Ispitivanje maziva Maziva su materije koje omogu ćuju da se smanji trenje i habanje izme đu tarućih površina koje su u relativnom keretanju. Pored toga, maziva imaju zadatak da uklanjaju-ispiraju abrazivne čestice sa taru ćih površina, štite površine od korozije, hlade delove mašina itd. U cilju zadovoljenja odre đenih režima podmazivanja maziva moraju da imaju ta čno definisana fizičko-hemijska svojstva i odgovaraju će funkcionalne karakteristike. U rudarskoj praksi najve ću i najširu primenu imaju maziva ulja i tehničke masti. Osnovna fizičko-hemijska svojstva mazivih ulja su: gustina, viskoznost, indeks viskoznosti (IV), temperatura paIjenja‚ temperatura stinjavanja, specifi čna toplota, hemijska stabilnost, termička stabilnost. Najvažnije funkcionalne karakteristike mazivih ulja su: antikorozivnost, kompatabilnost i antitoksi čnost. Osnovna fizičko-hemijska svojstva tehničkih masti su: konzistencija, prividna viskoznost, temperatura kapanjai oksidaciona stabilnost. Najvažnije funkcionalne karakteristike tehni čkih masti su: mehani čka stabilnost, otpornost na vodu‚ izdvajanje i zdvajanje ulja i sposobnost podmazivanja. Za ispitivanje maziva u upotrebi su razli čiti postupci opšteg i posebnog karaktera za maziva ulja i tehni čke masti‚ kao i posebni postupci za izvoznu i drugu užad u rudarsvu (JUS B.H8.220). U ovom Praktikumu obradi će se najvažnije karakteristike mazivih ulja i tehni čkih masti, koje je neophodno potrebno da poznaju rudarski inžinjeri.
1. Određivanje viskoznosti ulja Viskoznost predstavlja najvažnije fizičko svojstvo mazivog ulja. Viskoznost ulja direktno utiče na formiranja uljnog sloja izme đu metalnih površina koje su u relativnom kretanju, a time utiče i na smanjenje trenja i habanja. Od viskoznosti ulja zavisi gubitak energije za pokretanje mašinskih sklopova, gubitak maziva kroz zazore i dr. Pod pojmom viskoznosti podrazumeva se unutrašnji otpor čestica tečnosti. Postoji više vrsta viskoznosti i to: dinami čka, kinematska i relativna viskoznost. Dinamička viskoznost je koeficijent unutrašnjeg trenja čestica ulja i izražava se u Pa·s. Kinematska viskoznost je specifi čni koeficijent unutrašnjeg trenja ulja i predstavlja odnos dinami čke viskoznosti i specifične gustine ulja‚ a izražava se u m 2/s. Dinamička (apsolutna) viskoznost i kinematska viskoznost odre đuju se pomo ću FogelOsagovog (Vogel-Ossag) viskozimetra, na osnovu proticanja uzorka ulja kroz kapilarnu cev na tačno određenoj temperaturi. Relativna viskoznost određuje se pomo ću Englerovog viskozimetra, koji radi na principu merenja vremena isticanja tečnosti kroz otvor kratke cevi. Viskoznost se izražava u relativnim, konvencionalno usvojenim jedinicama stepena Englera ( 0E). Pored nabrojanih viskozimetara postoji i niz drugih aparatura, koje su našle primenu za određivanje viskoznosti u pojedinim zemljama. U Engleskoj se koristi Redvudov viskozimetar, a viskoznost iskazuje u Redvudovim sekundama. U SAD najpoznatiji je Sejboltov viskozimetar, a viskoznost se izražava u Sejbolt univerzalnim sekundama (SUS). Za preračunavanje jednih jedinica viskoznosti u druge‚ postoje odgovaraju ći odnosi. Pri
1.1.
Određivanje viskoznosti Fogel-Osagovim viskozimetrom
Metoda se zasniva na lamilarnom proticanju ulja kroz kapilarnu cev na ta čno određenoj temperaturi. Za merenje je potrebno najmanje pet kapilarnih cevi razli čitih prečnika, koje se po izboru stavljaju u aparat. Fogel-Osagov viskozimetar prikazan je na slici 1. Proširenje na kapilari (7) odre đuje zapreminu te čnosti koja proti če između oznaka M1 i M2. Dimenzije kapilarne cevi su: dužina kapilare .................................................. 90mm±2mm, merna zapremina.................................................6,7ml, rastojanje izmedu oznaka M 1 i M2 ........................35mm.
