Motorna uljaPojam MAZIVA podrazumeva gasovite, tečne i čvrste materijale koji se koriste za smanjenje trenja između spregnutih radnih površina koje se nalaze u relativnom kretanju. Osim toga koriste se i za prenos snage, prenos toplote, hlađenje, zaštitu od korozije itd. Najširu primenu u praksi imaju maziva ulja i mazive masti.

Maziva ulja i mazive masti su konstrukcioni elementi mehaničkih sistema. Sa razvojem mehaničkih sistema, a u današnje vreme zahtevi se menjaju iz dana u dan, proizvošači maziva moraju da prate tehnološki i tehnički trend razvoja. Pravilna primena maziva osigurava siguran i ekonomičan rad, a osim toga obezbeđuje i duži vek mehaničkih sistema. Zbog toga korisnici opreme moraju se pridržavati preporuka proizvođača.

Maziva ulja sadrže dve osnovne grupe komponenata: bazna ulja i aditive različitih funkcija. Mešanjem baznih ulja određenih viskoznih gradacija i različitih grupa aditiva, dobija se široka paleta mazivih ulja koja se međusobno mogu razlikovati po nameni, reološkim, tribološkim i drugim radnim osobinama. U zavisnosti od vrste baznih ulja, finalna maziva ulja se na tržištu prepoznaju kao mineralna, hidrokrekovana ili sintetička motorna i industrijska ulja. Za proizvodnju različitih vrsta mazivih ulja koriste se bazna ulja različitih hemijskih i fizičkih osobina i različitih viskoznih gradacija. Aditivi često nemaju osobine maziva, ali oni baznim uljima poboljšavaju postojeće dobre osobine a umanjuju loše osobine. Osim toga aditivi obezbeđuju i nove dobre osobine koje su neophodne, a koje bazno ulje ne može da zadovolji.

BAZNA ULJA + ADITIVI = MAZIVA ULJA

Konvencionalna bazna ulja:

- Rafinati

- Rerafinati

Nekonvencionalna bazna ulja:

- Hidrokrekovana bazna ulja (HC)

- Sintetički ugljovodonici

- Sintetički estri

- Poliglikoli

Biljna ulja:

- Repičino ulje

- Ricinusovo ulje

- Deterdženti

- Disperzanti

- Za zaštitu od habanja

- Za zaštitu od visokih pritisaka (EP)

- Inhibitori rđe i korozije

- Modifikatori trenja

- Depresanti tačke tečenja

- Impruveri indeksa viskoznosti (VI)

- Omekšivači elastomera

- Inhibitori oksidacije ulja

- Inhibitori pene

- Deaktivatori metala

- Ulja za četvorotaktne motore

- Ulja za dvotaktne motore

- Ulja za menjače i diferencijale

- Ulja za automatske menjače (ATF)

- Univerzalna ulja za traktore (STOU)

- Ulja za kočnice

- Hidraulična i ostala industrijska ulja

 

 

Proces proizvodnje mazivih ulja

Mazive masti se mogu definisati kao čvrsta ili polučvrsta maziva, nastala dispergovanjem odgovarajućeg ugušćivača u mazivom ulju. Svojstva mazivih masti zavise uglavnom od vrste ugušćivača koji mogu biti sapunskog i nesapunskog porekla.

BAZNA ULJA + ADITIVI + UGUŠĆIVAČI = MAZIVE MASTI

Konvencionalna bazna ulja:- Rafinati- RerafinatiNekonvencionalna bazna ulja:- Hidrokrekovana ulja (HC)- Sintetički ugljovodonici- Sintetički estri- PoliglikoliBiljna ulja:- Repičino ulje- Ricinusovo ulje

- Za zaštitu od habanja- Za zaštitu od visokih pritisaka- Inhibitori rđe i korozije- Inhibitori oksidacije- Čvrste materije za poboljšavanje svojstva podmazivanja (grafit, molibdendisulfid)

