MAZIVA

Nekada su za podmazivanje svih vrsta mehanikih sistema bila dovoljna ista mineralna ulja, odnosno uljni destilati bez

ikakvih dodataka. Tokom vremena, proizvoai mehanikih sistema stalno postavljaju nove i tee uslove u pogledu

poboljanja uinka maziva. Savremeni mehaniki sistemi zahtevaju maziva sa poboljanim osobinama, koje ista

mineralna ulja ne mogu imati, a osim toga ekolozi postavljaju uslove u pogledu toksinosti i zatite ivotne sredine. U

tome naroito prednjai automobilska industrija. Tei se ka proizvodnji motora to manjih dimenzija, vee snage,

manje potronje goriva i niskim procentom emisije estica u izduvnim gasovima. To zahteva uvoenje novih

konstrukcionih i tehnolokih reenja na motorima i vozilima uz istovremeno reformulisanje goriva i maziva.

U skladu sa svakom promenom konstrukcije i funkcije, konstruktori su traili poboljanje kvalitetnog nivoa mazivih ulja i

sve dui interval upotrebe, uz smanjenje zapremine ulja u samom mehanikom sistemu. Uprkos nekim protivurenim

zahtevima konstruktora, razvoj novih tehnologija omoguio je proizvodnju odgovarajuih aditiva i baznih ulja, a time i

proizvodnju traenih maziva. Taj paralelni razvoj mehanikih sistema i maziva nastavlja se i danas. U trci zahteva

konstruktora mehanikih sistema i razvoja proizvodnje novih generacija maziva, stvoren je veoma irok asortiman ovih

tribolokih sredstava. To je uslovilo potrebu za odreenim specifikacijama i klasifikacijama, kako po viskoznosti tako i

po oblastima primene i radnim osobinama, koje predstavljaju svojevrsni jezik za sporazumevanje na relaciji konstruktori

i proizvoai mehanikih sistema, proizvoai maziva, trgovina i korisnici.

Naalost, o mazivima se zna vrlo malo, pa se esto kupuju prema komercijalnom nazivu, a ne prema propisanom

kvalitetu, to ima negativan uticaj na rad i vek trajanja motornih vozila. Maziva su konstrukcioni element i zbog toga je

vano detaljnije upoznati njihov sastav, nain delovanja kao i njihova svojstva. Ako se ova problematika ne poznaje

dovoljno ili se ne posveti dovoljna panja, posledice su vrlo esti otkazi i zastoji, a osim toga i velika oteenja na

motorima i motornim vozilima. O znaaju primene maziva govori podatak da je vie od 40 % mehanickih otkaza

uzrokovano nepravilnim podmazivanjem, odnosno, nepravilnim odabirom maziva. Potroaci su u sve vecoj dilemi

prilikom izbora i primene maziva. Cena, na alost, vrlo esto je odluujui faktor prilikom izbora maziva, to ima za

posledicu otecenja na mehanickim sistemima, vrlo este otkaze i zastoje, a sve to utie na poveanje trokova

odravanja. Maziva su neophodan konstruktivni faktor i zbog toga je vano upoznati njihov sastav, osobine, kao i njihovu

ulogu.

O PODMAZIVANJU

TRIBOLOGIJA I PODMAZIVANJE

Tribologija je nauna disciplina koja obuhvata istraivanje pojava i procesa na povrinama koje su u meusobnom delovanju,

direktnom ili indirektnom dodiru i relativnom kretanju.

Naziv tribologija potie od grke rei TRIBOS to znai trenje ili trljanje i rei LOGOS nauka. Kod prouavanja tribolokih

fenomena koriste se podruja iz vie nauka: organska i neorganska hemija, fizika hemija, fizika, poznavanje mainskih elemenata,

elektronika, mehanika, nauka o metalima, termodinamika, tehnologija, organizacija proizvodnje itd. Iako ne sasvim tano, tribologijom

esto nazivamo nauku o trenju, habanju i podmazivanju.Tribologija je veoma vana multidisciplinarna nauka koja se, naroito

poslednjih tridesetak godina, intezivno razvija.

Osnovni cilj tribologije je istraivanje uslova za optimalnu eksploataciju proizvodnih procesa, odnosno smanjenje potronje

energije, smanjenje trokova odravanja maina i poveanje pouzdanosti mehanikih sistema.

TEORIJE TRENJA, HABANJA I PODMAZIVANJA

Osnovni procesi koji se javljaju pri relativnom kretanju dva vrsta tela su trenje na dodirnim povrinama i habanje dodirnih

povrina. Usled pojave trenja dolazi do gubitka mehanike energije pri radu mehanikog sistema. Zbog pojave habanja dolazi do

promena povrina mainskih delova tokom eksploatacije.

Karakteristike povrina vrstih tela

Pojam povrina, u tribolokim istraivanjima, podrazumeva povrinski sloj materijala male debljine.

Neravnine koje se mogu uoiti na povrini mogu se podeliti na makroneravnine (iskrivljenost i valovitost povrine) i

mikroneravnine (izbrazdanost povrine).

Sa aspekta tribologije najznaajniji pojam je hrapavost povrine, odnosno skup neravnina koje obrazuju reljef

povrine. Geometrija povrina tela koji su u kontaktu, menja se tokom vremena. U toku prvog perioda kontakta promena geometrije

povrine je intezivnija, to se naziva periodom uhodavanja.

Trenje

Trenje predstavlja mehaniki otpor koji nastaje na povrini dodira dva tela pri kretanju jednog tela po drugom ili pri meusobnom

relativnom kretanju. Izraava se silom trenja (Ft), koja se javlja kao otpor pojavi kretanja.

Trenje se moe podeliti u dva osnovna oblika:

Unutranje trenje

Spoljanje trenje

Unutranjim trenjem naziva se meusobno delovanje molekula fluida, pri emu dolazi do suprostavljanja relativnom kretanju

slojeva. Unutranje trenje fluida se naziva viskoznost.

Spoljanjim trenjem naziva se meudelovanje tela koje se javlja na mestima njihovog neposrednog dodira, a suprostavlja se

njihovom relativnom kretanju. U zavisnosti od vrste kretanja mogu se razlikovati:

Trenje klizanja

Trenje kotrljanja

Trenje klizanja

Trenje klizanja predstavlja otpor relativnom kretanju koje se javlja kada jedno vrsto telo klizi po drugom. Sila trenja je

proporcionalna normalnoj sili koja deluje na povrine koje su u kontaktu, to se moe prikazati sledeim izrazom:

Ft = Fn

gde je:

Ft sila trenja

- koeficijent trenja

Fn normalna sila

Po ovoj teoriji sila trenja ne zavisi od veliine povrina koje su u dodiru i brzine klizanja, ve zavisi jedino od optereenja, stepena

hrapavosti i prirode materijala elemenata. Meutim, novija ispitivanja su pokazala da ova formula ne zadovoljava u potpunosti. Po

teoriji Bowdena, Tabora, Derjagina i drugih, sila trenja zavisi od normalnog optereenja, stepena hrapavosti, stvarnoj dodirnoj povrini,

meumolekulskim privlaenjima na mestima neposrednog dodira, tvrdoe materijala a takoe od procesa smicanja. To se moe

izraziti na sledei nain:

F = m { Fn, v, A r, F0, K }

gde je:

A r ukupna povrina neposrednih dodira

v - brzina klizanja

F0 dopunsko optereenje usled meumolekulskog privlaenja

Kad povrine koje se dodiruju nisu nekim mazivim slojem potpuno razdvojene tada, prema teoriji Bodwena, dolazi do sudaranja

izboina povrinskih reljefa. Na tim mestima se u deliima vremena ostvaruje hladno ili toplo zavarivanje.

Hladno zavarivanje je pojava stvaranja jakih meuatomskih veza (adhezivno privlaenje), a javlja se u uslovima malih brzina

klizanja. Na mestima dodira, naroito ako su povrine potpuno iste, javljaju se izrazita meuatomska privlaenja, pa i mogunost

prelaza atoma.

Toplo zavarivanje je pojava koja nastaje usled velike brzine klizanja. Kada u takvim uslovima doe do sudaranja izboina, na

mestima sudara trenutno se javljaju visoki pritisci i temperature. Ako temperatura prekorai kritinu taku topljenja jedne od

komponenata, dolazi do trenutnog zavarivanja na mestu sudara.

Bez obzira o kojoj se vrsti adhezije radi, da bi se klizanje nastavilo potrebna je neka dodatna sila za prekidanje veza i nastavljanje

smicanja. To je naroito izraeno kod povrina elemenata razliitih tvrdoa, jer se u tim sluajevima izboine tvreg materijala utiskuju

u meki, izazivajui na njemu plastine deformacije uz brazdanje mekeg materijala. U tom sluaju klizanje ezahtevati veu energiju a

konana posledica je brzo erozivno i abrazivno troenje.

Da bi se izveo model jednaine suvog trenja, prvo se mora definisati stvarna dodirna povrina, jer se samo na njoj odvijaju

navedene pojave. Kada neka tvrda ploa klizi po mekoj iliobrnuto, a obe imaju izrazite reljefe, stvarna dodirna povrina (A r) moe se

izraziti kao funkcija optereenja (Fn) i tvrdoe (pm) meke ploe:

Fn = pm A r

gde je:

pm penetracijska tvrdoa (po Brinellu ili Vickersu)

Jednaina se jednostavno moe objasniti na sledei nain: kad je optereenje malo, stvarna dodirna povrina e takoe biti mala,

jer povrine naleu jedna na drugu samo preko najisturenijih vrhova reljefa; postepenim poveanjem optereenja, neravnine se sve vie

plastino deformiu, naleui preko sve vie isturenih vrhova. Broj neposrednih dodira sve vie raste, pa raste i stvarna dodirna

povrina. Proces je ogranien tvrdoom tela: promena stvarne dodirne povrine e rasti sa optereenjem toliko dugo dok se ne stvori

neka povrina koja e moi da podnese to optereenje. Posle toga proces se zaustavlja. Takva granina povrina zavisi od tvrdoe: to

je tvrdoa vea, povrina e biti manja i obrnuto.

Trenje kotrljanja

Trenjem kotrljanja naziva se otpor relativnom tangencijalnom kretanju koji se javlja kotrljanjem nekog predmeta po povrini. Ako

je dodirivanje u taki ili liniji, to je sluaj za kotrljanje idealne kugle ili valjka po idealnoj povrini, sila trenja (Ft) je upravo

proporcionalna optereenju (Fn) a obrnuto proporcionalna polupreniku kotrljajueg tela (R):

Ft = (Fn / R)

Koeficijent trenja () zavisi od vrste materijala predmeta. Ako su tvrdoe kuglice i podloge dovoljno velike, a njihove povrine

idealne, moe se predpostaviti da e kod nekog optereenja dodirno mesto biti taka. Poveavanjem optereenja, dolazi se u podruje

elastinih deformacija, a dodirno mesto postaje povrina. Usled savlaivanja kotrljanja i deformacija, dolazi do porasta sile trenja i

koeficijenta trenja. Iznad nekog graninog optereenja nastupa preoptereenje sa trajno plastinim deformacijama. Vrednosti

koeficijenta trenja kotrljanja su znatno manje nego u sluaju klizanja.

Habanje

Povrine mainskih elemenata koje su prilikom kretanja u meusobnom kontaktu, menjaju s vremenom i svoja svojstva. Menja im

se geometrija, veliina, struktura i svojstva povrinskih slojeva, a veliina i karakter promena zavise od:

uslova optereenja, koliine kretanja, prirode materijala elemenata koji su u kontaktu,

sastava i svojstava okoline (vlaga, vazduh itd.),

sastava i svojstava maziva itd.

Po definiciji, habanje je progresivni proces gubitka materijala elemenata ili delova maina koji su u neposrednom kontaktu i nalaze

se u relativnom kretanju. Kao posledica procesa habanja dolazi do istroenosti delova maina, smanjenja efikasnosti njihovog rada,

potronje energije itd. Moe se podeliti na mehaniko i hemijsko habanje.

