Tribotechnika 2008 2

1

TRIBOTECHNIKA 1/2009

Tribologické aspekty veterných elektrárníHS Technik – expert na povrchové vrstvyIstLock – účinné istenie skrutkových spojovMazací systém nejen pro kolejová vozidlaOlejové filtry pro dieselové motory

December 2008 cena 80 Sk/80 Kč/3 €

Trib

oTec

hnik

a

d

ecem

ber

2008

TriboTechnika december 2008www.techpark.skwww.tribology.sk

www.tribotechnika.sk

EDITORIAL 2/2008

5

Vážení čitatelia, uplynuli tri mesiace a do rúk sa Vám dostáva druhé číslo nášho časopisu TriboTechnika. Áno, nášho spoločného časopisu, pretože bez Vás, našich čitateľov, prispievateľov a inzerentov by nebolo mož-né tak náročný projekt vôbec uskutočniť. Vďaka všetkým, ktorí prispeli nielen do prvého, ale aj do tohoto čísla. Vďaka za povzbudivé slová, ale aj za podnetné pripomienky. Vážime si každý názor, preto budeme radi, ak budete naďalej s nami spolupracovať, pretože len vzájomnou interaktívnou spoluprácou bude možné zabezpečiť požadovanú úroveň časopisu. Našou snahou je postupne vy-tvoriť reprezentatívne odborno-komerčné tribologické fórum a vytvoriť tak priestor na prezentáciu výsledkov výskumu v danom odbore alebo relevantných produktov podnikateľských subjektov.

Chcel by som v tejto súvislosti zdôrazniť, že tribológia nie je iba mazanie a súvisiaca tematika, ako sa mnohí mylne domnievajú. Tribológia je moderná interdisciplinárna vedná kategória, kto-rá zahŕňa také disciplíny ako je fyzika, chémia, náuka o materiále, lomová mechanika, strojárstvo, tepelné spracovanie, nanotechnológia, elektronika a mnohé iné odbory. Napr. valivé ložisko nie je z hľadiska tribológie zaujímavé iba preto, že ho treba mazať, aby sa eliminovalo trenie, ale aj preto, lebo v exploatačných podmienkach dochádza k cyklickej kontaktnej únave obežných dráh, čo je samo osebe dostatočne závažný tribologický fenomén. Podobne je to pri pneumatikách, ktoré predstavujú jeden z najzložitejších tribologických uzlov. Ich kontakt s povrchom vozovky je predmetom neustáleho záujmu výskumníkov a výrobcov. Rovnako trieskové obrábanie kovov má súvislosť s tribológiou. Iba vďaka podrobnému skúmaniu kontaktu triesky s nástrojom bolo možné zvýšiť rýchlosť obrábania takmer na 10 – násobok. Dosiahlo sa to nielen optimalizáciou geomet-rie reznej hrany, ale najmä aplikáciou odolných povrchových vrstiev na funkčné plochy nástroja. A mohli by sme pokračovať. Dopravné prostriedky, obrábacie stroje, lisy, valcovacie trate, rôzne nástroje a náradie, prístroje s pohyblivým mechanizmom, to všetko obsahuje množstvo tribolo-gických uzlov. Spadá tu aj korózia, ktorá predstavuje špecifikum v tom zmysle, že daný tribologický uzol je tvorený dvojicou tuhá látka – plynná resp. kvapalná substancia. S tribológiou prichádzame do styku aj pri vodných a kĺzavých zimných športoch, ďalej v ortopédii, zubnej technike a optike a v mnohých iných odboroch. Skratka všade tam, kde dochádza k interakcii min. dvoch predmetov pri ich vzájomnom relatívnom pohybe.

Vážení priatelia, vstupom oboch republík bývalého Československa do EU padli nielen hranice, ale aj nezmyselné bariéry na výmenu tovaru a služieb. Tak ako tribológia je bezhraničná, podobne časopis Tribotechnika má v tomto smere ambíciu zohrať úlohu prostredníka nielen medzi krajinami v rámci EU, ale aj mimo eurozóny. Chceme, aby padla aj komunikačná bariéra, preto od budúceho roku budeme publikovať každý odborný článok aj s anglickým resp. nemeckým abstraktom, aby si časopis našiel cestu aj tam, odkiaľ pramení mohutný prílev investícií do našich ekonomík. Je to prirodzený spoločenský vývoj a náš časopis nesmie stáť bokom.

Dovoľte ešte pár slov k vlastnému odbornému zameraniu časopisu. Ak sme na začiatku mali trochu pochybnosti o životaschopnosti nášho nového periodika, na základe ohlasov na prvé číslo môžeme dnes konštatovať, že rozhodnutie redakcie TechPark vydávať Tribotechniku bolo správne. Teraz ide o to, aby sa časopis dostal do povedomia širokej odbornej verejnosti a splnil tak svoje základné poslanie – stať sa informačným fórom v danom odbore a prispieť tak k popularizácii tribo-lógie ako závažného inovačného nástroja rozvoja ekonomiky pre toto storočie.

Jozef Dominikodborný garant

[email protected]

Základ Nesie celú konštrukciu elektrárne

Stožiar

Stožiare sú vysoké obvykle 10 až 100m, pričom s rastúcou výškou stúpa nielen výkon, ale aj zriaďovacie náklady kvôli nákladnej statike sústavy. Sú vyrobené z ocele alebo z betónu (zriedka z dreva) a slúžia na uchytenie gondoly, rotora, prevodovky a generátora.

Gondola

Gondolu tvorí základný rám, nosník a plášť pre uloženie prevodovky s brz-dou a generátora. Slúži na zachytenie všetkých síl a momentov vznikajúcich na vrchole stožiara.

Rotor s listami

Platí, že čím je menší počet listov, tým musí byť vyšší počet otáčok, aby sa za rovnaký čas mohla využiť rovnaká ak-tívna plocha listov. Moderné listy rotora sú vyrobené z umelých hmôt.

Prevodovka a brzda

Prevodovka slúži na premenu relatívne malého počtu otáčok rotora na inštalo-vané menovité otáčky generátora.

Hriadeľ rotora

Hriadeľ rotora zabezpečuje spojenie medzi rotorom a prevodovkou.

GenerátorSlúži na premenu mechanickej energie na elektrickú. Použiteľné sú synchron-né ako aj asynchronné generátory.

Riadenie polohy

Zabezpečuje automatické nastavenie uhla medzi gondolou/rotorom a sme-rom prúdenia vetra.

2/2008 TRIBOTECHNIKA

8

Ako je známe, EU stanovila pre členské štáty úlohu, zabezpečiť čiastočné kry-tie vlastnej energetickej spotreby tzv. „zelenou“ (rozumej ekologicky čistou) energiou. Aj keď v odborných kruhoch prebieha ostrá diskusia, spochybňujú-ca ekologickú čistotu výroby elektrickej energie s využitím vetra, skúsenosti z USA, Nemecka, Holandska, severských štátov a i. potvrdzujú, že veterná ener-gia má perspektívu.

Tribologické aspekty veterných elektrární

Úlohou tohoto príspevku nie je polemizovať na danú tému, ale podívať sa na veterné elektrárne z tribologického hľadiska, ktoré nás najviac zaujíma. Základné konštrukčné komponenty veternej elektrárne (obr. 1): S výnimkou základu všetky uvede-né konštrukčné komponenty pred-stavujú špecifické tribologické uzly. Spomeňme aspoň niektoré.

Stožiar (veža)Stožiar je v prevádzke veternej elek-trárne vystavený dynamickému účinku meniaceho sa vetra, cha-rakterizovaného smerom prúdenia, rýchlosťou, vlhkosťou, teplotou a chemickým a mechanickým zne-čistením. Okrem abrazívneho opo-trebenia a korozného namáhania je to aj zvýšená emisia hluku z titulu

vírenia v záveternej strane veže (obr. 2), ktorá dotvára komplexnosť tohoto tribologického uzla. Moderná konštrukcia stožiarov, hlavne pre väčšie výkony

Obr. 1Základné

konštrukčné prvky veternej elektrárne

Obr. 2 Obtekanie v náveternej strane a vírivé prúdenie v záve-ternej strane stožiara


9

elektrárne, je založená na použití dutých oceľových ko-molých kužeľov s vnútornou prírubou, vzájomne pospá-janých skrutkovými spojmi, ktoré rovnako predstavujú špecifické tribologické uzly (viď Tribotechnika č. 1). GondolaPohľad do útrob gondoly (obr. 3) prezrádza, že sa tam nachádzajú najdôležitejšie mechanizmy veternej elek-trárne – generátor, prevodovka, brzda, hlavný hriadeľ a jeho uloženie. Jej hmotnosť dosahuje u vyšších výkonov elektrárne až 75 ton. Gondola je na stožiari uložená otočne cez ozubený veniec a azimutovú prevodovku (obr. 4), ktorá dostáva im-pulz od anemometra (pozícia 9 na obr. 3) a natá-ča rotor v smere vetra. Vzhľadom k dĺžke ramena (výška stožiara cca 100m) hmotnosti gondoly a kinetickej energii vetra je to zo statického hľa-diska kritický konštrukčný uzol podobne ako ukotvenie stožiara k základu pomocou skrutkových spojov. Rotor s listami Rotor s priskrutkovanými listami (obr. 1, 3 a 5) je najzložitejším tribologickým uz-lom veternej elektrárne. Kvôli predstave si treba uvedomiť, že v závislosti od výkonu môže priemer rotora dosiahnuť až 80 a viac metrov (obr. 6). Súčasné listy rotora sú vyrábané z umelých hmôt a ich tvar a dimenzia sú výsledkom zložitých výpočtov metó-dou konečných prvkov. Nie je to iba pevnostné kritérium, ktoré musí konštruktér v tomto prípade zohľadniť. Rov-

nako dôležitý je aj aerodynamický tvar (moderná kon-štrukcia listov umožňuje ich automatické natáčanie oko-lo vlastnej osi s cieľom zaujať optimálnu aerodynamickú polohu) a tribologické hľadisko. Na nábehovej strane lis-tov sa dajú výhodne uplatniť poznatky z nanotribológie

s cieľom zníženia trenia a opotrebenia.Prevodovka a brzdaSú to klasické tribologic-ké uzly. Za zmienku stojí

poznámka o rozdielnom význame trenia pri týchto konštrukčných elementoch. Pri prevodovke je trenie nežiadúce, preto si vyžaduje mazanie, pri brzde (obr. 7) je podmienkou jej funkcie.

Pomery sú adekvátne automobilu. Veterné elekt-rárne majú obvykle dve brzdy, jednu za rotorom a jedna sa nachádza medzi prevodovkou a ge-nerátorom. Hriadeľ rotora a generátorHriadeľ prenáša krutiaci moment od rotora cez prevodovku na generátor, ktorý ho mení na elektrickú energiu. Prírubový koniec hriadeľa je priskrutkovaný k rotoru (obr. 1) a druhý koniec uložený vo valivom ložisku(-ách). V konštrukcii

veternej elektrárne je niekoľko va-livých uložení, ktoré reprezentujú typické tribologické uzly. Nech skončí diskusia o zmyslupl-nosti využívania veternej energie akokoľvek, tribológia je priprave-ná. Ak dá Stribog (staroslovanský boh vetra) dobrý vietor do plachiet, môžu sa začať stavať veterné parky.

Podľa prepočtov Medzinárodnej agentúry pre energiu (IEA) by mohla veterná energia do roku 2050 pokrývať 30 až 35 percent celkovej spotreby elektrického prúdu. Veterné elektrárne predstavujú zaujímavý tribologický problém, na riešenie ktorého sa väčšinou dajú aplikovať už známe princípy z iných oblasti ako je výroba automo-bilov, letecký priemysel a pod. Doplnené o najnovšie poznatky z výskumu tribofyziky a najmä nanotribológie je tribológia schopná aj u veterných elektrárni splniť svo-je základné poslanie – znižovať energetické straty z titulu trenia a zabezpečiť ekonomickú životnosť relevantných konštrukčných uzlov a tým celej konštrukcie.

Ing. Jozef Dominik, CSc

Obr. 3 Rez gondolou

Obr. 4 Azimutová

prevodovka

Obr. 7 Kotúčová brzda verernej elektrárne

Obr. 6 Priemer rotora a výkon elektrárne

Obr. 5 Montáž listu rotora


11

Šroubové zvedáky pro manipulaci s břemeny se používají v mnoha odvětvích. Pokud však bě-hem operačního cyklu dochází ke změně směru zatížení vlivem alternace mezi tlakovým a ta-hovým namáháním a zároveň je nutné zajistit přesné polohování, je třeba použít speciální typ šroubového zvedáku. Pro tyto případy je vhodné použít šroubové zvedáky s mechanizmem pro vyrovnávání vůle. Tento typ zvedáku je schopen redukovat axiální vůli mezi vodicím šrou-bem a lichoběžníkovým závitem u převodu na nejnutnější minimum.

Přesná manipulace díky šroubovým zvedákům s mechanizmem pro vyrovnávání vůle

Axiální vůli u standardních šroubových zvedáků tvoří „mezera“ nebo „vůle“ mezi boky závitu vodící-ho šroubu a vnitřním závitem matice šnekové pře-vodovky. Tato „mezera“ nebo „vůle“ je zde nejenom kvůli výrobní toleranci, ale protože je také nezbytné zajistit potřebnou vůli, aby při zatížení šroubového zvedáku nedocházelo k mechanickému uváznutí nebo zadření. Ve většině případů ke změně směru zatížení nedochází a nevzniká tedy žádná axiální vůle a nebo je odchylka způsobená axiální vůlí v daném případě zanedbatelná. V některých přípa-dech je však nutné zajistit, aby byla odchylka mi-nimální případně neměnná, aby bylo možné do-sáhnout přesného a opakovatelného polohování. Jedním z takových případů je polohování válců u rovnacích strojů pro výrobu trubek, tyčí nebo oce-lových plechů.

Šroubové zvedáky s mechanizmem pro vyrovnávání vůle od společnosti Power Jacks lze použít pro snížení vůle na nezbytné minimum (ob-vykle 0,013 mm) nebo na jinou stabilní hodnotu. Zmenšení axi-ální vůle pod tuto hodnotu se obvykle nedoporučuje, protože

by mohlo dojít k mechanickému zadření nebo k nadměrnému opo-třebení. Za nějaký čas používání

šroubového zvedáku se axiální vůle zvětší, neboť se vlivem běžného používání na převodu

opotřebí závit vodícího šroubu. Jako kompenzaci lze použít právě me-chanizmus pro vyrovnávání vůle od spo-lečnosti Power Jacks, který lze přenastavit tak, aby byla dosažena požadovaná ne-měnná odchylka. Aby bylo možné lépe identifikovat opotřebení, lze ke šroubo-vým zvedákům značky Power Jacks na-

instalovat zařízení pro sledování opotřebení nebo existuje také možnost integrace elektronického čidla do systému pro řízení pohybu.

Společnost Power Jacks ve své továrně ve Fraser-burghu vyrábí a vyvíjí šroubové zvedáky s mecha-nizmem pro vyrovnávání vůle již od roku 1960. Ať už se jedná o převodovky jednoduchých tvarů, krychlového tvaru nebo o převodovky se specificky upraveným designem, šroubové zvedáky jsou do-dávány tak, aby vždy uspokojily nároky a potřeby klientů. K dispozici jsou modely s metrickým (mm/kN) i anglosaským (palec/tuna) měrným systémem a se standardními kapacitami od 5 kN do 1000 kN a od 0,25 tun do 100 tun.

Power Jacks Ltd.

Model šroubového zvedáku s mechanizmem pro vyrovnávání vůle od společnosti Power Jacks


12

Spoločnosť HS Technik, s. r. o. je v radoch odbornej verejnosti známa ako expert na povrchové vrstvy. Jej doménou je poskytovanie služieb v oblasti povrchových úprav súčiastok indukčným tepelným spracovaním, kalením, cementáciou a termickými nástrekmi.

HS Technik – expert na povrchové vrstvy Indukčné tepelné spracovanie

Indukčné tepelné spracovanie (ITS) v spoločnosti HS Technik je zabez-pečované vo vlastnej zákazkovej kaliarni. ITS je vhodné predovšetkým pre povrchové, parciálne, ale aj ob-jemové kalenie a popúšťanie funkč-ných plôch súčiastok. Ide napríklad o rotačné plochy ( hriadele, čapy, klad-ky, ozubené kolesá, púzdra, ložisko-vé krúžky), guľové plochy (guľové čapy) resp. rovinné plochy (vodiace lišty). Ing. František Škuta, riaditeľ spoločnosti HS Technik uvádza: „V súčasnosti disponujeme generátor-mi na vysokofrekvenčný a stredofre-kvenčný ohrev s aplikačnými strojmi na postupné kalenie (max. priemer 160 – 250 mm, max. dĺžka ohrevu – 2 000 mm) a na jednorázové kalenie (karusel). Súčasťou zákazkovej kaliar-ne je aj kompletné metalografické laboratórium. Táto technológia je principiálne vhodná pre veľké série súčiastok, ale môžeme tepelne spra-covať aj jednotlivé kusy súčiastok.“

Termické nástrekyPri povrchovej úprave metódou termických nástrekov ide o tech-nológiu termického nanášania ko-vových, karbidových a keramických povlakov na všetky druhy kovových materiálov. Ing. Škuta hovorí: „Túto technológiu sme kúpili od firmy SULZER-METCO, s ktorou priamo spolupracujeme. Používame výlučne ich technické zariadenia, materiály a technologické postupy s a-testami. Sme jediná firma na Slovensku, kto-rá ponúka služby v takom rozsahu a

zárukami s uvedenou technológiou.“Sulzer-Metco je popredná svetová firma v oblasti termic-kých nástrekov. Termické nanášanie povlakov je vhod-né na povrchovú úpravu nových výrobkov, renováciu súčiastok na zvýšenie ich životnosti, oteruvzdornosti, elektrickej a tepelnej izolácie a odolnosti voči korózii v rozličných prostrediach. Zariadenia sú aj prenosné s možnosťou nanášania povlakov priamo na mieste, napr. pri ťažko demontovateľných alebo veľkorozmerných di-elcoch, ako sú papierenské a textilné valce statory elek-trických turbín a pod.

