Ocena odporności na ścinanie samochodowych. olejów przekładniowych. NAFTA-GAZ, ROK LXX, Nr 5 / 2014



Podobne dokumenty
ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 170

Testy i normy dla olejów silnikowych samochodów osobowych i ciężarowych

RHEOTEST Medingen Reometr RHEOTEST RN: Zakres zastosowań Smary

Opis produktu. Zalety

Ocena stabilności oksydacyjnej paliw do silników o zapłonie samoczynnym według projektowanych wymagań CEN

Walidacja rozszerzonego zakresu stosowania metody HFRR do oceny smarności olejów napędowych z biokomponentami

Shell Morlina S4 B 220 Zaawansowany przemysłowy olej łożyskowy i obiegowy

ZAKŁAD POJAZDÓW SAMOCHODOWYCH I SILNIKÓW SPALINOWYCH ZPSiSS WYDZIAŁ BUDOWY MASZYN I LOTNICTWA

Q = 0,005xDxB. Q - ilość smaru [g] D - średnica zewnętrzna łożyska [mm] B - szerokość łożyska [mm]

MOTUL MOTOR OIL Środki smarne do samochodów i motocykli zabytkowych

Olej 5W30 Motorcraft XR Synth 5l. Opis

PRZECIWZUŻYCIOWE POWŁOKI CERAMICZNO-METALOWE NANOSZONE NA ELEMENT SILNIKÓW SPALINOWYCH

CZTEROKULOWA MASZYNA TARCIA ROZSZERZENIE MOŻLIWOŚCI BADAWCZYCH W WARUNKACH ZMIENNYCH OBCIĄŻEŃ

Hydrauliczny olej premium dla przemysłu

Badania tribologiczne dodatku MolySlip 2001G

Seria Mereta Syntetyczne, przemysłowe oleje obiegowe i przekładniowe

WPŁYW NIEKONWENCJONALNYCH DODATKÓW: α BN, SFR I POLY TFE NA WŁAŚCIWOŚCI SMARNOŚCIOWE I REOLOGICZNE OLEJU BAZOWEGO

Smary plastyczne europejskie normy klasyfikacyjne i wymagania jakościowe

HydraWay EE. Nowa generacja efektywnego energetycznie płynu hydraulicznego

Problemy z silnikami spowodowane zaklejonymi wtryskiwaczami Wprowadzenie dodatku do paliwa DEUTZ Clean-Diesel InSyPro.

Nowe linie produktów KAMOKA: oleje i preparaty konserwująco- smarujące

Opis produktu. Zalety

Wprowadzenie Metodyki badawcze

Rok akademicki: 2030/2031 Kod: RBM ET-s Punkty ECTS: 2. Poziom studiów: Studia II stopnia Forma i tryb studiów: Stacjonarne

WPŁYW PROMIENIOWANIA ULTRAFIOLETOWEGO NA LEPKOŚĆ OLEJÓW SMAROWYCH

Pakiet cetanowo-detergentowy do uszlachetniania olejów napędowych przyjaznych środowisku

STANOWISKOWE BADANIE ZESPOŁU PRZENIESIENIA NAPĘDU NA PRZYKŁADZIE WIELOSTOPNIOWEJ PRZEKŁADNI ZĘBATEJ

Problemy eksploatacyjne silników badawczych CFR Waukesha

Przekładnie ślimakowe / Henryk Grzegorz Sabiniak. Warszawa, cop Spis treści

Ekonomiczny olej do silników benzynowych i Diesla. ACEA A5/B5, API SL/CF APROBATY: OPEL/GM-LL-A-025 SAE 0W-30

BADANIE WPŁYWU DODATKU PANTHER 2 NA TOKSYCZNOŚĆ SPALIN SILNIKA ZI

Opis modułu kształcenia Materiałoznawstwo środków smarowych

BADANIA WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNYCH SMARU PLASTYCZNEGO MODYFIKOWANEGO PROSZKIEM PTFE I MIEDZI

DURON-E Heavy Duty Engine Oils

Rok akademicki: 2030/2031 Kod: STC s Punkty ECTS: 2. Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: -

OBLICZANIE KÓŁK ZĘBATYCH

Pierwszy olej zasługujący na Gwiazdę. Olej silnikowy marki Mercedes Benz.

Wpływ dodatku Panther na toksyczność spalin silnika ZI

Załącznik Nr 1 do Umowy Nr... zawartej w dniu... pomiędzy MPK Sp. z o.o. we Wrocławiu a... Specyfikacja Asortymentowo-Ilościowo-Cenowa

ĆWICZENIE NR.6. Temat : Wyznaczanie drgań mechanicznych przekładni zębatych podczas badań odbiorczych

Oferta badawcza. XVI Forum Klastra Bioenergia dla Regionu 20 maja 2015r. dr inż. Anna Zamojska-Jaroszewicz

DURON-E Heavy Duty Engine Oils

Hydraulic SyntWay Syntetyczny olej hydrauliczny dla przemysłu

Łożyska ślizgowe - podstawowe rodzaje

Rafineria w Jasle producent olei. RAFINERIA W JAŚLE Sp. z o.o Jasło, ul. 3 Maja 101 Dział Obsługi Klienta tel.

