Akademia Morska w Szczecinie. Laboratorium paliw, olejów i smarów. Ćwiczenie laboratoryjne Pomiar i ocena parametrów użytkowych smarów plastycznych

Transkrypt

1 Akademia Morska w Szczecinie Wydział Mechaniczny Katedra Fizyki i Chemii Laboratorium paliw, olejów i smarów Ćwiczenie laboratoryjne Pomiar i ocena parametrów użytkowych smarów plastycznych Opracowali: dr inż. Jan Krupowies mgr inż. Czesław Wiznerowicz Szczecin 2014

2 2

3 KARTA ĆWICZENIA 1 Powiązanie z przedmiotami: ESO/25, 27 DiRMiUO/25, 27 EOUNiE/25, 27 Specjalność/Przedmiot Efekty kształcenia Szczegółowe efekty dla przedmiotu kształcenia dla przedmiotu ESO/26 Chemia wody, EKP3 SEKP12 Wykonywanie paliw i smarów K_U014, K_U015, oznaczeń wybranych wskaźników K_U016. jakości produktów nafto- wych; DiRMiUO/26 Chemia wody, EKP3 SEKP12 Wykonywanie paliw i smarów K_U014, K_U015, oznaczeń wybranych wskaźników K_U016. jakości produktów nafto- wych; EOUNiE/26 Chemia wody, EKP3 SEKP12 Wykonywanie paliw i smarów K_U014, K_U015, oznaczeń wybranych wskaźników K_U016. jakości produktów nafto- wych; 2 Cel ćwiczenia: nauczenie studenta samodzielnego wykonywania pomiarów parametrów użytkowych smarów plastycznych: penetracji, temperatury kroplenia, odporności smarów na działanie wody i metod ich identyfikacji; 3 Wymagania wstępne: student jest przeszkolony w zakresie regulaminu BHP na stanowisku laboratoryjnym, co stwierdza własnoręcznym podpisem na odpowiednim formularzu, zna pojęcie smaru plastycznego, skład chemiczny i rodzaje smarów, dodatki uszlachetniające, metody pomiaru penetracji i określania klas konsystencji smaru wg. NLGI, metodę pomiaru kroplenia smaru i określania bezpiecznej temperatury pracy, sposób badania odporności na działanie wody oraz identyfikację rodzaju smaru; 4 Opis stanowiska laboratoryjnego: penetrometr z ugniatarką do smarów, aparat do pomiaru temperatury kroplenia smarów, plamy wzorcowe smarów plastycznych, bibuła filtracyjna, sekundomierz, próbki smarów plastycznych; 5 Ocena ryzyka*: ogrzewanie smaru w gorącej łaźni olejowej do temperatury rzędu nawet 220 C, kontakt z gorącym olejem istnieje prawdopodobieństwo poparzenia termicznego gorącym olejem. Końcowa ocena ZAGROŻENIE ZNACZNE, SKUTKI POWAŻNE Wymagane środki zabezpieczenia: a. fartuchy ochronne, okulary ochronne, b. środki czystości BHP, czyściwo, ręczniki papierowe, c. pojemnik na odpady produktów naftowych (do utylizacji); 6 Przebieg ćwiczenia: a. Zapoznać się z instrukcją stanowiskową (załącznik 1) oraz zestawem laboratoryjnym do ćwiczenia, b. Wykonać oznaczenie penetracji badanego smaru, ugnieść smar w ugniatarce, dokonać pomiaru penetracji po ugniataniu, c. Wykonać oznaczenie temperatury kroplenia badanego smaru, d. Przeprowadzić test na odporność smarów na działanie wody, e. Dokonać identyfikacji smarów na podstawie analizy bibułowej; 3