Materiál nástreku Technológia termického nástreku umožňuje nástrek širokej škály materiálov a to:Materiály na báze Fe. V tejto kategórii je v HS Technik k dispozícii v podstate celý sortiment ocelí s rôznym che-mickým zložením, od ocelí tr.11 až po ocele tr. 17 rsp. 19. Po nástreku sa vrstvy už tepelne nespracúvajú. Požado-vanú tvrdosť získavajú už po nástreku. Minimálna hrúb-ka nastriekanej vrstvy je cca 0,3 mm. Maximálna hrúbka môže byť až niekoľko milimetrov.Tvrdokovové nástreky na báze Ni – Cr, rsp. karbidové vrstvy, najčastejšie WC. Tieto vrstvy sú extrémne tvrdé a zvlášť odolné voči treniu a opotrebeniu. Minimálna hrúb-ka vrstiev je cca 0,2 – 0,3 mm.Materiály z neželezných kovov. V tejto kategórii je široký sortiment materiálov. Napríklad čisté kovy Mo, Cu, Sn, Pb, Zn, Al, , resp. ich zliatiny. Ich použitie je hlavne na sú-časti, ktoré sú namáhané na oter (klzné ložiská, kompozi-ty), alebo ako antikorózna povrchová ochrana (Zn, Al).Keramické materiály, t.j. oxidy Al, Ti, Zr, Cr a ich zmesi. Ti-eto materiály sa používajú hlavne na súčiastky, kde je po-žadovaná vysoká povrchová tvrdosť a odolnosť voči opo-trebeniu, resp. špeciálne vlastnosti – napr. izolácia voči elektrickému prúdu alebo izolácia proti prestupu tepla.

Podľa potreby chemického zloženia je možnosť výberu z takmer dvesto druhov drôtov a práškov. Typické príkla-dy použitia termických nástrekov:- papierenské valce - vretená obrábacích strojov- upchávkové puzdrá čerpadiel, plunžre- rotory elektrických motorov- vodiace valce, kladky v textilnom priemysle- previňovacie bubny, kladky pri výrobe drôtov atď.- plunžre, piestnice- lopatky turbín -red-


13

- indukčné tepelné spracovanie

- kalenie, cementácia, v priebežnej pásovej peci od firmy SAFED

- termické nástreky

Firma certifikovaná podľa ISO 9001:2001

Žilinská cesta 84, 013 11 Lietavská Lúčka, Tel.: 041 / 5005662Fax.: 041 / 5005663

E-mail: [email protected]

Hlavný výrobný program firmy je poskytovanie služieb v oblasti povrchových úprav súčiastok


14

Už od samého počiatku priemyselného využívania skrutiek sa konštruktéri potýkali s problémom ich nežiadúceho samovoľného uvoľňovania. Nespočet-né množstvo prípadov havárií dopravných prostriedkov, oceľových konštruk-cií, výrobných strojov a rôznych iných zariadení ide práve na konto uvoľne-ných skrutkových spojov, ktoré vo svojej podstate predstavujú tribologické uzly, kde dominuje trenie ako dôležitý faktor ich funkčnosti. Nie nadarmo sa hovorí, že skrutka nesmie byť najslabším článkom konštrukcie. Jej poslaním je spájať. Ak zlyhá, celá konštrukcia sa rozpadne.

IstLock - účinný spôsob istenia skrutkových spojov

Príčiny uvoľňovania skrutko-vých spojovPredpokladom bezpečnej kon-štrukcie je správna montáž skru-tiek montážnou silou FM, ktorá nesmie prekročiť maximálnu prí-pustnú montážnu silu FM max, rovnajúcu sa podľa VDI 2230:

Z uvedeného vzorca vyplýva, že predpätie skrutkového spoja poklesne po montáži o hod-

notu FZ, ktorá zohľadňuje zarovnanie nerovnosti dosadacích plôch a mikroplastickú deformáciu na týchto plochách. Ide o prvé štádium uvoľňovania spoja. Druhé štádium nastáva účinkom vibrácií, pô-sobením priečnych prevádzkových síl Fp (obr. 1) a striedavým namáhaním spoja ťah – tlak. Ak spoj nie je dostatočne zaistený, dôjde za uvede-

ných podmienok k plynulému pretáčaniu matice a/alebo skrutky opačným smerom ako boli monto-vané až na nulovú hodnotu predpätia eventuálne

FM max = αA [FK potr. + FZ + (1 – n.ΦK) FA], kde

Obr. 1 Účinok prieč-nych prevád-

zkových síl

αA uťahovací faktor, charakterizujúci presnosť metódy uťahovania

FK potr. sila potrebná na zachovanie funkcie spoja v prevádzkových podmienkach

FZ FZ = pokles predpätia v dôsledku zosadania materiálu na kontaktných plochách

n faktor, charakterizujúci veľkosť odľahčenia zopnutých dielov vplyvom axiálnej prevádzkovej sily FA

ΦK pomer síl FSA/FA

FSA efektívny podiel axiálnej prevádzkovej sily na predpätie


15

až po úplný rozpad kon-štrukčného uzla. Príčinou je nízky koeficient trenia vzhľadom k momentu potrebnému na uvoľne-nie skrutky.Existuje niekoľko viac či menej účinných metód is-tenia, ako však hovorí autor známeho diela Handbuch der Verbindungstechnik C. O. Bauer, „...neexistuje univerzálna metóda, kto-rá by spoľahlivo chránila všetky skrutkové spoje pred rozpadom“. Preto konštruktéri neustále hľa-dajú nové špecifické rie-šenia, na trhu sa objavujú nové poistné spojovacie prvky. Aby bolo možné predvídať ich účinnosť, boli vyvinuté skúšobne prístroje, ktoré za určitých

Obr. 2 Skúšobný prístroj typu Junker

Obr. 3 Skrutkový spoj s

poistnou maticou IL (obrázok Ing. I. Junas)


16

modelových podmienok poskytujú informácie o budúcom správaní sa skrutkových spojov v pre-vádzke. Jeden takýto prístroj typu Junker (obr. 2) bol skonštruovaný aj v rámci projektu AP VV – 20 – 016305 v spolupráci so Žilinskou univerzitou. Tento prístroj je schopný testovať odolnosť skrutkových spojov voči vibráciám a cyklickému striedavému namáhaniu pri frekvencii 40Hz a amplitúde ± 0,3 mm.

IstLock – nový spôsob isteniaVo firme Ferodom, s. r. o. Žilina bol vyvinutý a pa-tentovo chránený nový účinný spôsob istenia skrutkových spojov (obr. 3) založený na aplikácii poistnej matice s pracovným názvom IstLock (ďa-lej len IL).

Tento systém efektívne využíva montážnu pred-pínaciu silu na istenie prostredníctvom pružného segmentu (obr. 4) vyrobeného z plastu resp. pre vyššie teploty použitia z mäkkého kovu, napr. z mosadze, umiestneného na kontaktnej ploche matice IL s presahom Δk (obr. 5). Pružnosť segmen-tu je zabezpečená jeho prerušením dilatačnou medzerou s veľkosťou, ktorá nesmie byť menšia ako rozdiel priemerov segmentu pred montážou a po montáži.

Princíp činnosti je nasledovný. Pri montáži je pruž-ný segment nútený účinkom montážnej sily FM zmenšovať svoj priemer až nakoniec v záverečnej fáze zovrie prítlačnou silou FP závit skrutky a pre-nikne doňho až do hĺbky p (obr. 5). V závislosti od veľkosti FP a koeficientu trenia dotykových plôch je celý spoj takýmto spôsobom zaistený proti samo-voľnému uvoľňovaniu. Na vibračnom testovacom prístroji Junker vykázal z testovaných spojovacích prvkov najlepšie výsledky (obr. 6). Po počiatočnom malom poklese, ktorý pripadá na zosadanie ma-teriálu a nie je väčší ako povolených 20% (viď FVZ na obr. 6), je priebeh hodnoty predpätia ďalej kon-štantný, čo svedčí o vynikajúcej účinnosti istenia.

Nie je to však iba vy-nikajúci istiaci efekt, ktorým IL predčí konštruktérmi často preferovanú poistnú maticu podľa DIN 985. Nasledujúci obrázok č. 7 uvádza celkové porovnanie obidvoch matíc. Pracovníci montáže isto ocenia najmä voľnú pretáča-teľnosť matice IL pri montáži a demontáži s nie zanedbateľným zvýšením produktivity práce. Samozrejmos-ťou je aj vysoká opa-kovateľnosť použitia, ktorá prevyšuje nor-movanú hodnotu min. 5x. K výhodám IL treba pripočítať aj nepo-škodzovanie povrchov dotykových plôch spá-

janých dielov, čo je typickým sprievodným zjavom vrubovaných resp. rebrovaných poistných spojo-vacích prvkov ako sú napr. rebrované prírubové skrutky a matice a rôzne typy podložiek, klinové podložky nevynímajúc. Ostáva ešte doplniť, že princíp IL je zvládnutý aj na

Obr. 4 Pružný segment

Obr. 5 Princíp činnosti IL

17


matice s uťahovaním „vonkajší 6 – oblúk“, známom pod ochrannou značkou Torx , čo ešte viac rozširu-je oblasť aplikácie IL a zvyšuje jeho atraktivitu. Poistné matice IL nájdu uplatnenie najmä u dyna-micky namáhaných konštrukčných uzlov so skrut-

kovými spojmi ako sú napr. obrábacie stroje, brúsky, lisy, valcovacie trate, dopravníky, žeriavy, upevnenie elektro-motorov, zbíjacie kladivá, poľnohos-podárska technika a pod. Vhodné sú vo všetkých aplikáci-ách, kde je použitie poistnej matice DIN 985 resp. DIN 982 nedostatočné, prí-padne kde ostatné metódy istenia ako sú rebrované skrut-ky, matice, podlož-ky, klinové poistné

podložky, kontramatice príp. chemické metódy istenia a pod. z rôznych príčin nevyhovujú.

Ing. Jozef Dominik, CSc.

Obr. 6 Vibračný test Junker

Obr. 7 Porovnanie matíc DIN 985 a IstLock


16

Profesor Jost má určite pravdu (viď Tribotechnika, september 2008, str. 8, 9, 10). Rozhodne sa oplatí investovať do výskumu v oblasti tribológie. Rovnako dôležité a možno s podstatne nižšími investíciami je dodržiavanie dávno zná-mych a platných zásad a doporučení pre mazanie a domazávanie.

Domazávanie valivých ložísk

Domazávanie Valivé ložiská musia byť domazávané v prípade, ak je životnosť použitého maziva kratšia ako predpokladaná pre-vádzková trvanlivosť ložiska. Ložisko je nutné domazať, keď je ešte mazanie uspokojivo zaistené. Dĺžku domazá-vacieho intervalu ovplyvňuje mnoho činiteľov a ich vzájomná závislosť je veľmi zložitá. Ide hlavne o typ a veľkosť ložiska, otáčky, prevádzkovú teplotu, druh plastického maziva, priestor v uložení a okolité podmienky. Z tohto dôvodu je možné uviesť len základné odporúčania založené na štatistickom vyhodnotení. Domazávací interval je definovaný ako doba, po uplynutí kto-rej je 99 percent ložísk ešte stále spoľa-hlivo mazaných.

Domazávacie intervalyDomazávací interval je možné zistiť po-mocou rôznych nomogramov v kataló-goch výrobcov ložísk. Interval určíme pomocou základných údajov:

1. otáčkového čísla A a príslušného súčiniteľa ložiska bf A – n.dm n – otáčky [1/min ] dm – stredný priemer ložiska = 0,5(d+D) [mm] bf – súčiniteľ ložiska – závisí od typu ložiska a zaťaženia2. pomeru C/P Domazávací interval je približná hodnota, ktorá platí pre

prevádzkoú teplotu 70 °C a kvalitné plastické mazivo. Po-kiaľ sa pracovné podmienky ložiska líšia, je nutné tomu prispôsobiť aj domazávací interval.

Odlišné prevádzkové podmienky a typy ložísk

Prevádzková teplotaVzhľadom na rýchlejšie starnutie plastického maziva vply-vom vyšších teplôt je vhodné deliť interval dvoma pre kaž-dých 15 °C, o ktoré teplota prekročila 70 °C, pričom však teplota nesmie presiahnuť hornú medznú prevádzkovú teplotu maziva. Rovnako pri nižších teplotách ako 70 °C sa môže interval predlžovať, nie však viac ako na dvojnásobok. Neodporúča sa interval predlžovať pri ložiskách s plným po-čtom valivých teliesok (bez klietky) a pri axiálnych ložískách s čiarovým stykom. Domazávací interval by nemal byť dlhší ako 30 000 hodín.

Zvislý hriadeľV prípade zvislého hriadeľa treba interval krátiť na polovicu.

VibrácieVysoké vibrácie a rázy vyvolávajú miešanie maziva. V takom prípade treba skrátiť interval. Pokiaľ použité mazivo príliš zmäkne, treba voliť mazivo s lepšou mechanickou stabilitou alebo vyššou tuhosťou zodpovedajúcou NLGI 3.

Rotujúci vonkajší krúžok V prípade uloženia s rotujúcim vonkajším krúžkom je nutné vypočítať otáčkové číslo A iným spôsobom. Dm nahradí-me vonkajším priemerom D. Úniku maziva možno zabrániť vhodným tesnením. Pre axiálne ložiská s rotujúcim vonkajším krúžkom je potrebné voliť olejové mazanie.

Obr. 1


17

ZnečisteniePokial do ložiska môžu prenikať častice nečistôt, je potrebné skrátiť domazávací interval, čím sa potlačí negatívny vplyv cudzích častíc na mazivo a zároveň sa zabráni prevalcovaniu častíc valivými telieskami. Voda a iné tekutiny si tiež vyžadujú skrátenie intervalu. V prípade silného znečistenia je vhodnej-šie voliť nepretržité domazávanie, prípadne olejový systém.

Veľmi nízke otáčkyLožiská pracujúce pri veľmi nízkych otáčkach a malom zaťaže-ní musia byť mazané plastickým mazivom s nízkou konzisten-ciou. Naopak ložiská pracujúce pri nízkej rýchlosti a vysokom zaťažení musia byť mazané plastickým mazivom s vysokou konzistenciou a prísadami EP. Pevné aditíva, ako napr.grafit, MoS2, možno použiť ak je otáčkové číslo A<20000.

Veľmi vysoké zaťaženiePri pôsobení veľmi vysokých zaťažení je vhodné použiť olejo-vé cirkulačné mazanie s chladením oleja.

Veľmi nízke zaťaženieV prípade nízkych zaťažení (C/P 30 až 50) je možné interval predĺžiť, pozor však na to, aby ložisko nemalo nižšie zaťaženie ako je minimálne zaťaženie dané výrobcom.Valčekové ložiská

Normálne hodnoty mazacieho intervalu platia pri valče-kových ložískách pre ložiská s polyamidovou klietkou a mosadznou klietkou vedenou telieskami. Pri použití klietky oceľovej alebo mosadznej vedenej vonkajším alebo vnútor-ným krúžkom by sa interval mal skracovať na polovicu. Na-viac, ložiská s mosadznou klietkou vedenou na vonkajšom alebo vnútornom krúžku by nemali prekročiť pri mazaní plastickým mazivom rýchlosť A = n x dm = 250 000.V prípade, ak nám vychádza dĺžka mazacieho intervalu krát-ka, treba posúdiť či by nebolo lepšie vhodné iné mazivo aj v prípade vyššej ceny.

Postup pri domazávaní

Pri určení spôsobu domazávania vychádzame hlavne z typu uloženia a dĺžky domazávacieho intervalu. Existujú 3 základ-né spôsoby domazávania:• doplnenie maziva je vhodným spôsobom domazávania v

prípade, že je domazávací interval kratší ako 6 mesiacov;• obnovenie náplne plastického maziva je odporučené v

prípade domazávacieho intervalu dlhšieho ako 3 mesia-ce;

• nepretržité mazanie sa volí v prípade, ak je domazávací interval krátky, či už z dôvodu silného znečistenia, vyso-kých otáčok alebo zlého, nebezpečného, prípadne úplne nemožného prístupu k domazávaniu.

Obr. 2

Obr. 3


18

Doplnenie mazivaPri mazaní plastickým mazivom sa odporúča ložisko úplne zaplniť plastickým mazivom. Avšak priestor v ložiskovom te-lese zapĺňame len na cca 40 % v prípade ložiska mazaného zboku (obr.1) a na cca 20% v prípade ložiska mazaného ob-vodovou drážkou vo vonkajšom, príp. vnútornom krúžku s otvormi (najčastejšie W33) (obr.2).

Množstvo maziva na do-pĺňanie zboku určíme zo vzťahu: Gp = 0,005 D BNa dopĺňanie maziva ot-vormi vo vnútornom ale-bo vonkajšom krúžku: Gp = 0,002 D B, kdeGp = množstvo plastic-kého maziva v gramoch, ktoré je treba doplniť D = vonkajší priemer lo-žiska v mmB = šírka ložiska v mmKeďže v praxi sa toto väč-

šinou nedodržiava, odporúča sa zjednodušene v oboch prí-padoch používať prvý vzorec. Spôsob ako zmerať množstvo je jednoduchý: buď zistíme koľko maziva nám dáva mazací lis na jeden zdvih alebo použijeme merač množstva plastic-kého maziva.Ložiskové teleso by malo byť vybavené mazacou hlavicou na pripojenie mazacieho lisu.

Výmena plastického mazivaAk vymieňame mazivo po do-siahnutí konca domazávacieho intervalu, alebo po určitom po-čte domazávaní, je potrebné použité mazivo úplne odstrániť z uloženia a nahradiť mazivom čerstvým. Rovnako aj pri doma-závaných uloženiach, po cca piatich domazaniach, by bolo vhodné mazivo vymeniť, na-koľko použité a zostarnuté ma-zivo obsahuje aj nečistoty, ktoré vytvorilo ložisko a ktoré vnikli do uloženia.

Nepretržité domazávanieTento postup je vhodný v prípade, že je mazací interval krát-ky, napr. negatívnym vplyvom prostredia. Nepretržité maza-nie sa nehodí pre vysoké otáčky pretože pri preplnení do-chádza ku miešaniu maziva, a tým tvorbe tepla a degradácii maziva.

Na zaistenie nepretržitého mazania sú vhodné automatické maznice alebo viacbodové mazacie zariadenia.

Autor článku: Vladimír Oravčík, SKF Slovensko spol. s r. o.

