Smar staly stosowany przy bardzo duzych obciazeniach Przedmiotem wynalazku jest udoskonalony smar staly stosowany przy bardzo duzych obciazeniach.W szczególnosci wynalazek ten odnosi sie do smarów stalych, sporzadzonych na bazie litu lub wapnia z zastoso¬ waniem dodatków.Smary stale, zwane niewlasciwie równiez smarami mineralnymi, stanowia smary, które skladaja si.e glów¬ nie z olejów mineralnych lub syntetycznych oraz róznego rodzaju srodków zageszczajacych. Konwencjonalnymi srodkami zageszczajacymi sa albo mydla z róznych metali wybranych z grup metali I, II, III, ukladu periodycz¬ nego pierwiastków, lub mieszaniny wymieninonych mydel. Jako najbardziej nowoczesne srodki zageszczajace nalezy nastepnie rozpatrywac rózne rodzaje organof ilowych glin (bentonity, zel krzemionkowy) niektóre barw¬ niki, jak ftalocyjaniny i w koncu kilka typów polimerów lub zwiazków organicznych o bardziej róznorodnej budowie wewnetrznej. Nowoczesne smary stale skladaja sie nie tylko z cieczy smarnych i czynników zagesz¬ czajacych, lecz zawieraja jeszcze dodatki, z których kazdy spelnia wyraznie okreslona funkcje.Znane sa smary stale, które zawieraja dodatki, sluzace do polepszenia przyczepnosci, wlasciwosci przeciw¬ rdzewnych, wlasciwosci antyutleniajacych, zwiekszenia odpornosci na zmywajace dzialanie wody itd. Jednym z czynników szerszej stosowanych w smarach stalych jest czynnik E.P. (srodek umozliwiajacy przenoszenie du¬ zych nacisków jednostkowych). Czynniki E.P. stanowia dodatki, które poprawiaja odpornosc smarów stalych na obciazenia, ograniczajace zuzycie czesci, które znajduja sie w ruchu wzgledem siebie, zapobiegaja zarówno zatar- ciom, jak i zgrzewaniom lub rozszerzaja dalej aktywnosci smarów przy wyzszych obciazeniach i przy wyzszej temperaturze.Przedmiotem wynalazku sa smary stale E.P., a zwlaszcza specjalne typy smarów stalych, które sa odpo¬ wiednie do wytrzymania duzych obciazen. Bardziej odpowiednimi czynnikami E.P. sa równiez z ekonomicznego punktu widzenia, sole olowiu karboksylowych kwasów tluszczowych, które posiadaja duzy ciezar czasteczkowy na przyklad oleiniany, stearyniany i nafteny olowiu.Istnieja liczne inne rodzaje czynników E.P., ogólnie biorac dodatki E.P. dla smarów stalych sa podobne do dodatków E.P. dla olejów smarnych. W olejach smarnych stosuje sie równiez czesto siarke, chlor i chlorowane2 80886 skladniki siarkowe. Zdarza sie czesto, ze czynniki E.P. dodawane do smarów stalych, jesli nawet zwiekszaja w sposób skuteczny odpornosc na obciazenia wplywaja negatywnie na inne wlasciwosci smarów jak na przyklad na wlasnosci ochronne na dzialanie temperatury wystepujacej podczas operacji, lub tez na wplyw wilgotnosci, który moze spowodowac rozklad czynnika E.P. i powstawanie substancji mogacych wywolac korozje. Dalszymi wypadkami, w których uzycie czynników E.P. jest praktycznie niemozliwe sa te, w których sam wymieniony czynnik dziala ujemnie na budowe wewnetrzna smaru stalego, powodujac mianowicie zmniejszenie konsystencji, które wystepuje w czasie mechanicznej pracy smaru stalego, doprowadzajac czesto do wytworzenia calkowitej plynnosci smaru. Wypadki takie wystepuja przy stosowaniu niektórych naftenów olowiu.Celem niniejszego wynalazku jest stworzenie czynnika E.P. stosunkowo korzystnego z punktu widzenia ekonomicznego, a który dawalby lepsze wyniki równiez z punktu widzenia odpornosci