4 7 Sprawozdanie z ćwiczenia: a. Opracować ćwiczenie zgodnie z poleceniami zawartymi w instrukcji stanowiskowej, b. Na podstawie oznaczonej penetracji smaru po ugniataniu określić klasę konsystencji smaru wg. NLGI, c. Na podstawie pomiaru temperatury kroplenia ustalić maksymalną temperaturę pracy smaru, d. Określić odporność smaru na działanie wody, e. Zidentyfikować próbki smarów na podstawie analizy bibułowej; 8 Archiwizacja wyników badań: Sprawozdanie z wykonanego ćwiczenia złożyć w formie pisemnej prowadzącemu zajęcia. 9 Metoda i kryteria oceny: a. EKP1, EKP2 zadania polecone do samodzielnego rozwiązania i opracowania: ocena 2,0 nie ma podstawowej wiedzy chemicznej i fizykochemicznej oraz eksploatacyjnej dotyczącej właściwości i parametrów użytkowych smarów plastycznych oraz umiejętności rozwiązywania zadań prostych z tego zakresu; ocena 3,0 posiada podstawową wiedzę chemiczną i fizykochemiczną oraz eksploatacyjną dotyczącą właściwości i parametrów użytkowych smarów plastycznych oraz umiejętność obliczeń i rozwiązywania zadań prostych z tego zakresu; ocena 3,5-4,0 posiada poszerzoną wiedzę chemiczną i fizykochemiczną oraz eksploatacyjną dotyczącą właściwości fizykochemicznych i użytkowych smarów plastycznych oraz umiejętność rozwiązywania zadań złożonych z tego zakresu; ocena 4,5-5,0 posiada umiejętność stosowania złożonej wiedzy chemicznej i fizykochemicznej oraz eksploatacyjnej do oceny jakości i przydatności użytkowej badanych smarów plastycznych ze względu na oznaczane parametry użytkowe; b. EKP3 prace kontrolne: ocena 2,0 nie ma umiejętności analizy i oceny wyników wykonanych analiz i oznaczeń oraz wyciągania wniosków; ocena 3,0 posiada umiejętność analizy uzyskanych wyników, interpretacji praw i zjawisk, przekształcania wzorów, interpretacji wykresów i tablic; ocena 3,5-4,0 posiada umiejętność poszerzonej analizy wyników, stosowania praw, konstruowania monogramów i wykresów; ocena 4,5-5,0 posiada umiejętność kompleksowej analizy uzyskanych wyników, dokonywania uogólnień, wykrywania związków przyczynowo-skutkowych oraz podejmowania właściwych decyzji eksploatacyjnych. 10 Literatura: 1. Krupowies J., Wiznerowicz Cz.: Pomiar i ocena parametrów użytkowych smarów plastycznych. Instrukcja stanowiskowa do ćwiczenia, AM, Szczecin Barcewicz K.: Ćwiczenia laboratoryjne z chemii wody, paliw i smarów. Wyd. AM w Gdyni, Gdynia Podniało A.: Paliwa oleje i smary w ekologicznej eksploatacji. WNT, Warszawa Przemysłowe środki smarne. Poradnik. TOTAL Polska Sp. z o.o., Warszawa Czarny R.: Smary plastyczne. WNT, Warszawa Urbański P.: Paliwa i smary. Wyd. FRWSzM w Gdyni, Gdańsk Normy PN/EN/ISO dotyczące badania produktów naftowych. 8. Katalogi produktów naftowych firm olejowych. 9. Baczewski K., Biernat K., Machel M.: Samochodowe paliwa, oleje i smary. Leksykon, Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, Warszawa Herdzik J.: Poradnik motorzysty okrętowego. Wydawnictwo TRADEMAR, Gdynia Uwagi 4