Obr. 5

Obr. 4


19

Na stále narastajúce požiadavky na produktivitu a robustnosť výrobného procesu pre kvalita-tívne vysoko akostné železné odliatky reaguje spoločnosť TechnoGuss Tangerhütte GmbH na-jmodernejšou výrobnou technikou. Pre podnik s veľkou tradíciou sem patrí tiež výbava novej čistiarne otryskávacím zariadením spoločnosti Rösler, ktoré vďaka svojej robustnej konštruk-cii, vysokej flexibilite a optimalizovanej úprave otryskávacieho prostriedku pracuje obzvlášť hospodárne.

Otryskávacie zariadenie pre objemné odliatky s optimálnou ochranou proti opotrebovaniu

Z liatiny s lamelovým a guličkovým grafitom a tiež s nízko- a vysokolegovanými odliatkami vyrába spoloč-nost TechnoGuss Tangerhütte GmbH viac ako 5000 rôz-nych konštrukčných dielov o hmotnosti od 50 do 10 000 kg. Používa sa napríklad u lodných motorov, prevodo-viek, armatúr a čerpadiel, rovnako ako vo všeobecnom strojárstve.

V tomto roku investoval podnik do novej čistiarne, ktorej centrálnou súčasťou je priebežné otryskávacie zariade-nie RHBD 45/50-T spoločnosti Rösler Oberflächentech-nik GmbH. “Bez výkonného tryskacieho zariadenia nie je možné vysokokvalitné odliatky hospodárne vyrábať. „Spoločnosť Rösler neponúkla najnižšiu cenu, ale naj-lepší pomer cena/výkon, a dostalo sa nám dobrého po-radenstva”, hovorí dr. Jamshid Yektai, konateľ spoločnos-ti TechnoGuss Tangerhütte.

Dimenzované na extrémne namáhanieKoncepcia a výbava nového priebežného otryskávacie-ho zariadenia so závesovou dráhou so základnou plo-chou 6 x 6 m, s výškou obrobku 5 000 mm, je dimenzo-vaná na špeciálne požiadavky zlievárenskej prevádzky.Pracovná komora je vyrobená z vysokopevnej mangá-novej ocele, okrem toho zvyšujú dosky z mangánovej ocele odolnosť voči opotrebovaniu vo zvlášť namáha-ných oblastiach. Sedem veľmi výkonných metacích kôl

typu Hurricane® H 42 s výkonom 22 kW zaručuje, že otryskávací prostriedok bude vrhaný takou intenzitou, ktorá je potrebná pre účinné vykonanie s opakovateľ-ným výsledkom. Optimálne usporiadanie metacích kôl v tryskacej komore je stanovené na základe 3D simulá-cie procesu otryskávania. Zavážanie odliatkov do otrys-kávacieho zariadenia, rôznych čo do veľkosti, hmotnosti a geometrie, vykonáva žeriav v hale čistiarne. Maximál-na dávka šarže predstavuje 20 ton. V tryskacej zóne sú stanovené tri pozície, v ktorých nosníky obrobkov vyko-návajú rotačný pohyb. Tým je dosiahnuté takých uhlov otryskávania, ktoré ako pri tryskaní za účelom čistenia, tak aj pri neskoršej homogenizácii povrchu, zabezpe-čujú rovnomerné spracovanie aj jemnejších obrysov a častí odliatkov, ktoré bránia jednoduchému vyňatiu z formy.

Úprava otryskávacieho prostriedku s presvedčivým stupňom účinnostiRozhodujúcim pri rozhodovaní bola tiež zvlášť účinná úprava otryskávacieho prostriedku. K tomuto účelu sa kaskádovému vzdušnému triediču predradí inovačne zdvojený magnetický odlučovač. Pracuje natoľko efek-tívne, že obsah zostávajúceho piesku v prúde otryskáva-cieho prostriedku predstavuje iba 0,3 percenta.

Text: Barbara Müller

Priebežné otryskávacie zariadenie so závesnou dráhou Rösler –dimenzované na najväčšie zaťaženie v zlievár-niach.

Najrôznejšie odliatky medzi 50 až 10 000 kg sa otryská-vajú za účelom ich čistenia..


20

Každý autoopravář i každý provozovatel firemní flotily, ale i hodně obyčejných motoristů si někdy položil některou z následujících otázek:Je výměna oleje v motoru ve správný čas? Nemohlo auto ještě najet pár set/tisíc/ kilometrů na starý olej? Nevyhazuji zbytečně peníze ?Nestačil by olej lacinější, stejně jezdím po městě a auto je už staré.Motor bere olej. Je fakt před smrtí?

Kapková zkouška: Jak jednoduché je mít jistotu o životnosti oleje

Na praktickém příkladu se vám poku-sím demonstrovat, jak je pro poučené-ho mechanika či technika jednoduché na výše položené otázky nalézt odpo-věď. Odpověď, jejíž správnost se může blížit k jistotě. Předesílám, že výpovědní schopnost dále popsané zkoušky je u vznětových motorů stejná jak pro osob-ní vozidla, tak pro kamiony a pro těžší techniku.A lze ji použít i pro zážehové motory,o-všem vzhled obrazců je pak odlišný. Úvod do situace: Pásová sněžná rolba s motorem Cummins 6 CTA 8,3 (obr. mo-toru viz níže).

Vozidlo má najeto cca 8 000 motohodin. Interval výměny mo-torového oleje typu SAE 15W40, API CI-4, ACEA B3/E5/E3 je 500 motohodin. Vozidlo je pravidelně servisováno.

Problém k řešeníMotor začal brát olej. Původní spotřeba cca 5 litrů na celý in-terval výměny 500 Mh se z roku na rok zvýšila na trojnásobek. Co s tím? Otázka je na dodavatele maziv, ale mohla by být po-ložena každému mechanikovi či technikovi. Subjektivně, při pohledu zvenčí, se výkon, kouřivost, spotřeba paliva ani pod-mínky provozu motoru nezměnily.Dlužno podotknout,že otázku položil vlastník vozidla, který není totožný s řidičem vozidla, ani s mechanikem.To jsou jiné osoby, placené vlastníkem vozidla. Majitel vozidla se opráv-něně obával, že zvýšení spotřeby oleje může být předzvěstí něčeho horšího.

Postup řešeníProtože majitel vozidla je dobrý zákazník v jiném byznysu, a nám se jeho typ motoru hodil pro vytvoření zkušebních stan-dardů kapkové zkoušky tohoto typu motoru, dohodli jsme se na následujícím postupu: Po výměně oleje servisní firmou bude odebrán vzorek nového oleje. Pak, v pravidelných intervalech bude prováděna jed-noduchá kapková zkouška. Budeme ji vždy vyhodnocovat , a uvidíme. A ještě pro kontrolu přidáme kompletní laboratorní analýzu oleje.

Po odebrání zkoušky č.6 a vyhodnocení obrazce kapkové zkoušky bylo konstatováno, že stav oleje je již takový, že neplní zcela svoji funkci. Olej byl vyměněn a vzorek z vypuštěného oleje byl odeslán do laboratoře k detailní analýze fyzikálně/chemických parametrů, aby byla i exaktním měřením ověřena

Motor

typ CUMMINS 6 CTA 8.3

počet válců 6

zdvihový objem 8 270 cm3

výkon podle ECE 192 kW (260 PS) / 2 400 ot./min

maximální kroutící moment 940 Nm / 1 500 ot./min

průměrná spotřeba paliva 18 l/h

obsah oleje v motoru 19 l


21

správnost závěrů učiněných na základě jednoduché kapkové zkoušky. Jako porovnávací vzorky byly do laboratoře zaslány i vzorky použitého oleje jiné značky, ale stejných parametrů, rovněž po absolvování porovnatelné zátěže,v obdobném stroji.Vyhodnocení obrazců kapkové zkoušky:Změny ve vzhledu obrazce 1-4 byly minimální.Vše bylo tak jak má být. Zlom nastal až po překročení cca 450 motohodin, kdy se radikálně změnil vzhled 6. obrazce. Počáteční dobrá disper-zanční a detergentní schopnost se prudce změnila. Vzhled signalizoval téměř úplnou jejich ztrátu. Tzv.„aura“,signalizující přítomnost volné mazací složky oleje je u zkoušek 1-4 je vel-mi dobře patrná. U vzorku 5 je již poloviční a u vzorku 6 již téměř zcela absentuje. Radikální změna vzhledu vzorku 6 sig-nalizuje zlom v jeho vlastnostech a dosažení kritického stupně znečištění. Tedy vzorek č.6 je ve stavu, kdy již musí následovat výměna oleje.Hodnocení laboratorních analýz:Hlavní parametry oleje jsou v pořádku, odpovídají normě, avšak vzhledem k poměrně vysokému obsahu kalů, blížícímu se povolené hranici 3 %, ke značné deformaci infračerveného spektra a vyššímu obsahu otěrového železa, což k celkovému proběhu motohodin motoru není adekvátní, lze vyslovit ná-zor, že interval výměny oleje byl stanoven správně, nicméně že zvolený motorový olej není zcela ideální pro typ provozu a typ motoru, s ohledem na celkový naběhaný počet Mh. Potvr-

zuje to i porovnávací vzorek odlišně aditivovaného oleje s ob-dobným provozem i celkovým náběhem Mh, kde i přes vyšší pokles hodnoty TBN byl nález pro infračervené spektrum jen s mírnými změnami a obsah částic z opotřebení motoru byl pouze poloviční. Potvrdilo to i prvotní názor techniků: Totiž, že dodavatel rolby, resp. český importér (to je obecný problém většiny importérů techniky, osazené motorem jiného výrobce) nebere v úvahu změnu nároků motoru na typ oleje s postupu-jícím opotřebením, resp. s možnostmi, které nabízí nové typy olejů. Na rozdíl od výrobce motorů, který toto reflektuje! Závěr z analýz, s využitím obou typů zkoušek:Výsledky nákladné laboratorní analýzy jsou v dobrém soula-du s nálezem z kapkových zkoušek. Obě potvrdily správnost výměnného intervalu. Kapková zkouška za zlomek ceny labo-ratorní zkoušky a hned. Komplexní laboratorní analýza dodala přesnější pohled na problém identifikovaný kapkovou zkouš-kou. Závěr z obou zkoušek je shodný: Pro delší průběh moto-hodin do výměny, či pro větší bezpečnost (změna jakýchkoliv podmínek provozování motoru, a dále, motor se přece jenom opotřebovává), je třeba uvažovat o změně typu oleje, či o zkrá-cení výměnné lhůty stávajícího typu oleje o cca 15 %.Závěr pro našeho zákazníka?Motor není ve stavu, aby bral olej. Jeho stav je dobrý. Pokud bude majitel provádět výměny na základě kapkových testů, k nimž vyslovil přání absolvovat školení, motor ho možná i pře-žije. A vysvětlení náhlého zvýšení spotřeby oleje? Řidič vozidla. Jednoznačně. Po jeho vyměnění se spotřeba zase vrátila do normálu.Závěr obecný? Oprášením starých metodik a jejich úpravou na moderní techniku máme laciný a dost spolehlivý nástroj pro dia-gnostiku oleje a do jisté míry i motoru. Jsme schopni říci:„výměna-teď“. Pro kapkovou zkoušku potřebujete jen lís-tek ze specielního papíru a vyškolení.

Shrnutí výhod ovládnutí znalostí vyhodnocování kapkové zkoušky-dle typu zákazníka:1. Pro uživatele motoru, lze pomocí pravidelně odebíraných vzorků oleje sledovat stav opotřebení oleje a potažmo i even-tuelní poruchy (voda či palivo v oleji) motoru, které, pokud nejsou včas odhaleny, mohou způsobit fatální havárii motoru. Tímto postupem lze stanovit poměrně přesně okamžik, kdy olej zásadně mění své vlastnosti a je třeba ho vyměnit. Uživatel si tak může ověřit např. i výrobcem motoru stanovený interval výměny, zda odpovídá, či zda je ho nutno upravit. Zvláště u drahých zemních strojů či kamionů tato zkouška je velmi vý-znamným nástrojem prediktivní údržby.2. Pro výrobce či dodavatele motorizované techniky je popsa-ná metodika rychlým operativním nástrojem pro určení a op-timalizaci druhu použitého motorového oleje a jeho výměn-ných lhůt pro daný účel použití. Autor: Ing.Petr Chytka,CSc.

Test č. 1: stav 8112 motohodin, olej 11Mh

Test č. 3: stav 8290 motohodin,olej 189Mh

Test č. 2: stav 8199 motohodin, olej 98Mh




Jednotlivé kapkové zkoušky


22

Valivý odpor je strata hnacej sily vozidla, ktorú spôsobujú mikro-deformácie pneumatiky pri kontakte s vozovkou. Pneumatika s nízkym valivým odporom si vyžaduje špeciálnu zmes (napríklad silica namiesto sadzí), potrebuje však zároveň špeciálnu metódu na vytváranie tejto zmesi. Nie je ťažké vytvoriť zmes s nízkym valivým odporom. Omnoho náročnejšie je vyrobiť zmes, ktorá nielenže zníži valivý odpor pneumatiky, ale zároveň zaistí jej vysokú priľna-vosť a odolnosť voči opotrebovaniu.

Snaha o zníženie valivého odporu pri konštrukcii pneumatík

Valivý odpor pneumatík môže vy-kazovať značné rozdiely. Rozdiel cca 40 percent u valivého odpo-ru zodpovedá rozdielu približne 6 percent v spotrebe pohonných hmôt. Vodič môže zároveň šet-riť životné prostredie a peniaze. Pri súčasných cenách pohonných hmôt je spotrebiteľ schopný znížiť pri 40 000 najazdených kilomet-roch svoje náklady na pohonné hmoty o cca 300 Euro, pokiaľ bude

používať pneumatiky hospodárne vzhľadom k ich va-livému odporu. Pokiaľ spotrebiteľ rozumne zvolí pneu-matiky a jeho štýl jazdy bude rozumný, zníži významne emisie oxidu uhličitého, ktoré pri jeho jazde vznikajú.

Pojmem valivý odpor predstavuje energiu, ktorá sa spotrebováva počas dotyku pneumatiky s vozovkou v podobe zmeny ich formy. Konštrukcia pneumatiky a materiály môžu túto zmenu formy a množstva energie na to spotrebované ovplyvňovať. Faktory, ktoré zvyšujú spotrebu energie, sú napríklad teplota, tlak vzduchu, za-ťaženie a opotrebovanie pneumatiky rovnako ako odpor

vzduchu a prúdenie, ktoré vzniká z tempa jazdy. Aj vrstva vody vysoká 0,5 mm na vozovke môže zvýšiť valivý odpor o 50 percent.

Valivý odpor pneumatiky ovplyvňuje životné prostre-die počas celého životného cyklu pneumatiky. Čím ľah-šie sa pneumatika odvaľu-je, tým menej pohonných hmôt sa spotrebováva a tým menej splodín vzniká. Veľkosť valivého odporu sa udáva ako koeficient vali-vého odporu. Čím vyšší je koeficient, tým horšie sa pneumatika odvaľuje. Valivý odpor pri súčasných pne-umatikách sa v priemere pohybuje okolo hodnoty 1. Avšak snahou svetových vý-robcov je výrazné zníženie tohto koeficientu, niektoré plášte ponúkané na 1. vý-bavu disponujú hodnotou valivého odporu okolo 0,8.

Text. Miroslav Žiačik


24

Dieselové motory jsou dnes nejoblíbenější volbou pro pohon nákladních au-tomobilů, autobusů a stavebních strojů a to především díky jejich termody-namické efektivitě a úspornému provozu. Moderní dieselové motory vytvá-řejí stále nižší emise, oproti tomu poskytují stále vyšší výkon. Aby bylo možné tohoto dosáhnout, systémy vstřikování paliva pracují za stále zvyšujících se tlaků, časování jednotlivých vstřiků se stále zpřesňuje a je také více flexibilní. Motory samotné se vyrábějí se sníženými tolerancemi, zmenšují se vůle tak, aby bylo dosaženo vysokých tlaků a minimalizovala se kontaminace oleje od výfukových spalin.

Olejové filtry pro dieselové motory s prodlouženým servisním intervalem

S příchodem emisní normy Euro IV začalo mnoho výrobců motorů používat systém recirku-lace výfukových plynů (EGR – Ex-haust Gas Recirculation) společ-ně s pozdějším vstřikem paliva k redukci emisí NOx. Druhým přístupem k dané problematice je systém selektivní katalytické redukce (SCR – Selective Cataly-tic Reduction), který úpravu vý-fukových plynů řeší za motorem, přidáním speciálního tlumiče výfuku se vstřikem AdBlue.

Při použití paliva nižší kvality, zvláště s větším obsahem síry, dochází k zanášení stěn válců karbonovými usazeninami a je-jich následnému seškrábávání do oleje pístními kroužky. Zvýše-né množství karbonu způsobuje zahušťování oleje, zanášení filtrů, vede ke zvýšenému opotřebení motoru a tím zkracuje servisní in-

tervaly. Množství karbonu, které může být obsaže-no v oleji se mění v závislosti na kvalitě a množství disperzantů v oleji. Jak se kontaminace karbonem zvyšuje, může dojít k přečíslení disperzantů v oleji a následnému nahromadění karbonu. Při těchto stavech dochází k výraznému zhoršení viskozitních vlastností oleje, které může při studených startech způsobit nedostatečné mazání, výrazné omezení průchodnosti olejových filtrů, vedoucí k otevření obtokového ventilu filtru a průchodu nefiltrované-ho oleje do motoru. Běžná plnoprůtoková filtrace neumožňuje praktickou kontrolu karbonových částic, neboť rozměr membrány plnoprůtokového filtru je více jak stokrát větší než rozměr karbonové částice.

Na druhou stranu majitelé motorů si stále více uvědomují, že olejové filtry nejenom chrání proti opotřebení, ale také hrají hlavní roli ve zlepšování spolehlivosti motoru, spotřebě paliva a ochraně ži-votního prostředí. Toto vyústilo k trendům směřu-jícím k prodloužení servisních intervalů a potřebě technologicky vyspělejších olejových filtrů. V odpo-věď těmto výzvám a tedy prodloužení servisního intervalu, jsou nyní zvyšující se měrou užívány filtry umožňující efektivní separaci karbonových usaze-nin i organického a anorganického znečištění.

