Viskozita a viskozitný index
Častým problémom vyskytujúcim sa v prevádzke naftových motorov je štartovanie v zimnom období. V našich klimatických podmienkach sa najčastejšie používajú oleje do teplôt –15 až –20 °C, ale nie všetky poskytujú jednoduché štartovanie za hraničných teplôt. Pri hraničných teplotách záleží na základe oleja, z čoho bol daný olej vyrobený a aký je obsah jeho aditív zlepšujúcich VI. Viskozita a viskozitno-teplotná závislosť charakterizovaná viskozitným indexom je dôležitá vlastnosť maziva, ktorá je odvodená od chemického zloženia kvapalného maziva. Všeobecne viskozita rastie s veľkosťou molekúl. Z uhľovodíkov majú najmenšiu viskozitu alkány. Viskozita cykloalkánov i aromátov pri rovnakej molekulovej hmotnosti s počtom kruhov rastie. Pri zväčšujúcom počte kruhov v molekule sa zväčšuje viskozita výraznejšie v polyaromátoch ako v polycykloalkánoch. Charakter a štruktúra zlúčenín prítomných v kvapalnom mazive rovnakým spôsobom ovplyvňuje i zmenu jeho viskozity s teplotou. N-alkány a iso-alkány majú vysoký VI. N-alkány sa musia z olejov odstraňovať odparafínovaním, lebo majú vysoký bod tuhnutia. Iso-alkány majú výborné nízko teplotné vlastnosti. Cyklické uhľovodíky majú VI horší než alkány. S rastúcim pomerom cyklicky viazaných uhlíkov k uhlíkom alkánovým v molekule klesá VI, ale zároveň sa zlepšujú ich nízkoteplotné vlastnosti. Aromáty majú nízky VI a nižšiu odolnosť voči teplote ako nasýtené uhľovodíky [3]. Vysoká hodnota viskozitného indexu olejov znamená, že zmena viskozity je pri zmene teploty malá.
Odparovanie maziva v prevádzke je dôležitým činiteľom z hľadiska strát oleja a bezpečnosti pri jeho použití a manipulácii. Odparovanie olejov pripravených z ropy sa zmenšuje prípravou veľmi úzkych frakcií. Horľavosť a možnú tvorbu výbušných zmesí olejových pár so vzduchom je možné posudzovať pomocou stanovenia bodu vzplanutia a bodu horenia, čo súvisí s chemickým a frakčným zložením oleja [4].
Našou úlohou bolo zistiť, ktorý z vybraných olejov je najviac odolný prevádzkovým podmienkam a problémom, ktoré sa v prevádzke najčastejšie vyskytujú. Preto boli na zistenie odolnosti olejov vybraté skúšky, ktoré sú popísané v nasledujúcej časti článku.
Analýzy olejov
Skúška odolnosti olejov v závislosti od riedenia
Analýza bola vykonaná meraním doby prietoku oleja v závislosti s riedením oleja s naftou. Objem pridanej nafty v olejoch bol 5 % obj. a 10 % obj. Merala sa aj doba prietoku čistého oleja bez pridania nafty. Na analýzu bol použitý Fordov prietokový pohárik. Je to pohárik z nehrdzavejúcej ocele o objeme 100 ml s uzatváracím kohútom prichyteným na stojane. Doba prietoku bola meraná pre objem 100 ml.
Skúška odolnosti olejov v závislosti od teploty
Analýza bola vykonaná meraním doby prietoku oleja s rastúcou teplotou. Olej bol ohrievaný na teploty 50, 100 a 150 °C. Prietok oleja bol meraný aj pri laboratórnej teplote 25 °C. Na analýzu bol rovnako použitý Fordov prietokový pohárik. Doba prietoku bola meraná pre olej s objemom 100 ml.
Stanovenie bodu vzplanutia a bodu odparovania
Bod vzplanutia je najnižšia teplota, pri ktorej pary oleja po priblížení plameňa vzplanú a okamžite zhasnú. Je to bezpečnostná a kvalitatívna charakteristika čistých olejov. Závisí od zloženia oleja, čiže od jeho destilačnej frakcie. Bod vzplanutia bol stanovený v otvorenom tégliku pomocou vyhrievacej komory BV 90. Vyhrievacia komora je odporová pec vybavená topným telesom, ktorá slúži na ohriatie vzorky s digitálnym zaznamenávaním teploty. Prístroj je vybavený horákom s prívodom plynu umiestneným nad ohrievanou vzorkou.
Bod odparovania vyjadruje teplotu, pri ktorej sa nad ohrievaným olejom vyvíjajú viditeľné pary, ale nedošlo ešte k ich vzplanutiu.
Zisťovanie zmeny objemu oleja
Skúška bola vykonaná meraním objemu oleja po zohriatí na teplotu jeho bodu vzplanutia a porovnaná s objemom oleja pred zahriatím. S nárastom teploty rastie objem oleja vplyvom množstva aditív zlepšujúcich VI. Väčší obsah VI aditív zlepšuje štartovaciu schopnosť olejov pri nízkych teplotách.
Vyhodnotenie výsledkov
Z piatich olejov určených pre prevádzku vznetových motorov bolo na základe porovnávania absolútnych hodnôt nameraných viskozít zistené, že najvhodnejší je olej s označením 3. Tento olej bol najodolnejší vplyvu nafty a teploty. V skúške na stanovenie bodu odparovania a bodu vzplanutia bol na treťom mieste. Pri stanovení odolnosti pri nízkych teplotách sa umiestnil na druhom mieste.
Doc. Ing. Hekmat Al Hakim, CSc., RNDr. Janka Mihalčová, PhD., Ing. Ľuba Bičejová
Katedra prevádzky technologických systémov
Fakulta výrobných technológií TU v Košiciach so sídlom v Prešove
Literatúra:
[1] Al Hakim, H., Blažovský, J.: Tribológia a servis strojov. Prešov 2002, TU FVT, ISBN 80-7099-875X
[2] Mihalčová, J., Beník, J.: Hodnotenie technického života mazacích kvapalín. Štúdia, Košice, VLTSÚ Košice, 2004
[3] Václavíčková, I.: Výroba a vlastnosti základových olejů. Tribotechniké informace, 1, 2005, str. 4–7
[4] Blaškovič, P., Balla, J., Dzimko, M.: Tribológia. Alfa Bratislava 1990, ISBN 80-05-00633-0
FVT TU Košice
//web.tuke.sk/fvtpo/
mihalcja@fvt.sk