na zuzycie i nie wykazy¬ walby niedostatków zarówno z uwagi na mozliwosci dzialania korozyjnego, jak i z uwagi na mozliwosci dzialania zmiekczajacego na smary stale, które zawieraly beda wymieniony skladnik.Znana jest dobrze dzialalnosc szczególnych substancji, które posiadaja taka charakterystyczna budowe wewnetrzna, ze miedzyatomowe wiazania miedzy sieciami przestrzennymi, które polozone sa w sasiadujacych plaszczyznach sa znacznie slabsze, niz wiazania miedzyatomowe w tej samej plaszczyznie i z tego powodu naprezenie slizgowe, dzialajace równolegle do plaszczyzny siatki przestrzennej okazuje sie znacznie mniej aktyw¬ ne niz naprezenie dzialajace w kierunku prostopadlym do niego. Substancjami tego rodzaju sa grafit, dwu¬ siarczek molibdenu i inne substancje których siatka przestrzenna jest tzw. „siatka warstwowa", wsród których to substancji znajduja sie halogenki kadmu.Podane substancje sa tak zwanymi stalymi srodkami smarnymi, przy czym pierwsze dwa z posród nich sa najbardziej znane równiez z tego powodu, ze znajduja sie w handlu jako faza olejowa, w postaci bardziej lub mniej rozcienczonej zawiesiny. W przeciwienstwie do tego halogenki kadmu, z uwagi na ich szczególne wlasnosci (rozpuszczalnosc w cieczach i nieznaczne mozliwosci utrzymania w formie roztworu) nie sa stosowane w produk¬ tach olejowych.Zgodnie z wynalazkiem stosuje sie sole kadmu w produktach ropy, które sa smarami stalymi, a które z uwagi na swe szczególne wlasciwosci polegajace na tym, ze zawieraja male ilosci wody, pozwalaja uzyskac bardzo homogeniczne dyspersje produktów, które wzielismy pod uwage. Stwierdzono, ze sole kadmu, a zwlasz¬ cza chlorek kadmu, dodane do smarów stalych, posiadaja wlasciwosci zwiekszenia odpornosci na obciazenia smarów stalych E.P., zwlaszcza smarów litowych i wapniowych. Udoskonalenie to mozna latwo zbadac srod¬ kami laboratoryjnymi.Poszczególne wlasciwosci smarów znanych oraz smarów wedlug wynalazku zilustrowano wykresami na rysunkach. Rozpatrujac krzywa wykonana przy pomocy urzadzenia badawczego, podczas konwencjonalnego badania smaru stalego, litowego, (Fig. 1) i porównujac ta krzywa z krzywymi 2 smarów o zawartosci litu, sklasy¬ fikowanych jako E.P. (Fig. 2 i 3), mozna latwo zauwazyc, ze smar. staly wedlug Fig. 2 wykazuje obciazenie zatarcia, a glównie obciazenie przy którym nastepuje zgrzanie, wyzsze niz pojawiaja sie przy smarze stalym wedlug Fig. 1 (55 KG. zamiast 50 KG. i 260 KG zamiast 150 KG). Z wykresu odnoszacego sie do Fig. 3, mozna zauwazyc, przez porównanie z Fig. 1 ze wystepuje zwiekszenie obciazenia zgrzewania.Niezaleznie od zwiekszenia obciazen zgrzewania, które wynikaja z krzywych podanych w Fig. 2 i 3 w po¬ równaniu z krzywa wedlug Fig. 1, mozna zauwazyc, zwlaszcza w wypadku odnoszacym sie do Fig. 3 znaczna poprawe w ograniczeniu zuzycia po zatarciu.Przez dodanie do smarów stalych wedlug Fig. 1 jako dodatków soli kadmowych, a zwl*$z kadmu, uzyskuje sie wynik podobny dcTuzyskiwanego przy stosowaniu znanych czynników E.P., równiez przy stosunkowo niskiej koncentracji dodatków. Juz przy 1% dodatku chlorku kadmu (Fig. 4) (wszystkie sole nieorga¬ niczne wymienione z opisie niniejszego patentu, obliczone sa jako sole bezwodne), wystepuje w porównaniu z podstawowym smarem stalym wedlug Fig. 1, zwiekszenie obciazenia zgrzewania do 185 KG. i nieznaczne zwiekszenie obciazenia, przy