Technologie HPSC – High Performance Soot CentrifugeVysoce výkonná odstředivá filtrace.Odstředivé filtry jsou instalovány stejně jako jiné bypassové filtrační systémy. Odstředivá filtrace funguje na principu sedimentace, tedy oddělení částic a kapalin o různé hustotě. Rychlost sedimen-tace částic je závislá na průměru, rychlosti průtoku a použitém zrychlení.Nejefektivnější konstrukční řešení využívají nových vysokorychlostních rotorů, jako například Fleetgu-


25

ard SpiraTecTM ke zkrácení sedimentačního cyklu. Výsledná vysoká efektivita spojená s enormní ka-pacitou odstředivého systému filtrace umožňuje významné snížení množství karbonových usazenin v olejovém systému motoru.S konvenčními odstředivými systémy je nutné de-montovat celý filtr a zničit ho. To však není případ pouzdra SpiraTecTM, které zůstává a mění se pouze filtrační element, který je zde polymerický a přizpů-

sobený ke snadné výměně a pozdějšímu spálení. I tyto filtry si přitom stále udržují vysokou kapacitu charakteristickou pro odstředivou filtraci. Použitím odstředivých filtrů je sníženo opotřebení, zanášení olejových filtrů, zajištěna lepší viskozita oleje, zkrá-

cení času pro natlakování oleje při studeném startu a snížená tvorba karbonových usazenin – tedy vše co je potřebné k prodloužení servisních intervalů. Někteří z evropských výrobců nákladních automo-bilů užívají tuto technologii k prodloužení intervalů výměny oleje. Kombinované filtry užívající jak plnoprůtokovou tak bypassovou technologiiDalším vedlejším produktem technologických po-stupů používaných při snižování emisí je zvýšená teplota oleje a úroveň kyselin obsažených v oleji. Při zvýšené teplotě je zvýšena míra oxidace oleje, čímž se zvyšují požadavky na antioxidanty a neut-ralizery kyselin obsažené v oleji. Navíc ke zvýšené-mu množství karboxylových a jiných organických kyselin utvořených oxidací, hoření paliva přenáší do oleje sirnaté a dusíkaté kyseliny kontaktem s olejovým filmem na povrchu válců a spalinami do olejové vany. Následkem výše uvedeného, olejo-vé filtry musí snášet vystavení vysokým teplotám, chemicky agresivním olejům, při zachycování zvy-šujícího se množství lepkavých pryskyřičnatých organických usazenin a částic po delší časové ob-dobí. Bohužel odstředivé filtry tento typ znečiště-ní oleje nezachycují a tradiční filtry s celulózovým filtračním mediem a nitrilovým těsněním nejsou schopné tyto podmínky vydržet.


26

Proto je nutné použití nových filtračních médií a těsnění vyrobených z chemicky odolných látek na bázi polymeru. Štosovité uložení filtrační bypas-sové části elementu, jako například u Fleetguard VenturiTM filtrů, je zvláště efektivní v odstraňo-vání organických nečistot. Kombinované filtry s technologií VenturiTM jsou inovativní alternativou k prodloužení servisních intervalů. Jak je vidět na obrázku číslo 3 tyto filtry jsou děleny na dvě sek-ce. Standardní skládaná syntetická část je spojena se štosovanou bypassovou částí skrze Venturiho trubici. Toto uspořádání zvyšuje průtok oleje skrze bypassovou část. VenturiTM kombinované filtry spojují funkce plnoprůtokové a bypassové filtrace v jediném filtru. Toto řešení zjednodušuje vedení oleje motorem a snižuje výrobní náklady díky ab-senci druhé hlavy filtru. Toto uspořádání snižuje nároky na výkon olejového čerpadla (jeho velikost) díky nižší restrikci olejového systému a tím snižuje spotřebu paliva.

V porovnání s běžným plnoprůtokovým způsobem filtrace, dochází při použití hloubkové bypassové filtrace oleje VenturiTM combo k nižšímu opotře-bení následujících klíčových komponent motoru:• Horní ojniční ložisko – o 30 % nižší opotřebení• Spodní ojniční ložisko – o 63 % nižší opotřebení• Horní ložisko klikové hřídele – o 49 % nižší opotřebení• Spodní ložisko klikové hřídele – o 64 % nižší opotřebení

Kombinované filtry VenturiTM jsou používány mnoha výrobci na moderních, vysoce výkonných dieselových motorech.

Napsali: Jacek Bedelek, Erwin van Assel, Cummins Inc.

Překlad a editace: Tomáš Mika, Lukáš Škoda,

Cummins Czech Republic s.r.o.


28

Od doby prvního užití hydraulických systémů jsou v různých průmyslových od-větvích známy problémy spojené s poruchami strojů. Jak prokázaly výzkumné práce prováděné takřka ve všech průmyslově rozvinutých zemích, jsou tyto problémy zapříčiněné z cca 70 – 95 % znečištěním oleje. Příčinou problémů je potom jejich neuvědomělé zanedbávání. Ve velice složité situaci jsou koneční uživatelé strojů. Mazací a hydraulické oleje ovlivňují kvalitu a kvantitu výro-

by. Proto je velmi důležité si uvědomit souvis-lost mezi kvalitou výroby na jedné straně a na druhé straně čistotou oleje, celého olejového systému. Čím je dosažená čistota vyšší, tím je výroba kvalitnější a tím více se snižuje výskyt celé škály problémů.

Uplatnění tribotechnických zásad v praxi: vyhodnocení provozu přístrojů KLEENTEK na postupových hydraulických lisech

Příklad z praxeDva postupové hydraulické lisy (Lis 1, 2) byly provozová-ny dle firemního standardu, který vycházel z doporučení a předpisů dodavatele. Předepsaný výměnný interval oleje byl 8 000 motohodin (mt). Stav oleje byl nepravi-delně sledován dle ISO 4406. Celková náplň každého lisu je 9 500 litrů hydraulického oleje v ceně 17,58 Kč.Sledované období trvalo od 2. 6. 2005 do 18. 1. 2007, tj. 19,5 měsíců. Byly sledovány dva parametry: stav oleje, počet prostojů. Rozbory oleje prováděla certifikovaná laboratoř v základ-ních ukazatelích a ukazatelích vyvolaných provozním stavem stroje: ISO 4406:1999, NAS 1638, ČSN EN 12662, FTIR, kinematická viskozita při 40 °C, číslo kyselosti mg/KOH/g, obsah Zn. Prostoje byly sledovány dle provozní evidence v minutách. V 01/2006 byl na každý lis nainstalován přístroj na kon-tinuální elektrostatické čištění olejů KLEENTEK, typ ELC-R50SP. Ve sledovaném období měla proběhnout plánovaná vý-měna olejových náplní po 8 000 mt. Další výměna ole-je byla doporučena dodavatelem oleje z důvodu změn některých ukazatelů (deemulgační charakteristika, pěni-vost). Po termínu plánované výměny do olejové náplně jednoho lisu vniklo větší množství vody. Běžně by došlo opět k výměně oleje. Na základě doporučení pracovníka fy KLEENTEK však nedošlo k výměně oleje ani v jednom případě. Svoje doporučení opřel o výsledky rozborů olejů provedených certifikovanou laboratoří.


29

KLEENTEK, spol. s r.o. Sazečská 8, 108 25 Praha 10

tel.: + 420 266 021 579, + 420 602 223 236, fax: + 420 272 701 [email protected], [email protected]

www.kleentek.eu

Lis 1,2 bez KLEENTEKu: Lis 1,2 s KLEENTEKem: Výměna dle doporučení dodavatele bez výměny 167 010 Kč 0 Kč Výměna dle mazacího plánu bez výměny 167 010 Kč 0 Kč Výměna po průniku vody bez výměny, odstranění za provozu 167 010 Kč 39 800 Kč Celkem 835 050 Kč 39 800 Kč

Celková úspora 835 050 Kč – 39.800 Kč = 795 250 Kč

Stav oleje byl vlivem KLEENTEKu zlepšený, potvrzený analýzou dodavatele olejů.

Poruchovost linek, prostoje: Sledované období proběhlo od 04/2005 – 09/2006, tj. 18 měsíců.

Lis 1 bez KLEENTEKu: Lis 1 s KLEENTEKem: 04/05 – 12/05 01/06 – 09/06 3 780 min 1 230 min 63 hod 20,5 hod Rozdíl: 39,8 hod Lis 2 bez KLEENTEKu: Lis 2 s KLEENTEKem: 04/05 – 12/05 01/06 – 09/06 2 520 min 2 235 min 42 hod 37,25 hod

Rozdíl: 4,75 hod Celková úspora 39,8 hod + 4,75 hod = 44,55 hodKalkulace úspor Lis 1,2: 6 336 pracovních hodin, tj. 4 769 004 kusů výlisků, 1 hod = 377 ks výliskůKalkulovaná cena 1 průměrného výlisku: 1 000 Kč 1 000 Kč x 377 ks = 377 000 Kč x 44,55 hod = 16 795 350 KčÚspora prostojů: 16 795 350 KčÚspora olejů: 795 250 KčCelkem 17 590 600 KčČinnost KLEENTEK 2006 - 58 980 KčInvestice, 2 ks ELC-R-50SP - 1 105 405 Kč

ÚSPORA CELKEM + 16 426 215 Kč

Aplikace péče o oleje přinesla snížení jeho celkového znečištění, zlepšení jeho celkového stavu. Práce s čistším olejem měla vliv na výraznou úsporu výrobních nákla-dů. Prostředky vložené do proaktivní údržby se zaplatily v průběhu 1 měsíce. Ekonomické výsledky jednoznač-ně prokázaly opodstatnění zvoleného systému péče.

Autoři: Ing. Milan Soukup, Vladislav Chvalina

Existuje mnoho aplikací pro různé typy kolejových vozidel, jeřábů a stroj-ních zařízení. Společným problémem u většiny z nich jsou opotřebovávající se styčné kovové plochy na pojezdu nebo posuvu. Kola se zadírají, zvyšuje se potřebná kroutící síla, může dojít také k odlupování, důlkové korozi a dalšímu prohlubování opotřebení.

Mazací systém nejen pro kolejová vozidla, ale i pro mostové jeřáby a manipulační zařízení

Trojnásobná životnost koldíky unikátnímu výrobku Kelsan® LCF

Mazivo ve formě tuhé a suché tyčinky Vysoká spolehlivost aplikace Prodlužuje životnost kol Výrazné snížení opotřebení okolku kol Minimalizuje opotřebení boku a povrchu kolejnice Snižuje spotřebu energie Nerozptyluje se na hlavu kolejnice Nemá vliv na trakci a brždění Neznečišťuje životní prostředí a je nehořlavý

www.sklenar.cz


30

Důležitým hlediskem u jeřábů je životnost okolků a po-jezdové plochy kol, u ostatních pak klidný a přesný chod s minimálním opotřebením kontaktních částí. To vše má za následek nepřesnost a vyšší náklady na obnovu, kdy často manipulace se strojem mnohonásobně převyšuje cenu vyměňované součásti.

Řešením jsou aplikátory s mazacími tyčinkami otírajícími se o ošetřovanou kontaktní plochu (okolky, jízdní plochy, vodítka, kladky, atd.). Při otáčení kola nebo suvném pohy-bu se speciální tuhé a suché mazivo KELSAN® SL (Solid Lubricant) nanáší v tenké vrstvě (asi 5 mikronů) na mís-to aplikace a penetruje se do povrchu. Mazivo se přenáší např. prostřednictvím kolejnice i na další pojezdová kola, takže stačí ošetřovati i jen 25 % kol na jedné straně. Jinými slovy, stačí umístit dva aplikátory na okolky pouze jednoho kola ze čtyř na jedné straně.

Při mazání systémem KELSAN® zjistíte pozoruhodné zlep-šení ve velmi krátké době. Životnost takto ošetřovaných součástí se prodlouží několikanásobně. Jasným důkazem vhodnosti našeho řešení je spokojenost mnoha uživatelů a výrobců jeřábů nejen v České a Slovenské republice, ale i v zahraničí, kde kanadský výrobce prostřednictvím působí svých zástupců.

Tuhé mazivo KELSAN® SL je provozem ověřená a zcela netradiční možnost ošetření styčných ploch pojezdových mechanizmů. Je vhodné do každého počasí, zároveň eko-logicky nezávadné a zůstane v místě aplikace bez doda-tečné migrace (navíc složky tuhého maziva jsou inertní a nelepí se na ně žádné kontaminanty).

Text: Sklenář


31


32

Výhody používání pravidelných analýz olejů pro monitorování stavu strojů si velmi dobře a poměrně dlouho uvědomují výrobci plynových motorů, zvláště těch větších. Příčina je jasná – cena motoru je velká a vzhledem k velikostem olejových náplní ve velkých plynových motorech a vzhledem k cenám olejů pro plynové motory ani cena oleje není zanedbatelná. Kromě toho právě v případě plynových motorů jsou zkušenost s analýzami olejů velmi dobré a většina výrobců motorů dnes ve svých provozních předpisech doporučuje či nařizuje analýzy oleje provádět. Součástí provozních předpisů jsou také para-metry doporučené ke sledování a jejich limity.

Analýza olejů z plynových motorů

Sledované parametry a jejich význam

V tabulce 1 jsou uvedeny obvyk-le sledované parametry a do-

poručené limity tak, jak je uvádí výrobce motorů Waukesha.

Viskozita – základní parametr každého mazacího oleje; v přípa-dě plynových motorů viskozita oleje obvykle roste v důsledku termooxidační degradace nebo znečištění, pokles viskozity není příliš typický a bývá následkem

degradace polymerního zahušťovače v případě ví-cestupňových olejůTBN – celkové číslo alkality; velký význam má při spalování plynů, jejichž hořením vznikají sloučeni-

ny, které mohou zvláště za přítomnosti vlhkosti tvořit látky kyselého charakteru (bioplyn, skládkový plyn); charakterizuje obsah pří-sad, které během provozu motoru tyto kyselé látky neutralizujíTAN – celkové číslo kyse-losti; charakterizuje nárůst obsahu kyselých složek v oleji; tyto složky mohou vznikat spalováním plynu (viz výše) a stárnutím ole-je; na rozdíl od tabulky 1 se většinou používá krité-rium „hodnota TAN nesmí být rovna nebo větší než hodnota TBN“.Oxidace, nitrace – určují

se pomocí infračervené spektrometrie a jejich hod-nota charakterizuje postup degradace oleje; někdy se také stanovuje hodnota sulfatace.Znečištění – jedná se většinou o tzv. mechanické nečistoty (prach, otěrové kovy…) a produkty degra-dace oleje; produkty nedokonalého spalování ty-pické pro naftové motory jsou u plynových motorů výjimkou a k tomuto jevu dochází někdy při nevy-vážených podmínkách provozu motorů spalujících zemní plyn; někdy se do motoru dostávají nečistoty

Tabulka 1: Sledované parametry a jejich limity

Parametr Doporučený limit

Viskozita -20 až +30 % od hodnoty nového oleje

TBN 30 – 50 % hodnoty nového oleje (podle typu plynu)

TAN 2,5 až 3 nad hodnotu nového oleje

Oxidace 25 Abs/cm

Nitrace 25 Abs/cm

Znečištění >1 %

Voda >0,1 %

Glykol Nepřítomen

Otěrové kovy Trendová analýza

Chlor 900 ppm


33

ze špatně vyčištěného bioplynu.Voda – souvisí s možným průnikem chladicí smě-si do oleje, případně s nevyváženými podmínka-mi spalování; větší množství negativně ovlivňuje jak olej, tak motor.Glykol – stejně jako u vody souvisí s možným průnikem chladicí směsi do oleje; prakticky všichni výrobci plyno-vých motorů doporučují okamžitý zásah při detekci jakéhokoliv množství glykolu v oleji, je to důsledek jeho negativního působení na přísady oleje a téměř jisté degradace oleje.Otěrové kovy – někteří výrobci doporu-čují limity obsahu otěrových kovů, ale většina se přiklonila k trendové analýze; dnes se pomocí optické emisní spekt-rometrie s indukcí vázaným plazmatem sleduje 14 až 22 prvků (jsou mezi nimi samozřejmě také aditivní prvky a prvky související se znečištěním oleje, ne jen otěrové kovy) a trendová analýza velmi spolehlivě odhalí i malé odchylky od normálního průběhu.Chlor – obsah chloru se sleduje přede-vším v olejích z motorů spalujících sklád-kový plyn, protože rozkladem některých plastů může chlor vznikat. Při spalování takového plynu pak mohou vznikat látky kyselé povahy (HCl) velmi nebezpečné kvůli možné korozi částí motoru.Často se kromě uvedených parametrů sledují některé další, například obsah síry nebo parametr označovaný i-pH (z anglického initial pH), který se používá k hodnocení možné korozívnosti oleje.

Příklady z praxePři analýzách olejů z plynových motorů

je velmi důležitá rychlost, se kterou se výsledky ana-lýzy s vyhodnocením dostanou k uživateli motoru, protože plynové motory většinou běží v nepřetrži-

Datum odběru 24.6. 5.8. 8.9. 2.10. 23.10.

Viskozita/40 °C (mm2/s)

106,7 110,6 112,3 115,4 117,7


14,40 14,82 15,29 15,33 15,60

TAN (mg KOH/g) 2,10 1,70 2,00 3,16 3,12

TBN (mg KOH/g) 3,8 2,7 2,0 1,9 1,8

Oxidace (%) 35 45 58 72 94

Nitrace (%) 51 64 88 117 163

Glykol (%) <0,1 <0,1 <0,1 <0,1 <0,1

Voda (%) <0,1 <0,1 <0,1 <0,1 <0,1

Tabulka 2 – Výsledky analýz vzorků z motoru spalujícího bioplyn s vyšším obsahem síry


34

tém provozu, což znamená 168 hodin za týden. Přitom u mo-torů spalujících bioplyn nebo skládkový plyn je interval odbě-ru vzorků (závisí také na kvalitě plynu) 200 motohodin.V prvním příkladu jsou uvedeny

výsledky analýz oleje z motoru spalujícího bioplyn s vyšším ob-sahem síry. Olej má viskozitní tří-du SAE 15W-40. V tabulce 2 je ča-sový přehled výsledků analýz. Je

zřejmé, že kvalita plynu výrazně ovlivňuje stav oleje. Protože olej nebyl vyměněn po analýze vzor-ku z 8.9., jeho degradace dále pokračovala a vzorek odebraný 23.10. už je výrazně degradován.

Průběh vybraných hodnot na obrázcích 1 a 2 jasně dokumentuje degradaci oleje.

Pro druhý příklad jsem vybral motor spalující také bioplyn, ale obsah síry v tomto plynu dosahoval maximálně 200 mg/m3. Olej má viskozitní třídu SAE 40. I když sledovaná doba byla kratší, než v prvním

příkladě, i tak lze říci, že výrazně menší vliv na stav oleje je zřejmý – viz tabulka 3 a obrázek 3.

