Dr. Milan Kambič
MALA ŠOLA MAZANJA Vse, kar bi morali vedeti o mazivih
MALA ŠOLA MAZANJA Vse, kar bi morali vedeti o mazivih
Milan Kambič
Olma d.o.o.
Ljubljana, oktober 2022
Naslov:
Mala šola mazanja
Avtor:
dr. Milan Kambič
Recenzent:
dr. Franc Majdič, UL – Fakulteta za strojništvo
Izdajatelj in založnik:
PROFIDTP d.o.o., Škofljica
Oblikovanje ovitka:
Zlatko Levačič s.p., Škofljica
Lektoriranje:
Grega Rihar
Tisk:
Camera d.o.o., Ljubljana
Naklada:
2500 kosov
Maloprodajna cena:
29,00 EUR
CIP - Kataložni zapis o publikaciji Narodna in univerzitetna knjižnica, Ljubljana 621.892 KAMBIČ, Milan Mala šola mazanja: vse, kar bi morali vedeti o mazivih / Milan Kambič. Škofljica: Profidtp, 2022 ISBN 978-961-95800-2-8 COBISS.SI-ID 115700995
© OLMA d.o.o., Ljubljana To delo je avtorsko. Vse pravice so pridržane, v delih, odlomkih, poglavjih ali celoti, tako za kopiranje, prevajanje, uporabo ilustracij, predvajanje, reprodukcijo na mikrofilm ali drugih tehnikah za arhiviranje v različnih računalniških tehnikah (analogno ali digitalno). Kopiranje tega dela v celoti, posameznih poglavij, odlomkih ali delih so dovoljena v skladu z zakonom izključno z dovoljenjem avtorja knjige. Neupoštevanje zgoraj omenjenih zahtev bo izdajatelj knjige uveljavljal preko sodišča.
O KNJIGI Neprestan razvoj in tekmovalnost na globalnem trgu zahtevata vedno večjo učinkovitost in dodano vrednost. Poleg potrebnih izumov, novih izdelkov in tehnoloških izboljšav se mora vzdrževanje vseskozi izpopolnjevati in izboljševati. Od kakovostnega vzdrževanja je odvisno, koliko bomo v proizvodnji izdelali in koliko dodane vrednosti ustvarili. Vzdrževanje, ki vključuje nova znanja in opremo, diagnostiko in prognostiko, lahko vsem omogoči bolj zanesljivo prihodnost. Knjiga zapolnjuje pomembno manjkajočo vrzel na področju vzdrževanja. Mazanje je vsekakor eden izmed ključnih dejavnikov za učinkovito in dolgo obratovanje strojev in naprav. Avtor se, skozi glavna poglavja ter dodatek, loti tematike na zelo praktičen in uporaben način. Vzdrževalcem in vsem, ki se srečujemo s stroji in napravami, najprej poda osnove mazanja in tribologije ter predstavi pomen viskoznosti in načine njenega merjenja. Knjiga zelo pregledno opisuje razvrstitev motornih olj in olj za zobniške prenosnike, obravnava tudi sodobno tematiko biološke razgradljivosti. Nato predstavi osnove o različnih baznih oljih, od mineralnih do sintetičnih. Nadaljuje z opisom nujno potrebnih dodatkov mazivom. Potem nadaljuje z opisom in klasifikacijo različnih vrst masti. Pregledno so opisani škodljivi vplivi kontaminacije maziv ter standardi za vrednotenje stopnje čistosti olja. V obsežnem petem poglavju so predstavljeni trendi na področju razvoja maziv, smernice na področju mazanja, nasveti, kako izbrati pravo mazivo, kako spoznati, kdaj je to izrabljeno in kdaj ga zamenjati z novim. Predstavljen je pomemben dejavnik skladiščenja maziv, nevarnosti hladnih zagonov in priporočila za varno segrevanje olja. Predstavljen je pomen nujne filtracije, stacionarnega testiranja ter zelo pomemben vidik dinamičnega testiranja filtrov. Osvetljen je vidik smiselnosti uporabe cinka kot dodatka hidravličnim oljem. Predstavljene so težko vnetljive hidravlične tekočine, masti brez kapljišča, način mazanja kompresorjev, maziva v proizvodnji hrane ter razlike med motornimi olji za bencinske in dizelske motorje. Knjiga v šestem poglavju opisuje različne načine nadzora stanja maziv. Jasno so napisana priporočila, kako vzeti vzorec maziva, kako in kakšne laboratorijske analize se izvajajo ter način in pomen sprotnega neprekinjenega (angl. »on-line«) spremljanja stanja maziv. Tako lahko zelo učinkovito preprečimo nezaželene zastoje in okvare. V dodatku knjige avtor zapiše še hitre in zelo uporabne nasvete III
