PODMAZIVANJE

Tribomehanički sistemi

Predavanje br. 2

Šta je podmazivanjeŠta je podmazivanje??

Podmazivanje je osnovna aktivnost Podmazivanje je osnovna aktivnost preventivnog odrpreventivnog održavanja žavanja tehničkih sistema i tehničkih sistema i definiše se kao primena određenog definiše se kao primena određenog sredstva sa ciljem da se smanji sila trenja, sredstva sa ciljem da se smanji sila trenja, a samim tim i habanje i oštećenje kliznih a samim tim i habanje i oštećenje kliznih površina površina (JUS M.C3. 303).(JUS M.C3. 303).

Materijal na kliznim površinama kojim se Materijal na kliznim površinama kojim se postižu ti efekti predstavlja mazivo. postižu ti efekti predstavlja mazivo.

Osnovna funkcija ulja za podmazivanje u tribomehaničkom sistemu je tribološke

prirode i sastoji se u razdvajanju direktnog dodira kontaktnih površina

koje se relativno kreću – zadatak podmazivanja u užem smislu.

FUNKCIJE MAZIVAFUNKCIJE MAZIVA Smanjenje trenja i habanja,Smanjenje trenja i habanja, Hlađenje komponenti sistema iHlađenje komponenti sistema i ZaštitZaštitaa od korozije elemenata sistema od korozije elemenata sistema.. Zaštita od prodiranja različitih kontaminenata u Zaštita od prodiranja različitih kontaminenata u

zonu kontakta,zonu kontakta, Prenosa snage i kretanjaPrenosa snage i kretanja Zaptivanja između zone visokog pritiska i zone Zaptivanja između zone visokog pritiska i zone

niskog pritiska u hidrauličnim sistemima,niskog pritiska u hidrauličnim sistemima, Elektroizolacije.Elektroizolacije.

Komponente tribomehaničkog sistema izložene su dejstvu toplote generisane trenjem, ali i apsorbuju toplotu koja se stvara u procesima unutrašnjeg sagorevanja goriva ili kompresije radnog medija.

Tribomehanički elementi izloženi su hemijskom dejstvu materija koje nastaju kao produkt kontaminacije i degradacije ulja i koje izazivaju pojavu korozije.

Da bi efikasno obavljalo svoje funkcije mazivo treba da: Izdrži spoljašnje kontaktno opterećenje i obezbedi

razdvajanje kontaktnih površina, Odvede toplotu generisanu trenjem i/ili

sagorevanjem, Obezbedi kontrolu procesa korozije i rđe, Sprečava procese stvaranja taloga usled

degradacije maziva, Spreči pojavu samopaljenja u motorima, Obezbedi uklanjanje nerastvorljivih kontaminenata i Neutrališe bilo kakve korozione produkte koji se

mogu stvoriti u procesu funkcionisanju sistema.

Značaj podmazivanja

Podmazivanje je od suštinskog značaja za pouzdano funkcionisanje opreme.

Generalno je prihvaćeno da je 60% mehaničkih otkaza u tehničkim sistemima direktno povezano sa neadekvatnom praksom podmazivanja, dok dobro podmazivanje može i tri puta produžiti vek trajanja tribomehaničkih sistema.

Stepen razdvajanja površinaStepen razdvajanja površina

h / Rah / Ra'' gde su:gde su: - relativna debljina maziva,- relativna debljina maziva, Ra'=(RaRa'=(Ra11

22+Ra+Ra2222))0.50.5,,

RaRa11 i Ra i Ra22 - srednje aritmetičko odstupanje profila hrapavosti - srednje aritmetičko odstupanje profila hrapavosti kontaktnih površina,kontaktnih površina,

h - debljina sloja maziva,h - debljina sloja maziva, Smatra se da su površine u direktnom kontaktu za vrednostiSmatra se da su površine u direktnom kontaktu za vrednosti < <

11,, u delimičnom za u delimičnom za = 1 = 1, a potpuno razdvojene za vrednosti , a potpuno razdvojene za vrednosti znatno veće od znatno veće od 11..

Vrste podmazivanja s obzirom na Vrste podmazivanja s obzirom na stepen razdvajanja, odnosno stepen razdvajanja, odnosno debljinu sloja maziva mogu se debljinu sloja maziva mogu se definisati dve bazne :definisati dve bazne :

PotpunoPotpuno podmazivanje i podmazivanje i NepotpunoNepotpuno podmazivanje. podmazivanje.

POTPUNO PODMAZIVANJE

Potpuno podmazivanje se ostvaruje u uslovima postojanja sloja maziva čija debljina dovoljna za potpuno razdvajanje kontaktnih površina. Za formiranje takvog sloja potrebno je u mazivu (u tečnom ili gasovitom stanju) obezbediti dovoljan unutrašnji pritisak da podnese spoljašnje opterećenje bez razaranja.

Potpuno podmazivanje se realizuje na različite načine:Dovođenjem fluida pod pritiskom: hidrostatičko podmazivanje i gasno-statičko podmazivanje

Samogenerisanjem unutrašnjeg pritiska u fluidu:

Hidrodinamičko podmazivanje, Elasto-hidrodinamičko podmazivanje i Gasno-dinamičko podmazivanje.

NEPOTPUNO PODMAZIVANJE

Nepotpuno podmazivanje nastaje u uslovima formiranja sloja maziva čija debljina nije dovoljna da onemogući direktan kontakt površina. Ono se ispoljava u dva vida:

Granično podmazivanje iMešovito podmazivanje.