ZávěrSledování plynových motorů pomocí analýz vzor-

ků olejů z nich odebra-ných je dnes jednoznačně kvalitním diagnostickým nástrojem. Analýzy olejů z plynových motorů jsou významným zdrojem in-formací jak o stavu oleje, tak o stavu motoru. A jsou také zdrojem informací o kvalitě spalovaného ply-nu, ať už jde o zmiňovaný vysoký obsah síry či chlo-ru nebo o zajímavý případ vysokého obsahu křemí-ku v oleji – byly naměře-ny hodnoty ve stovkách ppm, kdy nedošlo k oče-kávanému nadměrnému opotřebení motoru a do-datečnými analýzami bylo

zjištěno, že se jedná o křemík organického původu, který se dostal do motoru společně se špatně vyčiš-těným bioplynem z vyhnívacích nádrží.

Ing. Vladimír Nováček

Datum odběru 14.9. 25.9. 5.10. 13.10. 22.10.


106,7 110,6 112,3 115,4 117,7


14,40 14,82 15,29 15,33 15,60

TAN (mg KOH/g) 2,10 1,70 2,00 3,16 3,12

TBN (mg KOH/g) 3,8 2,7 2,0 1,9 1,8

Oxidace (%) 35 45 58 72 94

Nitrace (%) 51 64 88 117 163

Glykol (%) <0,1 <0,1 <0,1 <0,1 <0,1

Voda (%) <0,1 <0,1 <0,1 <0,1 <0,1

Tabulka 3 – Výsledky analýz vzorků z motoru spalujícího bioplyn s nízkým obsahem síry


36

Moderní filtrační zařízení jsou koncipována pro velice šetrné a efektivní vy-čištění maziv a hydraulických olejů. Údržba agregátu a olejů pomocí těchto zařízení přináší vysoké snížení opotřebení systému a výpadků. Proces stárnutí probíhající v kapalinách se významně prodlužuje, jelikož mikrofiltrací se od-straňují z oleje mechanické nečistoty a voda.

Prodlužování živnosti olejových náplní hydraulických systémů pomocí mikrofiltrace KLEENOIL

Současně je nutné si uvědomit, že se nejedná pouze o odstraně-ní nečistot z oleje, ale o vyčištění celých systémů, tedy těch míst,

kam se nedá prostou výměnou oleje v nádrži do-stat. Znečištění hydraulických olejů je skutečnost, kterou nelze při provozování dnešních výkonných a přesných strojů a zařízení pominout. I přesto, že

Prodloužení životnosti hydraulických olejů


37

v systému jsou instalovány sací, tlakové nebo od-padové filtry, nejmenší částice 1 – 5 µm tyto filtry nezachycují a tím dochází k opotřebení. Zároveň si je nutné uvědomit, že lidské oko je schopné vidět částečky od 50 µm, takže i silně znečištěný olej se lidskému oku jeví jako čistý a přitom právě částeč-ky pod 50 µm jsou pro moderní ovládací prvky ty nejnebezpečnější. Současně je známé, že znečiště-ní hydraulických olejů průkazně způsobuje 70 – 80 % poruch v hydraulických systémech. Mikrofiltrač-ní technologie je tou nejlepší možností, jak zpoma-lit proces stárnutí olejů, prodloužit intervaly výměn a chránit opotřebení komponentů. Prodloužené intervaly výměn olejů znamenají úspory v provo-zech a méně upotřebeného oleje. Tímto se rozumí aktivní ochrana životního prostředí, která je více než aktuální. Samozřejmě při dnešních cenách ne-jsou zanedbatelné i ekonomické úspory.Obtokové přídavné filtry se používají úspěšně už několik desetiletí. S neustálým dalším vývojem se udržuje tempo s neustále rostoucími požadavky na čistotu v moderních, precizních zařízeních.

Tři důležité důvody pro nasazení:1. Stavební komponenty v moderních a

vysoce výkonných strojích mohou své precizní schopnosti a výkony dlouhodo-bě podávat jen v případě velice čistých provozních podmínek.

2. Mnoho mazacích a tlakových kapalin je formulováno pro dlouhodobé nasazení a pro velmi vysoké zátěže. Tyto vlastnos-ti jsou velmi negativně ovlivňovány díky pevným a tekutým nečistotám. Oproti tomu v čistém stavu mohou být výkon-nostní rezervy využívány podstatně déle.

3. Odborné propočty a praxe dokazují, že při stávající spotřebě minerálních rovněž i syntetických, olejů, se jejich rezervy ve velice krátké době dostanou na spodní hranice možnosti použití. Díky dlouho-dobému nasazení mazacích a tlakových kapalin se snižuje spotřeba v dané oblasti a zároveň ubývá náročné odstraňování upotřebených olejů.

Mikrofiltrační technologie nabízejí finančně nená-kladné a časově nenáročné možnosti, provozní za-řízení a přístroje, udržovat v dobrém stavu. Montáž je velice nenáročná na většině hydraulických zaří-zení a spalovacích motorech.

Filtrační elementy jsou tzv. hloubkovou filtrací. Fil-try samotné se skládají z dlouho – vláknité celuló-zy a polypropylenu, což zaručuje vysokou účinnost

zachycení nečistot a vyfiltrování neemulgované vody. Drobné částečky do < 2 mikronu jsou do-konale vyfiltrovány a zbytky vody zachyceny ve fil-tračním elementu. Filtrace se provádí velice šetrně, ve vztahu k oleji, za nízkého tlaku v rozmezí 1 až 6 barů. Obsah aditiv v oleji se filtračním zařízením neporušuje. Díky vyfiltrování a ukládání nečistot ve filtru, se zabraňuje katalytickým účinkům na aditiva obsažená v oleji. Díky časté výměně filtrač-ních patron je zaručeno odstraňování škodlivých zbytků v oleji, které nás jinak nutí ke kompletní vý-

měně olejové náplně. Jak dalece je možno prodlu-žovat intervaly výměn olejů za pomoci mikrofiltra-ce, přímo závisí na tom, jaká je kvalita používaných olejů a jak je daný stroj či zařízení nasazeno. Naše společnost zajišťuje individuální laboratorní analý-zy, které nám určují správné intervaly výměn filtrů a olejů. Dle našich zkušeností jsou výsledky těchto výměn ve spolupráci s přídavnou filtrací tři až dese-tinásobné oproti běžnému intervalu výměn.

Filtrační jednotky pro speciální nasazeníKLEENOIL BSR Filtrační jednotky byly speciálně


38

vyvinuty pro automaticky fungující čištění olejů v systémech, které se používají jen velmi zřídka jako např. vodní díla – přehrady.

Zřídka používané systémy se potýkají s problémy, díky dlouhým dobám prostojů a krátkému času nasazení dochází k znečišťování olejových nápl-ní. Velice častým problémem je také kontamina-ce těchto olejů vodou, která se tvoří buď formou kondenzátu, ale může být také rovněž do systému přisáta, např. pístnice.

KLEENOIL BSR Filtrační jednotky se zakládají na prověřené KLEENOIL filtrační technologii. Pevné částečky do jednoho mikronu jsou vyfiltrovány, voda se z oleje absorbuje a váže ve filtračních ele-mentech.

KLEENOIL BSR Filtrační zařízení vlastní připojení ke vzdálenému řízení. Přídavně je toto zařízení vyba-veno senzorem pro kontrolu kontaminace vody. Se standardními vložkami mohou být prováděny filtrace olejů na bázi minerální a syntetické, ne ka-paliny mísitelné s vodou, mazací a hydraulické ole-je do maximálních ISO VG 460, filtrace motorové nafty, RME a topné oleje. Pro filtraci kapalin mísitel-ných vodou jsou k tomu určeny polypropylenové filtrační elementy.

Kompaktní stavebnicová velikost a široké sériové vybavení umožňují univerzální nasazení a přesto jednoduchou obsluhu.

Tato zařízení jsou vybaveny rozsáhlým technickým vybavením, které slouží k vlastní kontrole a umož-ňuje provoz bez dohledu obsluhy.

Filtrační zařízení s výkonem od 250 – 1500 l/h jsou určena k čištění zařízení s obsahem od 50 do 10000l. Doba filtrace je závislá na viskozitě a znečiš-

tění filtrované kapaliny.

Doporučeno je minimálně 5 nebo více cirkulací kapaliny přes filtrační zařízení

Filtrace hydraulických okruhů během běžného na-sazení stroje je nejefektivnějším způsobem filtrace bez dalších nákladů na další pracovní nasazení a zastavení strojů. Mikrofiltrační 24 V přídavné filtrač-ní jednotky se používají pro mikrofiltrace nových strojů (např. zbytky nečistot po výrobě a montá-ži), stejně tak pro nasazení pro pravidelnou filtraci olejů. Připojení a montáž je velice nenáročná na jakémkoli hydraulickém systému. Kompaktnost a robustnost umožňují nasazení za provozu v ja-kýchkoli podmínkách.

Doporučení jak dlouho a jak často filtrovat souvisí přímo se způsobem nasazení a konstrukcí stroje. Dokonalou mikrofiltraci doporučujeme u nových zařízení před nasazením do provozu, při poru-chách a poté co se objeví cizí zvuk v systému nebo při zvýšení teploty a nárůstu pěnivosti. Nutná je mikrofiltrace zařízením po ukončení opravy nebo po jakékoli závadě vzniklé na hydraulickém systé-mu, protože v systému zůstávají nečistoty, které mohou způsobit další škody nebo zvýšit opotře-bení strojů a zařízení. Na závěr je nutné zmínit skutečnost, že pro pro-dloužení výměnných lhůt olejů a aplikování tech-nologie mikrofiltrace s maximálním efektem je nutné používat kvalitní, moderní oleje s velkou výkonovou rezervou s dostatečným množstvím aditiv, aby nedocházelo ke stárnutí oleje, například termickým zatížení,. Například v dnešní době vy-ráběná zařízení již vyžadují hydraulické oleje mini-málně podle DIN HLP – HLPD 51524 T.2, DIN HVLP 51524 T.3.

Text: oil TEAM a.s. , www.oilteam.cz

Filtrační zařízení KLEENOIL v kombina-ci s Hi-Tech oleji PANOLIN zajišťují ce-loživotní a biologicky odbouratelé ná-plne v hydraulických systémech, které jsou podrobobovány pravidelným zkouškám v akreditované laboratoři.

AKČNÍ CENY KLEENOILpři objednání do

15. 12. 2008

Zastoupení pro ČR a SR:Markvartovická 1358/9c

747 14 Ludgeřovicetel:+420 595020670,+420 [email protected], www.oilteam.cz


39

Pred desiatimi rokmi som sa začal špecializovať na filtračné produkty pre priemyselné apliká-cie vo Východnej Európe a v Severnej Amerike. Pri mojich návštevách som veľakrát hovoril s mnohými pracovníkmi o novovyvinutých technológiách v oblasti filtrácie – špeciálne vyvinuté filtračné médiá, by-pass filtrácia, betaratio, max. kapacita zanesenia filtračnej vložky atď. Boli to hlavné témy, o ktorých sme diskutovali.

Najdôležitejší vo firme sú kvalifikovaní manažéri s otvorenou mysľou

Preventívna údržba a filtre

Dnes pri rozhovoroch s ľuďmi z údržby som zmenil môj pohľad na základnú problematiku údržby. V súčas-nosti sa pýtam svojich zákazníkov na ich organizáciu, akí ľudia tam pracujú, ako to u nich vo firme funguje, aký priestor ma prevencia. Možno to znie smiešne, ale... Ako obchodník a technik ponúkam filtre a ich riešenia a mys-lím si, že v dnešnej dobe sú filtre až sekundárne. Uvedo-mil som si, že spoločnosti, ktoré dosahujú najlepšie vý-sledky v údržbe strojov a produktivite, sú tie, ktoré majú najlepšie fungujúce systémy s technickými manažérmi, otvorenou mysľou ľudí a dobre trénovanými pracovník-mi na vykonanie danej práce. Celý nový technický vývoj sa vytvára v laboratóriách a testovacích prevádzkach, ale implementácia sa niekedy skutočné líši od reality, ktorá je vo výrobnej prevádzke.

Moderné podniky sú a majú byť „lean organizations“. Vi-del som mnoho reštrukturalizácií v oddeleniach údržby, kde sa počet pracovníkov zmenšuje, hoci práce je viac. Preto verím, že implementovať dobrý plán a koncept je nevyhnutnosť. Na základe mojich skúsenosti som vytvo-ril svoj vlastný koncept, ktorý vznikol z mnohých návštev u zákazníkov a z mnohých hodín počúvania ľudí, ktorí majú veľa skúseností v odbore.

1. Informacie! Mnohé softvéro-vé systémy vo veľkých podni-koch sú nastavené na prijímanie informácií zhora nadol. Odde-lenie nákupu má informácie, ktoré sú zadávané do softvéru manažmentom údržby. Tieto drahé informačné systémy, ako

napríklad SAP, sa často používajú na objednávanie, produkciu a logistiku. Po nastavení sys-tému sa zobrazia formuláre úloh. Tieto formuláre nakoni-ec skončia v rukách niektorého technického pracovníka, ktorý vykoná úlohu.

Keď sa rozprávam s manažérmi údržby, väčšina mi povie, že všetky informácie sú v ich systéme. Ale keď sa s nimi rozprávam neformálne cez prestávku, počujem niečo

iné. Preto si myslím, že systém by mal byť nastavený na prenos informácií zdola nahor. Prvým krokom k tomuto konceptu je vypracovanie zoznamu všetkých filtrov, fil-tračných vložiek a mazív používaných v produkcii. Tento inventár by sa mal robiť za spoluúčasti technického pra-covníka, s ktorým by sa to mohlo konzultovať. Technickí pracovníci sú často aj výborným zdrojom informácií a zá-roveň sú aj kľúčovým článkom k celému problému.

2.Analýzy! Keď vieme, aké ma-zivá a filtre sa používajú, ďalším krokom je analyzovať a kontro-lovať, či správne fungujú. Je to tiež spôsob kontrolovať systém sám o sebe. Bohužiaľ, mnoho vý-robcov oleja, ktorí majú prvotnú zodpovednosť vykonať olejové analýzy, nehrá vždy čistú hru,

preto je potrebné mať nezávislé informácie.

V 70. rokoch bol predstavený plazmový spektroskop na analýzu motorového oleja. Spektroskop je vlastne zaria-denie, ktoré meria energiu absorbovanú atómom v bode rozplynutia zahrievaného oleja v 9 000 °C plazmovom plameni, potom ho zasiahne monochromatickým sve-telným lúčom. Keď sa atómy v oleji rozložia, ich elektróny sa zmenia na absorbovanú energiu.


40

Mnoho štúdií ukázalo, že vzhľadom k rýchlemu vstreko-vaniu a vyparovaniu oleja sa, len malé častice sa vyparia. Väčšina štúdií hovorí o identifikácií častíc menších ako

7 mikrónov. Pre motorový olej je táto techno-lógia bez po-chybností ideál-na. Veľké trenie a abrazívne sily, ktoré pôsobia v motore, rozlo-žia veľké častice na malé. Preto analýza malých

častíc je vhodná pre motorový olej. Avšak na analýzu hydraulického oleja je nevyhovujúca. Hydraulický olej sa skladá z veľkého množstva častíc väčších ako 7 mikrónov. Avšak plazmová spektrometria je lacná automatizovaná analýza a bohužiaľ výrobcovia olejov ju často ponúkajú ako analýzu pre hydraulicky olej, čím zákazníci dostávajú nepravdivé údaje. Z nášho pohľadu je jedna zo základ-ných chýb v modernej údržbe, ak dostanete nesprávnu informáciu. Odporúčame preto mem-bránovú olejovú analýzu, laserové čítanie častíc, In-fračervenú spektrometriu a stanovenie vody ako po-stačujúcu analýzu hydrau-lického oleja.

Spravil som viac než 500

týchto analýz. V prípade, ak ste trénovaný, ste zároveň schopný odhaliť rôzne druhy porúch strojov, ktoré techni-ci alebo analytici nedokážu špecifikovať. Môžete zistiť častice, ako vlákna z vyso-kotlakových filtrov, ktoré ne-boli menené vo výmennom intervale, alebo dokonca môžete vidieť rozdiely med-zi priehľadnými plastovými alebo sklenými časticami. Najdôležitejšia je však široká škála rôznych kovových čas-tíc, ktoré nám dokážu pove-

dať to, čo sa deje s olejom. Nové častice majú jasné farby na rozdiel od starších častíc, ktoré majú tmavšie zoxido-vané farby. Napríklad meď má farbu viac do žlta. Rovna-ko tvar kovových častíc nám poskytne viacero informácii. Napríklad často vidíme malú 10 mikrónovú guličku v ole-ji. Tieto guličky sú kovové častice, ktoré boli formované ako snehové gule v rotácii častíc pri trení.

41


Ďalšou dobrou technológiou je infra-červená spekt-rometria. Táto poskytuje doslova odtlačok oleja. Ukáže energiu absorbovanú pri každej molekule v oleji. Keď sa porovnáva s novým olejom, môžeme vidieť, čo sa zme-

nilo. Najviac je to zaují-mavé vtedy, keď je olej zmiešaný s inými teku-tinami ako s palivom, mazivom, oxidačnými produktmi, vodou atď.

3. Optimalizácia! Pred-chádzajúce kroky, ktoré som spomenul, sú veľ-mi dôležité. Diskusie o ich potrebe nie sú na mieste. Na toto je dôle-

žité upozorniť, lebo často vidíme na oddeleniach údržby „malé kráľovstvá“, v ktorých sa technickí manažéri často pasujú za špecialistov v danom odbore. Ak nimi sú, je to dobré. Väčšinou je však opak pravdou a nik nemôže byť špecia-listom vo všetkých odboroch. Objektívne informácie sú preto nevyhnutné. Osobne si myslím, že nižšia objektív-nosť v oddelení údržby často vytvára napätie medzi vyš-ším manažmentom.

Keď dáme všetky predchádzajúce kroky dokopy, mali by sme byť schopný prejsť na tretí krok a to optimalizácia výrobných strojov efektívnou cestou. Neznamená to investovať peniaze do drahých filtračných technológií, ale postarať sa o veci chápané ako drobnosti. Napríklad spoľahlivé prevzdušňovacie filtre na nádržiach alebo fungujúce indikátory na filtroch. Takisto by sme nemali zabudnúť na lacné sacie filtre. Zly-hanie hydrogenerátora upchaním vyústi do nákladnej investície. Ak používate staršie typy filtračného materiálu ako papier alebo kovo-vú sieťovinu, mali by byť zamenené za moderné filtre vyrábané zo skle-ného vlákna alebo ich kombináciu.

