ДИОКТИЛСУЛЬФИД КАК EP/AW ДОБАВКА ДЛЯ ТРАНСМИССИОННЫХ МАСЕЛ
1. НАЗНАЧЕНИЕ
Формуляция трансмиссионного масла для механических коробок передач и дифференциалов с использованием диоктилсульфида в качестве бесзольной EP/AW добавки (замена серо-фосфорных соединений).
Класс масла: API GL-5, SAE 75W-90 (для гипоидных передач)
2. РЕЦЕПТУРА (на 100 кг)
2.1. Базовое масло (80-85 кг)
- Базовое масло Group II+/III: 80 кг (вязкость при 100°C = 14-15 сСт)
- ПАО-6 (опционально для улучшения низкотемпературных свойств): 5 кг
2.2. Пакет присадок
EP/AW добавки:
| Компонент | Концентрация, % | Количество на 100 кг, г | Назначение |
|---|---|---|---|
| Диоктилсульфид (ДОС) | 2.0-4.0 | 2000-4000 | Активная сера для EP-пленки |
| Дибензилдисульфид | 1.0 | 1000 | Синергист EP |
| Трикрезилфосфат (TCP) | 0.5 | 500 | Противоизносная добавка |
Модификаторы трения:
- Олеиновая кислота: 0.3% (300 г)
- Сложный эфир: 0.5% (500 г)
Антиоксиданты:
- Фенольный антиоксидант: 0.5% (500 г)
- Аминный антиоксидант: 0.3% (300 г)
Детергенты/диспергенты:
- Сульфонат кальция: 1.5% (1500 г)
Модификатор вязкости:
- Полимер (OCP): 6% (6000 г)
Депрессант температуры застывания: 0.3% (300 г)
Пеногаситель: 0.01% (10 г)
3. МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ ДОС В ТРАНСМИССИОННЫХ МАСЛАХ
3.1. Формирование EP-пленки при экстремальном давлении
При высоких температурах (150-200°C) и давлениях (>1 ГПа) в зоне контакта зубьев шестерен:
- ДОС термически разлагается → высвобождается активная сера (S)
- Сера реагирует с поверхностью железа (Fe):
Fe + S → FeS (сульфид железа) - Образуется защитная пленка FeS (толщина 0.1-1 мкм)
- FeS имеет низкую прочность на сдвиг → предотвращает задир (scuffing) и заедание (seizure)
3.2. Противоизносные свойства
При умеренных нагрузках:
- ДОС адсорбируется на металлической поверхности
- Образует граничную смазочную пленку
- Снижает коэффициент трения на 30-40%
4. ПРОЦЕДУРА ПРИГОТОВЛЕНИЯ
Аналогична методологии 8, с особенностями:
- ДОС вводить после нагрева базового масла до 80°C (повышенная температура для лучшего растворения)
- Перемешивать с ДОС при 80°C, 60 минут (более длительное, чем для моторных масел)
- Последовательность введения присадок:
- ДОС + дибензилдисульфид (EP-компоненты вместе)
- Антиоксиданты
- Детергенты
- Модификатор вязкости
- Остальные компоненты
5. КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА
5.1. EP-свойства (критично для GL-5)
Тест на четырехшариковой машине (ASTM D2783):
| Параметр | С ДОС 3% | Без ДОС | Норма API GL-5 |
|---|---|---|---|
| Нагрузка сваривания (Welding Load), кг | 315-350 | 180-200 | ≥250 |
| Индекс задира (Load Wear Index) | 60-70 | 35-40 | ≥55 |
Интерпретация:
- ДОС обеспечивает увеличение несущей способности в 1.5-2 раза
- Соответствует требованиям API GL-5 для гипоидных передач
5.2. Противоизносные свойства
Тест ASTM D5182 (FZG Gear Test):
| Параметр | С ДОС 3% | Без ДОС | Норма GL-5 |
|---|---|---|---|
| Стадия отказа (Fail Stage) | 12+ | 8-9 | ≥12 |
Результат: Масло с ДОС проходит все 12 стадий нагружения без задира → соответствует GL-5
5.3. Совместимость с синхронизаторами (для КПП)
Тест на коэффициент трения (µ):
- Статический µ: 0.08-0.11 (норма для синхронизаторов)
- Динамический µ: 0.07-0.10
- ДОС не снижает µ ниже критического уровня → совместимость OK
6. ИСПЫТАНИЯ В ЭКСПЛУАТАЦИИ
6.1. Испытания на стенде
Нагрузки:
- Крутящий момент: 300 Н·м
- Скорость вращения: 3000 об/мин
- Температура масла: 90-110°C
- Продолжительность: 500 часов
Результаты:
- Износ зубьев шестерен: <0.1 мм (приемлемо)
- Изменение вязкости: <10% (стабильность)
- Образование шлама: минимальное
6.2. Полевые испытания
Автомобиль: Легковой автомобиль с механической КПП
Пробег: 100 000 км
Результаты:
- Отсутствие шума и затрудненного переключения передач
- Анализ масла после 100 тыс. км:
- Вязкость: в норме
- Содержание железа (Fe): <150 ppm (норма <200 ppm)
- TBN: снижение на 40% (масло сохраняет запас щелочности)
7. ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ
7.1. Стоимость EP-добавок на 100 кг масла
| EP-добавка | Концентрация, % | Цена, руб/кг | Стоимость, руб |
|---|---|---|---|
| ДОС | 3.0 | 250 | 750 |
| ZDDP (традиционная) | 2.5 | 400 | 1000 |
| Серо-фосфорные экстремально-давящие присадки | 4.0 | 350 | 1400 |
Вывод: ДОС на 25-50% дешевле альтернатив при сопоставимой эффективности
7.2. Увеличение ресурса трансмиссии
- Стандартное масло GL-4: ресурс КПП ~150 000 км
- Масло GL-5 с ДОС: ресурс КПП ~250 000 км (увеличение на 65%)
Экономический эффект:
- Стоимость ремонта КПП: 80 000-150 000 руб
- Отсрочка ремонта на 100 000 км → существенная экономия
8. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ И НОРМАТИВНЫЕ АСПЕКТЫ
8.1. Содержание серы
- Содержание серы от ДОС (3%): ~0.3% S в готовом масле
- Норма для GL-5: до 5% S допустимо
- ДОС обеспечивает необходимую серу в рамках норм
8.2. Отсутствие тяжелых металлов
- ДОС не содержит цинка, свинца, хлора
- Соответствует европейским экологическим требованиям
9. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРИМЕНЕНИЮ
9.1. Типы передач
- Гипоидные передачи (главные передачи легковых и грузовых автомобилей)
- Механические коробки передач (синхронизированные)
- Дифференциалы повышенного трения (LSD)
9.2. Интервал замены
- Легковые автомобили: 80 000-100 000 км
- Грузовые автомобили: 60 000-80 000 км
- Внедорожная техника: 40 000-50 000 км или 2 года
10. ЛИТЕРАТУРА
- API GL-5 Specification: American Petroleum Institute, Service Category for Automotive Gear Oils.
- ASTM D2783: Standard Test Method for Measurement of Extreme-Pressure Properties using Four-Ball Machine.
- ASTM D5182: Standard Test Method for Evaluating the Scuffing Load Capacity of Oils (FZG Visual Method).