Pod mehanikim habanjem se podrazumevaju:

adhezija

abrazija

zamor materijala

erozija

Pod hemijskim habanjem se podrazumeva:

habanje kao posledica oksidacije povrine materijala habanje usled procesa korozije

U najveem broju realnih sluajeva javlja se kao posledica kombinacije mehanikog i hemijskog habanja.

Adhezivno habanje

Adhezivno habanje predstavlja osnovni vid habanja optereenih povrina koje su u kontaktu.Pojava ovog vida habanja nalazi se u

direktnoj vezi sa trenjem klizanja, sa kontaktom povrina i adhezivnim vezama molekula tih povrina.

Do pojave adhezivnog troenja dolazi kod visokooptereenih povrina, kod kojih se, bez obzira na prisutno mazivo izmeu njih,

ostvaruje kontakt vrhova neravnina. Razlog tome je visoka vrednost specifinog pritiska na mestu kontakta, to dovodi do cepanja sloja

maziva.

Kod razdvajanja dve mikrozavarene neravnine moe doi do lepljenja materijala s jedne povrine na drugu, a esto i do odvajanja

delia od osnovnog materijala, koji se kasnije slobodno kreu izmeu povrina i dovode do abrazivnog habanja. Ova pojava kod

mikropovrina moe se proiriti i na pojavu adhezivnog habanja i zaribavanja celih povrina. Srazmerno sa poveanjem pritiska na

povrini, proporcionalno se poveava broj spojeva i stvarna povrina kontakta.

Kod ekstremnih pritisaka, deformacija i visokih temperatura, dolazi do meusobnog zavarivanja mikrospojeva po znaajnom delu

povrina u kontaktu. Tako zavareni spojevi neravnina se raskidaju pa dolazi do habanja cele povrine. Ako u karakteristinim

sluajevima optereenja i kontakta doe do intenzivnog i brojnog mikrozavarivanja, suma otpora smicanja moe porasti do te veliine

da se celi sistem zaustavi, odnosno zariba.

hrapavost povrine

zavarivanje mikro povrina odvajanje delia estica

ematski prikaz adhezivnog habanja

Abrazivno habanje

Abrazivno habanje je oblik odstranjivanja materijala sa povrina u kontaktu kao posledicezadiranja neravnina povrine vee

tvrdoe ili vrstih delia raznog porekla u povrinu manjetvrdoe. Delii materijala mogu biti slobodni i ponaati se kao tree telo, ali i

utisnuti u jednu ili obe povrine. Oni mogu nastati ili unutar samog tribomehanikog sistema kao rezultat procesa habanja povrina ili

se mogu uneti sredstvom za podmazivanje.

estice koje su vee ili jednake veliini zazora imaju najvei uticaj na oteenje povrina. Zato je neophodno obezbediti da se

izmeu povrina nau samo estice ija je veliina manjaod veliine zazora. U cilju spreavanja ulaza vrstih estica, mora se

obezbediti dobrozaptivanje odgovarajuih elemenata maine, a u sisteme podmazivanja ili hidraulike ugrauju se ureaji za

filtriranje. Abrazivno habanje moe u pozitivnom smislu imati iroku primenu kod obrade metala bruenjem, struganjem, poliranjem i

dr.

tvrda abrazivna estica

pojava abrazivnog habanja

ematski prikaz abrazivnog habanja

Habanje usled zamora materijala

Habanje usled zamora se javlja u sluajevima kada se povrine stalno kliu ili valjaju po istom putu. Ciklusi promenljivih

optereenja, kao i naprezanja na pritisak i istezanje mogu prouzrokovati povrinske i podpovrinske pukotine.

Takoe makro i mikro neravnine kao posledica mehanike ili termike obrade, pogoduju nastanku povrinskih

mikropukotina. Pukotine se, naroito usled promenljivih optereenja, progresivno ire sve do momenta otkidanja sitnih komadia

materijala.

Ovaj vid habanja nije karakteristian za mainske elemente kod kojih je prisutno stalno ili vrlo malo promenljivo

optereenje. esto se javlja kod zupanika, svih vrsta kotrljajuih i kliznih leajeva, bregastih osovina i dr.

pukotine

ematski prikaz habanja usled zamora materijala

Erozija

Erozija nastaje kada se otre estice neke vrste materije zalepe na jednu od kliznih povrina. esto se pogreno uporeuje s

adhezijom. Osnovna razlika je u tome da je hrapavost izazvana erozijom povrine daleko vea, a i mehanizam je razliit. Moe biti

izazvana i viestrukim delovanjem udara toka fluida, to se esto javlja na lopaticama turbina i centrifugalnih pumpi. Tako nastala

oteenja superponiraju se ako fluid nosi abrazivne estice.

Habanje usled oksidacije

Habanje usled oksidacije je mehanohemijski proces postupnog razaranja povrina uzrokovan povezivanjem aktivnih plastino

deformisanih povrinskih slojeva s kiseonikom. Tanki sloj metalne povrine, koji je stupio u hemijsku vezu sa kiseonikom naziva se

oksidni sloj ili korozija.

Direktna oksidacija metala u normalnim uslovima u principu ne predstavlja posebnu opasnost za povrine. Kada debljina oksidnog

sloja nije velika poboljavaju se osnovne triboloke karakteristike povrine, smanjuje se koeficijent trenja i poveava tvrdoa

povrine.Suprotno ovome, oksidni slojevi veih debljina, mogu stvoriti probleme zato to je neelastian.On puca, pa se stvara sloj

podloan habanju, a proces oksidacije se proiruje u dubinu.

Habanje usled korozije

Korozivno habanje je proces oteivanja povrina koje klize u korozivnoj sredini, pri emu delovanje korozivnog medija moe biti

hemijsko ili elektrohemijsko. U zavisnosti od intenziteta i stepena zahvaenosti povrine, ono moe biti neprekinuto ili mestimino

prekinuto. Kad bi povrine mirovale produkti korozije mogli bi na njima stvarati sekundarne zatitne slojeve.Klizanjem se, meutim ti

slojevi kidaju i oteuju, pa korozija moe dalje da se iri.

ematski prikaz habanja usled korozije

TEORIJE PODMAZIVANJA

Definicija i klasifikacija vrsta podmazivanja

Trajnost i pouzdanost rada maina i razliitih mehanizama bitno zavise od pravilnog izbora i primene maziva. Loe odabrano

mazivo ili njegova pogrena primena je uzrok nenormalnom, ubrzanom troenju povrina koje su u kontaktu i pojava trajnih

deformacija, odnosno oteenja. Jedan od osnovnih kriterijuma izbora je specifinost rada mehanizma: brzina i oblik kretanja,

specifina optereenja, temperatura itd. Uopteno, moe se rei, da se maziva ne biraju za maine u celini, ve posebno za razliite

sklopove jedne maine. Tako, na primer, kod pogonske grupe nekog motornog vozila motor se podmazuje motornim uljem, prenosni

mehanizam transmisionim uljem, neke leajeve mazivim mastima itd.

Budui da je habanje elemenata posledica trenja, a trenje otpor relativnom kretanju, osnovna uloga maziva je da smanji taj otpor.

Mazivo se moe definisati kao materija koja smanjuje trenje,ali osim toga ispunjava i neke sasvim odreene i strogo postavljene

zahteve. Na primer, savremeno motorno ulje pre svega mora podmazivati povrine, ali ujedno mora imati sposobnost hlaenja, zatite

od korozije, zaptivanja, ienja i pranja elemenata motora i mora biti oksidaciono i termiki stabilno. Bez tih osobina ono ne bi moglo

zadovoljiti sloenim zahtevima savremenih motora.

U zavisnosti od debljine sloja maziva, njegovog meupovrinskog rasporeda, stepena geometrijske slinosti spregnutih povrina i

radnih uslova elemenata mehanikog sistema mogue je ostvariti razliite vidove podmazivanja:

granino

hidrodinamiko

hidrostatiko

elastohidrodinamiko

meovito podmazivanje

Vrsta podmazivanja se moe odrediti prema veliini (hg), koja se proraunava prema:

h g = h / (R a1 + R a2)

h debljina sloja maziva,

Ra1, Ra2 srednje odstupanje od nominalnog profila povrine

hg < 1 granino podmazivanje

hg < 5 meovito podmazivanje (prelazni oblik ka hidrostatikom ili hidrodinamikom podmazivanju)

5 < hg < 100 hidrostatiko ili hidrodinamiko podmazivanje

Granino podmazivanje

Granino podmazivanje nastaje kada sloj maziva nema dovoljnu debljinu da sprei kontakt povrina vrstih tela. Povrine

elemenata su u neposrednom dodiru i optereenje se prenosi s jedne na drugu preko spregnutih neravnina.

Mazivo se nalazi izmeu kontaktnih povrina u obliku monomolekularnog sloja koji putem fiziko-hemijskih veza reaguje sa

metalnom povrinom. Granino podmazivanje se analizira preko promena koeficijenata trenja. Vrednost koeficijenta trenja graninog

podmazivanja odreena je koeficijentom trenja u graninom sloju i koeficijentom trenja na mestima dodira istih metala:

m = aw mm + (1 - aw) mg

gde je:

aw deo stvarne povrine dodira metala

mm koeficijent trenja spregnutih povrina metala

mg koeficijent trenja graninog sloja

Kod sluaja graninog podmazivanja najvie su izraena adhezivna i abrazivna habanja materijala, a u manjem obimu su prisutni

tribohemijski procesi i habanje usled povrinskogzamora materijala. U cilju smanjenja trenja i habanja u procesu graninog

podmazivanja potrebno je obezbediti pogodni povrinski, odnosno granini sloj. Stvaranje graninih slojeva mogue je postii:

fizikom adsorpcijom, hemijskom adsorpcijom, hemijskim reakcijama.

Fizika adsorpcija se javlja kada se aktivni molekuli iz maziva vezuju za povrine. Polarni aditivi (npr. masna ulja) formiraju na

povrinama metala vrst sloj koji ima sposobnost da se odupre prodiranju neravnina i na taj nain spreava dodir metal-metal. Ovaj vid

stvaranja graninih slojeva pogodan je za mala optereenja, nie temperature i male brzine.

Kod hemijske adsorpcije aktivni molekuli maziva vezani su za metalne povrine hemijskim vezama, kao na primer vezivanje

masnih kiselina za metale i njegove okside, pri emu nastaju metalni sapuni veoma dobrih tribolokih svojstava. Ovi granini slojevi su

pogodni za srednja optereenja, srednje temperature i srednje brzine.

Hemijskom reakcijom izmeu aktivnih molekula maziva (EP aditiva) i metala stvaraju se nova hemijska jedinjenja na

povrinama. Ova maziva u svom sastavu sadre hlor, fosfor i sumpor u obliku razliitih jedinjenja. Deluju tako to, usled visokih

temperatura, na povrinama stvaraju slojeve hlorida, fosfida i sulfida koji tite povrinu metala od visokih optereenja i ekstremnih

pritisaka.

Hidrodinamiko podmazivanje

Hidrodinamiko podmazivanje predstavlja nain podmazivanja pri kome su povrine koje se podmazuju razdvojene kontinualnim

slojem maziva u toku kretanja, odnosno gde se trenje povrinskih reljefa u potpunosti zamenjuje unutranjim trenjem estica maziva. U

toku mirovanja, pokretanja ili zaustavljanja povrine se nalaze u direktnom kontaktu.

Elementi mehanikih sistema kod kojih se ostvaruje hidrodinamiko podmazivanje odlikuju se sledeim tribolokim

karakteristikama:

povrine koje se podmazuju razdvojene su kontinualnim slojem maziva dovoljne debljine tako da ne dolazi do njihovog dodira, izuzev pri pokretanju i zaustavljanju,

optereenje se prenosi s jedne na drugu povrinu preko sloja maziva koji poseduje odreenu mo noenja nastalu kao rezultat relativnog kretanja povrina,

otpor usled trenja u sistemu je odreen veliinom unutranjeg trenja u mazivu.