0,001 - 0,01 10 - 100 1 - 100

Hidrodinamičko podmazivanje

0,02 - 0,15 1 - 4 0,01 - 1

Mešovito podmazivanje

0,03 - 0,2 < 1 0,005 - 0,1

Granično podmazivanje

Relativna debljina

Minimalna debljina hmin , mm

Koeficijent

trenja

Karakteristike sloja maziva Mehanizam podmazivanja

Mehanizam podmazivanja definisan je konstrukcijskim rešenjem datog tribomehaničkog sistema.

Sama makrogeometrija kontaktnih površina predodređuje mogući vid podmazivanja.

Predodređen vid podmazivanja može biti promenjiv zavisno od promene parametara radnih uslova – kontaktnog pritiska, brzine klizanja, temperature i karakteristika maziva.

r

r

u

u2

1

1

2

r

ru

u2

11

2

Komfornepovršine

Nekomfornepovršine

Stribec-ova kriva

Granično podmazivanjeGranično podmazivanje

Ulje

1

2

Granično podmazivanjeGranično podmazivanje Granično podmazivanje je vrsta nepotpunog

podmazivanja kod koje su veličina trenja između površina u relativnom kretanju i veličina habanja određene svojstvima površina i fizičko-hemijskim svojstvima maziva.

Granično podmazivanje se najčešće javlja kod tribomehaničkih sistema koji rade sa velikim opterećenjima, pri visokim velikim opterećenjima, pri visokim temperaturama, a malim brzinamatemperaturama, a malim brzinama.

Kao jedini mogući vid podmazivanja, javlja se kod otvorenih sporohodih zupčastih prenosnika, lanaca, užadi itd..

Sistem sa graničnim podmazivanjem ima sledeće opšte karakteristike:

Spregnute površine su u direktnom dodiru, Debljina sloja maziva teži nuli, Hidrodinamički efekti i veličina viskoznosti

maziva nisu od uticaja na tribološke karakteristike sistema.

Tribološke karakteristike sistema su određene međusobnom interakcijom veoma tankih slojeva maziva i materijala čvrstih površina.

Mešovito podmazivanjeMešovito podmazivanje

Ulje

1

2

0,01 – 1 m

= 1 - 4

Mešovito podmazivanjeMešovito podmazivanje

Režim mešovitog podmazivanja predstavlja Režim mešovitog podmazivanja predstavlja kombinaciju graničnog i hidrodinamičkog kombinaciju graničnog i hidrodinamičkog podmazivanja.podmazivanja.

Kontakt se odvija delimično preko mikroneravnina Kontakt se odvija delimično preko mikroneravnina sa adsorbovanim monomolekularnim ili sa adsorbovanim monomolekularnim ili višemolekularnim slojevima, a delimično preko višemolekularnim slojevima, a delimično preko uspostavljenog sloja maziva.uspostavljenog sloja maziva.

Za proces podmazivanja pri mešovitom Za proces podmazivanja pri mešovitom podmazivanju relevantni su kako fizička svojstva podmazivanju relevantni su kako fizička svojstva maziva (presudna za hidrodinamičko maziva (presudna za hidrodinamičko podmazivanje), tako i hemijske interakcije između podmazivanje), tako i hemijske interakcije između maziva, odnosno aditiva u mazivima, i čvrstog maziva, odnosno aditiva u mazivima, i čvrstog materijala (presudne za granično podmazivanje).materijala (presudne za granično podmazivanje).

Gde je prisutno mGde je prisutno mešovito ešovito podmazivanjepodmazivanje?? Ovaj vid podmazivanja susreće se kod Ovaj vid podmazivanja susreće se kod

zupčastih parova, kugličnih i valjčastih zupčastih parova, kugličnih i valjčastih kotrljajih ležaja, zaptivki, pa čak i kotrljajih ležaja, zaptivki, pa čak i konvencionalnih kliznih ležaja. konvencionalnih kliznih ležaja.

Istraživanja pokazuju da mešovito Istraživanja pokazuju da mešovito podmazivanje ima poseban značaj jer je u podmazivanje ima poseban značaj jer je u realanim uslovima nemoguće na mikro realanim uslovima nemoguće na mikro planu eliminisati efekte potpunog planu eliminisati efekte potpunog podmazivanja pri graničnom podmazivanju, podmazivanja pri graničnom podmazivanju, kao i efekte graničnog podmazivanja pri kao i efekte graničnog podmazivanja pri potpunom podmazivanju.potpunom podmazivanju.

Hidrodinamičkopodmazivanje

Hidrodinamičkopodmazivanje

Kod hidrodinamičkog podmazivanja klizne Kod hidrodinamičkog podmazivanja klizne površine su razdvojene dejstvom površine su razdvojene dejstvom unutrašnjeg pritiska u filmu tečnosti, koji se unutrašnjeg pritiska u filmu tečnosti, koji se stvara usled relativnog kretanja kontaktnih stvara usled relativnog kretanja kontaktnih površina.površina.

S obzirom na to, hidrodinamičko S obzirom na to, hidrodinamičko podmazivanje predstavlja poželjni oblik podmazivanje predstavlja poželjni oblik podmazivanja kontaktnih elemenata.podmazivanja kontaktnih elemenata.

