DEVELOPMENT OF LABORATORY TESTS FOR DIESEL FUEL LUBRICITY EVALUATION ROZWÓJ LABORATORYJNYCH METOD BADANIA WŁAŚCIWOŚCI SMARNYCH OLEJU NAPĘDOWEGO

Podobne dokumenty
METODY BADANIA SMARNOŚCI I ICH ROZDZIELCZOŚĆ

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

CZTEROKULOWA MASZYNA TARCIA ROZSZERZENIE MOŻLIWOŚCI BADAWCZYCH W WARUNKACH ZMIENNYCH OBCIĄŻEŃ

BADANIE SMARNOŚCI OLEJU NAPĘDOWEGO Z DODATKIEM ESTRÓW OLEJU RZEPAKOWEGO PRZY UŻYCIU APARATU HFRR

BADANIA SMARNOŚCI WYBRANYCH PALIW ZASTĘPCZYCH STOSOWANYCH W TRANSPORCIE SAMOCHODOWYM

BADANIA NAD MODYFIKOWANIEM WARUNKÓW PRACY ŁOŻYSK ŚLIZGOWYCH SILNIKÓW SPALINOWYCH

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

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

WSPÓŁCZYNNIK TŁUMIENIA AMPLITUDY SYGNAŁU EMISJI AKUSTYCZNEJ JAKO MIARA AKTYWNOŚCI POWIERZCHNIOWEJ DODATKÓW SMARNOŚCIOWYCH

BADANIA WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNYCH BRĄZU CuSn12Ni2

WPŁYW PALIWA RME W OLEJU NAPĘDOWYM NA WŁAŚCIWOŚCI SMARNE W SKOJARZENIU STAL ALUMINIUM

BADANIA WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNYCH POLIAMIDU PA6 I MODARU

Wpływ dodatku Molyslip 2001E na właściwości. przeciwzużyciowe olejów silnikowych

WPŁYW DODATKU NA WŁASNOŚCI SMAROWE OLEJU BAZOWEGO SN-150

LABORATORIUM. Technologia dodatków do paliw.

MASZYNA MT-1 DO BADANIA WŁASNOŚCI TRIBOLOGICZNYCH ZE ZMIANĄ NACISKU JEDNOSTKOWEGO

PRZECIWZUŻYCIOWE POWŁOKI CERAMICZNO-METALOWE NANOSZONE NA ELEMENT SILNIKÓW SPALINOWYCH

Ocena właściwości tribologicznych paliw roślinnych w aspekcie wpływu na proces zużycia aparatury wtryskowej silników o zapłonie samoczynnym

ĆW 6. aparatu czterokulowego dotycząą oceny własno. ci smarnych olejów i smarów zgodnie z zaleceniami Polskiej Normy [8].

Badania tribologiczne dodatku MolySlip 2001G

Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny INSTYTUT INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ ZAKŁAD METALOZNAWSTWA I ODLEWNICTWA

WŁASNOŚCI SMARNE WYBRANYCH KOMPOZYCJI BIOPALIW DO SILNIKÓW O ZAPŁONIE SAMOCZYNNYM

BADANIA WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNYCH SMARU PLASTYCZNEGO MODYFIKOWANEGO PROSZKIEM PTFE I MIEDZI

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

OCENA WŁAŚCIWOŚCI SMARNYCH WYBRANYCH PALIW POCHODZENIA ROŚLINNEGO I NAFTOWEGO

OCENA SMARNOŚCI MIESZANIN ESTRÓW METYLOWYCH KWASÓW TŁUSZCZOWYCH OTRZYMYWANYCH Z OLEJÓW ROŚLINNYCH W OLEJU NAPĘDOWYM

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

BADANIA WPŁYWU PREPARATU EKSPLOATACYJNEGO O DZIAŁANIU CHEMICZNYM NA WŁASNOŚCI SMARNE OLEJU OBIEGOWEGO STOSOWANEGO W SILNIKACH OKRĘTOWYCH

