-a-olefiny jako oleju syntetycznego o lepkości kinematycznej 33,0 mm²/s w temperaturze 40°C w ilości 40% wagowych. Lepkość środka lepkościowego B wynosiła 8,0-10⁴ mN-s/m² (cP) w temperaturze 25°C z pomiaru lepkościomierzem typu B. Pojemnik ze stali nierdzewnej załadowany został 200 g tego środka lepkościowego, 70 g amidu A i 30 g wosku parafinowego, i zawartość podgrzana została do temperatury 150°C przy mieszaniu. Ogrzewanie zatrzymano, gdy zawartość uległa stopieniu i stała się przezroczysta, następnie dodany został antyutleniacz z rodzaju amin w ilości 1%, po czym nastąpiło studzenie do temperatury pokojowej.

Zawartość została ujednorodniona przy użyciu młyna trójwalcowego w celu otrzymania smaru. Dla uzyskanego tak produktu penetracja po ugniataniu wynosiła 268 0,1 mm w temperaturze 25°C, a temperatura kroplenia 124°C.

P r z y k ł a d 3 (według wynalazku)

W celu otrzymania środka lepkościowego (środek lepkościowy C w dalszej części) wymieszano poliizopren o lepkości 5,2-10⁶ mN-s/m² (cP) w temperaturze 25°C w ilości 40% wagowych oraz olej mineralny w ilości 60% wagowych o lepkości kinematycznej 23,5 mm²/s w temperaturze 40°C. Lepkość tego środka wynosiła 1,1-10⁴ mN-s/m² (cP) w temperaturze 25°C zmierzona w lepkościomierzu typu B. Pojemnik ze stali nierdzewnej załadowany został 200 g środka lepkościowego C, 60 g amidu A i 40 g wosku mikrokrystalicznego. Zawartość podgrzana została do temperatury 150°C przy mieszaniu. Ogrzewanie zatrzymano, gdy zawartość uległa stopieniu i stała się przezroczysta, a następnie dodany został antyutleniacz z rodzaju amin w ilości 1%, po czym nastąpiło studzenie do temperatury pokojowej. Zawartość została po ochłodzeniu ujednorodniona przy użyciu młyna trójwalcowego w celu otrzymania smaru. Dla uzyskanego tak produktu penetracja po ugniataniu wynosiła 295 0,1 mm w temperaturze 25°C, atemperatura kroplenia 129°C.

P r z y k ł a d 4 (według wynalazku)

Pojemnik ze stali nierdzewnej załadowany został 200 g środka lepkościowego B, 80 g stearylamidu (amidu B w dalszej części) i 30 g wosku mikrokrystalicznego. Zawartość podgrzana została do temperatury 150°C przy mieszaniu, i gdy zawartość uległa stopieniu i stała się przezroczysta ogrzewanie zatrzymano. Dodany został następnie antyutleniacz z rodzaju amin w ilości 1%, po czym nastąpiło studzenie do temperatury pokojowej. Zawartość została po ochłodzeniu ujednorodniona przy użyciu młyna trójwalcowego w celu otrzymania smaru. Dla uzyskanego tak produktu penetracja po ugniataniu wynosiła 310 0,1 mm w temperaturze 25°C, a temperatura kroplenia 95°C.

PL 191 127 B1

Przykład 5 (według wynalazku)

Pojemnik ze stali nierdzewnej załadowany został 200 g środka lepkościowego B oraz po 40 g amidu A i amidu oleilowego (amid C w dalszej części), po czym 30 g wosku mikrokrystalicznego. Zawartość podgrzana została do temperatury 150°C przy mieszaniu, gdy zawartość uległa stopieniu i stała się przezroczysta ogrzewanie zatrzymano. Dodany został następnie antyutleniacz z rodzaju amin w ilości 1%, po czym nastąpiło studzenie do temperatury pokojowej. Zawartość została ujednorodniona przy użyciu młyna trójwalcowego w celu otrzymania smaru. Dla uzyskanego tak produktu penetracja po ugniataniu wynosiła 292 0,1 mm w temperaturze 25°C, a temperatura kroplenia 102°C.