Slika 1. Fogel-Osagov viskozimetar: 1) posuda; 2) prelivna posudica za ulje; 3) preklopni hermeti čk i poklopac; 4) nastavak za spajanje kapilare; 5) preklopna navrtka; 6) naglavak sa navojem; 7) kapilara; 8) drža č za fiksiranje aparata; 9) priklju ča k za dovod vazduha pod pritiskom; 10) dodatna cev sa termometrom T 1; 11) kukica za podešavanje donjeg nivoa te č nosti
Pri određivanju viskoznosti na razli čitim temperaturama uvek se po činje od nižih ka višim temperaturama. Vreme proticanja tečnosti kroz kapilaru između oznaka M i M odnosno M i M ne sme
Dinamička viskoznost izračunava se tako što se vreme proticanja ulja u sekundama t c pomnoži faktorom kapilare c, pa je: η = V d
= c ⋅ t c
[Pa ⋅ s ]
(2)
Rezultati ispitivanja se daju uz obavezno navo đenje temperature na kojoj je vršeno merenje u 0C. Izbor veličine viskoznosti ulja odre đen je radnom temperaturom, temperaturom okoline, veličom opterećenja, brzinom pokretnih delova i drugim zahtevima. Ulja za podmazivanje motora SUS podeljena su na 10 viskozitetnih grupa ozna čenih SAE brojevima, kako je to dato u tabeli 1. Podela je izvršena od strane SAE (Society of Automotive Engineers SAD). Tabela 1. SAE podela ulja za podmazivanje motora SUS-SAE J 300e
Viskozitetna grupa 0W 5W 10 W 15 W 20 W 25 W 20 30 40 50
Viskoznost na temperaturi ( 0C), najviše 0 mPas C 3250 -30 3500 -25 3500 -20 3500 -15 4500 -10 6000 -5
Viskoznost mm 2/s na 100 0C najmanje najviše 3,8 3,8 4,1 5,6 5,6 9,3 5,6 9,3 9,3 12,5 12,5 16,3 16,3 21,9
Ulja za prenosnike snage (menja če i diferencijale) podeljena su na 6 viskozitetnih grupa označenih SAE brojevima, kako je to dato u tabeli 2. Naj češće su u upotrebi ulja SAE 90 i SAE 140. Tabela 2. SAE podela ulja za menja č e i diferencijale SAE J 306c
Viskozitetna grupa
Najviša temperatura pri viskoznosti od 150000 mPas
75 W 80 W 85 W 90 140 250
-40 0C -26 0C -12 0C
Viskoznost mm 2/s na 100 0C najmanje najviše 4,1 7,0 11,0 13,5 24,0 24,0 41,0 41,0
20°C, koja iznosi jedan. Izražava se u stepenima Englera (°E), sa oznakom temperature na kojoj je vršeno ispitivanje. Postupak je obuhva ćen JUS-om B.H8.021. Relativna viskoznost ulja određuje se Englerovim viskozimetrom koji je prikazan na sl. 2.
