Tribotechnické listy

 

 

Fyzikálno-chemické vlastnosti ekologického oleja

Fyzikálno-chemické vlastnosti mazacích kvapalín vyhdnocujeme z dôvodu zabezpečenia spoľahlivej prevádzky strojného zariadenia. Počas prevádzky nastáva opotrebovávanie mazacích olejov, ktoré postupne strácajú svoje vlastnosti a prestávajú plniť požadované funkcie.

Počas skúšok ekologických kvapalín, ktoré boli realizované na Katedre dopravy a manipulácie, Technickej fakulty, Slovenskej poľnohospodárskej univerzity v Nitre sme sledovali okrem vplyvu danej kvapaliny na opotrebenie traktorových hydrogenerátorov aj fyzikálno-chemické vlastnosti skúšaných olejov. V prípsevku sú prezentované zákaldené fyzikálno-chemické vlastnosti ekologickej kvapaliny určenenej do prevodovo-hydraulických systémov traktrov, ktorá bola počas skúšok na skúšobnom zariadení zaťažovaná tlakom nameraným v prevádzkových podmienkych traktora, tak ako bolo popísané v predchádzajúceom vydaní časopisu. Skúšaná ekologická kvapalina s označením MOL Farm Bio UTTO bola vyrobaná spoločnosťou Slovnaft a. s.  Analýzy vlastností uvedenej kvapaliny boli uskutočnené v akreditovanom laboratóriu Wear Check, Maďarsko.

Kinematická viskozita
Kinematická viskozita je jedným z parameterov mazacích olejov, ktorého hodnota môže počas prevádzky stúpať ale aj klesať. V niektorých prípadoch môže počas starnutia oleja viskozita najskôr klesať a s pribúdajúcimi produktmi oxidácie môže začať narastať. Pri hodnotení kinematickej viskozity kvapaliny vychádzame teda z dolných a horných limitov, ktoré sú alebo nie sú počas prevádzky prekročené. Limitné hodnoty sú určené percentuálne v závislosti od toho o aký typ oleja sa jedná. Napríklad ak sa kinematická viskozita motorového oleja zmení viac ako o 20 % oproti hodnote nového oleja je potrebné ho vymeniť. Ilustračný príklad hodnotenia kinematickej viskozity počas prevádzky určitého zariadenia je na obr. 1.

 



Na základe uvedených skutočností sme hodnotili kinematickú viskozitu skúšanej ekologickej mazacej kvapaliny. V laboratóriu vyhodnotili kinematickú viskozitu pri 40 °C  a pri 100 °C. Grafické znázornenie priebehu viskozít je na obr. 2. Červenou farbou súznázornené limitné hodnoty. V prípade našich skúšok sa kinematické viskozity nezmenili viac ako o 10 % z pôvodnej hodnoty novej kvapaliny.

 


Číslo kyslosti
Hodnotenie čísla kyslosti, ktoré je označované tiež TAN (Total Acid Number) je konvenčne používaná analýza zameraná na meranie vedľajších produktov oxidácie ako sú kyseliny tvorené v dôsledku oxidácie. Na meranie TAN sa používa test, pomocou ktorého sú neutralizované kyseliny v oleji pridávaním hydroxidu draselného KOH. Objem alkalického činidla vyžadovaného do bodu neutralizácie je funkciou koncentrácie kyselín v oleji. Predpokladá sa, že keď olej oxiduje, produkované sú organické kyseliny, ktoré sa zhromažďujú v oleji a spôsobujú zvyšovanie TAN. Rovnako ako kinematická viskozita aj číslo kyslosti odhaľuje už poškodenú kvapalinu, v ktorej nastali degradačné procesy a boli viac alebo menej vyčerpané antioxidačné aditíva. Ak samozrejme neboli parametre zmenené iným spôsobom ako napr. primiešaním cudzích látok kyslého charakteru s nižšou alebo vyššou viskozitou ako má sledovaná kvapalina.
Na obr. 3 je znázornený priebeh čísla kyslosti skúšanej ekologickej kvapaliny. V prípade tej, ktorá bola vyrobená z rastlinného oleja sa dá očakávať nárast kyslých zložiek v oleji v dôsledku rozkladu esterov. Ako vidieť z obr. 3 počas testov nastala len mierna zmena čísla kyslosti, ktorá sa môže pohybovať až na úrovni 50 %. Samozrejme v závislosti od druhu použitého oleja a prevádzkových podmienok môže byť limitná hodnota aj prísnejšia.