DEGA. Diesel and Gas Mixture. LPG Powietrze. Spaliny ON + LPG. tylko ON!! ON+LPG. Termopara spalin ON + LPG. Wykres mocy [KW]

SPIS TREŚCI Wprowadzenie...str.3 Budowa oznaczenia...str.4 Dane techniczne pomp PZ4 3a. Grupa I...str.5 3b. Grupa II...str.5 3c. Grupa III...str.

Opis modułu kształcenia Materiałoznawstwo paliw ciekłych

SMAROWANIE PRZEKŁADNI

Łódź, maja 1997 r. WPŁYW RODZAJU DODATKU USZLACHETNIAJĄCEGO OLEJ NA PRZEBIEG PROCESU SAMOSMAROWANIA ŁOŻYSKA POROWATEGO

NARZĘDZIA DO DYSTRYBUCJI SMARÓW

Wzrost produktywności i zrównoważony rozwój

ZASTOSOWANIE WŁASNOŚCI ZALECENIA MOTUL SPECIFIC VW /503.00/ W-30

Ćw. 4. BADANIE I OCENA WPŁYWU ODDZIAŁYWANIA WYBRANYCH CZYNNIKÓW NA ROZKŁAD CIŚNIEŃ W ŁOśYSKU HYDRODYNAMICZNYMM

BADANIA NAD MODYFIKOWANIEM WARUNKÓW PRACY ŁOŻYSK ŚLIZGOWYCH SILNIKÓW SPALINOWYCH

DIAGNOSTYKA INTENSYWNOŚCI ZUŻYCIA OLEJU SILNIKOWEGO W CZASIE EKSPLOATACJI

Typowe wartości filmu olejowego w um.

Rok akademicki: 2013/2014 Kod: STC s Punkty ECTS: 2. Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: -

Wpływ dodatku Molyslip 2001E na właściwości. przeciwzużyciowe olejów silnikowych

Szczegółowe określenie przedmiotu zamówienia, z uwzględnieniem podziału na zadania. Formularz cenowy.

Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny INSTYTUT INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ ZAKŁAD METALOZNAWSTWA I ODLEWNICTWA

Zawartość zanieczyszczeń stałych w paliwach do silników Diesla, w aspekcie wymagań stawianych przez Światową Kartę Paliw

Rafineria w Jasle producent olei. RAFINERIA W JAŚLE Sp. z o.o Jasło, ul. 3 Maja 101 Dział Obsługi Klienta tel.

Załącznik nr 1. II Określenie przedmiotu zamówienia. 1. Grupa OLEJE SILNIKOWE

Łożyska wieńcowe PSL Montaż i konserwacja

Badania biegłości laboratorium poprzez porównania międzylaboratoryjne

ANGIELSKIE OLEJE PRZEKŁADNIOWE

Filtrowalność olejów smarowych według PN-ISO 13357

- PZ3-III-2 (płyta polska prostokątna, przyłącza gwintowe metryczne)...str wykresy: grupa II (PZ3, sekcja PZW3)...str.12 5c.

Opis modułu kształcenia Materiałoznawstwo paliw

Mechanika i Budowa Maszyn Studia pierwszego stopnia

ROZPORZĄDZENIE MINISTRA GOSPODARKI 1) z dnia 22 stycznia 2009 r. w sprawie wymagań jakościowych dla biopaliw ciekłych 2)

mocniejszy silnik i oszczędność paliwa dla wymagających kierowców.

POPRAW PARAMETRY UŻYTKOWE SWOJEGO MOTOCYKLA OLEJE SILNIKOWE DO MOTOCYKLI MOL DYNAMIC RÓWNIEŻ DLA EKSTREMALNEJ WYDAJNOŚCI

NAPRĘŻENIA ŚCISKAJĄCE PRZY 10% ODKSZTAŁCENIU WZGLĘDNYM PRÓBEK NORMOWYCH POBRANYCH Z PŁYT EPS O RÓŻNEJ GRUBOŚCI

Wprowadzenie. Budowa pompy

BADANIA POKRYWANIA RYS W PODŁOŻU BETONOWYM PRZEZ POWŁOKI POLIMEROWE

Dane techniczne Obowiązują dla roku modelowego Amarok

...str.3...str.4 ...str.5...str.5 ...str.6...str.8...str.10

Ewidentne wydłużenie czasu eksploatacji maszyn i urządzeń w przemyśle w wyniku zastosowania produktów z grupy Motor-Life Professional

BADANIE ODPORNOŚCI NA PRZENIKANIE SUBSTANCJI CHEMICZNYCH PODCZAS DYNAMICZNYCH ODKSZTAŁCEŃ MATERIAŁÓW

BADANIA WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNYCH BRĄZU CuSn12Ni2

Destylacja benzyny silnikowej z zawartością do 10% (V/V ) etanolu obliczanie jej parametrów metodą addytywnych wskaźników mieszania