Osnovni preduslovi za generisanje hidrodinamičkog Osnovni preduslovi za generisanje hidrodinamičkog pritiska mogu se definisati na sledeći način:pritiska mogu se definisati na sledeći način:

Neophodno je da površine budu u Neophodno je da površine budu u relativnom kretanjurelativnom kretanju,,

Neophodno je da površine Neophodno je da površine konvergiraju (da obrazuju klinasti konvergiraju (da obrazuju klinasti zazor) u smeru kretanja,zazor) u smeru kretanja,

Kontaktno telo na koje deluje Kontaktno telo na koje deluje hidrodinamički pritisak mora imati hidrodinamički pritisak mora imati slobodu malog iskretanja i slobodu malog iskretanja i podizanja u odnosu na spregnutu podizanja u odnosu na spregnutu površinu,površinu,

Površina na koju deluje Površina na koju deluje hidrodinamički pritisak mora biti hidrodinamički pritisak mora biti dovoljno velika da bi došlo do dovoljno velika da bi došlo do potpunog razdvajanja slojem ulja potpunog razdvajanja slojem ulja za podmazivanje,za podmazivanje,

Između površina mora biti Između površina mora biti viskozan fluid viskozan fluid

Hidrodinamički pritisak

Raspodela pritiska u uljnom filmu: a) po obimu i b) po širini ležaja

Elastohidrodinamičko podmazivanje

Elastohidrodinamičko podmazivanje Elastohidrodinamičko podmazivanje (EHDP)(EHDP) predstavlja vid potpunog predstavlja vid potpunog podmazivanjapodmazivanja

SStandardno se definiše kao podmazivanje tandardno se definiše kao podmazivanje pri kome su trenje i debljina filma za pri kome su trenje i debljina filma za podmazivanje određeni elastičnim podmazivanje određeni elastičnim svojstvima materijala elemenata u svojstvima materijala elemenata u kontaktu, kao i reološkim svojstvima kontaktu, kao i reološkim svojstvima sredstva za podmazivanje. sredstva za podmazivanje.

Uslovi nastanka eUslovi nastanka elastohidrodinamičkolastohidrodinamičkogg podmazivanjpodmazivanjaa

Za razliku od hidrodinamičkog podmazivanja, čije Za razliku od hidrodinamičkog podmazivanja, čije nastajanje pretpostavlja konformne kontaktne nastajanje pretpostavlja konformne kontaktne površine u relativnom kretanju, elastohidrodinamičko površine u relativnom kretanju, elastohidrodinamičko podmazivanje nastaje u uslovima izražene podmazivanje nastaje u uslovima izražene geometrijske nekonfornostigeometrijske nekonfornosti, tj. tzv. Hertz-ov kontakt. , tj. tzv. Hertz-ov kontakt.

Radi se o nominalnom linijskom kontaktu ili kontaktu u Radi se o nominalnom linijskom kontaktu ili kontaktu u tački, sa velikim koncentrisanim opterećenjem, za koji tački, sa velikim koncentrisanim opterećenjem, za koji je karakteristična pojava kontaktnih elastičnih je karakteristična pojava kontaktnih elastičnih deformacija. deformacija.

Geometrija kontakta dva elastična tela sa konveksnim površinama

Geometrija kontakta jedne konveksne i jedne ravne površine

Geometrija kontakta dve sfere

Kontakt između sfere i ravne površine

Nastajanje elastohidrodinamičkog podmazivanja

Zahvaljujući lokalnoj elastičnoj deformaciji stvaraju Zahvaljujući lokalnoj elastičnoj deformaciji stvaraju se potrebni geometrijski uslovi za formiranje se potrebni geometrijski uslovi za formiranje koherentnog filma fluida koji potpuno onemogućava koherentnog filma fluida koji potpuno onemogućava dodir mikroneravnina. dodir mikroneravnina.

To se obično odvija pri veoma maloj debljini uljnog To se obično odvija pri veoma maloj debljini uljnog filma od filma od 1010-7-7 do do 1010-6-6 m m i pri vrednosti relativne i pri vrednosti relativne debljine filma debljine filma u granicama od u granicama od 33 do do 1010. .

Generalno se može reći da elastohidrodinamički Generalno se može reći da elastohidrodinamički film zavisi od elastičnih svojstava (modula film zavisi od elastičnih svojstava (modula elastičnosti) materijala kontaktnih elemenata.elastičnosti) materijala kontaktnih elemenata.

Gde se javlja elastohidrodinamičko podmazivanje

Kotrljajni ležaji, zupčanici i bregasti mehanizami, tipični predstavnici tribomehaničkih sistema sa elastohidrodinamičkim podmazivanjem, izrađuju se od materijala sa velikim modulom elastičnosti, kao što su konstrukcioni čelici i keramike.

Kontakt se ostvaruje u tački ili po liniji. Pod dejstvom velikog specifičnog opterećenja dolazi do pojave elastičnih deformacija, koje na lokalnom nivou ispravljaju postojeću makronekonformnost.

Osim na pojavu deformacija, veliki kontaktni pritisak utiče na znatno povećanje viskoziteta mazivog fluida.

Mehanizam elastohidrodinamičkog podmazivanja

Mehanizam elastohidrodinamičkog podmazivanja

U procesu relativnog kretanja U procesu relativnog kretanja (kotrljanje sa klizanjem) ulje za (kotrljanje sa klizanjem) ulje za podmazivanje se uvlači prema podmazivanje se uvlači prema zoni kontakta. zoni kontakta.

