215.2.2 TESTOVÁNÍ OLEJŮ

215.2.2 TESTOVÁNÍ OLEJŮ - REICHERT
ÚVOD
Hodnocení maziv chemicko-fyzikálními metodami jen nepřímo ukazuje na jejich kvalitu z
hlediska mazivosti, resp. únosnosti mazacího filmu, tj. na vlastnosti, které se nejvíce projevují uvnitř
pracujícího stroje. Mazivost obecně stoupá s vyšší viskozitou a hustotou, ale tato závislost není
pravidlem. Mazivost kapaliny závisí především na jejím chemickém složení.
Většina testovacích strojních metod byla vyvinuta se záměrem, co nejlépe simulovat
podmínky reálného zatížení. Přes velký počet testerů využívaných při vývoji maziv poskytují
definitivní poznatky až praktické provozní zkoušky a dlouhodobé testy v reálných podmínkách. Přesto
testovací stroje nacházejí uplatnění například při výzkumu aditivací olejů, především díky ceně
měření a jeho rychlosti.
Přístroje simulující reálný třecí kontakt
Přístroje simulující reálný třecí kontakt jsou využívány jak při výzkumu tak v praxi. Při
výzkumu se jedná například o testy aditiv, optimalizaci jejich obsahu, testování základových olejů,
sledování změn mazivosti oleje v průběhu oxidačního namáhání, atd. V praxi pak pomáhá sledování
mazivosti oleje především k předcházení haváriím zapříčiněným např. zadřením motoru, či čerpadla.
Dále budou popsány principy měření několika testovacích přístrojů, během laboratorní práce
bude použit přístroj Reichert tester.
Timken load tester
Timken load tester je přístroj simulující reálný
třecí kontakt pomocí stacionárního kvádru
přitlačovaného na rotující kroužek. Oba tyto elementy
jsou vyrobeny z definovaného materiálu a mají
definované rozměry. Jejich vzájemná poloha je
znázorněna na obr. 1. K vyhodnocení mazivosti
Rotace
zkoumané látky se používají postupy popsané v
normách IP 240, IP 326; ASTM D 2782, ASTM D 2509 a
DIN 51434. Hodnocenými parametry jsou OK load
(hodnota tlaku, při kterém ještě nedojde k
pozorovatelnému poškození třecích elementů),
Seizure load (hodnota tlaku, při kterém dojde ke
Zatížení
svaření třecích elementů) a opotřebení třecích
elementů, které se udává jako změna hmotnosti
Obr. 1: Timken load tester – princip
třecích elementů v průběhu testu.
měření
Four ball tester
Třecí kontakt je v tomto testu tvořen čtyřmi
ocelovými kuličkami, z nichž tři jsou stacionární a jsou
tlačeny k vrchní, rotující kuličce viz obr. 2.
K vyhodnocení mazivosti zkoumané látky se používají
postupy popsané v normách IP 239; ASTM D 2783,
ASTM D 4172,
ASTM D 2596,
ASTM D 2266
a
DIN 51350. Hodnocenými parametry jsou zatížení a
čas nutný ke svaření kuliček, nebo opotřebení kuliček
vzniklé v průběhu testu, které se vyhodnocuje
Obr. 2: Four ball tester – princip měření
mikroskopem.
1
Reichert tester
Hodnocení mazivosti probíhá dle norem firmy
PETROTEST. Testovací zařízení se skládá z pevně
ukotveného testovacího válečku z definované oceli,
který je přitlačován pomocí pákového mechanismu na
otáčející se brusný prstenec, vyrobený ze speciální
legované oceli. Brusný prstenec je svou spodní
třetinou ponořen do zkoušeného vzorku maziva.
Otáčením prstence se dostatečné množství oleje
dostává do kontaktu s testovacím válečkem a
brusným prstencem. Uspořádání třecích těles je
ukázáno na obr. 3. Hodnocenými parametry jsou
elipsovitá plocha vytvořená na povrchu testovacího
válečku a změna zvuku doprovázejícího tření.
Zatížení
Rotace
Obr. 3: Reichert tester – princip měření
ZADÁNÍ PRÁCE
 Změřte hodnoty mazivosti suroviny k rafinaci a hydrogenačně rafinovaného produktu.
 Změřte hodnoty mazivosti aditivovaného vzorku.
 Vyhodnoťte naměřené výsledky a odůvodněte rozdílné mazivosti vzorků.
POTŘEBY PRO PRÁCI
Analyzované vzorky
Surovinu na hydrogenaci a hydrogenát si student přinese z práce 215.2.1-Hydrogenační
rafinace olejů a aditivovaný mazací olej dodá vedoucí práce. Potřebné objemy jsou přibližně 30 ml
pro každý vzorek.