5 ZAŁĄCZNIK 1 INSTRUKCJA 1. ZAKRES ĆWICZENIA zapoznanie się z instrukcją stanowiskową do ćwiczenia, pomiar penetracji oraz określenie klasy konsystencji smarów, pomiar temperatury kroplenia smarów oraz określenie bezpiecznej temperatury pracy smaru, badanie odporności smaru na działanie wody, identyfikacja rodzaju smaru na bibule filtracyjnej. 2. WPROWADZENIE TEORETYCZNE DO ĆWICZENIA 2.1. Smary plastyczne Smary plastyczne są to układy koloidalne, w których fazę rozpraszającą stanowi olej bazowy smarowy, a fazę rozproszoną substancje zagęszczające. Środkami zagęszczającymi są najczęściej mydła, tj. sole wyższych kwasów tłuszczowych, żywicznych, naftenowych lub stałe węglowodory naturalne (np. parafina, cerezyna, petrolatum, asfalt) lub węglowodory syntetyczne. Mydła używane do produkcji smarów dzielą się na: sodowe, potasowe, litowe, srebrowe, wapniowe, ołowiowe, barowe, strontowe, cynkowe, magnezowe, glinowe i inne. Jako zagęszczacze stosuje się również niewęglowodorowe substancje naturalne (np. bentonit) lub syntetyczne (np. związki arylomocznikowe). Do specjalnych celów stosuje się smary z następującymi substancjami nieorganicznymi jako zagęszczaczami, np. z glinką aktywną, bentonitem, grafitem lub dwusiarczkiem molibdenu. W związku z szerokim stosowaniem takich stałych środków smarowych, jak: grafit, dwusiarczek molibdenu, teflon, silikony itp., używana nazwa smary stałe stała się nieaktualną. Z tego powodu przyjęto nazwę smary plastyczne dla określenia omawianej grupy produktów smarowych. Smary plastyczne są to plastyczne środki smarujące o konsystencji stałej lub półpłynnej w normalnej temperaturze. Smary plastyczne otrzymuje się przez zagęszczenie olejów smarowych do konsystencji plastycznej. Stosuje się je wtedy, gdy użycie bardziej skutecznych olejów jest niecelowe lub niemożliwe. Są to więc środki smarujące stosowane do różnych mechanizmów, w których ciekłe oleje albo nie mogą się utrzymać lub też nie mogą być do nich doprowadzane w sposób ciągły. Smary plastyczne stosuje się w celu zmniejszenia oporów tarcia między współpracującymi powierzchniami (smary przeciwcierne) lub do ochrony czasowej powierzchni metalowych przed korozją (smary ochronne). Zużycie smarów plastycznych w różnych krajach kształtuje się w granicach 7 12% wielkości zużycia olejów smarowych. Smary plastyczne są przeważnie stosowane do smarowania łożysk tocznych i ślizgowych w wielu maszynach i urządzeniach w przemyśle, transporcie, budownictwie i rolnictwie. W zależności od rodzaju mydła zastosowanego jako zagęszczacz, rozróżniamy smary: sodowe, potasowe, sodowo-potasowe, litowe, srebrowe, wapniowe, ołowiowe, barowe, strontowe, cynkowe, magnezowe, glinowe i inne. 5