BADANIA ZUŻYCIA ELEMENTÓW UKŁADU WTRYSKOWEGO SILNIKA O ZAPŁONIE SAMOCZYNNYM ZASILANEGO PALIWAMI ROŚLINNYMI

T R I B O L O G I A 99. Alicja LABER *

Analiza i ocena smarności olejów w ujęciu energetycznym i działania układu tribologicznego

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

ZNACZENIE POWŁOKI W INŻYNIERII POWIERZCHNI

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

WPŁYW MODYFIKACJI OLEJU NANOCZĄSTECZKAMI MIEDZI NA JEGO EFEKTYWNOŚĆ SMAROWANIA

OCENA WPŁYWU PALIW DO SILNIKÓW O ZAPŁONIE SAMOCZYNNYM NA MOŻLIWOŚĆ ZACIERANIA ELEMENTÓW PAR PRECYZYJNYCH

FUNCTIONAL AGRIMOTOR TESTING SUPPLIED BY THE VEGETABLE ORIGIN FUELS BADANIE FUNKCJONALNE SILNIKA ROLNICZEGO ZASILANEGO PALIWAMI POCHODZENIA ROŚLINNEGO

SMAROWANIE PRZEKŁADNI

ZASTOSOWANIE TESTERA T-05 DO BADAŃ ZUŻYCIA

Testy i normy dla olejów silnikowych samochodów osobowych i ciężarowych

CHARAKTERYSTYKI TRIBOLOGICZNE OLEJU SMAROWEGO EKSPLOATOWANEGO W SILNIKU OKRĘTOWYM

NIEKTÓRE WŁASNOŚCI MIESZANIN OLEJÓW ROŚLINNYCH I PALIW DO SILNIKÓW O ZAPŁONIE SAMOCZYNNYM

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

BADANIA WPŁYWU PREPARATU EKSPLOATACYJNEGO O DZIAŁANIU CHEMICZNYM NA WŁAŚCIWOŚCI SMARNE OLEJU TITAN TRUCK PLUS 15W40 STOSOWANEGO W SILNIKACH OKRĘTOWYCH

WSPÓŁODDZIAŁYWANIE DODATKÓW TECHNOLOGICZNYCH ZAWARTYCH W OLEJACH HANDLOWYCH Z PREPARATEM EKSPLOATACYJNYM O DZIAŁANIU CHEMICZNYM

PROBLEMY NIEKONWENCJONALNYCH UKŁADÓW ŁOŻYSKOWYCH. Łódź, maja 1997 r.

ANALIZA ZMIAN SMARNOŚCI OLEJU SILNIKOWEGO STOSOWANEGO W SILNIKU CEGIELSKI-SULZER 3AL25/30

OCENA WŁASNOŚCI SMARNYCH PALIW RZEPAKOWYCH EXAMINATION OF SAME RAPE FUEL LUBRICATION PERFORMANCES

DIAGNOSTYKA INTENSYWNOŚCI ZUŻYCIA OLEJU SILNIKOWEGO W CZASIE EKSPLOATACJI

WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNE WARSTWY POWIERZCHNIOWEJ CRN W WARUNKACH TARCIA MIESZANEGO

PL B1. Politechnika Białostocka,Białystok,PL BUP 16/02. Roman Kaczyński,Białystok,PL Marek Jałbrzykowski,Wysokie Mazowieckie,PL

POLITECHNIKA RZESZOWSKA im. Ignacego Łukasiewicza. Ćwiczenie nr 5

INVESTIGATIONS OF BOUNDARY FRICTION OF USED MOTOR OIL IN CONDITION OF VARIABLE LOAD

ANALIZA ZACIERANIA ELEMENTÓW POMPY WTRYSKOWEJ ROZDZIELACZOWEJ CAV DPA ZASILANEJ MIESZANINĄ ON I EETB

BADANIE WPŁYWU DODATKU PANTHER 2 NA TOKSYCZNOŚĆ SPALIN SILNIKA ZI

EFEKTY EKSPLOATACYJNE SILNIKA SPALINOWEGO SMAROWANEGO PREPARATEM EKSPLOATACYJNYM O DZIAŁANIU CHEMICZNYM

ANALIZA PORÓWNAWCZA WŁASNOŚCI SMARNYCH OLEJU MASZYNOWEGO AN-46 PRZED I PO PROCESIE EKSPLOATACJI

OCENA WŁASNOŚCI SMARNYCH WYBRANYCH ŚRODKÓW SMAROWYCH STOSOWANYCH W EKSPLOATACJI URZĄDZEŃ DŹWIGOWYCH

Logistyka - nauka. Wpływ zastosowania paliwa z dodatkiem etanolu do zasilania silników spalinowych na skład spalin