którym wystepuje zatarcie. Przy zwiekszaniu koncentracji az do 4% wystepuje glównie zwiekszanie obciazenia, przy którym nastepuje zatarcie az do'70 KG. (Fig. 5 i 6). Waznym jest stwier¬ dzenie, ze we wszystkich trzech ostatnich wypadkach, które odnosza sie do smarów stalych o zawartosci 1%, 2% i 4% chlorku kadmu, nastepuje zadziwiajaca poprawa w ograniczeniu zuzycia po zatarciu. Dzialalnosc E.P., która wystapila w smarach stalych na skutek soli kadmu, zostala wyrazniej wykazana przy pomocy aparatu Timken'a.Bardzo waznym faktem jest to ze podczas gdy normalny smar staly, litowy wedlug Fig. 1, wykazuje maksymalne obciazenie, przy którym nie pojawia sie zatarcie, wynoszace 12 Ibs (5,45 KG), to dwa smary stale wedlug Fig. 5 i 6, zmieniaja to obciazenie bezposrednio na 60-65 Ibs (27,3—29,6 KG) i wytrzymuja w sposób zadowalajacy porównanie zarówno pod wzgledem maksymalnego obciazenia, przy którym nie wystepuje zatarcie, oraz pod wzgledem cisnienia, ze znajdujacym sie w handlu smarem o znanych wlasciwosciach E.P. (Fig. 2).Podane wyzej porównanie przedstawiono w Tablicy I.80886 3 Tablica I* Produkty badane Smar staly litowy Fig. 1 Smar staly E.P. (produkt handlowy zawierajacy Pb) Smar staly litowy + 2% CdCI2 Fig. 5 Smar staly litowy + 4% CdCI2 Fig. 6 Maksymaine obciazanie przy którym nie wystepuje zatarcie 5,45 KG 25A KG 27,3 KG 29,6 KG Wytrzymywane cisnienie 340 at. 1094 at. 1700at. 1500 at.Przykladowe wykresy podane na rysunkach wykonane sa we wspólrzednych,,obciazenie-zuzycle" uzyska¬ ne przy uzyciu wielu zestawów skladników. Ponizej podano wyniki badan wykonanych na próbkach zestawów przygotowanych zgodnie z niniejszym wynalazkiem i badan wykonanych na próbkach konwencjonalnych sma¬ rów stalych. Wyniki podano w ten sposób, iz porównanie ostatnio podanych smarów stalych ze smarami wedlug niniejszego wynalazku, jest bardzo latwe.Przyklad I. Na wykresie Fig. 1 wyrazono liczbowo wlasnosci E.P. konwencjonalnego smaru stalego litowego. Na wykresie podano w dolnej czesci, linie ciagla, która przedstawia elastyczna deformacje kul przy obciazeniu statycznym (linia Hertza). W czesci górnej pokazana jest krótka linia/która przedstawia zuzycie kul przy obciazeniach dynamicznych (1500 obr/min), dla wyznaczen trwalych minute, przy róznych obciazeniach.Na wykresie wykonanym w skali logarytmicznej, oznaczono na osiach odcietych zastosowane obciazenia w KG, a na osiach rzednych przecietne srednice uszkodzenia powierzchni w milimetrach. Istnieje maksymalne obciazenie, wynoszace 50 KG, przy którym nie wystepuje zatarcie; istniejace przy maksymalnym obciazeniu cisnienie, przy którym nie pojawia sie zatarcie wynosi 18 990 KG/cm2, a obciazenie zgrzewania wynosi 150 KG.Wyjasnienia i definicje ogólnego charakteru, podane dla Fig. 1 w przykladzie I, moga byc równiez uzyte dla wszystkich wykresów w nastepnych przykladach.Przyklad II. Na Fig. 2 wyrazono liczbowo wlasnosci E.P. konwencjonalnego smaru stalego (oznaczo¬ nego jako typ A), który zawiera olów. Istnieje maksymalne obciazenie wynoszace 55 KG, przy którym nie wystepuje zatarcie; istniejace przy maksymalnym obciazeniu cisnienie, przy którym nie wystepuje zatarcie wy¬ nosi 20 030 KG/cm2. Obciazenie zgrzewania wynosi 260 KG.Przyklad III. Na Fig. 3 wyrazono liczbowo wlasnosci E.P. konwencjonalnego smaru stalego E.P (oznaczonego jako typ B), który zawiera olów. Istnieje