BADANIA WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNYCH BRĄZU CuSn12Ni2 W OBECNOŚCI PREPARATU EKSPLOATACYJNEGO O DZIAŁANIU CHEMICZNYM

Oleje syntetyczne Mobil Delvac. Wyjątkowa jakość wśród syntetyków

ON MF Świebodzin, ZAPROSZENIE

BADANIA SMARNOŚCI WYBRANYCH PALIW ZASTĘPCZYCH STOSOWANYCH W TRANSPORCIE SAMOCHODOWYM

NAFTA-GAZ grudzień 2009 ROK LXV

Siłownik liniowy z serwonapędem

Część III Opis Przedmiotu Zamówienia (OPZ) Załącznik Nr 1 do Umowy Nr... zawartej w dniu... pomiędzy MPK Sp. z o.o. we Wrocławiu a...

ANALIZA SYSTEMU POMIAROWEGO (MSA)

Wybrane metody badań środków smarowych

Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych - ćwiczenie nr 2. przedmiot: Metody Analizy Technicznej kierunek studiów: Technologia Chemiczna, 3-ci rok

ENERGY+ energetyzer paliwa

Kompatybilność cieczy eksploatacyjnych stosowanych w pojazdach mechanicznych z uszczelnieniami elastomerowymi

Stanowisko napędów mechanicznych

Podstawy Konstrukcji Maszyn. Wykład nr. 13 Przekładnie zębate

Rada Unii Europejskiej Bruksela, 17 stycznia 2017 r. (OR. en)

Czysty olej dzięki urządzeniom CC. Jensen

ON INFLUENCE OF DIESEL OIL SORT ON FRICTION AND WEAR PROCESSES Tarkowski Piotr, Paluch Roman Katedra Pojazdów Samochodowych Politechnika Lubelska

Transkrypt:

NAFTA-GAZ, ROK LXX, Nr 5 / 2014 Stanisław Oleksiak Instytut Nafty i Gazu Państwowy Instytut Badawczy Ocena odporności na ścinanie samochodowych olejów przekładniowych W artykule omówiono klasyfikację lepkościową samochodowych olejów przekładniowych, mechanizm działania wiskozatorów i metody oceny odporności na ścinanie. Zgodnie z SAE J306, ocena względnej utraty lepkości oleju prowadzona jest według normy CEC L-45-99 przy użyciu aparatu czterokulowego wyposażonego w głowicę z łożyskiem stożkowym. Przedstawiono szczegóły procedury badania CEC L-45-99 z uwzględnieniem precyzji metody oszacowanej na podstawie badań międzylaboratoryjnych. Zamieszczono przykładowe wyniki badań różnych olejów przekładniowych. Słowa kluczowe: oleje przekładniowe, test KRL, test TRB, odporność na ścinanie. Determining the shear stability of automotive gear oils The article discusses the viscosity classification of automotive gear oils, mechanism of viscosity modifiers action and methods of assessing shear stability. According to SAE J306 the evaluation of relative oil viscosity loss is done using the CEC L-45-99 test method using the four-ball tester equipped with the tapered roller bearing adapter. Details of the CEC L-45-99 test procedure is presented taking into account the precision of the method estimated on the basis of interlaboratory studies. Test results of different gear oils are also included. Key words: gear oils, KRL test, TRB test, shear stability. Wprowadzenie Jednym z podstawowych zadań środków smarowych stosowanych w przekładniach zębatych jest zabezpieczenie powierzchni zębów przed zużyciem przez utworzenie filmu smarującego o odpowiedniej grubości. W przypadku olejów przekładniowych uzyskanie pożądanej grubości filmu smarującego uzależnione jest przede wszystkim od lepkości oleju, która z kolei jest funkcją lepkości olejów bazowych i modyfikatorów lepkości (jeśli są dodawane). Gdy komponenty te ulegają w czasie pracy ścinaniu, dochodzi do utraty lepkości oleju i zmniejszenia grubości filmu, co zwiększa ryzyko wystąpienia styku powierzchni typu metal metal i skrócenia żywotności przekładni. Rosnący nacisk na oszczędność paliwa, wydłużone okresy między wymianami oleju i wprowadzenie nowych parametrów jakościowych, w tym wymagań dotyczących rozszerzonego zakresu temperatury pracy, spowodowały wzrost zastosowania wielosezonowych olejów przekładniowych nowych klas lepkościowych. Oleje te mogą zawierać stosunkowo wysoki poziom dozowania dodatków polimerowych. Samochodowe skrzynie biegów przechodzą szybką i nieustanną ewolucję. Od zwykłych skrzyń manualnych, przez automaty i sekwencje, po dzisiejsze skomplikowane przekładnie dwusprzęgłowe. Stosowane w nich mechanizmy z biegiem czasu zaczęły pracować pod coraz większym obciążeniem, a to stawiało nowe wyzwania przed producentami olejów przekładniowych. Poprawa aerodynamiki samochodów, zmniejszenie wymiarów przekładni głównej i elementów układu napędowego spowodowały w ostatnich 313