Debljina uljnog sloja, kod hidrodinamikog podmazivanja, mora biti vea od zbira visina povrinskih reljefa kliznih povrina.

Debljina sloja koja je jednaka zbiru visina povrinskih reljefa povrina naziva se kritinom i ispod nje prestaju zakonitosti

hidrodinamikog podmazivanja.

Hidrostatiko podmazivanje

Da bi se obezbedila kontinualna debljina sloja maziva izmeu spregnutih povrina, neophodan je pritisak u sloju maziva koji je

vei od optereenja koje deluje na povrine. Ako se pritisak u sloju maziva odrava pomou posebnog ureaja hidrostatikog sistema,

radi se o hidrostatikom podmazivanju. Koristi se tamo gde se moraju otkloniti nedostaci hidrodinamikog podmazivanja, odnosno

tekoe stvaranja hidrodinamikih slojeva kod malih brzina ili brzine jednake nuli (pokretanje i zaustavljanje sistema).

Za ovaj vid podmazivanja koristi se poseban tip kliznih leajeva koji se nazivaju hidrostatikim. To su leajevi u kojima se mo

noenja uljnog sloja ostvaruje stalnim dodavanjem ulja pod pritiskom iz nekog uljnog rezervoara.

Elastohidrodinamiko podmazivanje

Za hidrodinamiko podmazivanje je karakteristino da se optereenje prenosi preko velike povrine dodira. Meutim postoje

mnogi elementi maina (zupanici, kotrljajni leajevi, bregasti mehanizmi) kod kojih se teorijski dodir ostvaruje u taki ili po liniji.

Stvarni dodir je po nekoj malojali konanoj povrini. Mala dodirna povrina uzrokuje visoka specifina optereenja, to izaziva

elastine deformacije povrinskih slojeva i promenu geometrije povrine dodira. Za ove uslove vae Hercovi (Hertz) zakoni, na osnovu

kojih se odreuje veliina pritiska, kao i veliina dodirne povrine.

U oblasti dodira visoko optereenih spregnutih povrina javlja se pritisak koji ima parabolinu raspodelu. Izvan Hercove oblasti

vladaju zakoni hidrodinamikog podmazivanja. Na ulazu u Hercovu oblast pritisak u mazivu je manji od Hercovog pritiska, ali

dovoljno visok da bi razdvojio povrine. U samoj Hercovoj oblasti pritisak u sloju maziva prati raspodelu Hercovog pritiska.

Meovito podmazivanje

Meovito podmazivanje predstavlja prelazni oblik izmeu potpunog i graninog podmazivanja. Kada je debljina sloja maziva

nedovoljna da potpuno razdvoji povrine, javlja se mestimini direktni kontakt povrina.

Meovito podmazivanje je prisutno i u sluaju malih brzina kretanja mainskih elemenata pri visokim optereenjima.

OSNOVNE KOMPONENTE MAZIVA

Pojam MAZIVA podrazumeva gasovite, tene i vrste materijale koji se koriste za smanjenje trenja izmeu spregnutih

radnih povrina koje se nalaze u relativnom kretanju. Osim toga koriste se i za prenos snage, prenos toplote, hlaenje,

zatitu od korozije itd. Najiru primenu u praksi imaju maziva ulja i mazive masti.

Maziva ulja i mazive masti su konstrukcioni elementi mehanikih sistema. Sa razvojem mehanikih sistema, a u dananje vreme zahtevi se menjaju iz dana u dan, proizvoai maziva moraju da prate tehnoloki i tehniki trend razvoja. Pravilna primena maziva osigurava siguran i ekonomian rad, a osim toga obezbeuje i dui vek mehanikih sistema. Zbog toga korisnici opreme moraju se pridravati preporuka proizvoaa.

Maziva ulja sadre dve osnovne grupe komponenata: bazna ulja i aditive razliitih funkcija. Meanjem baznih ulja odreenih viskoznih gradacija i razliitih grupa aditiva, dobija se iroka paleta mazivih ulja koja se meusobno mogu razlikovati po nameni, reolokim, tribolokim i drugim radnim osobinama. U zavisnosti od vrste baznih ulja, finalna maziva ulja se na tritu prepoznaju kao mineralna, hidrokrekovana ili sintetika motorna i industrijska ulja. Za proizvodnju razliitih vrsta mazivih ulja koriste se bazna ulja razliitih hemijskih i fizikih osobina i razliitih viskoznih gradacija. Aditivi esto nemaju osobine maziva, ali oni baznim uljima poboljavaju postojee dobre osobine a umanjuju loe osobine. Osim toga aditivi obezbeuju i nove dobre osobine koje su neophodne, a koje bazno ulje ne moe da zadovolji.

BAZNA ULJA + ADITIVI = MAZIVA ULJA

Konvencionalna bazna ulja:

- Rafinati

- Rerafinati

Nekonvencionalna bazna ulja:

- Hidrokrekovana bazna ulja (HC)

- Sintetiki ugljovodonici

- Sintetiki estri

- Poliglikoli

Biljna ulja:

- Repiino ulje

- Ricinusovo ulje

- Deterdenti

- Disperzanti

- Za zatitu od habanja

- Za zatitu od visokih pritisaka (EP)

- Inhibitori re i korozije

- Modifikatori trenja

- Depresanti take teenja

- Impruveri indeksa viskoznosti (VI)

- Omekivai elastomera

- Inhibitori oksidacije ulja

- Inhibitori pene

- Deaktivatori metala

- Ulja za etvorotaktne

motore

- Ulja za dvotaktne motore

- Ulja za menjae i

diferencijale

- Ulja za

automatske menjae (ATF)

- Univerzalna ulja

za traktore (STOU)

- Ulja za konice

- Hidraulina i

ostala industrijska ulja

Proces proizvodnje mazivih ulja

Mazive masti se mogu definisati kao vrsta ili poluvrsta maziva, nastala dispergovanjem odgovarajueg uguivaa u mazivom ulju. Svojstva mazivih masti zavise uglavnom od vrste uguivaa koji mogu biti sapunskog i nesapunskog porekla.

BAZNA ULJA + ADITIVI + UGUIVAI = MAZIVE MASTI

Konvencionalna bazna

ulja:

- Rafinati

- Rerafinati

Nekonvencionalna bazna

ulja:

- Hidrokrekovana ulja

(HC)

- Sintetiki ugljovodonici

- Sintetiki estri

- Poliglikoli

Biljna ulja:

- Repiino ulje

- Ricinusovo ulje

- Za zatitu od habanja

- Za zatitu od visokih

pritisaka

- Inhibitori re i korozije

- Inhibitori oksidacije

- vrste materije

za poboljavanje

svojstva podmazivanja (grafit,

molibdendisulfid)

Sapuni metala

- Litijumovi

- Kalcijumovi

- Natrijumovi

-Aluminijumovi

- Barijumovi

Ostali uguivai:

- Bentonit

- Poliuretani

- Geli

- Vienamenske masti

- Masti za visoke temperature

- Masti za niske temperature

- Masti za

centralno podmazivanje

- Silikagelne masti

- Bentonitne masti

- Poliuretanske

BAZNA ULJA

Bazna ulja mineralna ili sintetika - ine osnovu svih maziva mazivih ulja i mazivih masti i bitno utiu na njihove

osnovne osobine. Mineralna se proizvode preradom nafte, a sintetika hemijskom sintezom iz razliitih komponenata.

MINERALNA BAZNA ULJA

U novije vreme nazivaju ih jo i konvencionalnim. Sastoje se od ugljovodonika - jedinjenja ugljenika (C) i vodonika (H).

Molekulske mase im sekreu u rasponu C20 C35. Njihove strukture i ostale osobine zavise od prirode i karakteristika

sirove nafte iz koje se dobijaju ali i od daljih sekundarnih ili katalitikih postupaka dorade.

Preradom parafinskih nafti dobijaju se mineralna bazna ulja parafinske osnove. Koriste se za proizvodnju motornih,

transmisionih, reduktorskih, hidraulinih i kompresorskih ulja.

Dominantni konstituenti ovih baznih ulja su sloeni ili hibridni ugljovodonici. Njihovi molekuli su izgraene od normalnih

(linearnih) parafina, izoparafina i cikloparafina. Dobre osobine su im: visoke take paljenja, visoka oksidaciona i

termika stabilnost, visoki indeksi viskoznosti. Indeks viskoznosti je empirijski broj, bez dimenzija, koji oznaava

veliinu promene viskoznosti nekog ulja s promenom temperature. Visok indeks viskoznosti znai relativno malu

promenu viskoznosti s promenom temperature, dok nizak indeks viskoznosti pokazuje veliku promenu viskoznosti s

promenom temperature. Indeks viskoznosti ulja odreuje se merenjem kinematike viskoznosti na 400C i 1000C, a

upotrebom posebnih tablica dolazi se do odgovarajueg broja. Zavisno od dubine rafinacije, vrednost indeksa viskoznosti

moe biti visoka (95-100), vrlo visoka (do 120) i ultra visoka (do 140). Od loijih osobina istiu se visoke take teenja,

ali se one poboljavaju postupkom deparafinacije i aditivima.

Preradom naftenskih nafti dobijaju se mineralna bazna ulja kod kojih su dominantni konstituenti cikloparafini ili

nafteni. Dobra osobina im je niska taka teenja, a nepoeljne su znatno nia oksidaciona stabilnost i niski indeksi

viskoznosti. Zbog toga se naftenska bazna ulja mogu koristiti samo za proizvodnju trafo ulja i ulja za mehaniku obradu

metala.

Proces

proizvodnje mineralnih baznih ulja - Solvent Neutral (SNO)

Atmosferska destilacija: U svim rafinerijama prerada nafte poinje u postrojenju za atmosfersku destilaciju. Tim

postupkom dobijaju se neki proizvodi i sirovine za dalju preradu:

naftni gasovi - metan (C1), etan (C2), propan (C3), n- butan i izo-butan (C4), koji se koriste kao goriva ali su i

dobre sirovine za petrohemijsku industriju;

primarni ili sirovi benzin (C5-C12) sirovina je za motorne benzine;

srednji destilat (C12-C20) sirovina je za dizel goriva i ulje za loenje ekstra lako (EL):

atmosfrski ostatak (mazut) (C20 +) koristi se kao kotlovsko gorivo i sirovina za proizvodnju baznih ulja.

Vakuum destilacija: U rafinerijama koje se bave proizvodnjom baznih ulja i razliitih vrsta maziva (mazivih ulja i

mazivih masti), prerada atmosferskog ostatka nastavlja se na postrojenju za vakuum destilaciju. U tom postrojenju

destilacija mazuta vri se pod snienim pristiskom (u vakuumu), a dobijaju se vakuum destilati (sirova ulja) razliitih

viskoznih gradacija i vakuum ostatak. Rafinacijom vakuum destilata dobijaju se bazna ulja, a vakuum ostatak je

sirovina za proizvodnju putnih ili industrijskih bitumena.

Rafinacija: Svrha rafinacije je odvajanje nepoeljnih termiki i okisdaciono nestabilnih jedinjenja kiseonika, nekih

jedinjenja sumpora i azota, kao i nekih aromata. To se ostvaruje na vie naina ali u praksi se najvie

koriste: hidrorafinacija (obrada pomou vodonika) i ekstrakcioni postupci (obrada pomou razliitih organskih

rastvaraa). Dobijaju se bazna ulja visoke oksidacione i termike stabilnosti.

Deparafinacija: Poseban postupak za obradu vakuum destilata i rafinata dobijenih iz parafinskih nafti, a svrha je

izdvajanje dela parafina radi snienja take teenja.

Hidrokreking: Poseban postupak koji se koristi za konverziju teih (jeftinijih) frakcija nafte u lake, u skuplje i vrednije

komponente goriva i maziva. Postupak je kombinacija krekovanja ihidrogenovanja. Krekovanjem se konvertuju tee

frakcija nafte u lake, odnosno, cepaju se ugljovodonici viih molekulskih masa u nie. U tom procesu postaju olefinski

ugljovodonici nezasiena i nestabilna jedinjenja i vodonik. Pod odreenim uslovima olefini stupaju u reakciju sa

vodonikom pri emu postaju zasieni i stabilni parafinski ugljovodonici.

