Tribotechnická diagnostika převodových olejů
Současný sortiment převodových olejů je velmi široký. Výrobci převodovek a olejů dále společně vytváří oleje s přesnou specifikací pro jednotlivé převodovky. Životnost převodových olejů je vysoká a výměna se provádí na základě doporučení výrobců převodovek. Významným prvkem pro zajištění bezporuchového provozu s maximálním využitím maziv je systematické sledování skutečného technickém stavu jednotlivých maziv pomocí tribotechnické diagnostiky.
Tribotechnická diagnostika je jednou z metod bezdemontážní technické diagnostiky využívající maziva jako média pro získávání informací o dějích a mechanických změnách v technických systémech, u nichž jsou maziva aplikována. Jejím posláním je zjišťovat, vyhodnocovat a oznamovat výskyt cizích látek v mazivu, a to jak z hlediska kvantitativního, tak i kvalitativního. Vhodná interpretace výsledků z provedených zkoušek umožňuje nejen včasně upozornit na příznaky vznikající poruchy, ale v řadě případů umožní i lokalizaci místa vzniku mechanické závady. Nedílnou složkou sledování maziv pro účely tribotechnické diagnostiky je i sledování projevů a následků procesu degradace maziv v průběhu jejich provozního nasazení. Oba uvedené cíle spolu úzce souvisí a nemohou být proto posuzovány odděleně.
Význam tribotechnické diagnostiky spočívá v tom, že je účinným a objektivním nástrojem sledování procesu opotřebení mechanických systémů s předpokladem vhodného využívání maziv. Při práci převodovky se opotřebením uvolňují částice kovů nebo jejich sloučeniny. Tyto produkty opotřebení jsou mazacím olejem vyplavovány z třecích míst a spolu s olejem cirkulují v mazací soustavě převodovky. Se vzrůstajícím opotřebením se zvyšuje koncentrace těchto příměsí v oleji. Obecně množství produktu opotřebení v určitém okamžiku závisí na množství oleje v mazací soustavě, počáteční koncentraci těchto produktů, na době provozu převodovky, na množství příměsí přicházejících do oleje, na množství dolévaného oleje a na funkci olejových čističů. Vzhledem k velkému množství různých převodovek je systematická kontrola olejů problematická.
Dalším faktorem je prostředí, ve kterém jednotlivé převody pracují. Převodovky osobních automobilů mají v současné době celoživotní náplně. Jedná se vždy o vysoce jakostní oleje a náplně jsou malé. Na základě TTD se provádí ověření olejů v jednotlivých převodovkách a životnost se určí výpočtem. U velkých převodovek kamionů, autobusů a zemědělských strojů se pravidelná kontrola ekonomicky vyplácí. Jedná se o větší olejové náplně a předně různé provozní prostředí. Zde však vždy neplatí, že předpis výrobce převodovky je objektivní. Prováděli jsme dlouhodobé testování provozu autobusu v městské dopravě. Výrobce převodovek doporučoval výměnu oleje po 90 000 km. Provozní zkoušky však ukázaly na velmi problematický provoz. Bylo zjištěno, že filtry, které chrání převodovku před nečistotami a vlhkostí, nejsou nejlepší kvality a navíc se během provozu uvolňují. Pak do oleje pronikají nečistoty a vlhkost.
Po provedeném vyhodnocení zkoušek se změnila doba výměny oleje na 45 000 km. Ukázalo se, že cena oleje je v porovnání se zajištěním opravy a dalšími problémy, které vznikají se zastavením provozu, minimální a rozhodně je jednodušší olej vyměnit a převodovku zbavit všech nečistot. Celkové množství sledovaných převodovek bylo 220. U všech vzorků bylo provedeno komplexní hodnocení. Změny v jakosti oleje se projevily poklesem viskozity, zvýšením obsahu vody a předně se zvyšoval obsah kovových prvků z oděru a obsah křemíku - viz tabulka 1.