Po 10 rokoch v odbore som si uvedomil, že ma-

ličké detaily sú dôležité pre bezporuchový chod strojov. Investovanie do nových filtrov by malo byť až po zabez-pečení základných maličkostí.4. Komunikácia! Posledným krokom v našom koncepte je komunikácia v obidvoch smeroch. Pri optimalizácii hovoríme, že zmeny by mali byť robené až potom, ako sa nahromadia objektív-ne informácie. Je jasné, že na implementáciu týchto zmien potrebu-jeme kvalifikovaného technického pracovní-ka. Faktom je, že mno-hé dôležité informácie sú dostupné na stupni výrobných technikov a údržbárov Preto dobrý informačný systém, kto-rý riadi informácie zdola organizačnej štruktúry nahor a späť, je nevy-hnutnosť. Komunikačný systém by mal byť na-predujúci. Špinavé ruky, hydraulický olej a klávesnica od počítača spolu nepatria. Používajte kreatívny systém a Vaša práca bude viac efek-tívnaPredstavený koncept pozostáva zo štyroch základných krokov: Informácia, Analýza, Optimalizácia a Komuniká-cia. Umožní prevádzke údržby byť viac prístupnou pre vyšší manažment. Práve to často vyústi do uznania a jas-nejšieho pohľadu na dôležitosť údržby. Výsledkom je ak-

ceptácia nižších výdavkov a smerovania procesu z krízo-vej údržby do preventívnej údržby.

Text: Peter DemianCertifikovanýtribodiagnostik ČSN EN ISO/IEC 17024


42

Oblasťou priemyselnej výroby, v ktorej sa predovšetkým uplatňujú poznatky z oblasti tribológie a tribotechniky, je strojárská a hutnícka výroba.

Tribotechnika trieskového obrábania kovov

Výrobné procesy pri spraco-vaní kovov možno v hrubých ry-soch rozdeliť na:• trieskové (sústruženie, brúse-nie, frézovanie, vŕtanie, honova-nie a i.)• beztrieskové (lisovanie, ohý-banie, valcovanie a i.), inými slo-vami tiež opracovanie kovov a tvárnenie kovov.

Prevažná časť týchto operácií vyžaduje použitie pomocných prostriedkov, ktoré ich uľahčujú svojím mazacím a chladiacim účinkom. Obidve uvedené sku-piny spracovania kovov vyžadujú špecifické zloženie a vlastnosti mazív. Z tohto hľadiska sú použí-

vané pomocné prostriedky rozlíšené na:- kvapaliny na obrábanie kovov (miešateľné s vo dou a nemiešateľné s vodou) - kvapaliny na tvárnenie kovov (za tepla, za studena)

Zameriame sa na viac používané trieskové opraco-vanie kovov. Niektoré menej náročné operácie pri opracovaní kovov môžu byť vykonávané v prirodzenom pro-

stredí – za sucha. Dá sa predpokladať, že do dvoch rokov sa bude týmto spôsobom uskutočňovať len asi jed-na pätina (20 %) obrábacích proce-sov. Tento trend je u nás badateľný od polovice deväťdesiatych rokov. Ostat-né procesy vyžadujú v menšej alebo väčšej miere vytvorenie umelého prostredia použitím mazacích prostri-edkov. Niektoré operácie by bez pou-žitia technologickej kvapaliny boli len ťažko uskutočniteľné.

Základnými funkciami mazacích pro-striedkov požívaných pri trieskovom obrábaní kovov sú:- zlepšenie rezného účinku nástroja (minimalizovanie jeho opotrebenia)- chladiaci účinok (odvod tepla)- čistiaci účinok (odstraňovanie trie sok z miesta ich vzniku)

Pri opracovaní materiálov nástrojmi s definovateľ-nou geometriou ostria je jednou z hlavných funkcií reznej kvapaliny ochrana nástroja – eliminovanie vzniku nežiadúceho nárastku na ostrí (ktorý za ur-čitých okolností môže poškodzovať povrch obrába-ného materiálu), zníženie predčasného opotrebe-nia ostria. Proces tvorby žiadúceho nárastku (jeho stabilnej časti) výrazne ovplyvňuje rezný proces a


43

kvalitu obrábaného povrchu. Žiadúci (optimálny) nárastok chráni nástroj pred opotrebením, tepel-ným zaťažením, mení geometriu ostria nástroja žiadaným smerom, a tým ovplyvňuje kvalitu ob-rábaného povrchu. Vytváranie nárastku je možné ovplyvniť zmenou materiálu alebo reznej rýchlosti. Jednoduchšie je jeho tvorbu ovplyvňovať reznou kvapalinou obsahujúcou chemicky aktívne vysoko-tlaké prísady. Tie reagujú s povrchom nástroja a ob-robku, vznikajúce chemické zlúčeniny ovplyvňujú mechanické vlastnosti povrchových vrstiev nástroja i obrobku a tým rezný proces a jeho výsledok.

Ďalšou funkciou reznej kvapaliny je mazací účinok. Ten zabezpečujú chemicky neaktívne prísady, ktoré spevňujú mazací film a zabraňujú jeho pretrhnutiu. Zabránením kontaktu styčných plôch nástroja a obrobku je eliminované me-chanicko-abrazívne, mechanicko-ad-hézne a chemicko-difúzne opotrebenie nástroja a obrobku.

Teplota materiálu pri oddeľovaní triesky dosahuje podľa druhu materiálu, rez-ných rýchlostí a rozmerov triesky cca 200 – 500 °C. Pevnosť materiálu pri uh-líkových oceliach teplotou vzrastá asi do teploty 300 °C, potom klesá. Ak je jeho teplota vyššia ako 300 °C, dochádza pri ochladzovaní k zväčšeniu pevnosti ma-teriálu, rezného odporu, a tým k zvýše-niu deformačnej práce pri tvorbe triesky. Ak je teplota materiálu nižšia ako 300 °C, dochádza pri chladení k zníženiu pev-nosti materiálu a deformačná práca sa tým zmenší. Časť vzniknutého tepla je odvádzaná i nástrojom. Pri normálnych rýchlostiach obrábania je asi 50 % z celkového tepla odvádzané trieskou, 10 % nástrojom a 15 % ostáva na obrobku. Pri zvyšovaní rýchlosti obrábania rastie podiel tepla odvedeného trieskou, zatiaľ čo podiel tepla na ná-stroji sa znižuje. Pri brúsení je pomer medzi vstup-nou energiou a vytvoreným teplom úplne závislý na objeme odobratej triesky. Pri nižších obrábacích rýchlostiach je teda zníženie teploty nástroja jeho chladením významným faktorom predĺženia jeho životnosti resp. brúsneho intervalu. Znížením teplo-ty nástroja o 25 °C možno predĺžiť jeho životnosť na trojnásobok. Pre úplnosť k tepelnej bilancii pri trieskovom obrá-baní: v priemere 75 % energie sa mení na teplo (v závislosti od podmienok obrábania a druhu materi-álu) a len 25 % sa využíva na vlastné oddelenie ma-teriálu od obrobku. Z práce pri oddeľovaní triesky a deformácii materiálov vznikajú asi 2/3 tepla, 1/3 tepla vzniká trením.Čistiaci účinok mazacieho prostriedku má teda vý-znam okrem odsunu triesok a čistoty v oblasti od-deľovania triesky i pre tepelnú bilanciu nástroja a

obrobku.V krátkosti o pomocných prostriedkoch (kvapali-nách) na trieskové obrábanie kovov. Základnými požiadavkami na kvapaliny na trieskové obrábanie kovov sú:- jednoduchá príprava- prevádzková stálosť (fyzikálna, chemická, biolo gická)- malá biologická dráždivosť (dobré dermatolo gické a fyziologické charakteristiky)- nízka penivosť- znášanlivosť voči tesneniam a povrchovým náterom strojov- dobrá filtrovateľnosť a sedimentačná schopnosť- zlučiteľnosť s inými olejmi- ľahký spôsob likvidácie po opotrebovaní

Podľa účinku a vlastností sa kvapaliny na trieskové obrábanie kovov delia na 3 skupiny:

1.) ropné oleje s prísadami – prísady zabezpečia vytvorenie medzných vrstiev na prenos šmykového namáhania na nerovnom povrchu styčných plôch, nakoľko nie je možné dosiahnuť hydrodynamické mazanie – na tieto účely možno ako prísady pou-žiť:• organické zlúčeniny chlóru (v praxi sa takmer ne-používajú) – účinok od 180 °C do 400 °C• mastné kyseliny – použitie pri normálnych až mierne zvýšených teplotách, ľahších podmienkach obrábania• zlúčeniny síry – viac sa používajú látky so silne viazanou sírou, použiteľnosť od 700 °C do 1 200 °C• zlúčeniny fosforu – účinné pri 500 °C až 700 °C, používajú sa len v molekulárnej kombinácii s inými prvkami (napr. sírou)

2.) vodné emulzie (za použitia emulgátora ako sta-bilizátora – plne minerálne alebo polosyntetické mikroemulzie) – najčastejšie v 5 % koncentrácii


44

• olej vo vode s obsahom prísad (inhibítorov ko rózie, odpeňovačov, biocídov, prísad na zlepšenie rozpustnosti, EP prísad, pigmentov a pod.)• olej vo vode bez obsahu prísad

3.) vodné roztoky s prísadami (syntetické chladivá)Každá skupina má svoje prednosti a nedostatky. Ropné oleje sú účinné z pohľadu znižovania trenia, sú menej náročné na údržbu, ľahšie sa monitorujú, poskytujú obrobkom antikoróznu ochranu. Vodné roztoky a zvlášť emulzie majú vyšší chladiaci úči-nok, sú lacnejšie, sú však náročnejšie na prípravu, údržbu, monitoring a vzhľadom na obsah vody sú nemiešateľné s inými olejmi a i.

Určujúcim aspektom na použitie obrábacej kvapali-ny pri trieskovom obrábaní kovov je požiadavka na prevládajúci účinok (mazací – chladiaci), zložitosť operácie a obrábaný materiál.

Použitie olejov a vodou miešateľných kvapalín pri-náša so sebou vzhľadom na ich chemické zloženie a vlastnosti určité špecifické problémy z pohľadu ochrany zdravia človeka a životného prostredia. Správnou aplikáciou, dodržiavaním vhodných pracovných postupov a predpísaných spôsobov manipulácie a skladovania používaných mazacích prostriedkov možno nepriaznivé vplyvy na človeka, pracovné prostredie a životné prostredie ako sú-časť prírodného prostredia eliminovať. Legislatívne zmeny v tejto oblasti v posledných rokoch výrazne ovplyvnili vývoj a zloženie technologických kva-palín, akými sú rezné oleje a emulzie, a viedli tiež k zmenám ich technických a aplikačných oblastí.

Spracoval: Ing.Ľubomír Václav, MOGUL SLOVAKIA, s.r.o.


44

Vo všeobecnosti sa na antikoróznu ochranu používa galvanické zinkovanie a v prípade po-žiadavky na väčšiu koróznu odolnosť dielov sa používa žiarové zinkovanie. Vývoj však ide ďalej a je načase spoznávať aj iné formy zinko-vania, ktoré sa v súčasnej dobe rozšírili hlavne v automobilovom priemysle a postupne sa začína dostávať aj do iných priemyselných odvetví.

Poznáte lepšiu antikoróznu ochranu ako je galvanické zinkovanie?

Ide o systém Delta MKS, ktorý pochádza z nemeckého názvu Mikroschicht –Korrosi-onsschutz –System, čo je mikrovrstvový systém koróznej ochrany. Vyvi-nul sa na základe požia-daviek automobilového priemyslu na zväčšenie životnosti dielov, a tým

zvýšenie ich záruky kva-litnejšou antikoróznou ochranou za súčasného zníženia po-treby údržby. Hlavné uplatnenie povrchovej úpravy Delta MKS je pri povlakovaní skrutiek, pružín a lisovaných alebo zváraných komponentov. Jednoznačné výhody povrchovej úpravy Delta MKS sú :- vysoká korózna odolnosť pri malej hrúbke povlaku 8 – 20 µm- šetrnosť voči okoliu pri nanášaní i pri aplikácii- neobsahuje žiadne ťažké kovy ani šesťmocný chróm- katodická ochrana- zamedzenie vzniku kontaktnej korózie medzi ušľachtilou oceľou a hliníkom- vylúčenie korózie prasklín spôsobenú vodíkom,

Porovnanie koróznej odolnosti skrut-ky s galvanickým zinkom a skrutky s povlakom Delta protekt KL- 100 pri rovnakej hrúbke 12 µm po 480 hodi-nách v soľnej komore.


45

tzv. vodíková krehkosť. Ideálna možnosť na povrchovú úpravu dielov z vysoko pevnostnej ocele- trvalé zníženie koeficientu trenia- vynikajúca odolnosť voči chemikáliám- trvalá odolnosť voči teplu nad 200 °C- vyhovuje normám hlavne pre automobilový priemysel a iné odvetvia

Bežný galvanický povlak dosahuje koróznu odolnosť v soľnej komore 96 – 120 hodín, žltý chromát s obsahom VI. mocného chrómu 2 40 hodín a povlaky delta MKS bežne 480 až 720 hodín. Pri určitých špeciálnych kom-bináciách vrstiev je možné prekročiť aj 1 000 hodinovú odolnosť v soľnej komore. Delta protekt KL – 100 anorganický základný povlak (Basecoat) Delta protekt KL – 100 je modifikovanou verziou Delta tone. Obsahuje kombináciou najjemnejších zinkovo

– hliníkových lamiel a anorganického spojiva. Povlak je striebornej farby. Táto hmota je v tekutom stave a nanáša sa ponorným odstreďovaním tak, že drobné diely sa na-sypú do koša, kôš sa ponorí do povlakovaného materiálu a po vyzdvihnutí koša sa materiál odstredí. Povlakovanie zložitých dielov ako sú imbusové skrutky je možné rea-lizovať pomocou odstrediviek umožňujúcich dvojitú ro-táciu a náklony. Pomocou planétových odstrediviek sa dajú povrchovo upravovať aj skrutky a matice malých rozmerov do M4.Na väčšie diely sa nanáša povlak závesom a to elektro-staticky. V dôsledku elektrostatiky sa vytvorí rovnomerná vrstva. Po nanesení povlaku sa diely vytvrdzujú v prie-bežnej peci pri teplote 180 °C po dobu 20 minút. Che-mická reakcia, ktorá prebieha počas vytvrdzovania , má za následok intenzívne spojenie s povrchom kovu.Delta SEAL GZ organický krycí povlak (Topcoat)Delta Seal je vyvinutý k delta tone ako kombinačný vrch-ný povlak. Vyniká svojimi vlastnosťami :- vynikajúca priľnavosť- bez obsahu ťažkých kovov- trvalé zníženie koeficientu trenia na základe prímesi teflónu- zamedzenie kontaktnej korózie- rôzne farebné vyhotoveniaRôzne farebné vyhotovenie má svoj význam aj z toho dôvodu, že pomocou neho je možné ľahko odlíšiť po-dobné diely, čím sa zamedzí ich zámene pri montáži komponentov. Pri polohovateľných skrutkách sa pomo-cou delta seal gz môže zabezpečiť na základe prímesi teflónu zníženie koeficientu trenia , takzvaný jav suché-ho mazania.MKS-povlakovanie systémom zinkových lamiel na skrutkách, pružinách a lisovaných dielcoch Materiál: vysokopevnostná oceľ, pružinová oceľDiely: skrutky, pružiny, lisované dielyPožiadavky: nízky koeficient trenia, bez vodíkovej kreh-kosti, bez ťažkých kovov a šesťmocného chrómu, rovno-merné hrúbky, extrémna korózna odolnosťRiešenie: základný povlak DELTA PROTEKT KL 100 a vrch-ný povlak DELTA SEAL GZVlastnosti povlakov Katodická ochrana: do 1 000 hodín nevzniká červená hrdza (korózny test DIN EN ISO 9227) Barierna ochrana: spomaľuje vznik červenej a bielej hrd-ze a zamedzuje vzniku kontaktnej korózie Chemická odolnosť: odolný voči chemicky agresívnym látkam – kyselinám, lúhom, olejomOdolnosť voči vysokým teplotám: dlhodobá stálosť pri 180 °C Hrúbka povlaku: 6 - 25 µm (v závislosti od kombinácie vrstiev) Farba: strieborná a čierna (ďalšie farby na základe kon-krétnej požiadavky) Povolená na použitie v potravinárskom priemysle

Text: Ing. Attila Zsíros


46

Standardní technologie nanášení vysocevýkonných CVD (Chemical Vapour Deposition) povlaků se provádí při teplotách 950 – 1 000 °C. Na povrch nástro-jů je nanášen povlak TiCN sendvičového typu o celkové tloušťce 8 - 10 μm.

CVD povlaky – cesta pro zvýšení produktivity a snížení provozních nákladů

Nástroje povlakované touto tech-nologií nabízí řádově vyšší životnost, stabilizují výrobní procesy na vysoké úrovni, zvyšují produktivitu práce a snižují náklady na výrobu. Použití CVD povlaků má výrazný ekonomický přínos v kovovýrobě, zejména pro případy ob-jemového tváření za studena, lisování, hlubokého tažení, ohýbání a při aplikaci na řezné a střižné nástroje.

Povlaky na bázi CVD jsou používány pro nejnáročnější aplikace při práci za stu-dena a za poloohřevu. Aplikační mož-nosti povlaků tohoto typu jsou velmi široké. Ať už se to týká nástrojů pro zpra-covávání těžkotvařitelných materiálů,

nástrojů pro vysocenamáhané aplikace při lisování nebo objemovém tváření nebo při výrobě strojních dílů s klasic-kých ocelových materiálů. CVD povlaky se vyznačují svou univerzálností, trvanli-

vostí, spolehlivostí ve výrobním procesu a možností použití za vysokého namáhání.Aplikace CVD povlaků je možná jak na nástroje ze slinutých karbidů, tak na nástroje z rychlořezných a speciálních nástro-jových ocelí. Vzhledem k povlakovacím teplotám je nezbytné ocelové nástroje po povlakování zušlechtit na požadovanou tvrdost. V průběhu zušlechťování dochází k rozměrovým změnám v souvislosti s martenzitickou transformací. Je tedy potřeba rozměry nástrojů korigovat tak, aby po povlakování bylo dosaženo požadovaných rozměrů. Velmi dobrých vý-sledků je dosahováno při povlakování nástrojů vyrobených z práškových rychlořezných ocelí. Při povlakování nástrojů z práškových ocelí lze dosáhnout podstatně lepších rozměro-vých přesností.