Iz tako dobijenog hidrokrekovanog materijala prvo se atmosferskom destilacijom izdvajaju lake i srednje frakcije, a iz

atmosferskog ostatka se vakuum destilacijom dobijaju hidrokrekovani uljni destilati. Ovi destilati moraju se jo

doraditi na postrojenju za deparafinaciju radi poboljanja taaka teenja i boljeg ponaanja na niskim temperaturama.

Tako dobijena hidrokrekovana bazna ulja (HC ulja), karakteriu visoke oksidaciona i termika stabilnost i vrlo visoki

indeksi viskoznosti, to je od bitnog znaaja za motorna i druga maziva ulja.

P

roces proizvodnje hidrokrekovanih baznih ulja - HC

RERAFINISANA BAZNA ULJA

Dobijaju se preradom korienih mazivih ulja. Ona se ostvaruje u nekoliko faza: Prve su taloenje i filtracija, zatim

slede atmosferska i vakuum destilacija i, na kraju, rerafinacija dobijenih destilata najee je to obrada vodonikom.

Kao sekundarna sirovina mogu se koristiti samo koriena motorna, transmisiona, hidraulina i kompresorska ulja koja se

proizvode iskljuivo od mineralnih baznih ulja parafinske osonove. Koriena ulja za obradu metala, trafo ulje i

sintetika maziva ulja, nisu pogodne sekundarne sirovine za rerafinaciju. Ona se nakon odreene obrade obino koriste

kao industrijsko gorivo i to u specijalnim peima (ciglanama ili cementarama) uz potpunu kontrolu sagorevanja i

hemojskog sastava dimnih gasova.

Rerafinisana bazna ulja koriste se za proizvodnju svih vrsta mazivih ulja i masti.

SINTETIKA BAZNA ULJA

Sintetika bazna ulja proizvode se hemijskom sintezom iz razliitih komponenata razliitim tehnolokim postupcima.

U novije vreme nazivaju ih nekonvencionalnim baznim uljima.

Za razliku od mineralnih ulja, koja predstavljaju sloene meavine ugljovodonika razliitih molekulskih masa, struktura i

osobina, sintetika bazna ulja su ugljovodonici ili njihove smee ugljovodonika tano definisanih molekulskih masa i

struktura koji odreuju potrebne osobine: oksidacionu i termiku stabilnost, isparljivost, viskozno-temperaturske

osobine, temperature paljenja i teenja itd. Zbog pootrenih zahteva proizvoaa modernih mehanikih sistema za

poboljanjem performansi maziva, sintetika i polusintetika maziva dobijaju sve vei znaaj. Udeo sintetikih maziva u

potronji je vie od 10%, sa godinjom stopom rasta potranje od 10 - 15%.

Razlog ovakve ekspanzije sintetikih maziva se moe objasniti prednostima sintetikih maziva nad mineralnim u smislu:

vie oksidacine stabilnosti, vie termike stabilnosti, vieg indeksa viskoznosti, nie isparljivosti, nie take teenja, vie

temperature paljenja, biodegradabilnosti, netoksinosti, dueg veka u eksploataciji, odnosno manjih trokova

odravanja. Glavna prepreka za intezivnijim razvojem je visoka cena proizvodnje sintetikih maziva. Meutim, razlika

izmeu cene sintetikih i mineralnih ulja se vremenom smanjuje, to e u narednom periodu poveati ekspanziju

proizvodnje i primene sintetikih maziva.

Potronja motornog ulja ogleda se, u prvom redu, isparavanjem koje je mnogo manje kod sintetikog (7% 8%) nego kod

mineralnog ulja (13% - 15%). Osim toga, sintetiko ulje stvara manje taloga u motoru u odnosu na mineralno i na taj

nain motor ostaje istiji i dugotrajniji. Nedostaci su im visoke cene i relativno loija rastvorljivost konvencionalnih

aditiva. U novije vreme sintetika bazna ulja se sve vie koriste za proizvodnju najnovijih verzija motornih ulja, nekih

specijalnih maziva i radnih fluida, a prema zahtevima konstruktora modernih vozila i industrijskih sistema. Proizvode se

vie vrsta i varijanata. U tabeli 3.3 prikazane su grupe koje se najee koriste kao maziva u primeni.

Sintetika maziva se prvenstveno koriste tamo gde se problem podmazivanja ne moe uspeno reiti mazivom

mineralnog porekla, gde to zahteva specifikacija proizvoaa mehanikog sistema i gde trokovi proizvodnje ili

eksploatacije mogu podneti visoku cenu sintetikog maziva.

Motorna ulja - Polialfaolefini se veoma esto koriste za proizvodnju sintetikih i polusintetikih motornih ulja. Zbog

slabijeg rastvaranja klasinih aditiva, koriste se u kombinaciji sa estrima koji su, zahvaljujui svojoj polarnosti, bolji

rastvarai aditiva. S obzirom da se PAO dobro meaju sa mineralnim baznim uljima (20 - 70%) ee se koriste za

proizvodnju polusintetikih motornih ulja. Visoke performanse sintetikih i polusintetikih motornih ulja omoguavaju

proizvodnju ulja nie viskoznosti (SAE 5W-30, SAE 5W-20), koja su formulisana da bi smanjila trenje u motoru to ima za

posledicu utedu goriva (EC - Energy Conserving) i do 2,7% kod modernih motora. Osim toga, uvoenje NOACK testa

(ogranienje isparljivosti ulja na 13%), problem toksinosti odnosno zatita ovekove okoline su takoe uzroci poveanja

potronje sintetikih i polusintetikih motornih ulja.

Ulja za rune i automatske menjae i diferencijale motornih vozila - Niska taka teenja i dobre viskozno-

temperaturne karakteristike omoguavaju lako pokretanje hladnog motora i rad u uslovima niskih temperatura, pri

emu se smanjuje potronja goriva.

Industrijska maziva - Sintetika maziva na bazi meavine PAO/estar se u industriji korite za podmazivanje velikih

industrijskih gasnih turbina sa pogonom na prirodni gas. Takoe se u industriji koriste za ekstremno teke uslove rada

zupanika i leajeva na visokim temperaturama i visokim pritiscima. Sintetika maziva na bazi PAO su izuzetno pogodna

za podmazivanje vazdunih i gasnih kompresora. Za vreme procesa sabijanja u klipnim kompresorima dolazi do

zagrevanja vazduha i delova kompresora. Temperatura zagrevanja zavisi od stepena sabijanja i ulazne temperature

vazduha. Kod viestepenih klipnih kompresora moe se kretati i preko 2200C, pa je zato kod kompresorskog ulja, osim

termike i oksidacione stabilnosti, vana karakteristika temperature samozapaljenja. Za podmazivanje kompresora sa

temperaturom kompresije do 2200C koriste se najee mineralna ulja, a preko 2200C sintetika. U toku podmazivanja

klipnih prstenova i povrina cilindra, ulje se nalazi u tankom sloju, ija se debljina meri u mikronima. U takvim uslovima

korienja, ulje je u intenzivnom kontaktu sa zagrejanim vazduhom pa je proces termike razgradnje intenzivan. Zato

su posebno vane karakteristike ulja za vazdune kompresore: sklonost ka isparavanju, stvaranje taloga, oksidacija i

formiranje koksnih taloga. Osim ovih karakteristika kompresorsko ulje mora da titi povrine od korozije i re, jer su sa

vazduhom iz atmosfere pomeani vodena para i brojna agresivna hemijska jedinjenja. Zajedno sa vazduhom u

kompresor se unose i mehanike estice, pa ulje obavlja i funkciju zaptivaa, tako to razdvaja kompresioni prostor od

ostalog dela kompresora.

Vazduhoplovstvo - Polusintetika ulja (PAO+mineralno ulje) se sve vie koriste za klipne motore aviona. Najpoznatiji u

ovoj oblasti je Shell sa svojim Aeroshellom Oil W SAE 15W-50. Za hidrauline sisteme vazduhoplova, mineralna

hidraulina ulja se sve vie zamenjuju sa meavinom PAO/estar. Takoe se koriste i za proizvodnju masti za

vazduhoplovstvo.

Prehrambena i farmaceutska industrija - Maziva na bazi polialfaolefina se mogu formulisati da prou FDA testove

(FDA Regulations 21 CFR 178.3570-a), da bi se mogla primenjivati za podmazivanje reduktora i drugih mehanikih

sistema u prehrambenoj industriji gde moe doi do sluajnog kontakta sa hranom. PAO obezbeuju netoksinost, bolju

mazivost, vii indeks viskoziteta, viu oksidativnu i termiku stabilnost, niu taku stinjavanja to dovodi do utede

energije do 8%, u poreenju sa tehniki belim uljima mineralnog porekla.

Proces proizvodnje sintetikih baznih ulja - Poli-Alfa-Olefina (PAO)

BIORAZGRADIVA BAZNA ULJA

Poslednjih godina, zbog zahteva zatite ivotne sredine, esto se zahteva upotreba bioloki razgradivih

maziva. Razlikuje se pojam bioloki razgradivo od pojma bioloki brzo razgradivo.Proces razgradnje vre

mikroorganizmi koji u idealnom sluaju transformiu ulja u ugljen dioksid, vodu i belanevine. Mineralna ulja koja se

proizvode iz nafte bioloki su teko razgradiva.Razgradnja moe trajati mesecima pa i godinama. Maziva, ija se

razgradnja odvija mnogo breod mineralnih ulja (za svega nekoliko nedelja), nazivaju se bioloki brzo razgradivim.

Bioloka razgradnja je mogua uvek kada su ispunjeni sledei preduslovi:

prisustvo mikroorganizama,

prisustvo kiseonika za disanje mikroorganizama,

prisustvo azota i fosfornih jedinjenja za ishranu mikroorganizama,

odgovarajua temperatura, jer se bioloka razgradnja bre odvija u toploj sredini nego u hladnoj,

mazivo ne sme biti zagaeno materijama koje ubijaju mikroorganizme ili ih ine neefikasnim

Treba imati u vidu, da ako i razgradive materije prodru do podzemnih voda, bioloka razgradnja je veoma oteana, jer

je ovo podruje teko pristupano za mikroorganizme. Nedostaje kiseonik koji je neophodan za ivot

mikroorganizama. U poslednje vreme, zahtevi zatite ivotne sredine, nameu proizvoaima maziva zadatak da

intenziviraju razvoj bioloki brzo razgradivih maziva. S obzirom da samo 1 lit. mineralnog ulja zagadi oko 1.000.000

lit. vode, dovoljan je razlog za sve veom primenom bioloki brzo razgradivih ulja.

Metode ispitivanja brzo razgradivih ulja

Razgradnja u vodi

Stara metoda ispitivanja bioloke razgradivosti CEC L33-T-82 je bila namenjena samo za testiranje neistoa

stajaih ili tekuih voda sa malim koliinama dvotaktnih ulja vanbrodskih motora. Nova metoda CEC L33-A-

93 primenjuje se i za ostala maziva. Ulje se u vodenom rastvoru izlae dejstvu bakterija i svrstava se u bioloki brzo

razgradivo ako se u uslovima testa 80% razgradi za 21 dan. (CEC: Coordinating European Council Komitet evropskih

proizvoaa automobila za odreivanja metoda ispitivanja maziva i goriva za motore)

Razgradnja u zemlji

Mnogo su ea izlivanja u zemlji, i to najee u vidu kapljanja zbog neispravnih zaptivaa.Ovde ne postoji

standardizovana metoda testiranja, jer jo uvek nije definisan standardni uzorak zemljita, koji bi se koristio prilikom

merenja i koji bi mogao dati uporedive rezultate. Tako na primer, zemlja sa njiva sadri mnotvo bakterija, to

obezbeuje dobru razgradnju, dok je pesak siromaan hranljivim materijama i ima malo bakterija ili ih uopte nema, pa

je razgradnja nezadovoljavajua. Osim toga, treba uzeti u obzir i to da pored ulja u zemlji ili vodi moe biti i drugih

bioloki ragradivih materija. Ako ove materije bakterijama bolje prijaju, one e najpre njih razgraditi. Usled

toga e brzina razgradnje ulja biti nezadovoljavajua.