Aparatura
aparatura Reichert tester od firmy Petrotest
závaží 0,5 kg; 1 kg; 1,5 kg
ocelové válečky průměr 12 mm, délka 18 mm
brusné prstence
měřidlo s mm stupnicí
lupa
chladící termostat naplněný vodou
hadice pro připojení termostatu
papírové ubrousky
1 ks/vzorek
1 ks
Chemikálie
toluen na mytí
aceton na mytí
PRACOVNÍ POSTUP
Příprava k měření: Do nádobky pod brusný prstenec nalijte přibližně 25 ml zkoušené látky.
Testovací váleček upněte šroubem k páce přenášející zatížení do třecího kontaktu. Nádobku na
vzorek připojte k chladícímu termostatu a vytemperujte ji na teplotu 10 °C. Fotografie přístroje a
umístění jednotlivých prvků jsou na obr. 4.
2
1 – nádobka na vzorek
2 – upínací mechanismus
na váleček
3 – počítadlo metrů
4 – umístění závaží
5 – páka přítlaku válečku
na prstenec s olejem
3
2
5
4
1
Obr. 4: Reichert tester – přístroj
Měření: Vynulujte počítadlo metrů na přístroji, zapněte motor a po 10 metrech napočítaných
na počítadle (prodleva je nutná k nanesení testované kapaliny na třecí kontakt) uveďte pákou na
převodovém soustrojí oba třecí elementy v kontakt. Počkejte, až bude na počítadle hodnota 110 m a
pak nejprve oddalte oba elementy, a teprve poté vypněte motor. Předepsaná délka testu je 100 m
dráhy otáčejícího se prstence.
V průběhu testu se mění zvuk provázející namáhání testovacího válečku. K nejvýraznější
změně (poklesu hlučnosti) dojde ve chvíli utvoření mazacího filmu mezi testovacím válečkem a
brusným prstencem. Tento bod nazýváme „noise metr NM“ a je udáván v délce dráhy v m udané v
tomto bodě na měřicím přístroji.
Každý vzorek změřte třikrát se závažím 1,5 kg a třikrát se závažím 0,5 kg. U každého měření
zaznamenejte dráhu hluku (NM).
Vyhodnocení otěru: Po ukončení testu vyjměte testovací váleček a pomocí měřidla s lupou
vyhodnoťte délku a šířku elipsy na povrchu testovacího válečku. Z délek a šířek pro jednotlivé vzorky
vypočítejte aritmetické průměry.
Výsledkem testu je elipsovitá plocha vytvořená na povrchu testovacího válečku kontaktem s
rotujícím brusným prstencem. Z plochy elipsy A a ze zatížení přeneseného pákovým mechanismem
na kontaktní bod spočítejte únosnost mazacího filmu.
Výpočet: Plochu otěru A v mm2 vypočtět podle vzorce:
𝐴 = 0,785 ∙ 𝑙 ∙ 𝑑,
kde l je délka eliptické plochy v mm a d je šířka eliptické plochy v nejširším bodě v mm.
Únosnost mazacího filmu ÚMF v kp/cm2 vypočtěte podle vzorce:
Ú𝑀𝐹 = 2000 ∙ 𝐺/𝐴,
kde A je povrch elipsovité plochy v mm2 a G odpovídá zvolenému závaží v kp (1000g ≈ 1kp).
POŽADAVKY NA PROTOKOL
Do protokolu uveďte stručně princip metody a v bodech zmiňte, podle Vás, důležité body
postupu měření zaručující jeho přesnost a reprodukovatelnost.
3
V praktické části uveďte naměřené a vypočítané hodnoty do tabulky podle vzorů v tab. 1 a tab. 2.
Počet řádků v tabulce upravte podle skutečného počtu měřených vzorků.
Tab. 1: Měřené hodnoty při měření mazivosti olejů
Vzorek
Číslo měření
Zatížení
(kp)
Dráha hluku NM
(m)
Délka elipsy
(mm)
Šířka elipsy
(mm)
Vzorek 1
Tab. 2: Vypočítané hodnoty při měření mazivosti olejů
Vzorek
Průměrná
dráha hluku
(m)
Průměrná
délka elipsy
(mm)
Průměrná
šířka elipsy
(mm)
Průměrná
plocha otěru
A (mm2)
Průměrná únosnost
mazacího filmu
(kp/cm2)
Vzorek 1
Povšimněte si rozdílů ÚMF naměřených při různých zatíženích. Pokuste se odůvodnit rozdílné
mazivosti vzorků.
4