Przykła d porównawczy 1

Pojemnik ze stali nierdzewnej załadowany został 200 g środka lepkościowego B,po czym po 50 g amidu A i amidu oleilowego C. Zawartość podgrzana została do temperatury 150°C przy mieszaniu. Proces i metoda były takie same jak w przykładach 1-5 według wynalazku. Dla uzyskanego tak produktu penetracja po ugniataniu wynosiła 294 0,1 mm w temperaturze 25°C, a temperatura kroplenia 107°C.

Przykład porównawczy 2

Otrzymaliśmy środek lepkościowy (środek lepkościowy D w dalszej części) poprzez wymieszanie poliizoprenu o lepkości 3,0-10⁶ mNs/m² (cP) w temperaturze 25°C w ilości 80% wagowych oraz poli-a-olefiny o lepkości kinematycznej 33,0 mm²/s w temperaturze 40°C w ilości 20% wagowych. Lepkość środka lepkościowego D wynosiła 5,0-10⁵ mNs/m² (cP) w temperaturze 25°C (poza zakresem lepkości ustalonym w niniejszym wynalazku) zmierzona lepkościomierzem typu B. Pojemnik ze stali nierdzewnej załadowany został 200 g tego środka lepkościowego, 70 g amidu A i 20 g wosku parafinowego, a następnie zawartość podgrzana została do temperatury 150°C przy mieszaniu. Następujące dalej proces i metoda były takie same jak w przykładach 1-5 według wynalazku. Dla uzyskanego tak produktu penetracja po ugniataniu wynosiła 255 0,1 mm w temperaturze 25°C, a temperatura kroplenia 130°C.

Przykład porównawczy 3

Środek lepkościowy (środek lepkościowy E w dalszej części) przygotowano poprzez wymiesza52 nie poliizoprenu o lepkości 1,5· 10 mNs/m (cP) w temperaturze 25°C w ilości 30% wagowych oraz oleju mineralnego o lepkości kinematycznej 26,0 mm²/s w temperaturze 40°C w ilości 70% wagowych. Lepkość zmierzona lepkościomierzem typu B środka lepkościowego D wynosiła 800 mN-s/m² (cP) (poza zakresem lepkości ustalonym w niniejszym wynalazku) w temperaturze 25°C. Pojemnik ze stali nierdzewnej załadowany został 200 g środka lepkościowego E, 70 g amidu A i 30 g wosku mikrokrystalicznego, a następnie zawartość podgrzana została do temperatury 150°C przy mieszaniu. Następujące dalej proces i metoda były takie same jak w przykładach 1-5 według wynalazku. Dla uzyskanego tak produktu penetracja po ugniataniu wynosiła 294 0,1 mm w temperaturze 25°C, a temperatura kroplenia 125°C.

Przykład porównawczy 4

Użyto smaru litowego do połączeń przegubowych kulistych produkowanego na rynku przez naszą firmę.

Przykład porównawczy 5

Użyto smaru litowego ogólnego zastosowania produkowanego na rynku przez nas naszą firmę.

Przykład porównawczy 6

Użyto smaru litowego do połączeń przegubowych kulistych produkowanego na rynku przez innego producenta.

Tabela 1 i tabela 2 przedstawiają ogólne właściwości i rezultaty badań momentu obrotowego i wytrzymałości dla smarów uzyskanych w przykładach 1-5 według wynalazku oraz smarów otrzymanych w przykładach porównawczych 1-6. Metody badawcze opisane są poniżej. Testy momentu obrotowego i wytrzymałości wykonane zostały dla różnych rodzajów produktów smarujących z wykorzystaniem testowego połączenia przegubowego kulistego przedstawionego na fig. 1-4.