NAFTA-GAZ latach znaczący wzrost temperatur pracy przekładni. Zmiany te przyczyniły się do rosnącego zainteresowania olejami przekładniowymi syntetycznymi lub częściowo syntetycznymi, zawierającymi duże ilości (nawet powyżej 25%) modyfikatorów lepkości. Równolegle ze zmianami w technologii produkcji olejów przekładniowych pojawiały się nowe metody badawcze, które miały określać odporność olejów przekładniowych na ścinanie i wskazywać ich rzeczywistą przydatność do stosowania w praktyce. Klasyfikacja lepkościowa olejów przekładniowych SAE J306 zawiera dodatkowe wymaganie pozostania oleju w deklarowanej klasie lepkości po 20-godzinnym ścinaniu w łożysku stożkowym, zgodnie z procedurą badawczą CEC L-45-99. Tablica 1. Klasyfikacja lepkościowa olejów przekładniowych SAE J 306 JUN2005 [10] Klasa lepkości SAE Aktualnie obowiązującą wersję klasyfikacji SAE J306 przedstawiono w tablicy 1 [10]. Najwyższa temperatura dla lepkości 150 000 cp [ C] kinematyczna w temperaturze 100 C minimum maksimum 70W 55 4,1-75W 40 4,1-80W 26 7,0-85W 12 11,0-80 * - 7,0 < 11,0 85 * - 11,0 < 13,5 90 * - 13,5 < 18,5 110 * - 18,5 < 24,0 140 * - 24,0 < 32,5 190 * - 32,5 < 41,0 250 * - 41,0 - * Olej musi spełniać limit minimalnej lepkości po 20-godzinnym ścinaniu w łożysku stożkowym, zgodnie z procedurą badawczą CEC L-45-99. jest miernikiem zdolności cieczy do spełnienia roli smaru w określonych warunkach pracy, na które składają się ciśnienie i prędkość obrotowa współpracujących części oraz temperatura. Z uwagi na duże znaczenie lepkości olejów smarowych, dla każdego typu oleju określa się stosunkowo wąski zakres wymaganej lepkości kinematycznej, w zależności od warunków, w jakich ma on pracować. olejów mineralnych zależy w dużym stopniu od temperatury. Im mniejsze zmiany lepkości w funkcji temperatury, tym wyższa jest wartość użytkowa oleju. Uzyskanie korzystniejszych, ze względów eksploatacyjnych, charakterystyk reologicznych, tj. jak najlepszych zależności lepkościowo-temperaturowych, możliwe jest dzięki wprowadzeniu do oleju bazowego dodatku lepkościowego, tzw. modyfikatora lepkości lub wiskozatora [2]. Najczęściej stosowane dodatki lepkościowe są związkami o charakterze polimerów, które mają kształt gęsto upakowanych kłębków i przypominają małe kulki toczące się jedna po drugiej bez oddziaływania na płynięcie oleju. Kłębki te rozwijają się w miarę wzrostu temperatury oleju w długie Mechanizm działania modyfikatorów lepkości Rys. 1. Schemat mechanizmu działania wiskozatorów łańcuchy z bocznymi podstawnikami. Schematycznie mechanizm ich działania pokazano na rysunku 1 [13]. Ze wzrostem temperatury i rozluźnieniem zbitej struktury polimerów pojawiają się dodatkowe oddziaływania przyciągające (siły Van der Waalsa) pomiędzy molekułami oleju bazowego a rozgałęzionymi łańcuchami wiskozatora. Przeciwdziała to naturalnemu spadkowi lepkości ze wzrostem temperatury. obniża się, ale mniej intensywnie. Podwyższenie temperatury daje wzrost energii zmniejszającej siły kohezji makromolekularnej. Kłębki powiększają swoje rozmiary, co powoduje wzrost lepkości wraz ze wzrostem temperatury [4]. Czynniki mechaniczne o dużych naprężeniach ścinających doprowadzają w pierwszym etapie do odkształcania kłębków makromolekuł, zgodnego z przepływem oleju, a następnie z rozrywaniem łańcuchów. W takim przypadku mamy do czynienia najpierw z czasowym, a następnie z trwałym obniżeniem lepkości. Z tego powodu dodatki lepkościowe muszą być odporne na ścinanie, czyli nie mogą być podatne na rozrywanie łańcucha [9]. 314 Nafta-Gaz, nr 5/2014