U konvergentnom ulaznom delu, U konvergentnom ulaznom delu, pod dejstvom hidrodinamičkog pod dejstvom hidrodinamičkog efekta, dolazi do brzog efekta, dolazi do brzog narastanja pritiska u ulju. narastanja pritiska u ulju.

Zbog porasta pritiska narasta Zbog porasta pritiska narasta viskozitet za nekoliko redova viskozitet za nekoliko redova veličine, što (čak i pri veličine, što (čak i pri maksimalnom kontaktnom maksimalnom kontaktnom pritisku uobičajenog nivoa pritisku uobičajenog nivoa 22 do do 3 3 GPaGPa za kontakt elemenata od za kontakt elemenata od čelika) obezbeđuje da nastali film čelika) obezbeđuje da nastali film ne bude istisnut iz zone kontakta.ne bude istisnut iz zone kontakta.

MAZIVAMAZIVA

Prema funkciji razlikuju se dve osnovne grupe maziva:

Konstrukciona maziva koja se posmatraju kao element konstrukcije mašina.

Tehnološka maziva koja se primenjuju pri obradi metala rezanjem i deformacijom u cilju podmazivanja i hlađenja alata i materijala koji se obrađuje.

Prema agregatnom stanju maziva se dele na: gasovita, tečna, polučvrsta i čvrsta.

Čvrsta maziva

Tečna maziva

Polutečna maziva

Gasovita maziva

Tečna maziva(male viskoznosti)P

ora

st b

rzin

e

Po

rast

op

tere

ćen

ja

Vrste maziva:

Sa aspekta praktične primene najznačajnije su sledeće tri vrste naziva:

ULjA ZA PODMAZIVANJE

MAZIVE MASTI

ČVRSTA MAZIVA

Sastav ulja za podmazivanje:

BaznBaznoo ulj uljeeBaznBaznoo ulj uljee

++++AditiviAditiviAditiviAditivi

====ULJE ZA PODMAZIVANJEULJE ZA PODMAZIVANJEULJE ZA PODMAZIVANJEULJE ZA PODMAZIVANJE

Zavisno od porekla i načina dobijanja bazna ulja mogu biti: - Mineralna (konvencionalna) - Sintetička (ekonvencionalna) i - Biljna bazna ulja.

Većina baznih ulja su mineralna ulja, tj. ulja koja predstavljaju derivate nafte.

Sintetička ulja se proizvode hemijskom sintezom u veoma složenim tehnološkim procesima i u osnovi predstavljaju sintetizovane ugljovodonike.

Prednosti sintetičkog ulja: Ne sadrže vosak, pa se mogu koristiti na veoma niskim

temperaturama, Mogu se koristiti i na znatno višim temperaturama, Bolja oksidaciona stabilnost, Stabilniji indeks viskoznosti, Duži interval zamene, Obezbeđuju rad sistema na nižim radnim temperaturama

što doprinosi štednji energije.

Nedostatci sintetičkog ulja: Veća cena. Nekompatibilnost sa zaptivkama, prevlakama i bojama. Potencijalna toksičnost. Nedopustivo je međusobno mešanje različitih sintetičkih

ulja, kao i njihovo mešanje sa mineralnim uljima.

Funkcije ulja za podmazivanje:Funkcije ulja za podmazivanje: Ulja za podmazivanje su tečna maziva. Pored

osnovne podmazujuće funkcije, kojom se smanjuje trenje i habanje, ulja za podmazivanje obavljaju i druge funkcije, kao što su: funkcije odvođenja toplote iz kontaktne zone

(tj. funkcija hlađenja), zaštite od rđe, korozije i oksidacije i specifične funkcije prenosa snage i zaptivanja

između zone visokog pritiska i zone niskog pritiska u hidrauličnim sistemima, ili elektroizolacije u elktrotransformatorima.

Aditivi Aditivi su materije koje se dodaju mazivima

u cilju poboljšanja ili obezbeđivanja nekih novih osobina maziva, čime se povećavaju eksploataciono-tehnička svojstva.

To su sintetičke materije koje su rastvorljive u baznom ulju, termički stabilne i vrlo niske isparljivosti.

Antioksidanti (inhibitori oksidacije)

Ulja za podmazivanje reaguju sa kiseonikom, posebno pri visokim temperaturama. Intenzitet ovog procesa poznatog kao oksidacija zavisi od sledećih faktora:

• Aeracija – količina prisutnog kiseonika koji može da reaguje sa molekulima ulja za podmazivanje,

• Temperatura – stepen oksidacije se gotovo duplira sa porastom temperature za 10°C.

• Voda – uzrokuje hidrolizu i potpomaže oksidaciju.

• Metalni katalizatori – bakar, olovo, gvožđe i drugi hemijski aktivni metali.

Ulja za podmazivanje reaguju sa kiseonikom, posebno pri visokim temperaturama. Intenzitet ovog procesa poznatog kao oksidacija zavisi od sledećih faktora:

• Aeracija – količina prisutnog kiseonika koji može da reaguje sa molekulima ulja za podmazivanje,

• Temperatura – stepen oksidacije se gotovo duplira sa porastom temperature za 10°C.

• Voda – uzrokuje hidrolizu i potpomaže oksidaciju.

• Metalni katalizatori – bakar, olovo, gvožđe i drugi hemijski aktivni metali.

Oksidaciona reakcija menja hemijska i fizička svojstva ulja na sledeći način:

Povećava viskoznost, Povećava kiselost, Povećava specifičnu težinu, Izaziva pojavu tamnije boje, Izaziva pojavu laka na površinama i Izaziva akumulaciju mulja.