6 Smary plastyczne mogą być modyfikowane, np. smary wapniowe przez dodanie grafitu i wtedy otrzymujemy smary grafitowe, służące do smarowania węzłów tarcia, gdzie występują bardzo duże naciski. Stosuje się również smary syntetyczne, otrzymywane z olejów syntetycznych, takich jak: olej silikonowy, estrowy i syntetycznych środków zagęszczających, jak np. modyfikowana krzemionka, pochodne arylomocznikowe i inne. Własności użytkowe smarów plastycznych zależą od rodzaju użytego zagęszczacza i medium ciekłego (oleju mineralnego lub syntetycznego), warunków dyspergowania oraz od obecności pewnych substancji polarnych, tak zwanych modyfikatorów struktury, jak: woda, kwasy tłuszczowe, alkohole, estry, sole małocząsteczkowych kwasów organicznych i inne. Niektóre smary zawierają ponadto dodatki uszlachetniające, jak: inhibitory utleniania i korozji, dodatki podnoszące wytrzymałość filmu smarowego, zwiększające przyczepność oraz odporność na duże naciski. Poszczególne typy smarów, w zależności od rodzaju zagęszczacza, odznaczają się charakterystycznymi właściwościami, których znajomość pozwala na określenie zakresu ich stosowalności. Do produkcji smarów przeznaczonych do długotrwałej pracy bez wymiany, np. w łożyskach tocznych, stosuje się wyselekcjonowane, odporne na proces starzenia surowce oraz dodatek inhibitorów tego procesu w postaci przeciwutleniaczy. Smary przeznaczone do pracy w niskich temperaturach produkowane są przy użyciu olejów bazowych o odpowiednich własnościach reologicznych w temperaturach minusowych, natomiast smary wysokotemperaturowe zawierają oleje o wyższej lepkości i o małej odparowalności Właściwości użytkowe smarów plastycznych Jeżeli chodzi o ocenę jakości smarów plastycznych, to takie oznaczenia ich właściwości, jak: temperatury kroplenia, zawartości wody, mydeł, wolnych zasad i kwasów, pozostałości po spopieleniu, mają znaczenie tylko jako środek kontroli jednolitości produkcji. W warunkach smarowania hydrodynamicznego najważniejszymi są własności reologiczne smaru. Najbardziej powszechnym sposobem określania tych własności dla smarów plastycznych jest oznaczanie penetracji, tj. umownej wartości wyrażającej głębokość zanurzenia znormalizowanego stożka penetracyjnego w próbce badanego smaru po ugniataniu. Na podstawie penetracji określa się następnie klasę konsystencji smaru. Podobnie jak lepkość dla olejów smarowych, penetracja jest podstawą klasyfikacji smarów wg tzw. klas konsystencji. Znajomość wielkości penetracji umożliwia w praktyce przybliżoną ocenę ciśnień potrzebnych przy doprowadzaniu smaru przewodami i oporów tarcia stawianych przez smar w łożysku, szczególnie przy rozruchu maszyn i urządzeń. Smary o niższej penetracji mają lepsze własności uszczelniania węzłów tarcia. Oznaczenie penetracji nie daje jednak poglądu na lepkość smaru w warunkach pracy, ponieważ zależy ona głównie od zawartości zagęszczacza w smarze. Natomiast lepkość smaru zależna jest również od jego struktury i od lepkości oleju użytego do produkcji smaru, dlatego w normach powinno się określać lepkość oleju wchodzącego w skład danego smaru. Klasę konsystencji smaru na podstawie pomiaru penetracji po ugniataniu odczytuje się z tabeli 1: 6

7 Klasy konsystencji smarów plastycznych według NLGI (National Lubricating Greases Institute) Tabela 1 Klasa konsystencji wg NLGI Penetracja po ugniataniu w temp. 25 C w przedziale Konsystencja bardzo płynna płynna półpłynna bardzo miękka miękka średnia półtwarda twarda bardzo twarda bardzo twarda Smary plastyczne dzięki swej budowie wykazują równocześnie własności ciał stałych i cieczy. Pod działaniem niewielkich nacisków zachowują się tak jak ciała stałe, ulegając odwracalnym elastycznym odkształceniom. Pod wpływem nacisków przekraczających ich zakres wytrzymałości odkształcają się w sposób nieodwracalny i zaczynają płynąć, co sprawia że są one dobrymi środkami smarowymi. Temperatura kroplenia smaru jest to temperatura, przy której spada pierwsza kropla smaru, umieszczonego w naczynku przyrządu Ubbelohdego i ogrzewanego w ściśle określonych warunkach. W przypadku, gdy badany smar nie spływa kroplami, lecz w postaci cylindrycznego słupka, wówczas za temperaturę kroplenia należy przyjąć temperaturę, przy której wysunięty słupek osiągnie dno probówki. Podaną metodą oznacza się temperaturę kroplenia smarów plastycznych, wazelin i cerezyn. Na podstawie temperatury kroplenia smaru określa się bezpieczną temperaturę pracy smaru, która jest zwykle niższa o 30º do 90ºC od temp. kroplenia smaru, w zależności od typu smaru. Ważną właściwością użytkową smarów jest ich odporność na działanie wody. Zależy ona od rodzaju mydła stosowanego jako zagęszczacz smaru. Ponieważ mydła sodowe, potasowe i mieszane sodowo-potasowe są rozpuszczalne w wodzie, a zatem i smary zawierające te mydła są nieodporne na działanie wody. Pozostałe smary, tj.: litowe, srebrowe, wapniowe (tzw. towoty), ołowiowe, barowe, strontowe, cynkowe, magnezowe, glinowe, są odporne na działanie wody. Wpływ rodzaju zagęszczacza na własności smarów plastycznych ilustruje tabela 2. 7