Przedmiot wynalazku przedstawiony jest na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia ogólną budowę połączenia przegubowego kulistego z tworzywa sztucznego, (a) przedstawia części i ogólny schemat konstrukcji oraz (b) przedstawia ogólną budowę ukończonego urządzenia, fig. 2 - ogólną strukturę urządzenia testowego mającego na celu określenie parametrów momentu obrotowego połączenia przegubowego kulistego ze smarem, fig. 3 - rozłączone części położenia obciążanego z fig. 2, fig. 4 -rozłączone części położenia obrotowego z fig. 2.

PL 191 127 B1

Wyjaśnienie symboli:

1. gniazdo kuliste

2. czop kulisty

3. gniazdo

4. stalowa płyta

5. połączenie przegubowe kuliste

6. część obciążana

7. pokrywka części przewijającej

8. miejsce do przymocowania termopary

9. oprawa

10. korek wstępnego zwiększenia ciśnienia

11. nakrętka ustalająca wstępnego zwiększenia ciśnienia

12. nakrętka ustalająca

13. miejsce przyłączenia

14. igła wskaźnika

15. nakrętka przeciwdziałająca poślizgowi

16. nakrętka przeciwdziałająca poślizgowi

17. nakrętka regulacji

18. rama obrotu

19. nakrętka zakleszczająca

20. łącznik

21. zawór bezpieczeństwa

22. komórka DP cylindra obciążenia

23. zawór nadmiarowy cylindra obciążenia

24. zawór nadmiarowy cylindra wibracyjnego

25. zawór nadmiarowy cylindra obrotowego

26. cylinder obciążenia

27. igła wskaźnika

28. wskaźnik ciśnienia oleju cylindra wibracyjnego

29. wskaźnik ciśnienia oleju cylindra obrotowego

30. przełącznik graniczny

31. przełącznik graniczny

32. połączenie przegubowe kuliste przełącznika granicznego

33. przełącznik bliski

34. przełącznik bliski

35. przełącznik bliski

Test momentu obrotowego czop kulisty: stal chromowo molibdenowa, średnica głowicy kulistej: 20 mm czop kulisty: żywica poliamidowa

Warunki testowe. Temperatura: 25°C oraz -20°C. Ciśnienie wstępne: 1 000 kg. Obracanie: ±30°C, 30 cykli na minutę.

Moment rozruchowy: maksymalny moment obrotowy przy starcie ruchu po dwóch godzinach okresu spoczynkowego następującego po zbudowaniu połączenia (kg-cm).

Moment obrotowy: po dokonaniu pomiaru wymienionego wyżej momentu rozruchowego, czop kulisty obracany był 10 razy, po czym następował pomiar tego momentu obrotowego (kg-cm).

Połączenie przegubowe kuliste złożone zostało po jednorodnym pokryciu powierzchni czopu kulistego i gniazda kulistego testowanym smarem. Jako moment rozruchowy mierzyliśmy największy moment obrotowy w ciągu pierwszych dwóch godzin po złożeniu połączenia. Po pomiarze momentu rozruchowego, jak opisano powyżej, mierzyliśmy moment obrotowy natychmiast po dziesięciokrotnym obrocie czopu kulistego.

Próba trwałości połączeń przegubowych kulistych.

Próba trwałości wykonywana była w warunkach opisanych poniżej na połączeniu przegubowym kulistym zbudowanym jak powyżej. Ocena ta dokonana została na podstawie wielkości uniesienia czopu kulistego. Wielkość uniesienia definiowana jest jako wielkość obruszenia (deformacji) czopu

PL 191 127 B1 kulistego opisywanego powyżej, po obciążeniu czopu kulistego w kierunku osiowym obciążeniem o wielkości 50 kg.

Warunki testu. Temperatura: 25°C. Ciśnienie wstępne: 1000 kg

Obciążenie ±250 kg, 60 cykli na minutę (kierunek osiowy).

Oscylacja: ±15°C, 50 cykli na minutę. Obroty: ±15°C, 50 cykli na minutę. Oscylacja: 10⁶ razy.

Pomiar uniesienia: mnożony przez ±50 kg.