Povećava viskoznost, Povećava kiselost, Povećava specifičnu težinu, Izaziva pojavu tamnije boje, Izaziva pojavu laka na površinama i Izaziva akumulaciju mulja.

Inhibitori rđe

Inhibitori rđe su polarni molekuli, koji se hemijski vezuju za površine formirajući barijeru u obliku filma koji sprečava prodiranje vode i reagovanje sa gvožđem. Kao tipični inhibitori koriste se sledeći aditivi:

• Sulfonati,

• Fosfati.

• Organske kiseline, estri i amini.

Antihabajući aditivi i aditivi za visoke pritiske

Ovi aditivi imaju funkciju zaštite elemenata tribomehaničkih sistema od habanja u uslovima graničnog podmazivanja. Mogu se izdvojiti tri generacije ulja za podmazivanje:

• Prva – obezbeđuje zaštitu kontaktnih slojeva na bazi hemijske reakcije i stvaranja zaštitnih mekih slojeva,

• Druga – pasivna ulja koja obavljaju svoju funkciju zaštite uz umerenije “žrtvovanje” materijala kontaktnih površina. Odlikuje ih prisustvo čvrstih komponenti kao što su grafit, MoS2, nitrid bora itd.

• Treća – bazira se na “žrtvovanju” materijala. PD metaloidni tečni aditivi prodiru u kontaktnu površinu obezbeđujuću njeno smekšavanje i deformisanje bez drastičnijih tribolokih procesa.

I II III

Disperzanti i deterdženti

Disperzanti su polarni molekuli koji obmotavaju čestice mulja i čađi i sprečavaju njihovu aglomeraciju i deponovanje na kontaktnim površinama.

Deterdženti pomažu zaštiti zagrejanih površina (klipovi, prstenovi, ventili...) od depozita koji se formiraju u procesu unutrašnjeg sagorevanja.

Aditivi motornih ulja

S obzirom na primarnu funkciju aditivi se mogu razvrstati u sledeće tri bazne grupe:

AAditivi koji štite kontaktne površineditivi koji štite kontaktne površineAAditivi koji štite kontaktne površineditivi koji štite kontaktne površine

Aditivi koji unapređuju

performanse maziva

Aditivi koji štite samo mazivo

od brze degradacije

Aditivi za unapređenje indeksa viskoziteta Redukuje stepen promene viskoznosti sa

promenom temperature Kao aditivi za unapređenje indeksa viskoziteta

obično se koriste polimeri sa velikom molekularnom težinom koji su rastvoreni u ulju i koji sa porastom temperature menjaju oblik od sferoidnog u linijski.

Ovakav oblik uslovljava veću viskoznost u odnosu na sferne ili spiralne

Agensi za kontrolu bubrenja zaptivnih materijala Izazivaju bubrenje elastomernih zaptivki Organski fosfati, aromati, ili

halogenizovani ugljovodonici hemijski reaguju sa elastomerima izazivajući njihovo blago bubrenje

Depresanti tačke tečenja

Omogućava mazivu da teče pri niskim temperaurama

Ugljovodonici u baznom ulju teže da kristališu u voskast materijal na niskim temperaturama. Aditivi redukuju formiranje ovih kristala i omogućavaju tečenje maziva.

Inhibitori pene (antipenušavci)

Štiti ulje za podmazivanje od formiranja trajne pene

Deterdženti i disperzanti u ulju pomažu aeraciju ulja za podmazivanje što rezultira pojavom pene. Inhibitori pene (polimeri silicijuma -siloksani, organski kopolimeri) smanjuju smanjuju površinski napon i olakšavaju razaranje vazdušnih mehurova.

Deaktivatori metala

Redukuju katalitički efekat metala na stepen oksidacije

Formiraju neaktivan film na bazi metalnih jona na metalnoj površini

KARAKTERISTIKE ULJA ZA KARAKTERISTIKE ULJA ZA PODMAZIVANJEPODMAZIVANJE

FizičkeFizičke

HHemijskeemijske

FunkcionalneFunkcionalne

ViskoznostViskoznost

Viskoznost je osnovna fizička veličina ulja iViskoznost je osnovna fizička veličina ulja i

predstavlja meru unutrašnjeg otporapredstavlja meru unutrašnjeg otpora

(unutrašnjeg trenja) tečenju fluida. Iskazuje(unutrašnjeg trenja) tečenju fluida. Iskazuje

se kao se kao

dinamičkadinamička ili ili kinematskakinematska..

Dinamička viskoznostDinamička viskoznost je definisana Njutnovim je definisana Njutnovim zakonom i izražava se jedinicom zakonom i izražava se jedinicom Paskalsekund Paskalsekund (Pa.s),(Pa.s), odnosno odnosno Milipaskalsekund (mPaMilipaskalsekund (mPa××s),s), dok dok se ranije koristio se ranije koristio Poaz (P),Poaz (P), odnosno odnosno Centipoaz Centipoaz (cP(cP).).

Kinematska viskoznostKinematska viskoznost je veličina koja se je veličina koja se određuje odnosom dinamičke viskoznosti i određuje odnosom dinamičke viskoznosti i gustine i u praksi se češće koristi u odnosu na gustine i u praksi se češće koristi u odnosu na dinamičku. Izražava se u dinamičku. Izražava se u mmmm22/s/s, dok su ranije , dok su ranije koristio), koristio), stepen Englera (stepen Englera (ooE), Saybolt Universal E), Saybolt Universal Seconds (SSU) i Stoks (St)Seconds (SSU) i Stoks (St), odnosno , odnosno Centistoks Centistoks (cSt)(cSt)..