artykuły Metody badań odporności olejów na ścinanie W ciągu ostatnich lat stosowano wiele metod badawczych służących do oceny trwałej utraty lepkości środków smarowych zawierających dodatki polimerowe. Ponieważ warunki ścinania w zależności od zastosowania produktu mogą się znacznie różnić, wiele stanowisk badawczych opracowano w oparciu o konkretne potrzeby. Kilka najpopularniejszych testów scharakteryzowano w tablicy 2 [11]. testów stanowiskowych odniesiono do rezultatów utraty lepkości oleju przekładniowego po eksploatacji w taksówce na dystansie 80 000 kilometrów. Okazało się, że najbardziej zbieżne z eksploatacją wyniki uzyskano w 20-godzinnym teście KRL/TRB, gdzie olej ścinany jest w pracującym pod obciążeniem łożysku stożkowym. Na rysunku 2 zestawiono uzyskane wyniki [6]. Tablica 2. Metody badań odporności olejów na ścinanie Metoda badania Procedura Aparat Zastosowanie Ultradźwiękowa ASTM D2603-01:2013 ASTM D5621-07 Oscylator ultradźwiękowy Oleje hydrauliczne/atf Pompa wtryskiwacz PN-EN ISO 20844:2009 CEC L-14-93 ASTM D7109-12 Wtryskiwacz silnika Diesla Oleje silnikowe/hydrauliczne FZG CEC L-37-T-85 (obecnie wycofana) Przekładnia zębata ATF/oleje przekładniowe KRL/TRB * Łożysko stożkowe CEC L-45-99 ISO 26422:2011 DIN 51350/6 * KRL niem. Kegelrollenlager, TRB ang. Tapered Roller Bearing. Łożysko stożkowe ATF/oleje przekładniowe Badany olej Tablica 3. Porównanie wyników badania odporności na ścinanie dwóch olejów przekładniowych [11] początkowa po próbie Metoda badania Ultradźwiękowa FZG KRL/TRB Spadek lepkości [%] po próbie Spadek lepkości [%] po próbie Spadek lepkości [%] A 15,1 13,4 11,0 13,0 13,9 10,5 30,5 B 19,4 19,4 0,0 18,7 4,1 18,7 4,1 Wzrost ostrości testu Uwaga: lepkość (kinematyczna) oznaczana w temp. 100 C; KRL/TRB ścinanie w łożysku stożkowym, 20-godzinna procedura badawcza. Dla zilustrowania ostrości różnych metod badawczych, w tablicy 3 zestawiono przykładowe wyniki badania odporności na ścinanie dwóch olejów przekładniowych SAE 75W/90, oznaczonych jako A i B. W przypadku oleju A widać wyraźnie zwiększający się spadek lepkości wraz ze wzrostem ostrości testu. Olej B nie wykazuje takiej zależności. Dane te niezaprzeczalnie pokazują, że w zależności od metody badawczej ocena trwałej utraty lepkości może być znacznie zróżnicowana. W celu wybrania metody badawczej do oceny odporności na ścinanie olejów przekładniowych niezbędne stało się odniesienie wyników uzyskanych na stanowiskach badawczych do rezultatów z eksploatacji. Wyniki poszczególnych Trwały spadek lepkości [%] 35 30 25 20 15 10 5 0 5 olej A olej B 1 2 3 4 Metoda ścinania Rys. 2. Porównanie wyników testów stanowiskowych i badań eksploatacyjnych 1 ścinanie ultradźwiękowe, 2 ścinanie w maszynie FZG, 3 ścinanie w łożysku stożkowym (KRL/TRB), 4 eksploatacja w taksówce na dystansie 80 000 km Nafta-Gaz, nr 5/2014 315