Jako składnik (C) w przykładzie według wynalazku oraz przykładzie porównawczym zastosowano dostępne na rynku woski, a ich właściwości fizyczne wyszczególnione zostały poniżej.

Wosk polietylenowy - średnia masa cząsteczkowa: 1000, wartość penetracji: 25, temperatura topnienia: 109°C.

Wosk parafinowy - średnia masa cząsteczkowa: 640, wartość penetracji: 13, temperatura topnienia: 65°C.

Wosk mikrokrystaliczny - średnia masa cząsteczkowa: 620, wartość penetracji: 21, temperatura topnienia: 70°C.

Przy zastosowaniu produktów smarujących z przykładów 1-5 według wynalazku, moment obrotowy połączenia przegubowego kulistego jest niewielki zarówno w temperaturze pokojowej (25°C), jak i w niskiej temperaturze (-20°C). Różnica ta pomiędzy momentem rozruchowym, a momentem obrotowym jest mała. W szczególności niewielki jest moment obrotowy w temperaturze pokojowej. Otrzymano doskonałe rezultaty małej wielkości uniesienia w teście wytrzymałości. Dla produktu z przykładu porównawczego 1 przygotowanego bez dodatku składnika (C), moment obrotowy jest większy zarówno w normalnej, jak i obniżonej temperaturze w porównaniu z przykładem 5 według wynalazku. Ponadto, moment rozruchowy jest większy w temperaturze pokojowej. Dla produktu z przykładu porównawczego 2, w którym składnik (A) był środkiem lepkościowym o wysokiej lepkości wynoszącej 10⁵ mN-s/m² (cP) lub więcej, obserwowano wysokie wartości momentów rozruchowego i obrotowego w normalnej i wysokiej temperaturze. Dla produktu z przykładu porównawczego 3, w którym składnik (A) był środkiem lepkościowym o lepkości mniejszej niż 3-10³ mN-s/m², otrzymano wysokie wartości momentu obrotowego w niskiej temperaturze, a zarówno moment rozruchowy, jak i moment obrotowy były duże w temperaturze pokojowej. W przykładach porównawczych 4-6 zastosowaliśmy popularne, dostępne na rynku, artykuły smarujące. Wartości zarówno momentu rozruchowego, jak i momentu obrotowego w temperaturze pokojowej były wysokie w przykładzie porównawczym 4, a dla temperatury niskiej były wysokie w przykładzie porównawczym 6. W przykładzie porównawczym 5 wartości momentu obrotowego były wysokie w normalnej, jak i w niskiej temperaturze.

T a b e l a 1

Mieszaniny i właściwości (części wagowe, g)	Przykład według wynalazku
1	2	3	4	5
1 2	3	4	5	6	7
Składnik (A)	Środek lepkościowy A Środek lepkościowy B Środek lepkościowy C Środek lepkościowy D Środek lepkościowy E	200	200	200	200	200
Składnik (B)	Amid A Amid B Amid C	70	70	60	80	40 40
Składnik (C)	Wosk polietylenowy Wosk parafinowy Wosk mikrokrystaliczny	30	30	40	30	30

PL 191 127 B1 cd. tabeli 1

1	2	3	4	5	6	7
Właściwościogólne	Penetracja po ugniataniu Temperatura kroplenia, °C Objętość odparowania (99°C, 22 godz.) Trwałość na utlenianie, % wagowych (99°C, 100 godz.) Mpa)	283 130 0,56 0,022	268 124 0,61 0,024	295 129 0,55 0,025	310 95 0,53 0,025	292 102 0,58 0,024
Test połączenia przegubowego kulistego	Test mo-	-20°C	moment rozruchowy	40,4	45,8	47,3	41,4	45,0
mentu		moment obrotowy	23,0	23,6	23,9	25,9	24,8
obrotowego, kg-cm	-25°C	moment rozruchowy	22,0	19,0	24,0	28,5	25,3
	moment obrotowy	11,8	11,5	11,0	12,3	12,0
	Wielkość uniesienia w teście trwałości	0,047	0,039	0,043	0,047	0,050
	(10⁶ razy),	mm