 


ICP spektrometria
Veľmi presnou a spoľahlivou metódou stanovenia chemických prvkov v sledovanom oleji je emisná spektrometria s indukčne viazanou plazmou ICP (Inductively Coupled Plasma). Vzorka oleja je zmiešaná s roztokom, aby ju bolo možné čerpať a následne je spálená v plazmovom horáku, ktorý je obyčajne prehrievaný na teplotu približne 10 000 °C. Žiarenie emitované zo vzorky počas horenia má spektrum tvorené vyžarovaním každého prítomného chemického prvku. Spektrum je rozdelené podľa jednotlivých chemických prvkov a intenzita žiarenia je úmerná hmotnostnej koncentrácii prítomného prvku.
V našom prípade sme sa zamerali na hodnotenie koncentrácie chemických prvkov, ktoré reprezentujú komplex aditív pridaných do kvapaliny z dôvodu zlepšenia jej vlastností. Sú uvedené na obr. 4. Počas skúšok kvapaliny v laboratórnych podmienkach sme sa zamerali len na vplyv prevádzkovej teploty a tlaku na opotrebenie traktorového hydrogenerátora a na fyzikálno-chemické vlastnosti kvapaliny. Preto aj komplex aditív charakterizovaný obsahom chemických prvkov na obr. 4 zostal prakticky len málo zmenený.

 


Analytická ferografia
Analytická ferografia sa využíva na hodnotenie opotrebenia strojného zariadenia na základe analýzy častíc opotrebenia, ktoré sa tvoria a zhromažďujú v oleji počas prevádzky. Trecie dvojice stroja sú zdrojom častíc opotrebenia, ktorých tvar a veľkosť vypovedá o režime opotrebenia stroja. Na základe pozorovania tvaru a veľkostí častíc je možné rozpoznať zábeh stroja, bežné prevádzkové alebo havarijné opotrebenie, tak ako je to možné vidieť na obr. 5.


Analytická ferografia začína oddelením častíc opotrebenia z mazacej kvapaliny. Vzorka maziva je najskôr zriedená technickým benzínom na zlepšenie adhézie a oddelenia častíc z oleja. Zriedená vzorka steká po špeciálne skonštruovanom sklenenom sklze, zvanom ferogram, ktorý je vystavený pôsobeniu silného magnetického poľa. Magnetickým zachytením častíc z oleja je vytvorený ferogram (obr. 6).

 


Neferomagnetické častice a znečistenie, ktoré sú unášané prúdom kvapaliny, nie sú ovplyvnené magnetickým poľom. Aj napriek tomu sú prítomné na ferograme, pretože sa zachytia o feromagnetické častice. Neprítomnosť feromagnetických častíc podstatne znižuje účinnosť zachytávania neferomagnetických. Častice zachytené na ferograme sú skúmané polarizačným bi-chromatickým mikroskopom vybaveným digitálnou kameru.
Na obr. 7 sú znázornené zhluky malých častíc opotrebenia, ktoré boli prítomné vo vzorkách odoberaných v rovnakých časových intervaloch ako pre určenie kinematickej viskozity, čísla kyslosti a ICP spektrometrie.  Na fotografiách sú prítomné aj väčšie častice, ktorých tvar zodpovedá normálnemu adhéznemu opotrebeniu. Žiadne abrazívne častice s charakteristickým tvarov po rezaní vo vzorkách oleja neboli identifikované a preto môžeme hovoriť len o zábehu alebo o prevádzkovom opotrebení traktorového hydrogenerátora, s ktorým skúška ekologickej kvapaliny prebiehala.

 



Záver
Analýzy opotrebenia častíc a fyzikálno-chemických vlastností ekologickej kvapaliny boli realizované na hodnotenia kvality kvapaliny počas jej skúšok v laboratórnych podmienkach. Na základe výsledkov analýz môžeme konštatovať, že skúšaná ekologická kvapalina má veľmi dobré vlastnosti a počas zaťažovania prevádzkovou teplotou a tlakom nenastala zmena analyzovaných parametrov nad limitné hodnoty. Príspevok bo spracovaný v rámci riešenia grantového projektu Ministerstva školstva Slovenskej republiky VEGA č. 1/0857/12 „Zníženie nežiaducich vplyvov poľnohospodárskej a dopravnej techniky na životné prostredie".

 


Ing. Radoslav Majdan, PhD.,
Ing. Rudolf Abrahám, PhD.,
Ing. Ľubomír Hujo, PhD., Ing. Miroslav Mojžiš, PhD.

 

 

Späť

 

Pridať komentár

* :
* :
* :
3 + 8 =
Odoslanie formulára

TriboTechnika 4/2019

TriboTechnika_4_2019 by TechPark Vydavatelstvo on Scribd