Sapuni metala- Litijumovi- Kalcijumovi- Natrijumovi-Aluminijumovi- Barijumovi

Ostali ugušćivači:- Bentonit- Poliuretani- Geli

- Višenamenske masti- Masti za visoke temperature- Masti za niske temperature- Masti za centralno podmazivanje- Silikagelne masti- Bentonitne masti- Poliuretanske

 

ULJA ZA BENZINSKE I DIZEL MOTORE

U motorima s unutrašnjim sagorevanjem toplotna energija, dobijena sagorevanjem goriva, pretvara se u mehanički rad. U cilindru motora sagoreva smeša goriva i vazduha, klip se pomera i obavlja rad. Pravolinijsko kretanje klipa pretvara se u kružno kretanje kolenastog vratila i tako se pokreće vozilo ili uređaj.

Veliki broj delova se pokreće u motoru i svi moraju imati podmazivanje u kontaktnim površinama. Motor nikada ne sme ostati bez ulja. Podmazivanje se vrši uz pomoć uljne pumpe, zapljuskivanjem ili kombinovano. Ulje iz korita motora (kartera) uz pomoć uljne pumpe, kroz sito i filter, ulazi u magistralni vod, slika 5.1. Magistralnim vodom, koji se nalazi najčešće u bloku motora, ulje pod pritiskom dolazi do osnovnih a zatim do letećih rukavaca i ležajeva kolenastog vratila (radilice). Iz svih tih ležajeva ulje pod pritiskom prska na sve strane. Jedan deo se posebno usmerava otvorima na velikoj pesnici klipnjače prema cilindru i čelu klipa. Od magistralnog voda ulje se dalje potiskuje prema ležajima bregastog vratila, ležajima klackalica u glavi motora i drugim pokretnim delovima. Sa svih tih mesta podmazivanja ulje se sliva nazad u karter motora.

1 – Kanal za dovod ulja za podmazivanje sistema bregaste osovine; 2 – Glavni uljni kanal; 3 – Kanal za dovod ulja za podmazivanje kolenastog vratila; 4 – Karter motora; 5 – Filter; 6 – Kućište uljnog filtera; 7 – Uljna pumpa; 8 – Sito; 9 – Korito; 10 – Vijak za ispuštanje ulja

Slika 5.1: Sistem podmazivanja motora

Motori motornih vozila su izloženi različitim radnim uslovima. Neka putnička vozila koriste se na kratkim relacijama, a mnoga teretna prelazi i do 300.000 km godišnje. Zavisno od kvaliteta, zamene ulja mogu da se vrše i nakon 5.000 km i nakon 100.000 km kod nekih komercijalnih vozila. To ukazuje na činjenicu da se jednom vrstom ulja ne mogu zadovoljiti sve potrebe primene. Kvalitetne nivoe ulja i intervale zamene propisuju proizvođačimotora i vozila, a proizvođači maziva kao odgovor nude širok spektar maziva.

Od motornih ulja traži se da obavljaju pet podjednako važnih funkcija:

podmazivanje mašinskih elemenata, hlađenje sklopova iležajeva, zaptivanje zazora između klipne grupe i cilindra radi održavanja kompresije, zaštita od korozije, pranje - održavanje čistoće unutrašnjih delova motora.

Osim toga traže se: kompatibilnost sa zaptivkama (da ne utiče na otvrdnjavanje ili nekontrolisano omekšavanje), kompatibilnost sa katalitičkim konvertorima, optimalni odnos između viskoziteta i različitih radnih temperatura, visoka oksidaciona i termička stabilnost, što niža isparljivost itd.

KLASIFIKACIJA MOTORNIH ULJA PREMA VISKOZNIM GRADACIJAMA

Klasifikacije ulja po viskoznosti, takozvane SAE viskozne gradacije, uvelo je Društvo američkih automobilskih inženjera (Society of Automotive Engineers). Viskozna gradacija za motorna ulja definisana je standardom SAE J 300 – Dec 99, tabela 5.4.