NAFTA-GAZ Metoda badania odporności olejów na ścinanie w łożysku stożkowym (KRL/TRB) Opracowany w Europie przez firmę Volkswagen test polega na ścinaniu badanego oleju w łożysku stożkowym, umieszczonym w specjalnej termostatowanej głowicy dostosowanej do aparatu czterokulowego. Łożysko obciążone jest stałą siłą osiową, a wewnętrzny pierścień obraca się z niezmienną prędkością obrotową przez 20 godzin. Po zakończeniu testu badany olej usuwa się z obudowy łożyska, po czym określana jest jego lepkość kinematyczna. Części składowe głowicy przystosowanej do aparatu czterokulowego Stanhope Seta pokazano na fotografii 1, a schemat głowicy z łożyskiem przedstawiono na rysunku 3. Fot. 1. Elementy składowe głowicy z łożyskiem stożkowym (fot. INiG) ratoryjnych metoda została zatwierdzona do stosowania i obecnie ma oznaczenie CEC L-45-99 Odporność olejów przekładniowych na ścinanie [6]. Tę samą procedurę badania wprowadzono również w Europie jako normę ISO 26422:2011 Oznaczanie odporności na ścinanie olejów smarowych zawierających polimery Metoda z zastosowaniem łożyska stożkowego [5]. Zgodnie z wymaganiami ww. norm stanowisko badawcze składa się z: standardowego aparatu czterokulowego, głowicy do umieszczenia łożyska stożkowego typu SKF32008XQ, stanowiącego element testowy, układu kontrolno-sterującego zapewniającego utrzymanie stałej temperatury pracy łożyska i wyłączającego stanowisko po wykonaniu określonej liczby obrotów. Stanowisko badawcze powinno pracować w warunkach zestawionych w tablicy 4 [3, 5]. Tablica 4. Warunki testu KRL/TRB Parametr testu Warunki Prędkość obrotowa silnika (1475 ± 25) min 1 Temperatura oleju smarowego (60 ± 1) C Ilość oleju smarowego (40 ± 0,5) ml Obciążenie (5000 ± 200) N Czas trwania testu 1 740 000 obrotów, co odpowiada około 20 godzinom Rys. 3. Schemat głowicy z łożyskiem stożkowym [3, 5] 1 ramię reakcyjne, 2 badany olej, 3 uszczelka typu O-ring, 4 uszczelka typu O-ring, 5 bieżnia wewnętrzna, 6 trzpień napędzający, 7 zespół napędzający wewnętrzną bieżnię, 8 nakrętka dociskowa, 9 bieżnia zewnętrzna, 10 urządzenie do regulacji temperatury, 11 wlot chłodziwa, 12 obudowa, 13 stożkowy wspornik montażowy, 14 umiejscowienie czujnika temperatury Metoda badania w łożysku stożkowym została adaptowana i dopracowana przez Grupę Roboczą CEC (Coordinating European Council for the Development of Performance Tests for Transportation Fuels, Lubricants and Other Fluids Europejską Radę Koordynacyjną ds. Rozwoju Metod Badań Paliw, Środków Smarowych i Innych Płynów Stosowanych w Transporcie), która sprecyzowała ostatecznie warunki badania i zaproponowała odpowiednie ciecze wzorcowe. Po przeprowadzeniu badań międzylabo- Dla części aplikacji mogą być stosowane odpowiednio dłuższe biegi testowe. Z niektórymi ostrymi warunkami w przekładniach manualnych lub mostach napędowych dobrze korelują testy 200-godzinne. Miarą odporności na ścinanie jest względny spadek lepkości (R V ) wyrażony w %, definiowany równaniem: R V v0 v v 0 1 100 gdzie: v 0 lepkość kinematyczna w 100 C świeżego oleju, v 1 lepkość kinematyczna w 100 C oleju po ścinaniu. Zgodnie z wymaganiami normy CEC L-45-99, przed rozpoczęciem badań z użyciem nowego łożyska SKF32008XQ należy skontrolować, czy łożysko to spełnia wstępne wymagania, stosując procedurę sprawdzenia i ewentualnego docierania. Procedura ta w 2012 roku została istotnie zmieniona zamiast oleju wzorcowego RL 181 wprowadzono olej wzorcowy RL 209. Żeby łożysko mogło być stosowane 316 Nafta-Gaz, nr 5/2014

artykuły do dalszych badań, spadek lepkości po teście kontrolnym na oleju RL 209 powinien mieścić się w granicach od 7,5 do 10,9%. Procedura wymaga również okresowego sprawdzania stanowiska przy zastosowaniu dwóch olejów wzorcowych: wspomnianego już RL 209 (co 10 testów) i RL 210 (co 20 testów). Dla oleju wzorcowego RL 209, podobnie jak dla wstępnej kontroli łożyska, wyniki powinny zawierać się granicach od 7,5 do 10,9%, a dla oleju RL 210 od 16,5 do 26,3% [3]. Informacje dotyczące precyzji metody podano zarówno w normie CEC-L-99, jak i w ISO 26422:2011. W normie ISO oszacowano odtwarzalność na podstawie pomiarów kontroli jakości badań prowadzonych przez CEC w latach 2000 2007. Ponieważ nie wymagano powtórzenia pomiarów, nie była możliwa pełna obróbka statystyczna według ISO 4259. Zestawy danych użyte do ustalenia precyzji oparte są na wynikach uzyskanych z około 15 laboratoriów przez grupę roboczą CEC SG-T-045. Laboratoria wykorzystywały od jednego do pięciu stanowisk badawczych, wykonując około 1000 pojedynczych pomiarów kontroli jakości, stosując oleje RL 181, RL 209 i RL 210 w okresie od 2000 do 2007 roku. Rezultaty analizy statystycznej tych wyników zestawiono w tablicy 5. Obecnie Grupa Robocza CEC SG-T-045 sprawuje nadzór nad stosowaniem metody i zapewnieniem dostaw olejów wzorcowych oraz kontrolą precyzji metody. W najnowszym wydaniu normy CEC-L-99 (wydanie nr 5 z 23.08.2012 r.) precyzja metody oszacowana została na podstawie wyników badań olejów wzorcowych dostarczanych do systemu monitoringu metod badawczych CEC-TMS (Test Monitoring System) przez laboratoria należące do grupy roboczej. Do obliczenia precyzji wykorzystano wyniki testów z zastosowaniem olejów wzorcowych RL 181, RL 209 i RL 210, przeprowadzonych w okresie: październik 2010 r. wrzesień 2011 r. W badaniach uczestniczyło 18 laboratoriów, które wygenerowały w sumie 390 wyników. Statystykę precyzji podsumowano w tablicy 6. Tablica 5. Wyznaczona precyzja dla odtwarzalności (procentowy spadek lepkości) w oparciu o wyniki z lat 2000 2007 [5] Olej wzorcowy Parametr RL 181 RL 209 RL 210 Ilość pomiarów 649 209 147 Średni spadek lepkości [%] 12,5 8,1 22,0 Odchylenie standardowe 1,42 1,61 2,09 Oszacowana odtwarzalność (R) [%] 3,9 4,5 5,8 Tablica 6. Zestawienie wyników oszacowania precyzji w oparciu o wyniki CEC z lat 2010 2011 [7] Olej wzorcowy RL 181 RL 209 RL 210 Okres zbierania danych 10.2010 09.2011 10.2010 09.2011 10.2010 09.2011 Ilość laboratoriów 18 18 18 Ilość wyników 110 142 138 Średni spadek lepkości [%] 12,79 8,61 21,54 Powtarzalność (r) [%] 4,23 3,91 4,94 Odtwarzalność (R) [%] 4,84 4,67 5,75 Wyniki badań odporności na ścinanie Spadek lepkości olejów przekładniowych po badaniu w łożysku stożkowym wynosi zwykle od części procenta do kilku procent. Przykładowe wyniki badań dwóch olejów przekładniowych, jednego klasy GL-4 80W/90 i drugiego klasy GL-5 85W/90, przedstawiono na rysunku 4. Zaobserwowany spadek lepkości po 20-godzinnym teście KRL/TRB dla drugiego oleju (GL-5) jest prawie dwudziestokrotnie niższy niż dla pierwszego, ale obydwa oleje mieszczą się z dużym zapasem w wyjściowej klasie lepkości od 13,5 do < 18,5 mm 2 /s [8]. W USA w 2007 roku przeprowadzono badania kilkunastu dostępnych na rynku olejów przekładniowych klasy GL-5 o lepkości 75W/90 (syntetycznych) i 80W/90 (mineralnych), produkowanych 19 16 13 10 17,22 lepkość wyjściowa spadek lepkości 5,75% 16,23 lepkość po teście KRL 17,18 Olej GL 4 80W/90 Olej GL 5 85W/90 Rys. 4. Przykładowe wyniki testu KRL/TRB dla dwóch olejów przekładniowych spadek lepkości 0,30% 17,13 Nafta-Gaz, nr 5/2014 317