Tem

per

atu

ra

Vis

kozn

ost

Vis

kozn

ost

Vis

kozn

ost

Pri

tisa

k

Sm

icaj

na

otp

orn

ost

Indeks viskoznosti

Ideks viskoznosti je empirijski neimenovani broj koji pokazuje kako se viskoznost ulja za podmazivanje menja sa promenom temperature.

Veći indeks viskoznosti pokazuje manju tendenciju za promenom viskoznosti sa promenom temperature.

Zavisnost viskoznosti i temperature veoma je Zavisnost viskoznosti i temperature veoma je važno imati u vidu pri izboru ulja za rad u važno imati u vidu pri izboru ulja za rad u uslovima sa velikim promenama radne uslovima sa velikim promenama radne temperature (npr. motorna ulja) i u uslovima temperature (npr. motorna ulja) i u uslovima ekstremno niskih temperatura. ekstremno niskih temperatura.

Ulja sa indeksom viskoznosti iznad 100 nazivaju Ulja sa indeksom viskoznosti iznad 100 nazivaju se multigradnim i odlikuje ih umerena promena se multigradnim i odlikuje ih umerena promena viskoznosti u širem temperaturskom rasponu.viskoznosti u širem temperaturskom rasponu.

Dobijaju se mešanjem ulja male viskoznosti sa Dobijaju se mešanjem ulja male viskoznosti sa specijalnim aditivima za unapređenje indeksa specijalnim aditivima za unapređenje indeksa viskoznosti viskoznosti (Viscosity Index Improvers)(Viscosity Index Improvers)..

OstaleOstale fizičko-hemijske karakteristike ulja za fizičko-hemijske karakteristike ulja za podmazivanjepodmazivanje

GustinaGustina Temperatura Temperatura

paljenjapaljenja Tačka tečenjaTačka tečenja Neutralizacioni brojNeutralizacioni broj Sadržaj pepelaSadržaj pepela Koksni ostatakKoksni ostatak

HidrolitiHidrolitička čka stabilnoststabilnost

Oksidaciona Oksidaciona stabilnoststabilnost

KorozivnostKorozivnost PenušanjePenušanje Deemulzivnost/Deemulzivnost/

emulzivnostemulzivnost

Neutralizacioni broj

Neutralizacioni broj predstavlja pokazatelj kiselosti ili baznosti ulja.

Definiše se kao broj miligrama reagensa potrebnog da u propisanim uslovima neutralizuje gram uzorka ulja.

Broj miligrama baznog reagensa KOH (potassium hydroxide) potreban da neutrališe sve kisele konstituente u gramu uzorka ulja predstavlja totalni kiselinski broj (TAN- total acid number),

Broj miligrama kiselog reagensa HCL (hydrochloric acid) potreban da neutrališe sve bazne konstituente u gramu uzorka ulja predstavlja totalni bazni broj (TBN-total base number).

Oksidaciona stabilnostOksidaciona stabilnost

Oksidaciona stabilnost se definiše kao otpornost maziva Oksidaciona stabilnost se definiše kao otpornost maziva prema degradacionom dejstvu kiseonika. prema degradacionom dejstvu kiseonika.

Određuje se u kontrolisanim uslovima različitim Određuje se u kontrolisanim uslovima različitim standardizovanim metodama i obično se iskazuje brojem sati standardizovanim metodama i obično se iskazuje brojem sati do dostizanja definisanog porasta viskoznosti ili dostizanja do dostizanja definisanog porasta viskoznosti ili dostizanja definisanog porasta totalnog kiselinskog broja (TAN).definisanog porasta totalnog kiselinskog broja (TAN).

Stepen oksidacije maziva u eksploataciji vremenski ima Stepen oksidacije maziva u eksploataciji vremenski ima progresivni karakter, uzrokujući porast viskoznosti, pojavu progresivni karakter, uzrokujući porast viskoznosti, pojavu taloga na kontaktnim površinama i smanjenje veka trajanja taloga na kontaktnim površinama i smanjenje veka trajanja mazivamaziva. .

Oksidacionu degradaciju rapidno ubrzava porast temperature, Oksidacionu degradaciju rapidno ubrzava porast temperature, prisustvo vode i kiselina i katalizatora, kao što je bakarprisustvo vode i kiselina i katalizatora, kao što je bakar

Mazive mastiMazive masti

Masti su polutečna do polučvrsta maziva koja se Masti su polutečna do polučvrsta maziva koja se koriste za podmazivanje delova mehaničkih koriste za podmazivanje delova mehaničkih sistema gde ulja, kao tečna maziva, iz tehničkih ili sistema gde ulja, kao tečna maziva, iz tehničkih ili ekonomskih razloga ne zadovoljavaju. ekonomskih razloga ne zadovoljavaju.

Osim funkcije podmazivanja, mazive masti imaju Osim funkcije podmazivanja, mazive masti imaju ulogu zaptivanja sistema i sprečavanja prodiranja ulogu zaptivanja sistema i sprečavanja prodiranja u kontaktnu zonu korozionih i drugih u kontaktnu zonu korozionih i drugih kontaminenata, kao i smanjivanja buke u kontaminenata, kao i smanjivanja buke u sistemima.sistemima.