glede mazanja in tako pripomore k zelo učinkovitemu iskanju praktičnih odgovorov na pogosta vprašanja. Vsebina knjige je plod širokega znanja, pregledane literature in številnih izkušenj avtorja, ki se že vrsto let ukvarja s tribologijo, mazivi, hidravličnimi tekočinami, laboratorijskimi analizami in neprekinjenim (angl. »on-line«) nadzorom stanja. Knjigi želim dobro popotnico, vsem, ki jo boste brali ter uporabili zapisano znanje in izkušnje, pa veliko uspeha pri mazanju in vzdrževanju! dr. Franc Majdič
IV
Uvod Kot lahko pričakujemo glede na naslov Mala šola mazanja, so v knjigi zajete osnove s področja maziv in njihove uporabe, se pravi mazanja. Primerna je za vse, ki še nimajo znanja na tem področju, pa tudi za tiste, ki se s tem področjem ukvarjajo že dlje časa. To so še posebej vzdrževalci, tehnologi, nabavni referenti, lastniki manjših podjetij, pa tudi učitelji, učenci, dijaki in študenti. Knjiga Mala šola mazanja ni mišljena kot učbenik, v katerem bi bile določene teme obdelane sistematično od začetka do konca. Bralec bo zaradi tega morda kakšno temo s področja mazanja pogrešal oziroma se mu bo zdela obravnavana preskopo. Zato pa obravnava številne teme in vprašanja, povezana z uporabo industrijskih maziv, in je uporabnikom namenjena bolj kot priročnik. V prvem poglavju se bomo seznanili z osnovnimi izrazi s področja tribologije in mazanja, prikazali različne razvrstitve maziv in načine njihovega označevanja. Drugo poglavje obravnava osnovne sestavine maziv, to so bazna olja in aditivi. Na končne lastnosti maziv vplivajo tako bazna olja kot aditivi. V tretjem poglavju bomo spoznali mazalne masti. Te se po videzu bistveno razlikujejo od olj, sam princip mazanja pa je zelo podoben kot pri mazanju z olji. Onesnaženje oziroma kontaminacija maziv je ena od težav, s katero se srečujemo pri njihovi uporabi. Še zlasti je to pereče pri mazivih, ki morajo biti zelo čista, na primer pri hidravličnih tekočinah. Več o tem bomo spoznali v četrtem poglavju. Peto poglavje se nanaša na uporabo maziv in vključuje razne nasvete, ki pomagajo uporabniku pri njihovi uporabi. Z upoštevanjem nasvetov laže izberemo pravo mazivo za določen namen uporabe, preprečimo napake pri uporabi, poškodbe strojnih delov in zastoje v proizvodnji ter tako znižamo stroške obratovanja strojev in naprav. Vključena so različna vprašanja, ki si jih pogosto zastavi uporabnik maziv, in odgóvori nanje. V šestem poglavju se seznanimo z načini spremljanja stanja maziv. S pravilno izbiro maziva za določen namen naša naloga namreč ni končana. S spremljanjem stanja maziva med uporabo lahko prilagajamo intervale menjav maziva dejanskemu stanju, spremljamo pa lahko tudi stanje strojev in naprav, po potrebi pravočasno V
ukrepamo in tako zagotovimo njihovo dolgotrajno, zanesljivo, varno in ekonomsko učinkovito obratovanje. V dodatnem poglavju »Ali ste vedeli?« so na koncu knjige zbrana različna vprašanja in napotitve v poglavja (podpoglavja) v knjigi, kjer so predstavljeni odgovori nanje. Na ta način bralec lahko izbira dele, ki so zanj še posebej zanimivi. Tako lahko tudi laže izbere dele knjige, ki jih bo prebral, če nima namena prebrati celotnega besedila. Zaradi lažjega razumevanja so uporabljeni določeni izrazi, ki so bliže pogovornemu jeziku kot pa knjižnemu jeziku. Na ta način pričakujem, da bo knjiga bliže strokovnemu uporabniku. Pri pisanju knjige sem poleg upoštevanja teoretičnih osnov uporabil dolgoletne praktične izkušnje, saj se z mazivi srečujem od prvega dne svoje poklicne poti. Področje maziv je široko in zanimivo, znanje s tega področja pa je tako kot druga znanja treba osveževati in dopolnjevati ves čas. Izzivov mi tudi po mnogih letih še ni zmanjkalo. Upam, da bo pritegnilo tudi vas in vam pomagalo k boljšemu razumevanju in uspešnejšemu delu, povezanemu s to pestro tematiko.