Slika 2. Englerov viskozimetar: 1) unutrašnji sud za ulje; 2) spoljašnji sud za vodu; 3) ulje koje se ispituje; 4) termometri; 5) igla (zatvarač ) otvora za isticanje ulja; 6) mešalica; 7) sud u koji isti če ulje
Suština ispitivanja se sastoji u tome da se vrši upore đenje vremena isticanja 200cm3 ispitivanog ulja‚ sa vremenom isticanja iste koli čine destilovane vode na 20 0C. Viskoznost se najčešće određuje na temperaturama 30; 50; 70 i 100°C. U unutrašnji sud uspe se 200cm 3 ispitivanog ulja‚ koje se zagreje do temperature ispitivanja (npr. t=50°C). Nakon toga‚ vadi se drveni zatvara č i štopericom izmeri vreme isticanja ulja kroz otvor viskozimetra. Zatim se postupak ponavlja sa destilovanom vodom. U unutrašnji sud uspe se 200cm3 destilovane vode koja se zagreje na 20°C, nakon čega se meri vreme isticanja vode. Viskoznost ulja dobija se iz odnosa vremena isticanja ulja na ispitivanoj temperaturi i vremena isticanja destilivane vode na 20 oC. Izražava se u stepenima Englera, a ra čuna se preko obrasca: V t =
T ulja T H O 2
20
[ E ] o
o
gde je: V t - viskoznost na ispitivanoj temperaturi, °E T - vreme isticanja ulja na temperaturi t, s
(3)
Porast viskoznosti je posledica pove ćanja nerastvorljivih i rastvorIjivih materija u ulju‚ nastalih u toku rada motora. Dozvoljen porast viskoznosti za jednu viskozitetnu SAE gradaciju može iznositi maksimalno 30%, što se smatra i granicom za zamenu ulja. Pad viskoznosti je posledica razre đenja ulja gorivom, koje dospeva u karter motora iz prostora za sagorevanje. Obi čno se dozvoljava razređenje do 5% u odnosu na novo ulje. Sadržaj goriva u ulju preko 5% zahteva zamenu ulja.
1.3. Određivanje temperature paljenja ulja u otvorenom sudu po Markusonu (Marcusson) Temperatura paljenja je najniža temperatura do koje treba zagrejati mazivo ulje da bi se izdvojilo toliko isparljivih komponenti, koje je u propisanom ure đaju moguće upaliti spoljnim plamenom. Postupak ispitivanja paljivosti ulja po Markusonu obuhva ćen je JUS-om B.H8.061. Uređaj za ispitivanje temperature paljenja ulja u otvorenom sudu po Markusonu‚ dat je na slici 3.
Slika 3. Aparatura za odre đ ivanje temperature paljenja ulja po Markusonu
Aparaturu za ispitivanje sačinjavaju tronožac (1), peš čano kupatilo(2), nosa č termometra (3), termometar (4), ure đaj za paljenje (5), ure đaj za zagrevanje (6) i lon čić za ulje (7). Temperatura paljenja ulja je grubi pokazatelj njihove isparljivosti. Niža temperatura paljenja ulja‚ u odnosu na navedenu u specifikacijama, je znak da je došlo do kontaminacije ulja gorivom, npr. benzinom, dizel gorivom i sl.
e masti sastoje se od mineralnog ulja i zgušnjiva ča. Tehni čk
Prema osnovnoj fizi čkoj karakteristici tvrdoći, tehničke masti su podeljene u 9 grupa, kako je to prikazano u tabeli 3. *
Tabela 3. NLGI podela tehni čk ih masti prema tvrdo ć i
*
NLGI broj
Penetracioni broj 1/10 mm
000 00 0 1 2 3 4 5 6
445÷475 400÷430 335÷385 310÷340 265÷295 220÷250 175÷205 130÷160 85÷115
Namena Zupčasti prenosnici, protočna podmazivanja, centralni sistemi Kotrljajni i klizni ležajevi, osovinice, zglobovi, lanci, užad Klizni ležaji male brzine
National Lubricating Grease Institute
Tehničke masti se koriste za podmazivanje svih tipova kotrljajnih ležaja, zglobova, lanaca, izvoznih užadi u rudarstvu, osovina, kliznih ležaja, sporohodih i otvorenih zup častih prenosnika itd. U rudarsvu posebno veliku primenu imaju masti za užad‚ koje se koriste za podmazivanje čeličnih izvoznih užadi na oknima rudnika. Karakteristike mazivih masti za čeličnu izvoznu užad u rudarstvu, kao i postupci njihovog ispitivanja, obuhva ćeni su JUS-om B.H8.220.
Literatura: 1. 2.
Trifunović P., Zeković M., Đukanović N.: Rudarski materijali , RGF Beograd 1999, zvanični udžbenik; Trifunović P., Tokalić R.: Tehnologija materijala u rudarstvu – Metode ispitivanja , RGF Beograd 2004, pomo ćni univerzitetski udžbenik
Zadatak Odrediti relativnu viskoznost mazivog ulja Englerovim viskozimetrom, za 30 0C, 500C I 700C. Rezultate prikazati numeri čki i grafički. Za istu vrstu ulja odrediti i temperaturu paljenja u otvorenom sudu po Markusonu.