Bioloki brzo razgradivi proizvodi

Repiino ulje

Ulja biljnog porekla (repiino, maslinovo i ricinusovo itd.) su trigliceridi - estri glicerina i nezasienih viih masnih

kiselina. Repiino ulje se koristi za proizvodnju hidraulinih ulja i ulja za podmazivanje lanaca motornih testera.

Kada se koristi kao hidraulini fluid u hidraulinim sistemima moraju se uzeti u obzir sledea ogranienja:

krai intervali zamene u odnosu na mineralno ulje zbog slabije oksidacione stabilnosti,

ne moe se koristiti na temperaturama ispod 20 0C

radna temperatura ulja je 70 0C, maksimalno do 80 0C

Repiino ulje se ne moe koristiti kao bazno ulje za proizvodnju motornih ulja ili ulja za zupanike prenosnike.

Sintetiki estri

Razni sintetiki estri su bioloki brzo razgradivi i u testovima daju sline brzine razgradnje kao i repiino ulje. Uz to oni

pokazuju bolje rezultate to se tie oksidacije i teljivosti na niskim temperaturama. Mogu se meati sa mineralnim

uljima.

Koriste se za proizvodnju hidraulinih ulja, ulja za dvotaktne benzinske motore (pre svega vanbrodske motore) kao i za

ulja za dizel motore za upotrebu u ekoloki osetljivim podrujima.

Ako se koriste kao hidraulina ulja:

mogue je produenje intervala zamene u odnosu na ulja na bazi rafinata,

mogua je upotreba do 30 0C,

dozvoljena trajna temperatura ulja je do 100 0C

Poliglikoli

Gustina poliglikola vea je od 1g/cm3. Delimino su rastvorljivi u vodi i bioloki su brzo razgradivi. Brzo prodiru kroz

zemljite do podzemnih voda, to im je negativna osobina.

Poliglikoli se ne mogu meati sa ostalim proizvodima. Pre upotrebe mora se proveriti njihova podnoljivost sa lakovima

(esto rastvaraju lakove i farbu) i materijalima od kojih su napravljeni filtri i zaptivke. Ne preporuuju se za sklopove

kod kojih u dodir dolaze elik i aluminijum.

Bioloki brzo razgradivi proizvodi se moraju kontrolisano sakupljati i odlagati kao i naftni proizvodi i ne smeju se

jednostavno prosipati ilinekontrolisano odlagati. Moraju se skladititi odvojeno od naftnih produkata i isporuivati

organizacijama koje vre spaljivanje korienih ulja.

TRENDOVI U KORIENJU BAZNIH ULJA

Bazna ulja su klasificirana u pet kategorija prema klasifikaciji API, prikazanih u tabeli 3.2.

U prve tri grupe svrstana su mineralna bazna ulja, u etvrtu grupu sintetiko bazno ulje (PAO - polialfaolefini), a u petu

grupu svrstana su sva ostala bazna ulja koja ne spadaju u navedene etiri grupe kao to su npr. sintetika bazna ulja na

osnovi diestera, polialkilenglikola, poliolestera i druga.

Mineralna bazna ulja iz prve tri grupe meusobno se razlikuju po sadraju sumpora, sadraju zasienih ugljovodonika i

indeksa viskoznosti. Grupa I baznih ulja se sve manje koriste za proizvodnju motornih ulja, a zbog svoje niske cene

zadravaju trend za proizvodnju industrijskih i nekih drugih mazivih ulja. Grupe II i III baznih ulja sadre manje

aromatskih ugljovodonika, termiki i oksidaciono su stabilnija pa mogu zadovoljiti stroe specifikacije za motorna ulja.

Procenjuje se da je ukupna svetska proizvodnja baznih ulja oko 34.000.000 tona. Najveu potronju ine bazna ulja

grupe I (61%), grupe II (22%), grupe III (6%), naftenska bazna ulja (9%) i ostala (2%). U narednim godinama oekuje se

poveanje proizvodnje baznih ulja grupe III na raun baznih ulja grupe I i grupe II. Procenjuje se da e u Evropi za

nekoliko godina u 50% formulacija motornih ulja biti korieno bazno ulje grupe III.

Savremeni motori putnikih automobila omoguavaju manju potronju goriva, uz obezbeenje vee snage zahvaljujui

direktnom ubrizgavanju, turbopunjenju i meuhlaenjem usisnog vazduha. Na smanjenje potronje goriva direktno utie

smanjenje unutranjeg trenja motornog ulja to se postie niim viskoziteteom. Otri uslovi eksploatacije uz nie

viskozne gradacije motornih ulja zahtevaju upotrebu baznih ulja API grupe III ili IV.

Trenutno najvie se koriste mineralna bazna ulja. Prvo, zbog toga to su jeftinija od sintetikih i drugo, to se

najnovijim tehnolokim postupcima ostvaruju visoki kvalitetni nivoi koji zadovoljavaju otrije zahteve proizvoaa

maziva i konstruktora motora. Meutim, za najnovije modele motora i vozila, a prema najnovijim specifikacijama

kvaliteta motornih ulja, trae se bazna ulja sa znatno poboljanim karakteristikama:

zbog povienih radnih temperatura motora i zbog zahteva za sve duim intervalima upotrebe motornih ulja, trai se vrlo visoke termika i oksidaciona stabilnost baznih ulja;

za lake startovanje hladnog motora uz optimalno podmazivanje, kao i zbog utede goriva, trae se ulja nie viskoznosti (SAE 5W-30; 5W-40; 10W-40);

za bolje podmazivanje motora u razliitim temperatursim uslovima, trae se ulja sa to niim takama teenja i sa to viim indeksom viskoznosti, odnosno, ulja ija se viskoznost vrlo malo menja sa promenama temperature;

iz ekolokih razloga, a i zbog zahteva za to duim inetrvalima upotrebe, trae se ulja sa to manjom isparljivou i sa sve viim kvalitetnim nivoima;

Sve ove zahteve mogu da zadovolje hidrokrekovana i sintetika bazna ulja. Sve vei znaaj dobijaju hidrokrekovana

bazna ulja, koja su po traenim karakteristikama vrlo bliska sintetikim, alisu im cene znatno nie od sintetikih.

Po pitanju cene kotanja baznih ulja, moe se kao orjentacija postaviti sledei odnos: ako bazna ulja API grupe I imaju

vrednost 1,00; API grupa II imaju 1,05; API grupa III 1,50; API grupa IV od 2,50 do 3,00 i API grupa V ima vrednost od 5,00

do 10,00 jedinica, odnosno od 5 do 10 puta skuplja od API grupe I.

Osnovne razlike kod solventnih i hidrokrekovanih baznih ulja su u pogledu oksidacione stabilnosti. Solventno rafinisana

bazna ulja pri oksidaciji stvaraju u ulju netopljive produkte oksidacije, koji mogu u eksploataciji u motorima stvarati

odreene potekoe, dok hidrokrekovana bazna ulja pod istim temperaturnim uslovima stvaraju u ulju topljive

produkte. Talozi, koji su nastali kao produkti oksidacije solventno rafinisanih baznih ulja, su uglavnom proizvod

oksidacije aromatskih ugljovodonika, koji iz tih ulja nisu uklonjeni tokom procesa rafinacije i koji imaju uglavnom

polarni karakter. Suprotno tome, hidrokrekovana bazna ulja pri oksidaciji stvaraju veinom oksidacione proizvode

nastale oksidacijom parafinskih ugljovodonika koji su uglavnom topljivi u baznom ulju i stvaraju u motoru manje

potekoa.

Najee koriena sintetika bazna ulja su Poli-alfa-olefini (PAO) i Estri. Poli-alfa-olefini su hidrirani, zasieni olefinski

oligomeri dobijeni katalitikom polimerizacijom linearnih alfaolefina. Prednosti poli-alfa-olefina u poreenju s

mineralnim baznim uljima su: nia taka stinjavanja, bolja teljivost pri niskim temperaturama, velika termika i

oksidaciona stabilnost, via hidrolitika stabilnost i manja isparljivost. Kompatibilna su s mineralnim baznim uljima i

estrima. Estri, koji se koriste kao bazna ulja, dobijaju se reakcijom raznih alkohola i kiselina. Osnovne karakteristike

estera u primeni kao motorno ulje su: dobra termika i oksidaciona stabilnost i kod povienih radnih temperatura, niska

isparljivost i biorazgradivost.

Nova tehnologija proizvodnje baznih ulja zasniva se na procesu KATALITIKE DEPARAFINACIJE, odnosno GTL tehnologiji

(Gas-to-liquid). GTL tehnologija baznih ulja potpuno e zameniti sintetika bazna ulja (PAO), a bazna ulja grupe III bie

uobiajna zamena za bazna ulja grupe I i grupe II prvenstveno u formulacijama motornih ulja viih nivoa kvaliteta.

BAZNA ULJA PARAFINSKOG TIPA

U proizvodnji mazivih ulja mora se potovati preporuka prizvoaa aditiva po pitanju nameavanja aditiva s razliitim

grupama baznih ulja. Ako proizvoa aditiva preporuuje bazno ulje API Grupe I, ne treba koristiti bazna ulja API Grupe

II ili III bez prethodne provere i dodatnih ispitivanja, jer se mogu pojaviti odreeni problemi po pitanju deemulzivnosti,

penjenja ili mutnog izgleda nameanih ulja. Do ovih problema dolazi zbog razliitih topljivosti pojedinih sastojaka

aditiva u razliitim baznim uljima. Bazna ulja API Grupe II i III sadre manji procenat aromatskih ugljovodonika, koji

dobro rastvaraju aditive, te iz tog razloga ove grupe baznih ulja zahtevaju odgovarajue aditive u kojima je sadran

potreban rastvara.

BAZNA ULJA NAFTENSKOG TIPA

Naftenska bazna ulja se koriste za proizvodnju ulja za transformatore i elektrine prekidae, ulja za rashladne

kompresore, procesnih i gumarskih ulja, fluida za obradu metala i za neka industrijska maziva ulja i mazive masti. Nisu

pogodna za proizvodnju motornih i transmisionih ulja.

Karakteristike baznih ulja

Ne mogu se sve karakteristike baznih ulja poboljati aditivima. Zbog toga, svojstva finalnih ulja u velikoj meri zavise od

osobina baznih ulja.

ADITIVI

Aditivi su materije koje se dodaju mazivima u cilju poboljanja ili donoenja nekih novih osobina mazivima, ime se

poveavaju eksploataciono-tehnika svojstva ulja. To su sintetike materije koje su rastvorljive u baznom ulju, termiki

stabilne i vrlo niske isparljivosti.

S obzirom na mehanizam delovanja mogu se podeliti u tri osnovne grupe:

aditivi koji poboljavaju fizika svojstva maziva: depresanti take teenja, impruveri indeksa viskoznosti, aditivi protiv penuanja i aditivi za poboljanje otpornosti na optereenje,

aditivi koji poboljavaju hemijska svojstva maziva: antioksidanti,

aditivi koji tite mainske elemente od tetnih materija nastalih u ulju: aditivi protiv korozije, disperzanti i deterdenti

Poboljivai take teenja Depresanti

Da bi se omoguio rad na niim temperaturama, mazivim uljima se dodaju materije koje sniavaju taku teenja.

Mehanizam delovanja ovih aditiva se zasniva na obmotavanju mikroskopski sitne kristale parafina pri emu se

onemoguava njihovo grupisanje i taloenje, tako da ulje ostaje due teljivo. Nemaju sposobnost spreavanja

kristalizacije (stvaranja kristala) i ne utiu na taku zamuenja ulja.