8 Wpływ rodzaju zagęszczacza na własności smarów plastycznych Tabela 2 Smar Temperatura kroplenia [ºC] Zakres temp. stosowania [ºC] Odporność na działanie wody Stabilność mechaniczna Efektywność działania dodatków Wapniowy zwykły wysoka wysoka wysoka bardzo tani Wapniowy bezwodny wysoka wysoka wysoka Uwagi Wapniowy kompleksowy wysoka wysoka dobra tendencja do twardnienia przy wysokich temperaturach Litowy dobra wysoka dobra najpowszechniej stosowany Litowy kompleksowy wysoka wysoka średnia trudna technologia, drogi Glinowy kompleksowy wysoka dobra średnia prosta technologia, tani Sodowy brak dobra dobra zmywalny wodą Barowy kompleksowy wysoka wysoka wysoka znakomita adhezja do metali, trudna technologia, drogi Poliuretanowy wysoka dobra wysoka tendencja do twardnienia w procesie przechowywania Bentonitowy nietopliwy * średnia niska niska tendencja do rozmiękczania przy wysokich temperaturach Silikonowy żelowy nietopliwy * wysoka niska średnia tendencja do rozmiękczania przy wysokich temperaturach * na bazie oleju syntetycznego 8

9 3. WYKONANIE ĆWICZENIA 3.1. Pomiar penetracji smarów Penetracja jest to liczba podająca głębokość, na jaką pogrąży się w badanym smarze stożek penetracyjny pod obciążeniem 150 g, w temperaturze 25ºC, w czasie 5 sek. Jednostką miary penetracji jest liczba niemianowana, odpowiadająca 0,1 mm zagłębienia znormalizowanego stożka penetracyjnego. Opisaną metodę stosuje się do smarów o penetracji nie przekraczającej 400. W zależności od sposobu przygotowania próbki, rozróżnia się penetrację smaru bez ugniatania i po ugniataniu. Pomiar penetracji bez ugniatania polega na określeniu głębokości zanurzenia stożka penetracyjnego w próbce o takiej konsystencji, jaką posiada badany smar. Jeżeli badana próbka poddana zostanie mechanicznemu ugniataniu w specjalnej ugniatarce, w ściśle określony sposób, a następnie przeprowadzony zostanie pomiar tego smaru w naczyniu penetracyjnym, to otrzymany wynik będzie penetracją po ugniataniu Pomiar penetracji bez ugniatania Po usunięciu wierzchniej warstwy smaru o grubości 50 mm, napełnić smarem naczynie penetracyjne 1 bez ugniatania, tak aby nie zmienił pierwotnej konsystencji (rys.1). Następnie otwarte naczynie umieścić w łaźni wodnej o temperaturze 25ºC uważając, by powierzchnia smaru nie zetknęła się z wodą. Po upływie 1 godz. wyjąć naczynie z łaźni i wygładzić powierzchnię smaru. Naczynie penetracyjne I ze smarem postawić na stoliku penetracyjnym. Stożek penetracyjny 3 umieścić w środku badanej próbki tak, aby jego koniec dotykał powierzchni smaru. Ustawienie to najlepiej obserwować w lusterku 4. Po wyzerowaniu aparatu uruchomić sekundomierz i naciskając jednocześnie przycisk 5, zwolnić sworzeń 6 penetrometru, trzymając go w tym położeniu przez 5 sek. W tym czasie stożek powinien swobodnie zagłębiać się w smarze. Następnie dosunąć pręt 7 do sworznia 6 i odczytać penetrację wskazaną na tarczy 8. Podnieść sworzeń 6, dokładnie oczyścić stożek 3 i powtórzyć pomiar. Uwaga! Jeżeli penetracja badanego smaru jest większa niż 200, to w jednym naczyniu wykonać tylko jeden pomiar, ustawiając stożek na środku naczynia penetracyjnego. Kolejne pomiary przeprowadzić na świeżo przygotowanych próbkach smaru. Jeśli penetracja badanego smaru jest mniejsza niż 200, powtórzyć trzykrotnie pomiary w tym samym naczyniu, umieszczając stożek penetracyjny w połowie odległości między brzegiem a środkiem naczynia, w trzech punktach jednakowo od siebie oddalonych. Nie wygładzać powierzchni smaru po poprzednich pomiarach. 9