Za siguran rad motora jedne od najvažnijih karakteristika su reološke osobine ulja, tj. viskoznost ulja. Viskoznost ili tečljivost odnosno žitkost ulja je merilo lakoće njegovog tečenja na određenoj temperaturi. Naime, što je temperatura viša ulje lakše teče, a što je niža ono teže teče. To je prirodna osobina ulja. Merilo viskoznosti je tzv. SAE gradacija.

Definisane su dve serije viskoznih gradacija: sa oznakom "W" i bez te oznake. Ulja sa oznakom "W" predstavljaju monogradna ulja za zimske uslove rada (zimska ulja: SAE 10W, SAE 20W). Definišu se maksimalnom viskoznošću i pumpabilnosti na niskim temperaturama i minimalnom kinematskom viskoznošću na 1000C. Ova ulja moraju obezbediti dovoljno nisku viskoznost na niskim temperaturama da bi se motor pokrenuo i da ulje krene u cirkulaciju nakon startovanja motora. Ulja bez oznake "W" predstavljaju monogradna ulja za letnje uslove rada (letnja ulja: SAE 30, SAE 40, SAE 50). Definišu se minimalnom i maksimalnom kinematskom viskoznošću na 1000C, i minimalnom viskoznošću nakon smicanja na visokim temperaturama (1500C i 106s-1). Kombinovanjem dve viskozne gradacije dobijaju se multigradna ulja koja zadovoljavaju kako letnje tako izimske uslove rada (SAE 15W-40, SAE 10W-40). Definišu se maksimalnom viskoznošću i pumpabilnosti ulja prilikom pokretanja motora na niskim temperaturama i maksimalnom i minimalnom kinematskom viskoznošću na 1000C, kao i minimalnom viskoznošću nakon smicanja na visokim temperaturama (1500C i 106s-1).

Multigradna motorna ulja, zbog korišćenja u toku cele godine, sadrže polimerne aditive od kojih je najvažniji modifikator indeksa viskoznosti. Međutim, molekuli polimernih aditiva se na visokim radnim temperaturama i visokom smicanju lome, tako da viskoznost ovih ulja opada, što dovodi u pitanje jačinu uljnog filma, odnosno mogućnosti neželjene pojave trenja i habanja. Iz tog razloga se za motorna ulja koja sadrže polimerne aditive navodi minimalna vrednost viskoznosti posle smicanja.

Tabela 5.4: SAE klasifikacija motornih ulja prema SAE J300 - Dec 99

SAE

viskozna gradacija

Maksimalna viskoznostb) (mPa.s) na niskim temperaturama

Maks. temperatura pumpabilnostic)

za viskoznost

60 000 mPa.s

Kinematička viskoznostd)

(mm2/s) na 100 0C

HTHS viskoznoste) (mPa.s) na 150 0C i brzine smicanja

106 s-1

max 0C 0C min max min

0W 6200 - 35 - 40 3,8

5W 6600 - 30 - 35 3,8

10W 7000 - 25 - 30 4,1

15W 7000 - 20 - 25 5,6

20W 9500 - 15 - 20 5,6

25W 13000 - 10 - 15 9,3

20 5,6 9,3 2,6

30 9,3 12,5 2,9

40 12,5 16,3 2,9f)

40 12,5 16,3 3,7g)

50 16,3 21,9 3,7

60 21,9 26,1 3,7

b) ASTM D 5293 – metoda za određivanje prividne viskoznosti ulja na niskim temperaturama tj. hladnog starta (CCS - Cold Cranking Simulator)

c) ASTM D 4684 – metoda za određivanje granične temperature pumpanja, tj. najniže temperature za rad pumpe i tečljivost ulja kroz cevi (MRV - Mini Rotary Viscometar)

d) ASTM D 445 – kinematička viskoznost na 1000C (Kinematic Viscosity)

e) ASTM D 4683, ASTM D 4741, CEC-L-36-A-90 – dinamička viskoznost na visokoj temperaturi HT=1500C, pri intenzivnom smicanju HS=106 s-1 (HTHS - High Temperature - High Shear)