Poboljivai indeksa viskoznosti Impruveri

Jedna od najvanijih karakteristika nekog maziva je stabilnost viskoznosti sa promenom temperature, odnosno viskozno-

temperaturna svojstva. Na niskim temperaturama ovi aditivi gotovo ne dejstvuju, a na visokim temperaturama je pad

viskoznosti manji usled njihovog uguivakog delovanja. Impruveri indeksa viskoznosti su aditivi za poboljanje indeksa

viskoznosti ulja i koriste se za proizvodnju multigradnih ulja.

Aditivi protiv penuanja antipenuavci

Stvaranje pene nastaje prodiranjem mehurova vazduha u ulje ili usled delovanja deterdentnih i antioksidacionih

aditiva. Pena je vrlo nepoeljna naroito u hidraulinim i reduktorskim uljima, pogorava podmazivanje i uzrokuje

gubitak prenosa snage u hidraulinim sistemima.Antipenuavci spreavaju obrazovanje stabilne pene u ulju. Deluju tako

da smanjuju povrinski napon mehuria vazduha (mehurii pucaju) i tako doprinose brzoj razgradnji pene.

Aditivi za zatitu od habanja

Smanjuju habanje spregnutih kontaktnih povrina bregaste osovina, podizaa ventila, radilice, leajeva i dr. Najiru

primenu imali su aditivi nabazi cinka. Meutim sve se manje koriste u proizvodnji ulja za savremene motore zbog

nekompatibilnosti sa katalizatorima za dogorevanje nesagorelog goriva.

Aditivi za zatitu od visokih pritisaka i udarnih optereenja

Da bi se poboljala otpornost uljnog filma mazivima se dodaju posebni aditivi koji se prema uslovima primene dele na tri

osnovne grupe:

aditivi za poboljanje mazivih svojstava (polarni aditivi),

aditivi za smanjenje procesa habanja (AW aditivi),

aditivi za podnoenje ekstremno visokih pritisaka (EP aditivi)

Kao aditivi za poboljanje mazivih svojstava koriste se prirodni estri masnih kiselina (repiino ulje, ricinusovo ulje),

sintetiki proizvodi (estri) kao i aminske soli masnih kiselina.Poboljavaju mazivost, to znai sposobnost i brzu

orjentaciju molekula ulja prema metalnoj povrini (polarnost) kao i efikasnost njihove adsorpcije na povrini.

Meu polarne aditive spadaju i modifikatori trenja. Kao modifikatori trenja koriste se amidi, hlorovane masne

kiseline, biljna ulja kao i aditivi nabazi molibdendisulfida. Kod motornih ulja smanjuju trenje pri emu se smanjuje

potronja goriva. Posebna panja se posveuje izboru ovog tipa aditiva kod sredstava za obradu metala.

Od aditiva za smanjenje habanja (AW aditivi) najveu primenu imaju aditivi ija je metalna komponenta cink.

Aditivi na bazi cinka imaju najveu efikasnost na viim temperaturama (preko 1500C) pri emu znatno smanjuju

koeficijent trenja, a time i intenzitet habanja. U novije vreme ograniava se upotreba aditiva koji sadre

cink. Ograniena upotreba aditiva koji sadre cink je posebno izraena kod ulja za podmazivanje motora savremenih

automobila koji imaju ugraen katalizator dogorevanja.

Aditivi za zatitu od ekstremno visokih pritisaka i udarnih optereenja (EP aditivi) koriste se za zatitu od visokih

lokalnih pritisaka i udarnih optereenja u uslovima graninog podmazivanja. U takvim okolnostima EP aditivi formiraju

anorganska jedinjenja sa metalnim povrinama, koji preuzimaju na sebe ulogu vrstog maziva. Intenzitet aktivnosti

atoma sumpora, fosfora i hlora, koji predstavljaju osnovu EP aditiva, zavisi odtemperature i pritiska na mestu kontakta.

Aditivi za zatitu od oksidacije Antioksidanti

Antioksidanti su aditivi koji poveavaju postojanost ulja prema dejstvu kiseonika i predstavljaju najee koriene

aditive. Kako su produkti oksidacije korozivni, inhibiranjem oksidacije automatski se inhibira i korozija. Ovi aditivi vre

pasivizaciju metalne povrine i na taj nain smanjuju katalitiko delovanje metala na proces oksidacije.

Aditivi za zatitu od korozije - Inhibitori korozije

Inhibitori korozije (antikorozivni aditivi) tite metalne delove mainskih elemenata koji su izloeni dejstvu re i

korozije. Korozija je elektrohemijski proces i nastaje agresivnim delovanjem kiselih hemijskih produkata, a ra je vid

korozije kada vazduh ili voda deluju agresivno na metalnu povrinu. Osnovni mehanizam delovanja antikorozivnih aditiva

zasniva se na formiranju zatitnog sloja na povrini metala fizikom i hemijskom adsorpcijom.

Antioksidanti i deterdenti (bazni aditivi) su takoe inhibitori korozije.

Deterdentni aditivi

To su materije koje spreavaju taloenje neistoa na delovima motora koji se nalaze pod uticajem visokih

temperatura.

Mehanizam delovanja ovih aditiva zasniva se na njihovoj sposobnosti da:

iste metalne povrine od proizvoda oksidacije i ne doputaju da se nakupljaju i taloe po povrinama i

zahvaljujui svom alkalnom svojstvu mogu da neutraliu hemijski agresivne kisele produkte nastale sagorevanjem goriva sa poveanim sadrajem sumpora. Parametar za ovo je Totalni Bazni Broj (TBN).

U odreenim sluajevima ovi aditivi istovremeno pokazuju neka svojstva inhibicije korozije i ranja, pa se svrstavaju u grupu viefunkcionalnih aditiva.

Disperzantni aditivi

Oni imaju ulogu da dre u disperziji produkte nastale oksidacijom ulja (smole, a) u uslovima niskih i srednjih radnih

temperatura. Ovi produkti nastaju u motorima u uslovima stani-kreni gradske vonje na kratkim relacijama i u

uslovima podhlaenog motora. Disperzanti su bezpepelna jedinjenja a mehanizam delovanja sastoji se u opkoljavanju

molekula neistoa u ulju, odravaju ih u disperznom stanju, odnosno spreavaju grupisanje estica, njihovo taloenje i

zaepljenje cirkulacionih puteva. Osim toga, ovi aditivi moraju imati i odreena deterdentna svojstva, odnosno

svojstva rastvaranja smolasto-asfaltnih jedinjenja i uljnog mulja.

Deaktivatori metala

Ovi aditivi redukuju katalitiki uticaj metala (metalnih opiljaka) na oksidaciju ulja. estice se oblau zatitnim slojem

koji prekida ili umanjuje katalitiko delovanje na proces oksidacije. Osim toga, oni razlau produkte oksidacije i

prekidaju tetne reakcije.

Aditivi emulgatori

To su najvaniji dodaci emulzionim uljima koja sa vodom grade emulzije. Zbog velikih povrinskih napona u graninim

slojevima ulje i voda se ne meaju. Zadatak emulgatora je da smanje povrinski napon i obezbede stvaranje stabilne

emulzije.

Aditivi deemulgatori

Funkcija deemulgatora je da sprei stvaranje emulzije u sluaju prodora vode u sistem.Mehanizam delovanja se svodi na

pove}anje povrinskog napona izmeu molekula ulja i vode i spreavanja procesa stvaranja emulzije.

UGUIVAI

Uguivai su supstance koje tokom procesa proizvodnje mazive masti, pod odreenim uslovima stvaraju u ulju strukture

meusobno isprepletanih vlakana formirajui sunerastu strukturu i tako pretvaraju ulje u mazivu mast. Sapuni na sebe

veu od 80-95% baznog ulja.Uguivai mogu biti sapunski (kalcijumovi, natrijumovi, litijumovi, barijumovi,

aluminijumovi itd.), kompleksni sapuni i nesapunski (gel, bentonit).

Sapunski uguivai

Sapunski uguivai su proizvod reakcije masne kiseline i hidroksida alkalnih metala. Prema vrsti uguivaa mazive

masti se nazivaju: litijumove, natrijumove, kalcijumove, aluminijumove itd.

Sa ciljem dobijanja mazive masti odreenih karakteristika, mogu se pomeati dva razliita sapuna, pa se takve masti

nazivaju meovite.

Kompleksni sapuni

Kompleksni sapuni su sainjeni od dve kompleksno vezane soli, od kojih je jedna obina so vie masne kiseline, a druga

so niskomolekularne organske kiseline. Kompleksni sapuni daju mastima osobine koje se ne bi mogle dobiti korienjem

jednostavnih metalnih sapuna ili njihovom kombinacijom.

Nesapunski uguivai

Nesapunski uguivai daju specijalne karakteristike mastima. Ove masti su termiki vrlo stabilne i uglavnom nemaju

take kapanja, zbog ega se najee koriste za podmazivanje na visokim temperaturama ili na mestima gde se zahteva

otpornost na delovanje vode i kiselina.

Kao nesapunski uguivai koriste se:

Neorganski uguivai visokodisperzne modifikovane gline, olefilni silicijum dioksid, razni punioci i vrsta maziva, oksidi metala u obliku amorfnog (finog) praha,

Organski uguivai - vrsti ugljovodonici, a, poliurea, polimeri, pigmenti.

Prema vrsti nesapunskog uguivaa mazive masti se nazivaju: bentonitne, silikagelne, pigmentne, poliurea masti,

mazive paste.

ANALITIKA MAZIVA

Osobine maziva su odreene osobinama baznih ulja i aditiva. Sve osobine maziva se mogu podeliti na: fizike, hemijske i

eksploatacione.

U fizike osobine spadaju: gustina, viskoznost, indeks viskoznosti, taka paljenja, taka teenja, isparljivost,

emulzivne osobine, sposobnost rastvaranja gasova i izdvajanja gasova, stvaranje pene, konzistencija i penetracija masti,

taka kapanja, izdvajanje ulja iz masti, boja, specifina toplota i toplotna provodljivost i druge.

U hemijske osobine spadaju: oksidaciona stabilnost, termika stabilnost, vodootporne osobine, neutralizacioni broj,

sadraj pepela, sadraj koksa, sadraj vode, saponifikacioni broj i druge.

U eksploatacione osobine spadaju: EP svojstva i otpornost na habanje (test sa etiri kugle), otpornost mazivog filma

(Timken test), antihabajua svojstva maziva kod zupanika (FZG test ili RYDER test), antihabajua svojstva hidraulinih

ulja (Vickers test) itd.

Gustina

Gustina je odnos mase i zapremine ulja: d = m / V. Odreuje se na temperaturi od 150C i izraava se u (kg/m3) ili

(g/cm3). Gustina se neznatno menja sa porastom pritiska, ali se znatno menja sa promenom temperature, jer se

promenom temperature menja zapremina tenosti.

Metode odreivanja gustine su: ISO 3675, ASTM D1298 i IP 160.

Viskoznost

Viskoznost je vana karakteristika motornih ulja, a definie se kao mera unutranjeg trenja koje deluje kao otpor na

promenu poloaja molekula pri strujanju ulja kada se ono nalazi pod dejstvom sile smicanja, odnosno to je otpor

tenosti na smicanje njenih estica. Pri kretanju tenosti, meu esticama i izmeu estice i povrine cevi s kojom

dolaze u dodir, nastaju sile trenja uzrokovane otporom tenosti prema smicanju estica, ali i zbog hrapavosti tih

povrina. Viskoznost je promenljiva veliina i zavisi od promene temperature. to je temperatura via, viskoznost je

manja i obrnuto.

Od viskoznosti zavisi kvalitet podmazivanja, energetski gubici tokom proticanja, rad uljne pumpe, dovoenje dovoljne

koliine ulja do svih mesta koja se podmazuju, uspenost rada preistaa ulja, ienje povrina, hermetizacija mesta

trenja itd. U praksi se koriste dinamika (h) i kinematika (n) viskoznost.

Jedinice za dinamiku viskoznost su: Pa.s (Paskal sekunda) i mPa.s (mili Paskal sekunda). Ranije koriene jedinice su: P

(Poaz) i cP (centi Poaz).

Vai sledea relacija: 1mPa.s = 1cP.

Metode za odreivanje dinamike viskoznosti su: ASTM D2602, DIN 51377.