10 Opracowanie wyników Rys. 1. Penetrometr: 1 naczynie I, 2 stolik, 3 stożek, 4 lusterko, 5 przycisk, 6 sworzeń, 7 pręt, 8 tarcza, 9 naczynie II (ugniatarka) Za wynik końcowy przyjąć wartość średnią z pomiarów o dopuszczalnej różnicy między sobą o 12 działek Pomiar penetracji po ugniataniu Po usunięciu wierzchniej warstwy z badanej próbki smaru o grubości 50 mm napełnić nim naczynie penetracyjne II (ugniatarkę). Po zamknięciu umieścić naczynie w łaźni o temperaturze 25ºC. Poziom wody powinien sięgać co najmniej do wysokości 10 mm ponad pokrywę naczynia. Utrzymywać je w łaźni do osiągnięcia przez smar temperatury 25ºC. Następnie wyjąć naczynie z łaźni i dokonać 60 pełnych (podwójnych) suwów tłoka w czasie 60 sek. Zakończyć ugniatanie, gdy tłok znajdzie się w górnej części naczynia. W celu usunięcia pęcherzyków powietrza przekładać kilkakrotnie łopatką smar z dna naczynia na jego powierzchnię i wgniatać go ponownie do tego naczynia. Z kolei przenieść badany smar do naczynia penetracyjnego 1 i po wygładzeniu powierzchni przystąpić do pomiaru. Naczynie penetracyjne I ze smarem należy umieścić na stoliku penetracyjnym 2, a stożek penetracyjny 3 na środku badanej próbki tak, by jego koniec dotykał powierzchni smaru. Po wyzerowaniu aparatu uruchomić sekundomierz, naciskając jednocześnie przycisk zwalniający sworzeń penetrometru i trzymać go w tym położeniu przez 5 sek. Następnie dosunąć pręt do sworznia i odczytać penetrację. Po pierwszym pomiarze należy szybko przystąpić do następnych pomiarów na tej samej próbce, po uprzednim wymieszaniu, wgnieceniu i wygładzeniu jej powierzchni. 10