Milan Kambič
VI
Vsebina UVOD ................................................................................................................... V VSEBINA ............................................................................................................. VII OSNOVNI IZRAZI, RAZVRSTITVE IN OZNAČEVANJE ........................................... 1 1.1 Kaj je tribologija? ............................................................................................. 1 Trenje ....................................................................................................... 2 Obraba...................................................................................................... 3 Tribologija in mazanje .............................................................................. 3 1.2 Zgodovina tribologije ....................................................................................... 4 Področja uporabe tribologije v industriji.................................................. 6 Pomen tribologije ..................................................................................... 8 1.3 Viskoznost olja in njeno določanje................................................................... 8 Definicija viskoznosti ................................................................................ 9 Določanje viskoznosti ............................................................................. 11 1.3.2.1 Kapilarni viskozimetri...................................................................... 11 1.3.2.2 Rotacijski viskozimetri .................................................................... 12 1.3.2.3 Prenosni viskozimetri...................................................................... 13 1.3.2.4 Naprave za »on-line« določanje viskoznosti .................................. 14 1.4 Razvrstitev viskoznosti po sistemu ISO VG .................................................... 14 1.5 Pomen viskoznosti in indeksa viskoznosti ..................................................... 17 1.6 Razvrstitev motornih olj in olj za zobniške prenosnike.................................. 22 1.7 Biološko razgradljiva maziva .......................................................................... 25 Sestava biološko hitreje razgradljivih maziv .......................................... 25 Biološka razgradljivost............................................................................ 26 Zakaj uporabiti biološko razgradljiva maziva?........................................ 27 BAZNA OLJA IN ADITIVI ................................................................................ 29 2.1 Mineralna bazna olja ..................................................................................... 29 Pridobivanje mineralnih baznih olj......................................................... 29 Številke API skupin baznih olj ................................................................. 31 Naftenska bazna olja .............................................................................. 33 »Bela olja« .............................................................................................. 33 Od baznega olja do končnega izdelka .................................................... 33 2.2 Sintetična bazna olja ...................................................................................... 33 Prednosti sintetičnih baznih olj .............................................................. 34 Polialfaolefini (PAO) ............................................................................... 35
VII
Diestri (estri dibaznih kislin) ................................................................... 37 Poliol estri............................................................................................... 38 Polialkilen glikoli (PAG)........................................................................... 39 Fosfatni estri ........................................................................................... 39 Previdnost in opozorila pri uporabi sintetičnih olj ................................. 40 2.3 Aditivi ............................................................................................................. 40 Konvencionalni aditivi − vsebovani v olju............................................... 41 2.3.1.1 Antioksidanti ................................................................................... 42 2.3.1.2 Inhibitorji rjavenja in korozije ......................................................... 42 2.3.1.3 Izboljševalci indeksa viskoznosti ..................................................... 42 2.3.1.4 Protiobrabni (AW-Anti Wear) aditivi .............................................. 43 2.3.1.5 Aditivi za prenašanje izjemnih obremenitev (EP aditivi) ................ 43 2.3.1.6 Detergenti ....................................................................................... 44 2.3.1.7 Disperzanti ...................................................................................... 44 2.3.1.8 Sredstva proti penjenju .................................................................. 44 2.3.1.9 Modifikatorji trenja......................................................................... 45 2.3.1.10 Zniževalci točke tečenja .................................................................. 45 2.3.1.11 Demulgatorji ................................................................................... 45 2.3.1.12 Emulgatorji ..................................................................................... 45 2.3.1.13 Biocidi ............................................................................................. 46 2.3.1.14 Dodatki za boljši oprijem maziva .................................................... 46 Aditivi za kasnejše dodajanje v olje ........................................................ 46 Trdni aditivi ............................................................................................ 46 Nekatera ključna dejstva glede aditivov ................................................ 47 MAZALNE MASTI .......................................................................................... 49 3.1 Sestava mazalne masti ................................................................................... 49 3.2 Slovar nekaterih izrazov s področja mazalnih masti ...................................... 