U praksi se vie koristi kinematika viskoznost koja predstavlja odnos dinamike viskoznosti i gustine fluida na odreenoj

temperaturi i pritisku: n = h/d. Jedinica za kinematiku viskoznost je: mm2/s. Ranije koriene jedinice su: St (Stokes) i

cSt (Centistokes) ili 0E (Englerovi stepeni). Vai sledea relacija: 1mm2/s = 1cSt i 0E = mm2/s x 0,13.

Metode odreivanja kinematike viskoznosti su: ASTM D445, DIN 51562, IP 166, ISO 3104.

Indeks viskoznosti

Indeks viskoznosti je empirijska vrednost koja ukazuje na promenu viskoznosti sa promenom temperature. Vie vrednosti

indeksa viskoznosti ukazuju na manje izraenu sklonost promeni viskoznosti sa promenom temperature i obrnuto. Vee

vrednosti indeksa viskoznosti od 100 imaju samo multigradna ulja.

Indeks viskoznosti izraunava se sledeim metodama: ISO 2909, ASTM D2270 i DIN 51564.

NJutnovske tenosti

Tenost ija se viskoznost ne menja promenom brzine smicanja. Mineralna i sintetika bazna ulja i ulja koja ne sadre

polimerne uguivae ponaaju se kao njutnovske tenosti.

Nenjutnovske tenosti

Tenosti kojima se menja viskoznost promenom brzine smicanja. To su motorna, hipoidna i ostala maziva koja su

uguena polimerima.

Taka paljenja

Taka paljenja je najnia temperatura do koje treba zagrejati neko ulje u uslovima pri kojima e se osloboene pare

trenutno zapaliti prinetim otvorenim plamenom, bez trajnog gorenja. Izraava se u 0C i smatra se merilom isparljivosti a

znaajna je za transport i skladitenje zbog opasnosti od poara.

Osnovne metode odreivanja take paljenja su: ISO 2592, ASTM D92, IP 36 i DIN 51376.

Taka teenja

Taka teenja predstavlja najniu temperaturu na kojoj neko mazivo ulje, prilikom hlaenja, jo pokazuje tendenciju

teenja. Neposredno ispod ove temperature ulje se potpuno stinjava.

Taka teenja se izraava u 0C, a odreuje se metodama: ISO 3016, ASTM D97, DIN 51597.

Taka zamuenja

Taka zamuenja predstavlja najniu temperaturu na kojoj se u nekom ulju, prilikom hlaenja, pojavljuju prvi sitni

kristali parafina, odnosno ulje poinje da se muti.

Taka zamuenja se izraava u 0C, a odreuje se metodom: ISO 3016.

Isparljivost

Isparljivost podrazumeva koliinu ulja koja ispari u propisanom vremenu na propisanoj temperaturi (Noack test: 1sat na

2500C). Predstavlja vanu karakteristiku motornih ulja, jer se kod ulja koja imaju veliku isparljivost javljaju razni

problemi u toku eksploatacije, kao na primer: poveana potronja, uguivanje, a s tim i pogorano podmazivanje. Osim

toga sa poveanjem isparljivosti raste opasnost od poara. Gubitak ulja isparavanjem na temperaturi od 400C kod veine

ulja iznosi oko 5%, a smanjenje isparavanja mineralnog ulja se moe postii dodavanjem sintetike osnove, posebno

poli-alfa-olefina. Isparljivost se odreuje metodom DIN 51581 (Noack test) ili ASTM D943.

Emulzivnost i deemulzivnost

Pod emulzivnim osobinama podrazumeva se sklonost nekog ulja da u prisustvu vode gradi stabilnu emulziju. Kod veine

mazivih ulja (motorna, industrijska) zahtevaju se neemulzivne osobine, dok su kod nekih (ulja za hlaenje i

podmazivanje pri obradi metala, teko zapaljiva emulzivna hidraulina ulja) poeljne dobre emulzivne osobine.

Emulzivnost ulja odreuje se metodama ASTM D1401 i DIN 51599, a meri se vremenom potrebnim za potpuno

razdvajanje ulja i vode.

Pod pojmom deemulzivnost podrazumeva se sposobnost ulja da oslobaa vodu i da ne gradi emulziju. Izraava se

brojem sekundi potrebnih za potpuno razdvajanje vode i ulja, a odreuje se metodama: DIN 51589 i IP 19.

Stvaranje pene sklonost penuanju

Pod penuanjem se podrazumeva sklonost ulja da rastvara vazduh i da sa njim gradi penu. Pena vrlo nepovoljno utie na

kvalitet podmazivanja i ima za posledicu poremeaje u radu tehnikih sistema, poveano habanje, ubrzanu oksidaciju i

starenje ulja itd.

Izraava se u zapreminskim jedinicama i stabilnou pene na razliitim temperaturama, a odreuje se metodom: ASTM

D892.

Oslobaanje vazduha iz ulja deaeracija ulja

Pod deaeracijom se podrazumeva sposobnost ulja za izdvajanjem rastvorenog vazduha. Vana je osobina motornih,

hidraulinih, kompresorskih, turbinskih i drugih mazivih ulja. Odreuje se metodom DIN 51381, a izraava se vremenom

potrebnim za svoenje rastvorenog vazduha na 0,2% zapreminskih.

Oksidaciona stabilnost

Definisana je kao merilo otpornosti mazivih ulja na dejstvo kiseonika. Predstavlja jednu od najvanijih osobina

odgovornu za duinu radnog veka ulja ali i za korozivnost delova mehanikih sistema koju izazivaju oksidacioni produkti.

Parafini oksidacijom prelaze u kiseline i polikondenzacione smolaste proizvode. U poetku ti proizvodi su meki i

delimino se rastvaraju u ulju, poveavajui mu viskoznost. U daljoj fazi upotrebe ti talozi prelaze u vrste, to ima za

posledicu vee tete na sklopovima mehanikih sistema. Osnovne metode za odreivanje oksidacione stabilnosti su:

ASTM D943, IP 157, DIN 51587 i DIN 51554.

Termika stabilnost

Definie se kao otpornost ulja protiv razlaganja usled dejstva toplote. Izraava se temperaturom na kojoj poinje

razlaganje. Termooksidativno razlaganje je veoma vano u praksi, jer je poznato da se oksidacija ulja udvostruava sa

porastom temperature za svakih deset stepeni iznad propisane.

Osnovne metode za odreivanje termike stabilnosti su: ASTM D2960 i IP 311.

Neutralizacioni broj

Definie se kao mera ukupne kiselosti (sadraja jakih i slabih kiselina) maziva.

Za odreivanje neutralizacionog broja koriste se metode: ASTM D664, IP 177 ili ASTM D974, IP139. Izraava se u

mgKOH/g uzorka ulja.

Kiselinski broj

Definie se kao kiselost mazivih ulja koja potie samo od jakih kiselina. Odreuje se istim metodama kao neutralizacioni

broj i izraava se takoe u mgKOH/g uzorka ulja.

Razlika izmeu neutralizacionog i kiselinskog broja je u tome to se titracija ne zavrava pri istoj vrednosti pH, pa je

kiselinski broj za isti uzorak ulja obino manji od neutralizacionog broja.

Ukupni bazni broj (TBN)

Ukupan bazni broj se definie kao mera alkalnosti koja potie od svih materija u mazivu koje pokazuju baznu reakciju.

Izraava se u mgKOH/g uzorka ulja. To je ekvivalent za koliinu kiseline potrebne da se neutralizuju sve bazne materije

u jednom gramu uzorka maziva.

Osnovne metode za odreivanje TBN su: ASTM D 2896 i ASTM D 664.

Anilinska taka

Odreivanje anilinske take vri se prema ISO 2977 (ASTM D611) metodi. Predstavlja temperaturu na kojoj dolazi do

potpunog meanja anilina i ulja. Nia anilinska taka pokazuje da ulje sadri veu koliinu aromata. Anilinska taka je

znaajna kod odreivanja osobine rastvorljivosti ulja.

Tabela 4.1: Tipine anilinske take razliitih vrsta baznih ulja:

Vrsta baznog ulja

ISO VG 32 (SN 150)

Anilinska taka

0C

Naftenska bazna ulja 56 - 59

Parafinska bazna ulja API grupe I 99 - 102

Parafinska bazna ulja API grupe II 114 - 118

Parafinska bazna ulja API grupe III 124 - 126

Sadraj pepela

Definie se kao merilo sadraja jedinjenja metala i drugih neorganskih komponenata u mazivu. Pepeo u mazivim uljima

potie od nesagorelih sastojaka i moe se odreivati u vidu oksida oksidni pepeo i vidu sulfata sulfatni pepeo. Kod

ulja bez aditiva pepeo se odreuje u obliku oksida i predstavlja merilo sadraja neorganskih neistoa. Kod ulja sa

aditivima, pepeo se odreuje u obliku sulfata metodama: ISO 3987 ili ASTM D874.

Sadraj pepela esto je dobar pokazatelj u kojoj su meri u nekom korienom ulju prisutni razliiti metali koji potiu od

habanja metalnih povrina. Na taj nain moe se otkriti mesto poveanog habanja i preventivno delovati na otkaz.

Ako motorno ulje sadri vie od 1,5% pepela iz aditiva, zbog mogunosti preranog paljenja goriva usijanim pepelom, ne

preporuuju se za benzinske motore.

Sadraj koksa

Koristi se za ocenu ponaanja ulja u termiki optereenim mehanikim sistemima, a posebno za ocenu starosti ulja u

toku upotrebe. Koksni ostatak ukazuje i na dubinu rafinacije, odnosno kvalitet baznih ulja. Odreuje se metodom DIN

51551 a izraava u masenim procentima.

Sadraj asfaltena

U toku upotrebe motornih ulja, kao posledica starenja, moe doi do stvaranja asfaltena kao degradacionog proizvoda.

Utiu na slepljivanje klipnih prstenova, zaepljenja preistaa ulja itd.

Odreuju se metodom: DIN 53595.

Hidrolitika stabilnost

Hidrolitika stabilnost je merilo otpornosti ulja, odnosno nekih aditiva, da stupaju u reakciju sa vodom. Hidrolitiki

nestabilni aditivi se razlau na komponente koje mogu stvarati taloge a mogu biti i korozivne. Pri tome se smanjuje

njihov sadraj u ulju to ima za posledicu njegovu brzu degradaciju.

Sadraj vode

Voda je nepoeljna u ulju. Njen sadraj se mora redovno kontrolisati jer uvek postoji mogunost da se u ulju nae kao

kontaminant, koji moe vrlo brzo da hidrolitiki razgradi neke aditive i da degradira ulje pre upotrebe.

Ukoliko je sadraj vode vii od 0,1%, odreivanje se vri ksilolnom metodom, u suprotnom, mora se koristiti Karl-Fischer

metoda (DIN 51 777), a rezultati se izraavaju u mg/kg, odnosno ppm (part per million jedan deo vode na milion

delova ulja).

Korozivnost

Korozivnost ulja podrazumeva agresivno ponaanje nekih njegovih komponenata prema elementima mehanikih sistema.

Korozivnost se mora kontrolisati radi donoenja odluke o pravovremenoj zameni ulja. Odreuje se metodom: ASTM D130

(Cu, 3h, 1000C).

Saponifikacioni broj

Smatra se merilom sadraja materija podlonih saponifikaciji, kao to su na primer prirodne masti. Saponifikacioni broj

je naroito bitan kod ulja za obradu metala koja sadre komponente na bazi prirodnih masti. Izraava se u miligramima

kalijumhidroksida potrebnim za potpunu saponifikaciju nekih materija podlonih toj reakciji u uzorku od jednog grama

ulja. Odreuje se metodom ASTM D94.

Granina temperatura pumpanja

Pod ovim se podrazumevaju granine vrednosti prouljenosti motora (ponaanje u odnosu na habanje) nakon hladnog

starta. Na toj temperaturi, do uljne pumpe jo uvek dotie dovoljno ulja, a ispod te vrednosti sistem za podmazivanje

se vie ne napaja uljem u dovoljnoj meri i moe doi do usisavanja vazduha.