f) važi za SAE 0W-40, 5W-40, 10W-40

g) važi za SAE 15W-40, 20W-40, 25W-40 i SAE 40

Zahtev za viskoznošću ulja pri intenzivnom smicanju na visokoj temperaturi tzv. smična stabilnost – HTHS (na 1500C pri 106s-1) ukazuje na efektivnu viskoznost ulja u onim delovima motora (sklop klip–cilindar, klizni ležajevi) u kojima dolazi do intenzivnog smicanja pri oštrim radnim uslovima, odnosno velikog broja obrtaja motora. Motorna ulja viskozne gradacije SAE 0W-40, SAE 5W-30, SAE 5W-40 koja su karakteristična za motore putničkih vozila moraju da zadovolje minimalnu granicu za viskoznost na visokim temperaturama pri intenzivnom smicanju od 2,9 mPa.s. Današnjom tehnologijom proizvodnje baznih ulja i primenom modernih impruvera indeksa viskoznosti moguće je proizvesti motorno ulje gradacije SAE 0W-40 koje ostvaruje smanjenje potrošnje goriva (do 2%) i to naročito u uslovima hladnog starta i vožnje podhlađenog motora i bez slabljenja uljnog filma na visokim radnim temperaturama. Motorna ulja sa HTHS-om manjim od 3,5 mPa.s mogu se koristiti samo kod motora čija je konstrukcija prilagođena ovom ulju, u suprotnom može doći do oštećenja motora. Zbog toga se ova ulja ne koriste u svim motorima, već samo uz preporuke i odobrenja proizvođača motora. Motorna ulja viskozne gradacije SAE 15W-40, SAE 20W-40 ili SAE 40 koja su karakteristična za motore teško opterećenih vozila (kamiona, autobusa itd.) moraju da zadovolje minimalnu granicu za viskoznost na visokim temperaturama pri visokom smicanju od 3,7 mPa.s.

Tabela 5.5: Područje primene motornih ulja u zavisnosti od spoljnih temperaturaMultigradna – za sva godišnja doba Temperaturno područje primene (oC)

SAE 0W - 30 ispod - 30         do + 30SAE 0W - 40 ispod - 30         do + 40SAE 5W - 30 od – 25              do + 30SAE 5W - 40 od – 25              do + 40SAE 10W - 30 od – 20              do + 30SAE 10W - 40 od – 20              do + 40SAE 15W - 40 od – 15              do + 40SAE 15W - 50 od – 15              iznad + 40SAE 20W - 50 od – 10              iznad + 40SAE 20W - 60 od – 5                iznad + 50

Monogradna – za  zimske klimatske uslove Temperaturno područje primene (oC)SAE 10W ispod - 20         do 0

SAE 20W-20 (zimsko ili letnje - zavisi od klimatske zone)Monogradna – za  letnje klimatske uslove Temperaturno područje primene (oC)

SAE 30 od 0                  do + 30SAE 40 od + 10             do + 40SAE 50 od + 15             iznad + 40

Područje primene motornih ulja u zavisnosti od spoljnih temperature

Dugogodišnja ispitivanja su pokazala da viskoznost ulja u mnogome utiče na uštedu goriva. Od ukupne potrošnje goriva u nekom motoru oko 8% se upotrebljava za savlađivanje graničnog trenja, a oko 16% na unutrašnje (viskozno) trenje. Upotreba nisko viskoznih motornih ulja rezultira manjim viskoznim trenjem što umnogome utiče na uštedu goriva. Iz tog razloga danas su sve više u upotrebi ulja viskoznih gradacija SAE 0W-30 , 5W-30, 5W-40.

KLASIFIKACIJE MOTORNIH ULJA PREMA KVALITETNOM NIVOU

 Klasifikacije motornih ulja po kvalitetnom nivou, odnosno, po radnim osobinama, dali su:

API - Američki institut za naftu (American Petroleum Institute – API), CCMC - Komitet konstruktora motora i vozila Evropske zajednice (Comite des Constructeurs d’Automobiles du Marche

Commun – CCMC), važila je do 1996. god, ACEA - Asocijacija evropskih proizvođača vozila (Association of Europen Automotive Manufacturers – ACEA). Zamenila je

1996. god. specifikaciju CCMC, ILSAC – Asocijacija američkih i japanskih proizvođača motora (International Lubricant Standardization & Approval

Committee).