Masti se koriste za podmazivanje: Sistema koji rade sa čestim prekidima, ili imaju prekide

koji duže traju. Zbog svoje konzistencije i adhezivnih osobina, masti se bolje i duže zadržavaju na površinama elemenata mehaničkih sistema i obavljaju funkciju podmazivanja odmah nakon startovanja sistema.

Sistema koji nisu lako pristupačni za frekventnije podmazivanje. Visokokvalitetne masti mogu podmazivati izolovane ili teško dostupne komponente tokom dugog perioda, bez dodavanja i zamene.

Sistema koji obavljaju funkciju u ekstremno teškim uslovima, kao što su visoke temperature, visoki pritisci, udarna opterećenja ili male brzine sa velikim opterećenjima.

Sistemima kod kojih su prisutna veoma intenzivna habanja kontaktnih elemenata.

BAZNO ULjE

UGUŠĆIVAČI

ADITIVI

MAZIVNA MAST

+

+

=

Ugušćivači su supstance koje u kompozitnoj formi mazivih masti imaju ulogu ojačavajuće

strukture.

Vrste uguVrste ugušćivačašćivača

SapunskiSapunski (kalcijumovi, natrijumovi, (kalcijumovi, natrijumovi, litijumovi, barijumovi, aluminijumovi itd.), litijumovi, barijumovi, aluminijumovi itd.), kompleksni sapunikompleksni sapuni i i

NesapunskiNesapunski (silikagel, bentonit, poliurea).(silikagel, bentonit, poliurea).

AditiviAditivi

Aditivi koji se koriste u formulaciji masti za Aditivi koji se koriste u formulaciji masti za podmazivanje su slični aditivima ulja za podmazivanje su slični aditivima ulja za podmazivanjepodmazivanje

Neki od njih modifikuju sapun a drugi Neki od njih modifikuju sapun a drugi unapređuju karakteristike baznog uljaunapređuju karakteristike baznog ulja

Najčešći su antioksidanti, inhibiktori rđe i Najčešći su antioksidanti, inhibiktori rđe i korozije, antihbajući i EP aditivikorozije, antihbajući i EP aditivi

Čvrsta maziva

Čvrsto mazivo je materijal koji se kao prah ili tanak film koristi za zaštitu kliznih površina i smanjenje trenja i habanja u procesu relativnog kretanja.

U stručnoj terminologiji se koristi i termin suva maziva, što imlicira podmazivanje bez prisustva tečnog fluida. Međutim, treba imati u vidu da se često podmazivanje vrši suspenzijama čvrstih maziva u tečnim mazivima, ili čvrsta maziva mogu imati ulogu aditiva drugih maziva.

Čvrsta maziva

Čvrsto mazivo je materijal koji se kao prah ili tanak film koristi za zaštitu kliznih površina i smanjenje trenja i habanja u procesu relativnog kretanja.

U stručnoj terminologiji se koristi i termin suva maziva, što imlicira podmazivanje bez prisustva tečnog fluida. Međutim, treba imati u vidu da se često podmazivanje vrši suspenzijama čvrstih maziva u tečnim mazivima, ili čvrsta maziva mogu imati ulogu aditiva drugih maziva.

Primena čvrstih mazivaPrimena čvrstih maziva

U uslovima visokih ili ekstremno niskih temeperatura, U uslovima visokih ili ekstremno niskih temeperatura, U uslovima jako velikih opterećenja i pritisaka, U uslovima jako velikih opterećenja i pritisaka, U uslovima naglih i velikih promena opterećenja,U uslovima naglih i velikih promena opterećenja, Kod nedostupnih ili teško dostupnih delova, Kod nedostupnih ili teško dostupnih delova, Kod delova koji se mogu podmazivati samo povremeno Kod delova koji se mogu podmazivati samo povremeno

(neperiodično), (neperiodično), U korozivnim sredinama, u vakuumu i kod delova koji se U korozivnim sredinama, u vakuumu i kod delova koji se

kreću velikim brzinama. kreću velikim brzinama. Osim toga, čvrsta maziva su pogodna za primenu u Osim toga, čvrsta maziva su pogodna za primenu u

sredinama u kojima se javlja prljavština, prašina ili pesak u sredinama u kojima se javlja prljavština, prašina ili pesak u količinama koje mogu izazvati problemekoličinama koje mogu izazvati probleme

ČVRSTA MAZIVA

Laminarni solidi PolimeriFilmovi mekih

metala

Grafit

Molibdendisulfid(MoS2)

Fluorkarbonati

Politetrafluoretilen(PTFE)

Olovo

Zlato

Srebro

Bakar

Cink

Grafit, molibden disulfid i PTFE se kao čvrsta maziva koriste na nekoliko načina:

Nanošenjem praha na kontaktne površine. Koriste se postupci utrljavanja, zaprašivanja ili uranjanja.

Stvaranjem disperzije praha u mazivim mastima ili uljima za podmazivanje. Čvrsta maziva imaju ulogu EP ili antihabajućih aditiva.

Sprej postupakom, nanošenjem četkom ili potapanjem predmeta obrade. Na ovaj način se čvrsta maziva pripremljena u vidu smolastih materijala (mešanjem sa smolom) mogu nanositi na prethodno pripremljene površine postupcima odmašćivanja, peskarenja i pasivizacije. Vezivanje prevlake za osnovni materijal ostvaruje se u toku toplotnog tretmana koji podrazumeva povišenu temperaturu (oko 150oC) u trajanju od jednog do nekoliko časova.