maksymalne obciazenie wynoszace 50 KG, przy którym nie wystepuje zatarcie. Istniejace przy maksymalnym obciazeniu cisnienie, przy którym nie wystepuje zatarcie wynosi 20060 KG/cm2 Obciazenie zgrzewania wynosi 200 KG.Przyklad IV. Na Fig. 4 wyrazono liczbowo wlasnosci E.P. smaru stalego litowego, zawierajacego 1% chlorku kadmu. Istnieje maksymalne obciazenie, wynoszace 55 KG, przy którym nie wystepuje zatarcie. Istnieja¬ ce przy maksymalnym obciazeniu cisnienie, przy którym nie wystepuje zatarcie wynosi 22 070 KG/cm3. Obcia¬ zenie zgrzewania wynosi 190 KG.Przyklad V. Na Fig. 5 wyrazono liczbowo wlasnosci E.P. smaru stalego litowego, zawierajacego 2% chlorku kadmu. Obciazenie maksymalne, przy którym nie wystepuje zatarcie wynosi 70 KG. Istniejace przy obciazeniu maksymalnym cisnienie, przy którym nie powstaje zatarcie, wynosi 20 630 KG/cm2. Obciazenie zgrzewania wynosi 190 KG.Przyklad VI. Na Fig. 6 wyrazono liczbowo wlasnosci E.P. smaru stalego litowego, który zawiera 4% chlorku kadmu. Maksymalne obciazenie, przy którym nie wystepuje zatarcie wynosi 70 KG. Istniejace przy obciazeniu maksymalnym cisnienie, przy którym nie wystepuje zatarcie wynosi 20 630 KG/cm2. Obciazenie zgrzewania wynosi 250 KG.Przyklad VII. Na Fig. 7 wyrazono liczbowo wlasnosci E.P. smaru stalego litowego, który zawiera 8% chlorku kadmu. Obciazenie maksymalne, przy którym nie wystepuje zatarcie wynosi 90 KG. Istniejace przy obciazeniu maksymalnym cisnienie, przy którym nie wystepuje zatarcie wynosi 23 110 KG/cm2. Obciazenie zgrzewania wynosi 260 KG.Przyklad VIII. Na Fig. 8 wyrazono liczbowo poprawe wlasnosci E:P. smaru stalego E.P. litowego typu A, przedstawionego w przykladzie II, która zostaje uzyskana jezeli smar ten zostanie uzupelniony 4%4 80886 chlorku kadmu. Obciazenie maksymalne, przy którym nie wystepuje zatarcie wynosi 90 KG. Istniejace przy maksymalnym obciazeniu cisnienie, przy którym nie wystepuje zatarcie wynosi 21 640 KG/cm2 Obciazenie zgrzewania wynosi 280KG. VB™ • P1Z Vw V d,'?" Na Fi9' 9 wyrazono ,iczbowo wlasnosci E.P. smaru stalego litowego, który uzupel- mono 4% chlorku kadmu . 1,27% tiosiarczanu sodu (obliczone jako sole bezwodne). Obciazenie maksymalne przy którym nie wystepuje zatarcie wynosi 80 KG. Istniejace przy obciazeniu maksymalnym cisnienie przy" którym nie powstaje zatarcie wynosi 23 580 KG/cm2. Obciazenie zgrzewania wynosi 450 KG oh.«,tP'?! k l\dn£^ Flg; 1° WVraZOn° 'iCZbOWO WlaSnOSCi EP- litowe»° smaru stale9° "spelnionego 4% chlorku kadmu . 1,05% czteroboranu sodu (obliczone jako sole bezwodne). Maksymalne obciazenie przy którym nie powstaje zatarcie wynosi 90 KG. Istniejace przy maksymalnym obciazeniu cisnienie, przy którym powstaje zatarce wynosi 23 110 KG/cm2. Obciazenie zgrzewania wynosi 440KG: ^orym powstaje u.1, PTkliad ^•NaF:fl-11^raionolic2bowo wlasnosci E.P. smaru stalego wapniowego jako takiego.Maksymalne obc.aien.e. przy którym nie wystepuje zatarcie wynosi 45 KG. Istniejace przy obciazeniu maksymal¬ nym cisnienie przy którym wystepuje zatarcie wynosi 17 090 KG/cm2. Obciazenie zgrzewania wynosi 160 KG a«dJ7£V|1J u u* fi9- ? V^raZOn° "CZbOWO WlasnoSci EP- smaru «**** wapniowego, do którego dodano 5% kadmu. Maksymalne obciazenie, przy którym nie wystepuje zatarcie wynosi 95 KG. Istniejace przy wanjfw 'HoITiSoTg ****"*• PtZV ktÓrVm "ie "W^ 2ata™ wynosi 20 570 kG/cm2. Obciazenie zgrze- PL