NAFTA-GAZ m.in. przez firmy: Amsoil, Castrol, Lucas, Mobil, Pennzoiln oraz Valvoline. Wyniki pomiarów lepkości wyjściowej i po teście KRL/TRB przedstawiono na rysunku 5. Względny procentowy spadek lepkości po teście KRL/TRB zilustrowano na rysunku 6 [1]. Rysunek 5 pokazuje wyjściową lepkość badanych olejów oraz lepkość po teście KRL/TRB. Klasyfikacja SAE J306 wymaga, aby lepkość oleju klasy SAE 90 w temperaturze 100 C mieściła się w przedziale od 13,5 do 18,49 mm 2 /s. Dwa z badanych olejów (oznaczone jako C i L) miały lepkość wyjściową znacznie powyżej dopuszczalnej górnej granicy. Pomiar lepkości po teście KRL/TRB wykazał, że siedem spośród trzynastu badanych olejów nie spełnia wymagań klasyfikacji J306 pod względem odporności na ścinanie. Trzy oleje wykazały się względnym spadkiem lepkości powyżej 30% (rysunek 6), przy czym jeden z nich (L), odznaczający się lepkością znacznie powyżej górnej granicy, nie zmieścił się w klasie lepkości po teście KRL/TRB. Zmiana lepkości [%] 24 21 18 15 12 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 9 Badane oleje lepkość wyjściowa lepkość po teście KRL/TRB Rys. 5. Wyniki badania odporności na ścinanie w teście KRL/TRB dostępnych na rynku olejów przekładniowych Badane oleje Rys. 6. Porównanie względnego spadku lepkości olejów przekładniowych po teście KRL/TRB Podsumowanie Efektywne smarowanie przekładni zębatych wymaga utworzenia filmu smarującego o odpowiedniej grubości. W przypadku olejów przekładniowych uzyskanie właściwej grubości filmu smarującego uzależnione jest przede wszystkim od lepkości oleju, która z kolei jest funkcją lepkości olejów bazowych i modyfikatorów lepkości. Klasyfikacja lepkościowa olejów przekładniowych SAE J 306 obejmuje wymagania dotyczące odporności olejów na ścinanie mechaniczne, oznaczanej zgodnie z normą CEC L-45-A-99. Ocena względnej utraty lepkości oleju prowadzona jest przy użyciu aparatu czterokulowego wyposażonego w specjalną termostatowaną głowicę z łożyskiem stożkowym. Ta sama procedura badania znana jest jako norma ISO 26422:2011 Oznaczanie odporności na ścinanie olejów smarowych zawierających polimery Metoda z zastosowaniem łożyska stożkowego. Metody te, nadzorowane przez odpowiednie grupy robocze, pozwalają na ocenę stabilności lepkości oleju pod wpływem naprężeń ścinających w warunkach najbardziej zbieżnych z eksploatacją, gwarantując zachowanie precyzji testów. Mimo że wymagania pozostania w deklarowanej klasie lepkości po 20-godzinnym ścinaniu w łożysku stożkowym obowiązują od kilkunastu lat, badania rynkowe wykazały, że część olejów przekładniowych renomowanych firm nie spełnia tego warunku. Prosimy cytować jako: Nafta-Gaz 2014, nr 5, s. 313 319 Artykuł powstał na podstawie pracy statutowej pt.: Walidacja wybranych stanowiskowych metod oceny właściwości smarnych olejów i smarów praca INiG na zlecenie MNiSW; nr archiwalny: DK-4100-59/13, nr zlecenia: 59/TE/13. 318 Nafta-Gaz, nr 5/2014