50 3.3 Penetracija in konsistenca masti ter njuno določanje ................................... 53 3.4 Označevanje mazalnih masti ......................................................................... 55 Označevanje po standardu ISO 6743-9 .................................................. 55 Označevanje po standardu DIN 51502 ................................................... 58 3.5 Združljivost mazalnih masti ........................................................................... 60 Grafikoni/preglednice združljivosti ........................................................ 61 Osnova za združljivost masti .................................................................. 62 Združljivost baznih olj ............................................................................. 63 Združljivost aditivov ............................................................................... 63 KONTAMINACIJA MAZIV IN HIDRAVLIČNIH TEKOČIN ..................................... 65 4.1 Vrste in izvor kontaminantov......................................................................... 65 4.2 Negativni vpliv kontaminantov ...................................................................... 66
VIII
4.3 4.4
Kontrola in obvladovanje kontaminacije ....................................................... 67 Stopnje čistosti olja ........................................................................................ 68 Standardi za podajanje stopnje čistosti ................................................. 68 4.4.1.1 Standard ISO 4406 .......................................................................... 69 4.4.1.2 Standard SAE AS 4059 .................................................................... 70 Načini določanja stopnje čistosti ............................................................ 72 Priporočene stopnje čistosti ................................................................... 74 MAZIVA V UPORABI, NASVETI, VPRAŠANJA ................................................... 77 5.1 Smernice razvoja in vzdrževanja maziv ter ekologije .................................... 77 Trendi na področju razvoja maziv .......................................................... 77 Trendi na področju vzdrževanja maziv ................................................... 78 Trendi na področju ekologije ................................................................. 79 5.2 Deset vročih smernic na področju mazanja ................................................... 80 Kaj je vroče? ........................................................................................... 81 Kaj ni vroče? ........................................................................................... 84 5.3 Šest ključnih elementov v načrtu varnega mazanja....................................... 85 5.4 Zakaj se stanje olja slabša .............................................................................. 88 Slabšanje stanja (degradacija) ali staranje olj ........................................ 88 Onesnaženje ........................................................................................... 90 Slabšanje stanja baznega olja ................................................................. 90 Razgradnja in porabljanje aditivov ......................................................... 92 5.5 Primerno skladiščenje maziv.......................................................................... 92 Vrsta embalaže ....................................................................................... 92 Priporočena doba skladiščenja ............................................................... 93 Odpravljanje zmede s pravilnim označevanjem..................................... 96 5.6 Nevarnosti hladnega zagona strojev.............................................................. 97 Temperatura zagona .............................................................................. 98 Hladni zagon strojev ............................................................................... 98 Izpad mazanja ali nezadostno mazanje .................................................. 99 Padec tlaka na filtrih in okvare ............................................................. 100 Mazanje z mastjo ................................................................................. 100 Zobniški prenosniki............................................................................... 101 Kavitacija .............................................................................................. 101 Preprečevanje okvar strojev med hladnim zagonom........................... 101 5.7 Grelci olja ..................................................................................................... 102 Zakaj uporabiti grelec olja? .................................................................. 103 Vrste grelcev olja .................................................................................. 103 Povezava viskoznosti in točke tečenja ................................................. 105 Kdaj je uporaba grelca olja smiselna? .................................................. 105
IX
5.8
Kaj pomeni sprememba barve olja .............................................................. 106 Oksidacija maziva ................................................................................. 106 Onesnaženje maziva............................................................................. 107 Kaj storiti, kadar opazimo spremembo barve? .................................... 107 5.9 Filtriranje olja ............................................................................................... 108 Vplivi na kakovost filtracije olja ............................................................ 108 5.9.1.1 Padec tlaka.................................................................................... 109 5.9.1.2 Hladno olje in zagon pri olju z višjo viskoznostjo.......................... 109 5.9.1.3 Spremembe pretoka ..................................................................... 109 5.9.1.4 Pulziranje črpalk in mehanske vibracije........................................ 110 5.9.1.5 Saje pri motorjih z notranjim zgorevanjem .................................. 110 Kakovost oljnega filtra .......................................................................... 