T ab el a 2

Mieszaniny i właściwości (części wagowe, g)	Przykład według wynalazku
1	2	3	4	5	6
Składnik (A)	Środek lepkościowy A Środek lepkościowy B Środek lepkościowy C Środek lepkościowy D Środek lepkościowy E	200	200	200
Składnik (B)	Amid A Amid B		50	70	70
Amid C		50
Składnik (C)	Wosk polietylenowy
Wosk parafinowy			20
Wosk mikrokrystaliczny			30
Właściwościogólne	Penetracja po ugniataniu	294	255	294	278	276	244
Temperatura kroplenia, °C	107	130	125	200	193	62
Objętość odparowania (99°C, 22 godz.)	0,72	0,55	0,58	0,35	0,45	0,40
Trwałość na utlenianie, % wagowych	0,028	0,024	0,026	0,034	0,017	0,429
(99°C, 100 godz.)	Mpa)
Test połączenia przegubowego kulistego	Test mo-	-20°C	moment rozruchowy	43,3	64,3	45,5	41,3	65,7	68,4
mentu		moment obrotowy	28,4	40,2	28,3	28,4	58,4	35,3
obrotowe-
go, kg-cm	-25°C	moment rozruchowy	28,3	30,8	25,5	35,6	37,3	33,6
	moment obrotowy	13,1	19,1	16,2	20,5	35,8	11,9
Wielkość uniesienia w teście	0,051	0,030	0,054	0,045	0 300	0,039
trwałości (10⁶ razy), mm

PL 191 127 B1

Claims

1. Mieszanina smarująca, znamienna tym, że zawiera składnik (A) stanowiący 100 części wagowych materiału lepkościowego o lepkości od 3-10³ do 10⁵ mN-s/m² (cP) w temperaturze 25°C, który jest przynajmniej jednym materiałem wybranym z grupy składającej się z (i) kauczuku poliizoprenowego i z (ii) lepkiej mieszaniny zawierającej kauczuk poliizoprenowy oraz zawierająca składnik (B) stanowiący 15-45 części wagowych przynajmniej jednego składnika z grupy amidów alifatycznych reprezentowanych przez formułę (1)

R¹CONH2 (1) ₁ gdzie R¹ oznacza nasyconą lub nienasyconą grupę alkilową zawierającą 15-17 atomów węgla, oraz biamidów alifatycznych reprezentowanych przez formułę (2)

R¹CONHR²NHCOR¹ (2) gdzie R¹ oznacza nasyconą lub nienasyconą grupę alkilową, a R² oznacza metylen lub etylen, a także składnik (C) stanowiący 5-30 części wagowych przynajmniej jednego wosku wybranego z grupy składającej się z wosku polietylenowego, wosku parafinowego oraz wosku mikrokrystalicznego.

2. Połączenie przegubowe kuliste zawierające gniazdo kuliste z żywicy syntetycznej oraz metalowy czop kulisty, znamienne tym, że zawiera mieszaninę smarującą, która zawiera składnik (A) stanowiący 100 części wagowych materiału lepkościowego o lepkości od 3-10³ do 10⁵ mN-s/m²w temperaturze 25°C, który jest przynajmniej jednym materiałem wybranym z grupy składającej się z (i) kauczuku poliizoprenowego i z (ii) lepkiej mieszaniny zawierającej kauczuk poliizoprenowy oraz zawierająca składnik (B) stanowiący 15-45 części wagowych przynajmniej jednego składnika z grupy amidów alifatycznych reprezentowanych przez formułę (1)

R¹CONH2 (1) gdzie R¹ oznacza nasyconą lub nienasyconą grupę alkilową zawierającą 15-17 atomów węgla, oraz biamidów alifatycznych reprezentowanych przez formułę (2)

3. Zastosowanie mieszaniny smarującej jak określono w zastrz. 1 w połączeniu przegubowym kulistym zawierającym gniazdo kuliste (1) z żywicy syntetycznej oraz metalowy czop kulisty (2).