11 Opracowanie wyników Za wynik końcowy należy przyjąć średnią z pomiarów o dopuszczalnej różnicy między sobą o 8 działek Pomiar temperatury kroplenia smarów metodą Ubbelohde a Temperatura kroplenia według tej metody jest to temperatura, przy której spada pierwsza kropla badanego smaru, umieszczonego w naczynku przyrządu Ubbelohdego i ogrzewanego w ściśle określonych warunkach. W przypadku, gdy badany produkt nie spływa kroplami, lecz w postaci cylindrycznego słupka, wówczas za temperaturę kroplenia należy przyjąć temperaturę, przy której wysunięty słupek osiągnie dno probówki. Podaną metodą oznacza się temperaturę kroplenia smarów plastycznych, wazelin i cerezyn. Zasada oznaczania polega na wykorzystaniu standardowego aparatu Ubbelohd a. Wykonanie oznaczenia Napełnić łopatką naczynko 1 aparatu Ubbelohdego badanym smarem (rys. 2), zwracając przy tym uwagę, aby wewnątrz smaru nie pozostały pęcherzyki powietrza. Nadmiar smaru zgarnąć łopatką. Następnie wsunąć naczyńko do metalowej nasadki 2, aby jego brzeg dotykał nitów. Wyciśnięty przez termometr smar zgarnąć łopatką. Aparat Ubbelohdego z badanym produktem umieścić współśrodkowo za pomocą korka w probówce Rys. 2. Aparat Ubbelohdego: 1 naczynie, 2 metalowa nasadka, 3 termometr Przygotowany w ten sposób zestaw umieścić za pomocą korka współśrodkowo w probówce. Korek powinien mieć z boku pionowy rowek dla wyrównania ciśnień. Probówkę z termometrem umocowuje się w uchwycie i umieszcza w łaźni wodnej lub dla smarów o temperaturze kroplenia wyższej od 90ºC w łaźni olejowej lub glicerynowej. Do temperatury ok. 15ºC niższej od przypuszczalnej temperatury mięknienia smaru, ogrzewanie prowadzi się dość szybko. Powyżej tej temperatury przyrost temperatury nie powinien 11

12 wynosić więcej jak 1ºC na minutę. Podczas ogrzewania wody lub gliceryny w zlewce, ciecz mieszać mieszadłem mechanicznym. Za temperaturę kroplenia badanego smaru przyjmuje się tę temperaturę, przy której upada pierwsza kropla, lub przy której słupek smaru wysuwający się z naczynka dotknie dna probówki. Opracowanie wyników Wynikiem końcowym będzie średnia arytmetyczna z co najmniej dwóch pomiarów, nie różniących się więcej niż o 20ºC Identyfikacja smarów plastycznych Badanie odporności smarów na działanie wody Typ smaru plastycznego zdeterminowany jest rodzajem występującego w nim środka zagęszczającego. Określenie typu smaru sprowadza się więc do oznaczenia rodzaju występujących w nim środków zagęszczających, którymi najczęściej są mydła, stałe węglowodory lub substancje nieorganiczne. Uwaga! Przed przystąpieniem do identyfikacji próbki smaru plastycznego należy oznaczyć dla niego penetrację i temperaturę kroplenia Badanie odporności smarów na działanie wody Niewielką ilość badanego smaru rozetrzeć między palcami pod strumieniem bieżącej wody. Jeżeli smar jest odporny na działanie wody (nie ulega zmydleniu) można uznać, że jest to któryś z następujących smarów, np.: litowy, srebrowy, ołowiowy, barowy, strontowy, cynkowy, magnezowy, glinowy (są one odporne na działanie wody). W przypadku, gdy smar ulega zmydlaniu i wymywaniu, uznajemy go za smar sodowy, potasowy lub sodowopotasowy. Natomiast, gdy smar w trakcie wykonywania powyższej próby łatwo ulega emulgowaniu (zmienia barwę na jaśniejszą), ale nie ulega wymywaniu, można uznać go za smar wapniowy (zwany zwyczajowo towotem). Opracowanie wyników Określić odporność badanego smaru na działanie wody oraz na tej podstawie określić rodzaj mydła użytego do produkcji badanego smaru. 12

13 Badanie plamy smaru na bibule filtracyjnej Ugniecione kulki badanego smaru o średnicy około 1 2 mm umieścić na bibule filtracyjnej i ostrożnie ogrzewać nad maszynką elektryczną. W czasie ogrzewania łatwotopliwe składniki smaru wsiąkną w bibułę, a pozostałe utworzą na niej barwną plamę. Przeprowadzić identyfikację wiedząc, że: wazelina techniczna całkowicie topi się i wsiąka zostawiając jednolitą jasną plamę; smary wapniowe tworzą jasną plamę, pośrodku której widoczna jest miękka nie stopiona pozostałość z kropelkami wody; smary sodowe i sodowo-potasowe pozostają prawie nie zmienione z jasną obwódką, pochodzącą od oleju; w plamie pochodzącej ze smaru grafitowego widoczne są rozproszone cząstki grafitu. 13