110 5.9.2.1 Učinkovitost filtracije .................................................................... 111 5.9.2.2 Visoka sposobnost sprejemanja nečistoč ..................................... 112 5.9.2.3 Nizek padec tlaka .......................................................................... 112 5.9.2.4 Visoka stabilnost pred zrušitvijo ................................................... 113 5.9.2.5 Združljivost z različnimi tekočinami .............................................. 113 Dinamična učinkovitost filtracije .......................................................... 113 5.9.3.1 Primerjava sposobnosti zadrževanja kontaminantov ................... 113 5.9.3.2 Primerjava učinkovitosti filtracije ................................................. 115 5.10 Menjava olja v hidravličnem sistemu .......................................................... 116 Najboljši načini praznjenja olja iz hidravlične opreme ......................... 116 Običajne napake pri menjavi oljnih polnitev ........................................ 118 5.11 Hidravlična olja s cinkom ali brez? ............................................................... 119 Prednosti hidravličnih olj na osnovi cinka ............................................ 119 Slabosti hidravličnih olj na osnovi cinka ............................................... 121 Kako bo v bližnji prihodnosti? .............................................................. 121 5.12 Težko vnetljive hidravlične tekočine ............................................................ 121 Primeri uporabe težko vnetljivih hidravličnih tekočin ......................... 121 Vrste težko vnetljivih hidravličnih tekočin ........................................... 123 Prednosti in slabosti težko vnetljivih tekočin ....................................... 125 5.13 Napotki za izbiro maziva za zobniške prenosnike ........................................ 125 Vrsta maziva za zobniške prenosnike ................................................... 125 Izbira primerne viskoznostne gradacije................................................ 126 5.14 Zgoščevanje olja za mazanje zobniških prenosnikov ................................... 128 Oksidacija olja....................................................................................... 129 Mešanje olj ........................................................................................... 130 Toplotna degradacija olja ..................................................................... 130 Neprimerna kakovost olja .................................................................... 131
X
5.15
Količina in interval mazanja ležajev z mastjo ............................................... 131 Določitev količine masti za mazanje ležajev ........................................ 131 Interval ponovnega mazanja ležaja z mastjo ....................................... 133 5.16 Uporaba mazalnih masti brez kapljišča ....................................................... 134 Kapljišče masti ...................................................................................... 134 Masti brez kapljišča .............................................................................. 135 Postopek čiščenja in ponovnega mazanja ............................................ 135 Omejitve pri uporabi masti brez kapljišča ............................................ 136 5.17 Mazanje kompresorjev ................................................................................ 136 Vrste kompresorjev in njihovo delovanje ............................................ 137 Vplivi na mazivo, vrste maziv ............................................................... 138 Izbira ustreznega maziva ...................................................................... 141 5.18 Zagotavljanje kakovosti in varnosti hrane ................................................... 142 Standardi .............................................................................................. 142 Lastnosti sodobnih maziv H1................................................................ 143 Dodatni izdelki ...................................................................................... 144 5.19 Razlike med motornimi olji za bencinske in dizelske motorje ..................... 144 Emisije in katalitični konverter ............................................................. 145 Viskoznost motornih olj ....................................................................... 146 Stopnja aditiviranosti ........................................................................... 147 Kako vedeti, za kateri motor je olje primerno? .................................... 147 SPREMLJANJE STANJA MAZIV ..................................................................... 149 6.1 Vzorčenje ..................................................................................................... 149 Začnimo s pravilnim vzorčenjem .......................................................... 149 Interval vzorčenja ................................................................................. 151 Čas od vzorčenja do analize ................................................................. 152 Optimiranje programa spremljanja stanja ........................................... 153 6.2 Laboratorijske analize maziv ........................................................................ 154 Parametri za ocenjevanje stanja olja ................................................... 154 Kaj mora zajemati poročilo o rezultatih analize? ................................. 155 Razumevanje poročila o rezultatih analize .......................................... 157 Kako resno jemati komentar poročila analize? .................................... 158 6.3 Sodobni načini spremljanja stanja maziv ..................................................... 159 Prednosti in slabosti »on-line« spremljanja stanja maziv .................... 159 Senzorji za »on-line« spremljanje stanja maziv ................................... 160 Ukrepi za izboljšanje natančnosti in ponovljivosti rezultatov .............. 162 Pomen »on-line« meritev olja .............................................................. 164 ZAKLJUČEK ................................................................................................. 165 ALI STE VEDELI? ................................................................................................. 167
XI