Povlak připravovaný CVD technologií je homogenní s kon-stantní tloušťkou na celém povrchu povlakovaných nástrojů, tedy i v průchozích i neprůchozích otvorech. Experimentálně bylo prokázáno, že rozdíl tloušťky povlaku mezi vnějším po-vrchem a vnitřním otvorem je max. 1 μm. Tolerance tloušťky jednotlivých vrstev a nově vyvinutý způsob nanášení sendvi-čových povlaků, včetně konečné povrchové úpravy, dovolují extrémní zlepšení vlastností základního materiálu nástroje. Základní vlastnosti CVD povlaků nanášených ve VÚHŽ jsou uvedeny v tabulce 1.

Jednou z charakteristických vlastností CVD povlaků je speciál-ně navržený technologický postup, který mimořádně zlepšu-je tribologické vlastnosti povlaku. Tato technologie nanášení spočívá jednak v předpřípravě materiálu a vlastní technologii povlakování. Vysoká výkonnost je dosažená díky postupu vy-vinutému ve VÚHŽ.Novinkou vyvinutou ve VÚHŽ je nanášení multipovlaků, kdy

Obr. 4 Lisovací nástroj s CVD povlakem

Obr. 3 Ořezávací matrice povlakovaná CVD

technologií

Tab. : 1 Charakteristiky

CVD povlaků

Typ povlaku : CVD

Chemické složení TiCN

Tloušťka povlaku (μm) 8 – 10

Mikrotvrdost (HV) 45001+-300

Koeficient tření 0,1 - 0,2

Barva povlaku Zlatá

Teplota použití °C 600


47

na základní tvrdý abrazivně odolný CVD povlak je nanášena kluzný povlak. Tato kombinace umožňuje povlakovat nástroje pro hluboké tažení s vysokými nároky na abrazivní odolnost v kombinaci s požadavkem na nízký koeficient tření. Pro tyto aplikace jsou povlaky CVD leštěné ještě před nanášením kluz-né vrstvy. Povlaky na bázi CVD mohou být s výhodou nanášeny na li-sovací nástroje, matrice pro stříhání, lisování a ražení, nástroje pro tváření trubek, protahovací matrice apod. Vysoká mikro-tvrdost a struktura CVD povlaku znamená výjimečnou ochra-nu proti abrazi (proti obrušování). Zvyšuje odolnost střižných hran a činných ploch protahovacích nástrojů proti abrazivní-mu opotřebení. CVD povlak má ve své struktuře mikropóry které zadržují mazací emulze což přispívá k lepšímu mazání nástroje po celou dobu pracovního procesu.

Vysoká tepelná a chemická stálost CVD povlaků umožňuje nasazení povlakovaných nástrojů i do chemicky agresivního prostředí a do prostředí se zvýšenou pracovní teplotou.

Tvářecí a razicí ná-stroje povlakované CVD technologií mají 5 – 10 x vyšší ži-votnost než nástroje nepovlakované. Vliv CVD povlaků na ži-votnost průstřižníků je uvedena na obr. 1. V mnoha případech je výroba vybraných pevnostních dílů au-

tomobilů možná jen za předpokladu povlakování nástrojů CVD technologií. Povlakování ocelových nástrojů CVD je v mnoha případech efektivní náhra-da za tvrdokovové nástroje. Povlakovaný ocelový nástroj má přitom vyšší houževnatost ve srovnání s tvrdokovovým nástrojem. Doporučené aplikace : • Objemové tváření za studena• Lisování plechů (lisovací a tvarovací nástroje)• Nástroje pro hluboké tažení.• Protlačovací nástroje• Průstřižníky, střižníky, střižné matrice• Ohýbací nástroje• Tažné matrice• Kalibrační nástroje

Na obr. 2 – 5 jsou uvedeny příklady aplikací CVD povlaků.

Základní efekty spojené s aplikací CVD povlaků :• Vyšší využití strojního času• Snížení výrobních nákladů na jednotku produkce.• Zvýšení životnosti nástrojů s CVD povlakem 5 – 15 x ve srov nání s nepovlakovaným stavem• Zamezení nalepování zpracovávaného materiálu na povrch nástroje• Zlepšení kluzných vlastností –snížení koeficientu tření na sty ku zpracovávaného kovu s nástrojem.• Čisté střihy – snížení pracnosti při dokončování výrobků• Snížení střižné a lisovací síly.

Závěr Výhody CVD povlaků je možné uplatnit zejména ve velkosériové výrobě, v široké oblasti nástrojů pou-žívaných pro výrobu kom-ponentů v automobilovém průmyslu, části domácích spotřebičů pro výrobce spojovacích součástí, loži-sek a pod. Ve všech těchto oblastech, ale nejen v nich

dochází díky využití vlastností CVD povlaků ke značnému zvý-šení produktivity a snížení jednotkových provozních nákladů. Předností CVD povlaků lze plně využít zejména v hromadné výrobě, kdy výrobní ztráty způsobené výměnou nástrojů a ná-sledným seřízením strojů jsou limitujícím parametrem.

Text: Ing. Slavomír Hořejš, CSc.

Obr.5 Pěchovací nástroje s kombinací vysokoteplotního CVD povlaku a kluzné

vrstvy.

Obr. 1 Porovnání životnosti průstřižníků povlakovaných CVD metodou s životností nepovlakovaných průstřižníků resp. s povlakem PVD.

Obr. 2 střižníky s CVD povlakem


48

Vlastnosti Rentgenova záření jsou základem rentgenové fluorescenční spekt-rometrie - XRF (x-ray fluorescence), která slouží ke kvalitativní i kvantitativní prvkové analýze různých typů materiálů. Tuto metodu lze využít pro analýzu jak pevných vzorků (kompaktních, práškových, tenkých vrstev), tak i kapal-ných (olejů, maziv, roztoků). Výhodou rentgenfluorescenční spektrometrie je snadná a rychlá příprava vzorků a nedestruktivnost metody. Limity detekce jsou od jednotek ppm až po 100 %.

XRF spektroskopie v analýze paliv a maziv

Nejčastějším případem xrf analýzy jsou kvantitativní analýzy jednotli-vých prvků. K tomuto účelu slouží jednoduché stolní přístroje, které umožňují kvantifikaci jednotlivých prvků s využitím kalibračních stan-dardů. V tribotechnice se nejčastěji kvantifikuje obsah síry, fosforu či chloru normovanými postupy. Slo-žitější přístroje umožňují semikvanti-tativní bezstandardovou analýzu. Vý-sledkem této analýzy je monitoring všech přítomných prvků od fluoru

po uran ve vzorku s obsahem od 100 ppm do 100 %. Pří-klad výstupu takového měření je na obrázku 1.

Aplikace v tribodiagnosticeV minulém období byl tento typ rentgenové fluores-cence na našem pracovišti několikrát úspěšně využit při různých expertních analýzách, při určování původu vzorků nebo při hledání přítomnosti určité látky v jiném materiálu.

Znečištěné palivoČistota paliva je kritický parametr zejména pro naftové motory díky používání vysokotlakých vstřikovačů. I vel-mi malé částečky nečistot mohou ovlivnit správný vstřik paliva do válce a v důsledků mohou být příčinou tvorby karbonových nánosů na vstřikovačích. Během loňského roku bylo řešeno několik případů různého stupně znečiš-tění motorové nafty.U automobilů se nečistoty v palivu projevují zejména závadou v dodávce paliva, zakarbonováním vstřikovačů a zaneseným palivovým nebo vzduchovým filtrem. Ne-čistoty lze z paliva separovat normovanou filtrací přes 0,8 µm filtr a analyzovat přímo na nylonovém filtru.V jednom z řešených případů byl rentgenfluorescenční analýzou v nečistotách zjištěn vysoký obsah zinku. Jiným typem rentgenové analýzy - difrakční analýzou - pak byl určen zdroj znečištění jako mravenčan zinečnatý. Znečiš-tění paliva solemi organických kyselin bylo potvrzeno i infračervenou spektroskopií. Mravenčan zinečnatý na-chází mimo jiné uplatnění i jako inhibitor koroze, např. v moderních nemrznoucích chladících kapalinách. Rent-genová fluorescence tak vedla k poměrně přesnému ur-čení typ znečištění paliva. Možná k tomu přispělo i to, že se jednalo o jedinečné a neobvyklé znečištění paliva.

Obr. 2: Úsady na dříku

ventilů


49

Jiný případ znečištění nafty se týkal analýzy vzorku nečis-tot, které byly seškrabané z hrubého čističe paliva v nádrži osobního automobilu. Hnědě zabarvené nečistoty měly povahu měkké plastické hmoty, kterou bylo možné svou konzistencí přirovnat např. k měkkému parafínu. Rentge-nová fluorescence prokázala, že výše zmíněný materiál obsahoval velké množství fosforu ve formě fosforečnanů. Fosforečnany se většinou používají v zemědělství jako hnojiva.

Úsady na dříku ventiluVýznamnou distribuční společností byl dodán ventil z osobního automobilu s požadavkem zjistit příčinu tvor-by nánosu na jeho dříku (obrázek 2). Nános byl tmavé barvy a na dotek vykazoval známky určité pružnosti, tedy zřejmě se jednalo o látku polymerní povahy.Úsady byly opět analyzovány rentgenovou fluorescencí a z monitoringu obsahu kovů a dalších prvků byly zjištěny zajímavé věci. V nánosech byly nalezeny prvky typické pro motorový olej (P, S, Ca, Zn), ukázka části protokolu z analýzy je uvedena na obr. 1. Na druhé straně bylo dů-ležité i to, že XRF analýze bylo přístupno pouze kolem 1 % hmoty úsad. To znamenalo, že hlavní podíl úsad byl zřejmě vytvořen z materiálu, který byl odlišný od mo-torového oleje a neobsahoval prvky stanovitelné XRF analýzou. Mohlo se tedy jednat zejména o uhlík, vodík, kyslík. Přítomnost prvků typických pro motorový olej ale současně znamenala, že materiál úsad do styku s moto-rovým olejem určitě přišel.Další analýzami bylo odhadnuto, že by se mohlo jednat o produkt místního průniku nemrznoucí kapaliny. Ta prav-děpodobně stékala po dříku ventilu a na horkých částech ventilu posléze podléhala oxidaci, polymeraci a vytvářela úsady zajímavého límcovitého tvaru od postupného sté-kání a polymerace kapaliny.

Analýza hrubých nečistot v kapalináchCisterna tzv. G-fáze, tj. glycerinových zbytků z výroby bio-nafty, byla určena pro spalování v elektrárně. V G-fázi však bylo nalezeno velké množství tvrdých nečistot. Protože G-fáze je poměrně složitá směs různých látek, včetně mý-del, a je nemísitelná s běžnými ropnými produkty, první úvaha zadavatele byla vedena směrem k úsadám vznik-lým přímo v G-fázi.Nečistoty byly z G-fáze odfiltrovány a promyty. Částečky nečistot nebyly rozpustné v žádném běžném rozpouš-

tědle. V druhém kroku byl proveden monitoring obsahu kovů XRF analýzou. Dominantními prvky byly křemík, hli-ník, vápník, železo a síra ve formě sulfidů. Tyto prvky jsou typické pro vysokopecní strusku. Obchodníka s G-fází zřejmě někdo neměl příliš v lásce a tak své problémy řešil lopatou a škvárou.

Monitoring obsahů prvků v neznámém vzorku je velmi prospěšná analýza, která dává hodně prvotních informa-cí o vzorku. Samozřejmě, že některé informace je nutné potvrdit ještě dalšími druhy analýz. Výhodnost XRF spekt-rometrie však spočívá v tom, že dokáže poměrně spoleh-livě určit cestu, kam se má další analýza vzorku směrovat. Pro své specifické zaměření je metoda vhodná spíše v oblasti různých expertíz a speciálních analýz.

Práce vznikla díky podpoře MŠMT ČR v rámci projektu MSM 604 613 7304.

Text: Jaroslav ČERNÝ, Simona RANDÁKOVÁ,

Pavel ŠIMÁČEKÚstav technologie ropy a alternativních paliv,

Centrální laboratořeVysoká škola chemicko-technologická, Praha

Obr. 1: Monitoring obsahu prvků v úsadách na dříku ventilu


50

Potažení kluznými laky – to jsou suché vrstvy s vynikajícími mazacími vlast-nostmi. Vybraná tuhá maziva v kombinaci s odladěnými pojivovými systémy jsou výchozími body každého kluzného laku.

Potažení kluzným lakem – mazivo jako „konstrukční element“

Prostřednictvím pečlivé aplikace se tyto kluzné laky stanou systémem kluzného laku s vynikajícími kluznými a protiotě-rovými vlastnostmi.

Systém kluzného laku je nutné brát v úvahu vždy ve spojení s aplikační meto-dou (technologií).Optimálních a především konstantních vztahů lze dosáhnout odladěním na konkrétní materiál a podmínky nasazení potahované součásti.

Stavba systému kluzného lakuProstřednictvím mechanické a chemic-ké předúpravy povrchu bude dosaženo přídržného mostu mezi materiálem a kluzným lakem. Na takto držící vrstvě bude kluzný lak dlouhodobě ukotven do povrchové struktury materiálu. Oproti normálnímu laku (barvě) obsa-huje kluzný lak vysoký podíl extrémě tlakově zatížitelných tuhých maziv, která ve spojení s pryskyřicí tvoří synergetické spojení odolávající extrémním zatíže-ním.

Okruhy nasazení systémů kluzného lakuSystémy kluzného laku jsou z důvodu vysokého podílu tuhých maziv a z dů-vodu dobré vlastnosti ulpívat na povrch součástek vhodné pro ta nejvyšší zatíže-ní v oblastech mezního a přechodové-ho tření.

Vysoké plošné tlaky a nepatrná rychlost pohybu jsou hlavními okruhy nasazení mazacích systémů kluzných laků.

Způsob působení systémů kluzného lakuTuhá maziva zabudovaná (navázaná) v systému kluzného laku (sirník molybdeničitý, grafit, PTFE, kombinace těchto látek a jim podobných) při záběhových procesech převezmou od tře-cích párů nastupující špičková zatížení (náběhové špičky).Tímto je jinak abrazivní působení špiček drsnosti povrchu jed-noduše změněno na přetvoření (tečení materiálu). Prostřed-nictvím tohoto procesu dojde k vytvoření stejnoměrného a hladkého povrchu a specifické plošné tlaky jsou tak zřetelně redukovány.

Tato přednost je umožněna prostřednictvím tenkých, pevně lpících (při zatížení ca. 2-5 µm tenkých) vrstev kluzného laku, s obsahem vysoce tlakově zatížitelných tuhých maziv.

Způsob působení systému kluzného laku

abrazivní odlamo-vání špiček drsnosti

povrchu (opotřebení)

systém kluz-ného laku

po zatíženítloušťka kluzného laku 2 - 5 µm

Povrchové špič-ky vyhlazené

prostřednictvím přetvoření /

tečení materiálu (záběh)

snímekelektronového

mikroskopuzáběhem vyhlaze-ný kovový povrch

se zřetelnou linií tečení.

(přetvoření namísto opotřebení)


51

Přklady nasazení systémů kluzného lakuAplikace kluzných laků jsou již desetiletí úspěšně nasazovány ve všech průmyslových odvětvích.

Dobývání a zpracování ropy těsnící kroužky posuvné desky vřetena pohybové šrouby šroubení ...

Montáž a životnostní mazání montáž a demontáž čepy hřídele šroubení uložení

Převodovky pastorky ozubení ozubené hřídele spojky vyrovnávací hřídele převody vedení zubové spojky

Spojovací technika šrouby matice šroubení z ušlechtilých ocelí vysoce zatížené závity při vysokých teplotách

U pracovních a stavebních strojů pružné svorníky těsnící kroužky matice při vysokých teplotách vřetena /regulační systémy převody / spojky ložiskové stojany

Automobilový průmysl součásti převodovek mezilehlá ozubená kola vyrovnávací hřídele klouby a tyče čepy šrouby do plechu

Domácí spotřebiče / přístroje převody z plastů čepy a panty nábytkové kování a upevňovací šrouby kotevní technika

Elektrotechnický průmysl klouby pružiny malé šrouby nastavitelné mechanismy západky, kolíky

Zvláštní použití použití ve vakuu cesty do kosmu tvářecí procesy kapalinové tváření výdutí separační vrstvy antikorozní ochrana

Text: Ing. Zdeněk Nacházel

vřetena armatur

přesné napínací síly

spojovací třmeny

turbinové svorníky

zubená kola dif.

„domácí trenažér“ - MIR

leštění těsnění

velké převody

pohon mostu

potažení ozubení

vysoce zatížené převody


52

Plastické mazivo jako konstrukční prvek – aneb „nebojme se“ správné volby dnes již běžně dostupných moderních plastických maziv pro aplikace se speci-fickými provozními podmínkami

Plastické maziva nové generace

Cílem tohoto příspěvku je po-dat základní informace týkající se vlastností plastických maziv nové generace se zpevňovadlem na bázi „komplex“ polymočoviny, tedy ma-ziv s dlouhou životností, určených zejména pro provozy s vysokým za-tížením a teplotami, kde jsou vyža-dovány prodloužené přemazávací servisní intervaly, popřípadě celoži-votní náplně.

Je zřejmé, že současná epocha živo-ta celé naší společnosti je velmi in-tenzívně svázána s razantním rozvo-jem širokého spektra průmyslových odvětví, jejichž základním cílem je nabídnout náročným spotřebitelům technicky stále dokonalejší výrobky. V důsledku toho dochází k nepře-tržitému vývoji moderních techno-logií, jejichž základem jsou strojní zařízení a celky vyžadující kvalitní plastická maziva. Tato maziva musí splňovat technicky velmi náročné a často protichůdně kladené po-žadavky na provozní parametry. Z tohoto hlediska je tedy již ve fázi

projekce a konstrukce velmi efektivní systematická spo-lupráce odborníků z oblasti maziv a mazání (tribotech-niků) s konstruktéry příslušných strojních celků. Vznikají tak stále častěji přímo na zakázku speciální typy maziv, jež svojí funkcí zajišťují dlouhodobý a bezporuchový provoz strojů a zařízení. Mezi taková maziva bezesporu patří plastická maziva ALTIS se zpevňovadlem na bázi polymočoviny, jež se vy-značují zejména dlouhou životností, čili dlouhodobým zachováním podstatných funkcí maziva za velmi nároč-ných provozních podmínek (vysoké teploty, tlaky, suché nebo naopak vlhké prostředí, …).

