215.2.2 TESTOVÁNÍ OLEJŮ
Transkript
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