Gradijent smicanja

Na mestima podmazivanja ulje je, u zavisnosti od broja obrtaja i debljine mazivog sloja, izloeno razliitim smicajnim

optereenjima. Ulje koje prione za delove koji se ne kreu ima brzinu 0, a na pokretnim delovima ima brzinu kretanja

samog tog dela. Gradijent smicanja je brzina na pokretnom delu podeljena sa debljinom mazivog sloja.

Kod praznog hoda iznosi 105 s- 1, a pri punom optereenju 106 s- 1.

Smina stabilnost

Smina stabilnost je definisana kao otpornost polimera aditiva impruvera indeksa viskoznosti na mehaniku razgradnju

pod dejstvom sminog naprezanja i zavisi od molekulne mase i hemijskoj prirodi polimernog aditiva. to je molekulna

masa polimera vea, vea je i verovatnoa da doe do njegovog kidanja. Kada su u primeni polimeri izloeni uticaju

visokog sminog naprezanja, dolazi do razaranja molekula. To je cepanje veze ugljenik-ugljenik na dva polimerna

radikala.

Smina stabilnost se odreuje merenjem pada viskoznosti nakon viestrukog prolaska ulja kroz brizgaljku. Rauna se

prema formuli:

Pad viskoznosti (%) = (V1 - V2)/V1 x 100

V1 - kinematika viskoznost sveeg ulja

V2 - kinematika viskoznost smicanog ulja

Za odreivanje smine stabilnosti koriste se metode: DIN 51382; ASTM D6278; CEC L-14-A-93. Pad viskoznosti zbog

naprezanja na smicanje uobiajno se odreuje nakon prolaska ulja kroz brizgaljku 30 ciklusa. U toku eksploatacije

motornog ulja viskoznost pada zbog kidanja molekula impruvera indeksa viskoznosti, to ima za posledicu slabljenje

uljnog filma, odnosno pojaanog trenja i habanja. Ustanovljena je nova metoda ASTM D7109 koja se razlikuje od

prethodne u broju ciklusa sa 30 na 90 na Orbahn Diesel Injector aparatu. ASTM S7109 se zahteva kod novih specifikacija:

ACEA E6-04 i E7-04, API CJ-4, kao i proizvoakih specifikacija: MB, Volvo VDS-3 i VDS-4 to znai da kinematika

viskoznost na 1000C nakon smicanja ostane u gradaciji prema SAE J 300 klasifikaciji.

HTHS smicanje na visokoj temperaturi

Specifikacije SAE, ACEA, Mercedes-Benz i VW propisuju kod motornih ulja minimalne viskozitete za temperaturu ulja od

150 0C i gradijent smicanja 106 s-1. To je smicanje na visokoj temperaturi, tj. HTHS (High Temperature High Shear).

Utvrivanjem graninih vrednosti za HTHS treba da se postigne da multigradna motorna ulja i kod visokih temperatura

ulja i kod visokog gradijenta smicanja pruaju potrebnu smicajnu vrstou. ACEA je definisala granine vrednosti za

HTHS:

- A1/B1 od 2,9 mPa.s do 3,5 mPa.s

- A2/A3/B2/B3/E1/E2/E3 vie od 3,5 mPa.s

Mercedes Benz i VW odstupaju od ACEA granica i generalno zahtevaju HTHS 3,5 mPa.s.

Permanentni gubitak pri smicanju

Pod velikim optereenjem mogue je smicanje poboljivaa indeksa viskoznosti. Na taj nain se njihov efekat

uguivanja vie ili manje poveava. To je permanentni gubitak usled smicanja. Ulja koja i u najteim radnim uslovima

stalno zadravaju prvobitnu SAE gradaciju zovu se Stay in Grade ulja.

Gubitak usled isparavanja

Ukoliko je mineralno bazno ulje nie viskoznosti, utoliko je vei gubitak usled isparavanja na radnoj temperaturi. Gubici

usled isparavanja dovode do poveane potronje ulja i do poveanja uljnog taloga na klipovima i ventilima. ACEA

A1/2/3 i B1/2/3 doputa 13 do 15% gubitka ulja usled isparavanja. VW 500.00 doputa max. 13% isparavanja za ulja SAE

5W-X i 10W-X po Noack testu (temperatura ulja 250 0C za vreme od 1 sata).

Penetracija masti

Penetracija daje podatke o tvrdoi masti tj. njenoj konzistenciji. Meri se konusom po metodama ASTM 217 IP 50 ili DIN

51804, deo 1. Merna jedinica odgovara dubini ulaska mernog konusa u mast koja se 5 sekundi nalazi u posudi, a meri se

u desetinkama milimetra. Ispitna mast se pre ispitivanja gnjei (standard propisuje 60 ciklusa gnjeenja).

Reoloke osobine masti

Reoloke osobine mazive masti podrazumevaju vrstou na smicanje i kidanje, ilavost, mehaniku i termiku stabilnost

i prividnu viskoznost. Ove osobine se tokom vremena menjaju, a brzina promene ili starenja masti zavisi od kvaliteta.

Konzistencija

Konzistencija predstavlja meru za tvrdou masti i izraava se penetracionim brojem. Metode po kojima se meri su: ASTM

D217; ISO 2137 i DIN 51818.

Prividna viskoznost

Prividna viskoznost predstavlja odnos izmeu smicajne vrstoe i brzine smicanja u odreenom trenutku, na datoj

temperaturi i pod definisanim optereenjem.

Meri se na temperaturi od 540C do 380C po ASTM D1092.

Temperatura kapanja

Temperatura kapanja predstavlja temperaturu na kojoj mast prelazi iz poluvrstog u teno stanje. Meri se po ASTM D

566 i 2265 i ISO 2176.

Oksidaciona stabilnost masti

Oksidaciona stabilnost predstavlja sposobnost masti da pri delovanju kiseonika sauva svoj prvobitni sastav. Meri se po

metodi ASTM D 942.

Mehanika stabilnost

Predstavlja osobinu mazivih masti da zadre prvobitnu strukturu i konzistenciju i posle mehanikog dejstva. Meri se po

ASTM D 1403 (posle 10.000 ciklusa); ASTM D 1831 (posle valjanja).

Koloidna stabilnost

Koloidna stabilnost predstavlja sposobnost mazivih masti da u svojoj strukturi zadre ulje, suprostavljajui se njegovom

izdvajanju pri skladitenju i eksploataciji. Meri se posle 24 asa i posle 168 asova na 400C metodama ASTM D 1742; IP

121.

Otpornost prema vodi

Sposobnost masti da u kontaktu sa vodom ne promeni svoje osobine. Meri se na temperaturama 380C i 790C po ASTM D

1264.

Zatita od korozije

Ova karakteristika meri se po ASTM D 1743, DIN 51 802, SKF EMCOR test. Ispituje se uz prisutnost vode, rastvora soli ili

vlagom.

ULJA I MAZIVA

ULJA ZA BENZINSKE I DIZEL MOTORE

U motorima s unutranjim sagorevanjem toplotna energija, dobijena sagorevanjem goriva, pretvara se u mehaniki rad.

U cilindru motora sagoreva smea goriva i vazduha, klip se pomera i obavlja rad. Pravolinijsko kretanje klipa pretvara

se u kruno kretanje kolenastog vratila i tako se pokree vozilo ili ureaj.

Veliki broj delova se pokree u motoru i svi moraju imati podmazivanje u kontaktnim povrinama. Motor nikada ne sme

ostati bez ulja. Podmazivanje se vri uz pomo uljne pumpe, zapljuskivanjem ili kombinovano. Ulje iz korita motora

(kartera) uz pomo uljne pumpe, kroz sito i filter, ulazi u magistralni vod, slika 5.1. Magistralnim vodom, koji se nalazi

najee u bloku motora, ulje pod pritiskom dolazi do osnovnih a zatim do leteih rukavaca i leajeva kolenastog vratila

(radilice). Iz svih tih leajeva ulje pod pritiskom prska na sve strane. Jedan deo se posebno usmerava otvorima na

velikoj pesnici klipnjae prema cilindru i elu klipa. Od magistralnog voda ulje se dalje potiskuje prema leajima

bregastog vratila, leajima 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 Kuite uljnog filtera; 7 Uljna pumpa; 8 Sito; 9

Korito; 10 Vijak za isputanje ulja

Slika 5.1: Sistem podmazivanja motora

Motori motornih vozila su izloeni razliitim radnim uslovima. Neka putnika vozila koriste se na kratkim relacijama, a

mnoga teretna prelazi i do 300.000 km godinje. Zavisno od kvaliteta, zamene ulja mogu da se vre i nakon 5.000 km i

nakon 100.000 km kod nekih komercijalnih vozila. To ukazuje na injenicu da se jednom vrstom ulja ne mogu zadovoljiti

sve potrebe primene. Kvalitetne nivoe ulja i intervale zamene propisuju proizvoaimotora i vozila, a proizvoai

maziva kao odgovor nude irok spektar maziva.

Od motornih ulja trai se da obavljaju pet podjednako vanih funkcija:

podmazivanje mainskih elemenata,

hlaenje sklopova ileajeva,

zaptivanje zazora izmeu klipne grupe i cilindra radi odravanja kompresije,

zatita od korozije,

pranje - odravanje istoe unutranjih delova motora.

Osim toga trae se: kompatibilnost sa zaptivkama (da ne utie na otvrdnjavanje ili nekontrolisano omekavanje),

kompatibilnost sa katalitikim konvertorima, optimalni odnos izmeu viskoziteta i razliitih radnih temperatura, visoka

oksidaciona i termika stabilnost, to nia isparljivost itd.

etvorotaktni dizel motor

KLASIFIKACIJA MOTORNIH ULJA PREMA VISKOZNIM GRADACIJAMA

Klasifikacije ulja po viskoznosti, takozvane SAE viskozne gradacije, uvelo je Drutvo amerikih automobilskih inenjera

(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 najvanijih karakteristika su reoloke osobine ulja, tj. viskoznost ulja. Viskoznost ili

teljivost odnosno itkost ulja je merilo lakoe njegovog teenja na odreenoj temperaturi. Naime, to je temperatura

via ulje lake tee, a to je nia ono tee tee. 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). Definiu se maksimalnom viskoznou i

pumpabilnosti na niskim temperaturama i minimalnom kinematskom viskoznou 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). Definiu se minimalnom i maksimalnom kinematskom viskoznou na 1000C, i minimalnom viskoznou

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). Definiu se

maksimalnom viskoznou i pumpabilnosti ulja prilikom pokretanja motora na niskim temperaturama i maksimalnom i

minimalnom kinematskom viskoznou na 1000C, kao i minimalnom viskoznou nakon smicanja na visokim

temperaturama (1500C i 106s-1).

Multigradna motorna ulja, zbog korienja u toku cele godine, sadre polimerne aditive od kojih je najvaniji

modifikator indeksa viskoznosti. Meutim, molekuli polimernih aditiva se na visokim radnim temperaturama i visokom

smicanju lome, tako da viskoznost ovih ulja opada, to dovodi u pitanje jainu uljnog filma, odnosno mogunosti

neeljene pojave trenja i habanja. Iz tog razloga se za motorna ulja koja sadre 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

Kinematika

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 odreivanje prividne viskoznosti ulja na niskim temperaturama tj. hladnog

starta (CCS - Cold Cranking Simulator)

c) ASTM D 4684 metoda za odreivanje granine temperature pumpanja, tj. najnie temperature za rad

pumpe i teljivost ulja kroz cevi (MRV - Mini Rotary Viscometar)

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

e) ASTM D 4683, ASTM D 4741, CEC-L-36-A-90 dinamika viskoznost na visokoj temperaturi HT=1500C, pri

intenzivnom smicanju HS=106 s-1 (HTHS - High Temperature - High Shear)

f) vai za SAE 0W-40, 5W-40, 10W-40

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

Zahtev za viskoznou ulja pri intenzivnom smicanju na visokoj temperaturi tzv. smina stabilnost HTHS (na