14 4. OPRACOWANIE ĆWICZENIA 1. Na podstawie pomiaru penetracji smaru po ugniataniu ustalić klasę konsystencji smaru według NLGI (National Lubricating Greases Institute). Otrzymany wynik porównać z wielkością katalogową dla danego smaru. 2. Porównać oznaczoną temperaturę kroplenia z wartością podaną w tabeli w punkcie 3.1. instrukcji oraz ustalić bezpieczną temperaturę pracy smaru. 1. Przedstawić w formie tabelki wszystkie otrzymane wyniki (penetrację, temperaturę kroplenia, klasę konsystencji, odporność na działanie wody, rodzaj smaru zidentyfikowanego na podstawie jego plamy na bibule w porównaniu z plamami wzorcowymi oraz na podstawie badania odporności na działanie wody). 3. Opisać rodzaj i charakter otrzymanej plamy. 4. W załącznikach do ćwiczenia zamieszczono na końcu instrukcji artykuł naukowy dotyczący właściwości fizykochemicznych i użytkowych nowoczesnych smarów plastycznych. 5. FORMA I WARUNKI ZALICZENIA ĆWICZENIA LABORATORYJNEGO 1. zaliczenie tzw. wejściówki przed przystąpieniem do wykonania ćwiczenia. 2. złożenie poprawnego sprawozdania pisemnego z wykonanego ćwiczenia, które powinno zawierać: krótki wstęp teoretyczny, znaczenie eksploatacyjne mierzonych parametrów, opracowanie uzyskanych wyników wg instrukcji stanowiskowej. 3. zaliczenie końcowe na kolokwium pod koniec semestru. 14

15 Zadania i pytania do samodzielnego wykonania przez studenta Zadania 1. Temperatura kroplenia smarów wapniowych jest zawarta w granicach C. Określić na tej podstawie najwyższą bezpieczną temperaturę ich pracy. 2. Wiedząc, że temperatura kroplenia smarów sodowych i potasowych jest zawarta w granicach C, podać najwyższą temperaturę ich stosowania. W jakich warunkach smary te nie mogą być użytkowane? 3. Temperatura kroplenia smarów litowych zawiera się w przedziale C. Podać bezpieczną temperaturę ich pracy oraz zastosowanie. 4. Penetracja smaru ŁT43 po ugniataniu w temperaturze 25 C wyniosła średnio 235. Określić jego klasę konsystencji wg NLGI oraz określić, czy jest to właściwa klasa konsystencji dla tego smaru. Pytania 1. Zdefiniować pojęcie smaru plastycznego. 2. Wyjaśnić ogólny skład chemiczny i podać klasyfikację smarów plastycznych. 3. Na czym polega proces starzenia się smarów plastycznych? 4. Jaki jest cel pomiarów penetracji smarów i co określa się na ich podstawie? 5. Co to jest temperatura kroplenia smaru, jak się ją oznacza i w jakim celu? 6. Jaki jest wpływ wody i zmian temperatury na własności użytkowe smarów plastycznych? Podać smary odporne i wrażliwe na działanie wody. 7. W jaki sposób przeprowadza się test na wykrywanie obecności zanieczyszczeń mechanicznych w smarze i odporności smaru na działanie wody? 8. Jak przeprowadza się identyfikację rodzaju smaru na bibule filtracyjnej? 9. Co to są środki smarujące na sucho, podać ich rodzaje i właściwości oraz zastosowanie. 10. Na czym polega klasyfikacja smarów plastycznych wg. NLGI? 11. Co to są dodatki typu EP, AW i przeciwkorozyjne stosowane do smarów? 12. W jakim celu stosuje się dodatki disiarczku molibdenu MoS2 do produktów smarowych? 15

16 16

17 ZAŁĄCZNIKI DO ĆWICZENIA 17

18 18

19 19

20 20