Osim ovih opštevažećih specifikacija posebne uslove propisuju i proizvođači originalne opreme (OEMs): Mercedes Benz, Volkswagen, MAN, Volvo i drugi sa svojim proizvođačkim specifikacijama. Radne osobine motornih ulja određuju se na motorima za testiranje po tačno utvrđenim uslovima. Nakon testiranja motori se rastavljaju i utvrđuje stanje svih važnih delova (klip, klipni prstenovi, radna površina cilindra, ventili, ležajevi itd.). Da bi se definisao određeni kvalitetni nivo motornog ulja, a u cilju procene performansi, vrše se testiranja:

ulja: na oksidaciju, ugušćivanje, koroziju, viskoznost, kompatibilnost sa zaptivkama, motora: na habanje i piting ventila, habanje ležajeva, klipnih prstenova i košuljice cilindra, i poliranje košuljice cilindra, naslaga u motoru: koks i lakovi na klipu i klipnim prstenovima, talog na poklopcu klackalice, koritu motora, kućištu razvoda,

uljnim prstenovima, filteru i uljnoj pumpi, podizača ventila i ležajeva: na koroziju i rđu

Klasifikacija motornih ulja prema američkoj API specifikaciji

Američki institut za naftu (American Petroleum Institute – API) je 1947. godine izdao prvu klasifikaciju: Regular ulja - za umerene radne uslove, Premium ulja - za teže radne uslove, HD (Heavy Duty) ulja - za teške uslove rada. Godine 1952. API je uveo novu specifikaciju kojom su definisane tri vrste radnih uslova (servisa): Servis ML (Motor Light) – benzinski motori za lake uslove rada, Servis MM (Motor Moderate) – benzinski motori za umerene teške uslove rada, Servis MS (Motor Severe) – benzinski motori za

najteže uslove rada. Servis DG (Diesel General) – dizel motori za lake uslove, Servis DM (Diesel Moderate) – dizel motori za umerene i teške uslove, Servis DS ( Diesel Severe) – dizel motori za najteže uslove rada.

Sedamdesetih godina API u saradnji sa ASTM i SAE donosi precizniju klasifikaciju motornih ulja. Uvode se dve osnovne kategorije: S – kategorija – ulja za četvorotaktne benzinske motore koji se koriste u putničkim i lakim teretnim vozilima, C – kategorija – ulja za visoko opterećene dizel motore komercijalnih vozila.

API je uveo sistem označavanja motornog ulja koji se sastoji od dva simbola: API simbol (Donut) i API- certifikovane marke (Starburst). Ovaj standardizovan sistem olakšava potrošačima da izaberu motorna ulja koji ispunjavaju odgovarajuće standarde performansi.

KLASIFIKACIJA MOTORNIH ULJA PREMA EVROPSKIM CCMC I ACEA SPECIFIKACIJAMA

Tehnički pravci razvoja motora i motornih vozila u svetu su bliski po krajnjim ciljevima, međutim razlike u konstrukciji i uslovima eksploatacije (npr. Evropa i SAD) su bitne što je doprinelo razvoju evropskih specifikacija. Po uzoru na američke SAE, API, ASTM komisije za nove formulacije pogonskih materijala Evropska zajednica je formirala CEC (Coordinating European Council) organizaciju za razvoj, performanse i ispitivanje pogonskih materijala motornih vozila i objedinjuje zahteve automobilske industrije, naftne industrije, proizvođača aditiva, instituta i potrošača.

Komitet konstruktora motora i vozila Evropske zajednice (Comite des Constructeurs d'Automobiles du Marche Commun – CCMC) je 1972 god. izdao prvu evropsku klasifikaciju motornih ulja prema radnom učinku. CCMC klasifikacijom je izvršena podela motornih ulja na dve kategorije: Za četvorotaktne benzinske motore i za četvorotaktne dizel motore.