Vlastnosti nové generace plastických maziv ALTIS na bázi polymočoviny

Vlastnosti močoviny jsou známy již delší dobu, nicméně považuje se za poměrně obtížné vyrobit v uspokojivé a požadované technické kvalitě plastické mazivo založe-né na technologii,kde zpevňovadlem je právě polymočovina. Výrobky řady ALTIS proto představují maziva, kde se podařilo při zvýšených provozních teplotách prodloužit životnost ve srovnání s „klasickými“ komplexními mazivy až o 50%. Tato maziva poskytují výborný mazací výkon, zesílenou mechanickou stabilitu a pevnost ve smyku, účinnější an-tikorozní ochranu a trvalý výkon jak při vysokých tak níz-kých teplotách. Vykazují velmi dobrou skladovatelnost a rovněž vysokou odolnost vůči tuhnutí. Pozoruhodná je i

ASTM D 3336 grease life at 150 OCOTest conditions :


53

schopnost snižovat hlučnost provozovaného zařízení.

To z nich činí ideální maziva pro aplikace v rozmanitých průmyslových aplikacích, v automobilismu, ocelářském průmyslu, papírenství apod.:• Mazáníložisekelektromotorůagenerátorů(vpřípadě

uzavřených systémů se může jednat i o celoživotní náplně)

•Ložiska, kluzná vedení, ozubené hřebeny vystavenévysokým teplotám v suchém resp. vlhkém prostředí

•Ložiska extrakčních ventilátorů na horký plyn, nebopáru, uložení sušiček, čerpadel, ložisek dopravníků v sušárnách a pro všechny aplikace, kde jsou i střední až vysoké otáčky a teploty

Plastická maziva ALTIS vynikají vysokou odolností vůči vysokým teplotám ( nekapalní ani při teplotách přesa-hující 280 °C) a dlouhou životností (srovnání s kvalit-ním mazivem na bázi Lithium komplex) – viz obr.1 (test ASTM D 3336) :Rovněž životnost zmíněných maziv na bázi polymočo-viny ve srovnání s „konvenčními mýdly“ dle testu FAG FE 9 je příznivější (DIN 51821 – životnost maziva v kulič-kových ložiskách při zvýšené teplotě, vysoké rychlosti a zatížení) – viz obr.2 :Výborná mechanická stabilita a pevnost ve smyku :Plastická maziva ALTIS na bázi polymočoviny vykazují vynikající mechanickou stabilitu. Speciální technologie smykově stabilního zpevňovadla při testu ASTM D217

(vyhodnocení penetrace po 100.000 cyklech) zaručuje menší hodnotu změkčení, a to i ve srovnání s „konvenč-ními“ plastickými mazivy na bázi močoviny. Pozoruhodný je rovněž fakt, že molekulární struktura (viz obr. 3) je mnohem stabilnější než u maziv s kovovými mýdly. To znamená, že energie může být pohlcována, aniž by docházelo k destrukci zpevňovadla.

Velmi dobré akustické vlastnostiPlastická maziva na bázi močoviny jsou charakteristická

jako maziva snižující hlučnost zařízení. Je to dáno mo-lekulární strukturou, tzv samoregenerací a speciálními charakteristikami při oscilačních pohybech nebo při výskytu vibrací. To zvyšuje životnost vysokootáčkových ložisek.

Snadno čerpatelné mazivoOd plastického maziva se vyžaduje rovněž přijatelné chování při nízkých teplotách. Počáteční měřený odpor při –20 °C v kuličkovém ložisku při 1 otáčce/min (test ASTM D 1478) s mazivem ALTIS je extrémně nízký. Proto pro praktické provozní účely jsou běžné provozní rozsahy použití od –40 °C do +180 °C.

Odolnost vůči tvrdnutí při provozu, výborná sklado-vatelnost Konvenční plastická maziva na bázi polymočoviny mají tendenci příliš rychle vytvrdnout v centrálních mazacích systémech. To však není případ maziv TOTAL ALTIS, za-ložených na speciální technologii. Testy rovněž ukazují vynikající oxidační odolnost. Je-li mazivo umístěno v utěsněném kontejneru za přítomnosti kyslíku při 100 °C, pokles tlaku o 0,3 baru po 100 hodinách odpovídá 2 leté normální skladovací životnosti. U produktů ALTIS je takový pokles tlaku zaznamenán až po 500 hodinách.

Závěr Uvedená plastická maziva nové generace na bázi po-lymočoviny, vyrobená speciální technologií za účelem dosažení optimálních parametrů plastického maziva, se vyznačují následujícími ekonomicko-provozními výho-dami :•Díkyzvýšenéživotnosti–podstatněkratšíservisníin-

tervaly a činnosti spojené s mazáním a údržbou•Racionalizaceskladovýchzásobatypůmaziv, jelikož

maziva TOTAL ALTIS mohou nahradit mnoho druhů ji-ných maziv díky svému širokému teplotnímu rozsahu použití

•Prodlouženáživotnostažo50%vesrovnánís„klasic-kými“ komplexními mazivy

• Nižšírizikonákladnýchpoškozeníahavárií•Snížené riziko chybné aplikace maziva v důsledku

zjednodušené údržby•Zvýšenábezpečnostnapracovištivdůsledkunižších

ztrát a úniků•MazivařadyALTISneobsahujížádnétěžkékovynebo

složky, jež jsou považovány za škodlivé lidskému zdra-ví a životnímu prostředí

Tato nová generace plastických maziv na bázi polymo-čoviny tvoří kompletní řadu produktů od maziv pro celo-životní náplně elektromotorů, přes maziva na minerální bázi s vysokotlakými aditivy až po mazivo na syntetické esterové bázi doporučené zejména pro vysokootáčková tepelně zatížená ložiska.

Text: Ing. Pavel Růžička

6000 rpm, 1500 NTest conditions :


54

O využívání maziv a řešení tribotechnických problémů víme hodně. V praxi se však často setkáváme s neznalostí nebo nevhodnou aplikací maziv. To často pramení se vžitou skutečností a názorem „něco tam nalej a ono to nějak bude jezdit“.

Jak snadno zapříčinit poruchu strojního zařízení

V následující části tohoto sdě-lení uvedu několik ukázek, které dokládají, co znamená podceně-ní znalostí o tribotechnice a pou-žívání problematických maziv. Je zde ukázáno zanedbání zá-kladních podmínek pro zajištění dlouhodobého bezporuchové-ho provozu.

Na obr. 1a, 1b jsou ukázky poško-

zeného ložiska turbokompresoru. Jak je na první pohled patrné, jsou zde rýhy, způsobené velkým množstvím nečistot v oleji. Jak je znečištěn vlastní olej je vidět na obr. 2a a 2b. Nečistoty zde tvoří pra-chové částice, kamínky, karbonové částice, objevu-je se kov z opotřebení, koroze.Další ukázka (obr. 3a, 3b) je z provozu turbogenerá-toru. Nečistoty a vyšší teplota zcela narušily ložisko a převodovku .Tvoří se lepkavé polymerní úsady, do kterých se dostávají veškeré nečistoty, ložisko je na-rušeno, a to zvýšeným opotřebením až rozpadem ložiskové výstelky.

Obr. 1a

Obr. 2b

Obr. 2a

Obr. 1b


55

Následující ukázkou je havárie ozubeného převodu ve vodní elektrárně. K chybě došlo již při konstrukci mazací soustavy. Čerpadlo oleje, filtr a potrubí jsou malého průměru.Pro mazání převodu byl doporučen převodový olej viskozity 220 mm2.s-1/400C.

Nebylo respektováno, že se změnou teploty se zá-sadně mění viskozita oleje. Při chladnějším provozu v zimních měsících došlo k havarijnímu stavu pro nedostatek oleje v převodu. Olej měl při teplotě 10 °C viskozitu okolo 2 200 mm2.s-1 a do mazacích prostorů se nedostal. Jak převodovka dopadla je patrno z obr. 4a a 4b.

K dalším obrázkům by ani nemusely být napsány žádné komentáře. Vypovídají o špatné péči provo-zovaných turbokompresorů.V první fázi došlo k pronikání lehkých uhlovodíků do oleje špatnou ucpávkou. Tím docházelo ke značné-mu snížení viskozity oleje a snížení bodu vzplanutí. Ložiska se částečně zadírala, až postupně havaro-vala. Po přerušení provozu a rozebrání kompresoru jsou výsledky katastrofální. Výsledky jsou patrné z obrázků 5.

Toto je jen několik ukázek toho, jaké následky má nedodržování základních povinností v oblasti tribo-techniky. Následkem jsou miliónové ztráty na zaří-zení. Pokud vezmeme v potaz výpad výroby, a to jak při výrobě elektrického proudu, tak další chemické výrobě, jedná se o ztráty v desítkách miliónu korun. Přitom by stačilo provádět pravidelnou kontrolu maziv, zajistit filtraci olejů, a tím odstranit nečistoty, provádět pečlivou údržbu. Příští sdělení bude z provozu motorů automobilů.

Text: Vladislav Marek

Obr. 3b

Obr. 4a

Obr. 4b

Obr. 3a

Obr. 5a

Obr. 5b

Od strojů a zařízení je požadován dlouhodobý, bezporuchový a ekonomický provoz. Opotřebení vede k postupnému povrchovému poškození materiálů, a proto se mu zatím věnuje v praxi menší pozornost než procesům náhlého porušení a poškození. Vede však k postupnému zhoršování technických i eko-nomických parametrů a má ve svých důsledcích přímý vliv na životnost a spo-lehlivost. Cílem progresivních technologií povrchových úprav je proto snížit opotřebení funkčních dvojic.

Povrchové úpravy a renovace technologiemi RVS master

Se zrychlujícím se vývojem techniky nastává stále větší potřeba používat při výrobě i jiné materiály než slitiny železa. Přes svoje výhodné vlastnos-ti mají totiž tyto klasické materiály i řadu nedostatků. Podléhají korozi, mají velkou hmotnost, ohřevem ztrá-cejí pevnost, mají nízkou odolnost proti opotřebení a nejsou schopny suchého tření. Proto je nutné funkční dvojice chladit a mazat, čímž se kom-plikuje konstrukce i provoz.Z těchto důvodů vzniká potřeba na-hrazovat slitiny železa, tedy přede-vším oceli a litiny, novými materiály, jako jsou plasty, slitiny hliníku, kera-mika a v neposlední řadě i kovokera-mika. Zároveň se hledají nové úpravy povrchu s lepšími tribologickými vlastnostmi. Mimoto je velká pozor-nost věnována mazacím prostřed-kům, vývoji nových mazadel, přísad a modifikátorů tření pro zmenšení opotřebení a snížení koeficientu

tření. I tyto mazací prostředky mají řadu nevýhod. Olej nezabrání kontaktu dvou třecích ploch v místech výstup-ků mikroreliéfů, čímž se zvyšuje teplota a opotřebení. Za vyšších teplot se oleje rychle znečišťují a ztrácejí svoje fil-motvorné vlastnosti. Je nutná častá výměna olejů kvůli vzniku agresivních sloučenin rozpadem těchto mazadel. Znehodnocené oleje je nutné předepsaným způsobem likvidovat. Řada součástí musí být kvůli jejich opotřebení po určité době provozu vyměněna nebo renovována. Technologie RVS masterTechnologie RVS master jsou založeny na atomové vý-měnné reakci mezi komponentami prostředků RVS master a základním materiálem, způsobené teplem vy-tvořeným třecí a kinetickou energií. Umožňují vytvoření ferosiliciové (kovokeramické) povrchové struktury na ocelovém povrchu. Využívají se ve výrobě jako závěrečná technologická operace pro úpravu třecích ploch a nebo pro renovaci opotřebených mechanismů, jako jsou ložis-ka, převodovky, motory, naftová čerpadla, výrobní stroje a další zařízení. To vždy za provozu bez jejich demontáže. Technologii RVS master je možno použít pro úpravu po-vrchů funkčních dvojic u všech materiálů na bázi železa, které jsou ve vzájemném pohybu.RVS master prostředky jsou jemně disperzní mnohoslož-kové směsi minerálů, přísad a katalyzátorů. Obvykle se jako nosné médium používají oleje a maziva. Mezi hlavní výhody prostředků RVS patří např. ekologická nezávad-nost, nulová změna viskozity oleje (vzhledem k velmi malé koncentraci) i to, že se nerozpouštějí v mazivech ani s nimi chemicky nereagují.Princip technologie RVS master Třecí a kluzné povrchy spojených strojních částí jsou ve svém původním stavu tvořeny výstupky a prohlubněmi plnými maziva a opotřebených částí. Při pohybu funkč-ní dvojice dochází vždy ke vzájemnému kontaktu povr-chů a vrcholky výstupků se odírají do olejového filmu. V kontaktních místech vznikají lokální vysoké teploty 900 – 1 400 °C, které energeticky podporují výměnné reak-


60

Povrch vačky leteckého motoru po výrobě

klasickou technologií

ce mezi RVS master směsí a základním materiálem, čímž vznikají nové ferosiliciové (kovokeramické) vrstvy. Vzni-kající nové kovokeramické částice jsou několikanásobně větší než původní materiál. Proto dochází k postupnému rozměrovému nárůstu povrchových vrstev v rozměrech od několika desetin až do desítek mikrometrů.Narůstající ferosiliciová struktura má výrazně nižší drsnost než původní povrch. To má za následek postupné výraz-né snižování tření a opotřebení. Nová vrstva svojí tvrdostí HRC 63 - 70 obvykle překročí tvrdost původního materiá-lu, na kterém se uskutečňuje aplikace RVS master. Tloušť-ka nové povrchové vrstvy nemůže překročit optimální hodnotu. Proces narůstání je chemická reakce, a ta se au-tomaticky zastaví z důvodů snížení koeficientu tření a tím i tepelné energie podporující reakci tvorby vrstvy. Nově vytvořená vrstva je se základním materiálem spojena na principu fyzikálně chemických reakcí a vazeb. Kovokera-mickou vrstvu není snadné mechanickým způsobem od podkladu oddělit. Tato ferosiliciová struktura nemůže být klasifikována jako povlak, ale jako modifikovaná vrstva povrchu materiálu.V důsledku vzniku kovokeramické vrstvy na povrchu materiálu vzroste jeho ochrana před opotřebením. Ta je podstatně větší (5 – 6x), než zabezpečují běžná mazadla a přísady. Zároveň se snižuje uvolňování tepla třením a olej plní svoji funkci lépe, neboť není tepelně namáhán. Nejdůležitější vlastnosti kovokeramické vrstvyKovokeramická vrstva je schopna narůst až do tloušťky stovek mikrometrů, má značnou tvrdost HRC 63 – 70, ko-eficient tření dosahuje nízkých hodnot, až 0,003. Teplota měkčení kovokeramiky je vysoká 1 575 – 1 600 °C.

Vrstva nekoroduje ani vlivem kyselin a hydroxidů a má vysokou odolnost vůči kavitačním destrukcím - nepo-rušuje se při rázech. Nárazová pevnost kovokeramiky je do 490,3 MPa. Díky vysokému elektrickému odporu (106 Ω.m) nedochází ke koroznímu poškození. Ekonomické a ekologické úspory spočívají především ve vícenásobném prodloužení životnosti zařízení a snížených nárocích na četnost výměny mazacích médií. Další předností je též i snížená hlučnost za chodu mechanismu.

Využití technologií RVS masterMetoda se používá pro úpravu kluzných povrchů při vý-robě nových a obnovení opotřebovaných částí. Výhodou je úprava, resp. renovace povrchu na požadovaný tvar bez demontáže zařízení za chodu během provozu. Vůle získané RVS master na všech funkčních třecích dvojicích v mechanismu jsou optimalizovány do takové míry, které jsou těžko dosažitelné běžnými, doposud používanými výrobními metodami. Výsledkem je spolehlivý, optimální, dlouhotrvající chod funkčních dvojic celého mechanis-mu (např. motoru či reduktoru).

Náklady na provedení renovace např. automobilového motoru metodou RVS master se pohybují od 3 000 do 8 000 Kč. Při snížení spotřeby paliva o 10 % (to je při prů-měrné spotřebě 8 l/100 km minimálně o 0,8 litru benzinu na 100 km) dojde při ujetí 100 000 km k úspoře 20 000 Kč. Zvýšením životnosti motoru o 50 % (100 000 km pro-vozu) dojde k úspoře minimálně 30 000 Kč. I když nebu-deme uvažovat další úspory (například v podobě úspor oleje), lze celkové náklady a úspory porovnat poměrem 5 000 Kč : 50 000 Kč, tedy minimálně v poměru 1 : 10. Při aplikacích u dražších a speciálních zařízení (např. reduk-tory, těžní stroje, vojenská technika, lokomotivy) je tento poměr ještě příznivější a absolutní částky značně vyšší.

Uvedené technologie patří do progresivních technologií povrchových úprav, které jsou sledovány v laboratořích povrchových úprav Ústavu strojírenské technologie Fa-kulty strojní ČVUT v Praze na základě úzké spolupráce s firmou Niagara, s. r. o. Olomouc, která tento výzkum pod-poruje. Autoři článku poskytnou zájemcům o tuto pro-blematiku na požádání další informace, případně zajistí odzkoušení dalších aplikací těchto materiálů.

Ing. Marie Válová Doc. Ing. Viktor Kreibich, CSc.

Ing. Sergej Sovjak ÚST FS ČVUT v Praze


61

Snímek opotřebeného povrchu vačky pod infračerveným mik-roskopem, kde viditelná pórovitost je daná menší dávkou RVS master za účelem viditelnosti průběhu nárůstu kovokeramiky.

Opotřebený povrch vačky leteckého motoru ošetře technologií RVS master. Je zde opticky viditelná změna povrchu.

2


Tribologické aspekty veterných elektrárníHS Technik – expert na povrchové vrstvyIstLock – účinné istenie skrutkových spojovMazací systém nejen pro kolejová vozidlaOlejové filtry pro dieselové motory

December 2008 cena 80 Sk/80 Kč/3 €

Trib

oTec

hnik

a

d

ecem

ber

2008

TriboTechnika december 2008www.techpark.skwww.tribology.sk

www.tribotechnika.sk

Documents

Tribotechnika 2008 2