Daleko složitější je problematika velkých stacionárních převodovek ve venkovním prostředí. Zde je nutné zajistit vhodné mazání za různých povětrnostních podmínek a v různém prostředí, musí se zvolit vhodná maziva. Důležitá je pak pravidelná kontrola maziva.
Jako základní parametry sledujeme:
· kinematickou viskozitu při 40 °C - ± 15 %
· obsah vody - max. 0,2 %
· číslo kyselosti - max. 1,2 mgKOH/g
· kód čistoty ISO 4406 - max. 18/17/15
· obsah zbytkových prvků - Fe, Cu, Zn, Pb, Si
· ferrografii
· IČ
Výše uvedené hodnoty jsou považovány za základní ukazatele. Rozhoduje zde předně množství oleje v systému. Jednoznačně určit, které prvky sledovat, je problematické a musí se vždy určit samostatně. Jako rozhodující u převodových olejů je čistota oleje. Dále je nutné mít v převodovce dostatek maziva vhodné viskozity.
Největší problémy při provozu převodů
Na základě dlouhodobého sledování olejů v provozu různých typů převodů je možno jednoznačně určit jako hlavní zdroj poruch nečistoty v oleji. Podle statistických údajů je až 60% poruch převodovek vyvoláno nečistotami. Částice se nalepí na olejový film, který ihned narušují a ve své podstatě působí jako smirkový papír. Proces opotřebení pomalu pokračuje v převodovce, a pokud mu není věnovaná pozornost, převodovka se dostává do havarijního stavu. Druhý nejčastější nepřítel provozu je voda, díky které vzniká koroze. Dále voda s olejem vytváří emulzi, pevnost mazacího filmu je zhoršena. Nečistota a voda jsou hlavní příčinou opotřebení, a proto je této oblasti věnována zvýšená pozornost. Další příčinou poruch je záměna olejů, a tím nedodržení předepsané viskozity. Zde se převážně jedná o nepozornost obsluhy, nevhodně označené oleje nebo o špatnou volbu oleje.
U převodů pracujících ve venkovním prostředí je důležitá volba vhodné viskozity. Jako příklad je možno uvést mazání převodovky ve vodní elektrárně. Konstruktér navrhl převodový olej viskozity ISO VG 220. Nebral však v úvahu, že viskozita oleje se mění s teplotou. Olej se však za všech teplotních podmínek musí dostata na místo určení. Pokud se viskozita při teplotě 10 °C pohybuje okolo 2 000 mm2.s-1, nedostane se olej na ozubený převod a dochází ke značnému opotřebení až havárii (obr. 1).
Významnou úlohou je kontrola převodových olejů v provozu pásové dopravy v povrchových dolech. Zde je velké množství převodovek různé velikosti. Je nutné pravidelně provádět kontrolu oleje a předně zvýšit péči o jeho čistotu. V prašném prostředí kvalita oleje rozhoduje o celkovém provozu celé šachty. Podobný příklad je možno uvést při výrobě automobilů, kde jsou výrobní linky závislé na značném množství převodovek různé velikosti. Dodržení kvality oleje zde hraje rozhodující úlohu při zajištění výroby. Doporučujeme:
· provádět vstupní kontrolu maziv
· vhodně skladovat maziva
· pravidelně kontrolovat skutečný stav olejů v převodech pomocí tribotechnické diagnostiky
· provádět správné výměny olejů
· provádět zákonnou likvidací použitých olejů
· kupovat jen jakostní předepsané oleje
Závěr
Tribotechnická diagnostika převodových olejů má značný význam při zajištění bezporuchového a dlouhodobého provozu převodovek. Různé typy a druhy převodovek jsou jedním ze základních uzlů strojů a soustrojí. Cena za kontrolu oleje je rozhodně nižší, než náklady na údržbu nebo případné přerušení provozu. Proto doporučujeme v provozu všech typů převodovek věnovat mazivu maximální pozornost.
Vladislav Marek, Zdeněk Švec
TRIFOSERVIS Čelákovice