Tribološke prevlakeTribološke prevlake

U širem smislu pod čvrstim mazivima se mogu U širem smislu pod čvrstim mazivima se mogu podrazumevati i podrazumevati i tanke tribološke prevlaketanke tribološke prevlake sa dobrim sa dobrim podmazujućim svojstvima dobijene modifikovanjem podmazujućim svojstvima dobijene modifikovanjem kontaktnih površina. kontaktnih površina.

Ovakve prevlake sa posebno izraženim pozitivnim Ovakve prevlake sa posebno izraženim pozitivnim tribološkim efektima deponuju se savremenim tribološkim efektima deponuju se savremenim PVDPVD postupcima, i to: postupcima, i to: lamilarna mazivalamilarna maziva ( (MoSMoS22, WS, WS22, NbS, NbS22 i i

drugi) primarno postupcima drugi) primarno postupcima rfrf i i dcdc rasparšivanjarasparšivanja, a , a organski polimeri (PTFE )organski polimeri (PTFE ) postupkom rf raspršivanja. postupkom rf raspršivanja.

Kontaminacija ulja

Konataminirajuće materije dospevaju u ulje spolja ili se generišu unutar sistema, uzrokujući skraćenje veka trajanja, kako elemenata sistema tako i samog ulja.

Kontaminacija predstavlja prisustvo svih onih materija koje inače ne bi trebalo da se nalaze u ulju. One mogu biti:

- Čvrste, - Tečne i - Gasovite.

Kontaminacija ulja čvrstim česticama

doprinose porastu intenziteta oksidacionih procesa

lišavaju ulje polarnih molekula aditiva, mogu uzrokovati porast viskoznosti ulja, mogu delovati kao abraziv u zoni kontakta

Čvrste kontaminirajuće čestice imaju niz negativnih efekata na ulje za podmazivanje i na mehanički sistem:

Kontrola kontaminacije čvrstim česticama

Korišćenje filterskog medijuma,površinski filteri,dubinski filteri;

Centrifugalna separacija, Elektrostatička separacija

Centrifugalni separatori – izdvajanje suspendovanih čestica zasniva se na dejstvu centrifugalnih sila, koje nastaju zbog rotacionog kretanja fluida. Efektivni u izdvajanju krupnih čestica.

Elektrostatički separatori – prikupljaju čestice dejstvom elektrostatičkih sila. Formiranjem visokonaponskog potencijala čestice sa električnim nabojem bivaju privučenepločama uređaja sa suprotnim naelektrisanjem. Efektivni u izdvajanju sitnih čestica i nerastvorljivih suspenzija oksida.

Sistemi filtriranja

Sistem sa ukupnim protokom – celokupni protok fluida prolazi kroz filter pre nego što dospe u ležaje ili druge tribomehaničke elemente.

By-pass sistem – celokupna količina ulja iz rezervoara usmerava ka ležajevima ili drugim tribomehaničkim elementima, ali se deo protoka odvaja i kontinualno prolazi kroz filter i prečišćen vraća u rezervoar.

Kombinovani sistem – kombinacija prethodna dva sistema.

Kontaminacija vodom

Posledice kontaminacije vodom su: Slabljenje izdržljivosti i razaranje uljnog filma

između kontaktnih površina, Pojava rđe, Ubrzavanje površinskog zamora, Hidroliza pojedinih aditiva, Stvaranje neželjenih emulzija, Gubljenje dielektričkih svojstava izolatorskih ulja, Pojava mržnjenja slobodne vode, Doprinos biološkom zagađenju.

Kontrola kontaminacije vodom

U tu svrhu koriste se: Gravitacioni separatori, Centrifugalni separatori, Vakuumska destilacija, Polimerni filteri.

Kontaminacija vazduhom Uzrokuje ozbiljne probleme koji se

manifestuju pojavom pene i aeracijom. Penušanje je oblik formiranja vazdušnih mehurova na površini ulja za podmazivanje

Biološka kontaminacija Nastaje u procesu biološke interakcije

maziva sa okruženjem. Uzrok ove pojave mogu biti aerobne bakterije, kvasci ili gljive.

Degradacija ulja

Degradacija ulja za podmazivanje se odnosi kako na bazno ulje, tako i na aditive. Pri tome pod degradacijom baznog ulja podrazumevamo promene u osnovnoj hemiji molekula baznog ulja, a pod degradacijom aditiva njihovo trošenje.

Degradacija baznih ulja

Bazna ulja nezavisno od toga da li su mineralnog ili sintetičkog porekla, degradiraju u toku eksploatacije pod dejstvom:

oksidacije, visokih temperatura, efekata zagrevanja pod pritiskom.

Trošenje aditiva

Gubitak podmazujućih svojstava nastaje zbog toga što su mnogi aditivi koncipirani da se “žrtvuju” u odbrani od triboloških procesa, tako da se oni troše ili hemijski menjaju u eksploataciji.

Neki aditivi su osetljivi na temperature, pa dolazi do njihovog isparavanja ili uništavanja.

Promena viskoznosti je osnovni parametar za dijagnostiku stanja upotrebljivosti ulja. Porast viskoznosti ukazuje da je proces oksidacije daleko odmakao ili da je ulja kontaminirano nečistoćama ili vodom.

HVALA NA PAŽNJI

HVALA NA PAŽNJI