artykuły Literatura [1] A Study of Automotive Gear Lubes, AMSOIL Drivetrain Division, 2007, www.goodsenseoil.com/g2457- GearOilWhitePaper.pdf (dostęp: wrzesień 2013). [2] Bartz W. J.: Influence of Viscosity Index Improver, Molecular Weight, and Base Oil on Thickenning, Shear stability, and Evaporation Losse of Multigrade Oils. Lubrication Science 2000, vol. 12, no. 3, pp. 215 237. [3] CEC L-45-99 Viscosity Shear Stability of Transmission Lubricants. Wydanie nr 5 z 23.08.2012. [4] Herman D., Gorzkowska A.: Wplyw typu modyfikatora lepkosci na zmiane wlasciwosci reologicznych oleju smarowego. Nafta-Gaz 2001, nr 7 8, s. 403 413. [5] ISO 26422:2011 Petroleum and related products Determination of shear stability of lubricating oils containing polymers Method using a tapered roller bearing. [6] Lubrizol Future Directions. Materialy z seminarium. Krakow 1999. [7] Materialy Grupy Roboczej CEC SG-T-045 z lat 1999 2013. [8] Oleksiak S.: Opracowanie metody oceny odpornosci olejow na scinanie mechaniczne w lozysku stozkowym. Dokumentacja ITN nr 3363/2000. [9] Ratiu T. M.: Understanding Shear Stability, http://ezinearticles.com/?understanding-shear-stability&id=6817925 (dostęp: sierpień 2013). [10] SAE J306 Automotive Gear Lubricant Viscosity Classification, June 14, 2005. [11] Schnur E. R.: Evaluating Gear Lubricant Shear Stability. SAE 961108. [12] Tuszynski W., Rogos E.: Nowoczesne metody badania wlasciwosci tribologicznych olejow smarowych. Nafta-Gaz 2010, nr 10, s. 927 935. [13] www.mobilindustrial.com/ind/english/files/tt-hydraulic-fluidshear-stability.pdf (dostęp: wrzesień 2013) Dr inż. Stanisław Oleksiak Adiunkt, kierownik Zakładu Oceny Właściwości Eksploatacyjnych. Instytut Nafty i Gazu Państwowy Instytut Badawczy ul. Lubicz 25A 31-503 Kraków E-mail: stanislaw.oleksiak@inig.pl OFERTA ZAKŁAD OCENY WŁAŚCIWOŚCI EKSPLOATACYJNYCH Zakres działania: ocena w testach laboratoryjnych właściwości fizykochemicznych oraz użytkowo-eksploatacyjnych wg najnowszych procedur badawczych; zarówno europejskich jak i amerykańskich:» paliw ciekłych, biopaliw i biokomponentów,» materiałów smarnych, w tym: olejów silnikowych, przekładniowych i przemysłowych; zarówno świeżych, jak i przepracowanych; pełny zakres usług w zakresie nowoczesnego planowania i monitorowania właściwości olejów smarowych w eksploatacji wraz z oceną zachodzących w nich zmian, doradztwo i ekspertyzy w zakresie użytkowania olejów niewłaściwej jakości lub ich niewłaściwej eksploatacji; szeroki zakres ocen stanowiskowych właściwości trybologicznych paliw, środków smarowych oraz cieczy hydraulicznych; oceny liczb oktanowych i cetanowych w testach silnikowych wg procedur europejskich i amerykańskich; jedyne w kraju oceny właściwości użytkowo-eksploatacyjnych paliw silnikowych wg ogólnoeuropejskich testów silnikowych opracowanych przez CEC i wymaganych między innymi przez Worldwide Fuel Charter; oceny kompatybilności dodatków do paliw i olejów smarowych, usługi eksperckie w zakresie problemów związanych z niekompatybilnością wyżej wymienionych produktów w eksploatacji; oceny właściwości użytkowo-eksploatacyjnych paliw i olejów smarowych w badaniach eksploatacyjnych; usługi eksperckie w zakresie wpływu jakości paliw na możliwości powstania dysfunkcji i uszkodzeń silnikowych układów wtrysku paliwa; badania procesów regeneracji filtrów cząstek stałych na stanowisku silnikowym, doradztwo w zakresie eksploatacji układów filtracji spalin wyposażonych w filtry cząstek stałych. Kierownik: dr inż. Stanisław Oleksiak Adres: ul. Łukasiewicza 1, 31-429 Kraków Telefon: 12 617-75-81 Faks: 12 617-75-86 E-mail: stanislaw.oleksiak@inig.pl Nafta-Gaz, nr 5/2014 319