Pakiet cetanowo-detergentowy do uszlachetniania olejów napędowych przyjaznych środowisku

SMAROWANIE. Może także oznaczać prostą czynność wprowadzania smaru pomiędzy trące się elementy.

Leszek Gil *, Piotr Ignaciuk **

RHEOTEST Medingen Reometr RHEOTEST RN: Zakres zastosowań Smary

Badania tribologiczne poprzecznych łożysk ślizgowych z wykorzystaniem mikro-rowków smarnych

Results of the tests on the lubricity of some biofuels

KATALIZATOR DO PALIW

Impact of fuel bio-component in the form of vegetable oil on cooperating pairs wear

SKUTKI EKSPLOATACYJNE SMAROWANIA SILNIKA SPALINOWEGO PREPARATEM EKSPLOATACYJNYM O DZIAŁANIU CHEMICZNYM

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 170

Piotr Ignaciuk *, Leszek Gil **, Stefan Liśćak ***

ZAGADNIENIA SMARNOŚCI CIEKŁYCH PALIW SILNIKOWYCH LUBRICITY OF ENGINE LIQUID FUELS

OCENA ODPORNOŚCI NA UTLENIANIE ORAZ WŁAŚCIWOŚCI SMARNYCH KOMPOZYCJI OLEJU ROŚLINNEGO

OCENA WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNYCH POWŁOK UZYSKANYCH DROGĄ METALIZACJI NATRYSKOWEJ

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

Stan krajowego zaplecza badawczego i określenie potrzeb laboratoriów badawczych i przemysłowych w obszarze badania tarcia, zużycia i smarowania

INVESTIGATION OF INFLUENCE OF UTILIZATION DEGREE OF THE SYNTETIC MOTOR OIL ON FRICTIONAL PARAMETERS

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

Politechnika Poznańska Wydział Inżynierii Zarządzania. Wprowadzenie do techniki tarcie ćwiczenia

OKREŚLENIE WPŁYWU WYŁĄCZANIA CYLINDRÓW SILNIKA ZI NA ZMIANY SYGNAŁU WIBROAKUSTYCZNEGO SILNIKA

ROZPORZĄDZENIE MINISTRA GOSPODARKI. z dnia 9 grudnia 2008 r. w sprawie wymagań jakościowych dla paliw ciekłych. (tekst jednolity)

BADANIA PORÓWNAWCZE PAROPRZEPUSZCZALNOŚCI POWŁOK POLIMEROWYCH W RAMACH DOSTOSOWANIA METOD BADAŃ DO WYMAGAŃ NORM EN

Metoda i urządzenie nowej generacji do badania tribologicznych właściwości środków smarowych

Physical and tribological characteristics of Diesel engine fuel obtained by recycling of plastics

ANALiZA WPŁYWU PARAMETRÓW SAMOLOTU NA POZiOM HAŁASU MiERZONEGO WEDŁUG PRZEPiSÓW FAR 36 APPENDiX G

Analiza trwałości eksploatacyjnej oleju silnikowego

BADANIA WŁAŚCIWOŚCI SMARNYCH OLEJU SILNIKOWEGO TITAN TRUCK PLUS 15W40 MODYFIKOWANEGO PREPARATEM EKSPLOATACYJNYM O DZIAŁANIU CHEMICZNYM

SPOSÓB WYZNACZANIA MAKSYMALNEGO PRZYROSTU TEMPERATURY W PROCESIE TARCIA METALI

Euro Oil & Fuel Biokomponenty w paliwach do silników Diesla wpływ na emisję i starzenie oleju silnikowego

WPŁYW WYBRANYCH DODATKÓW TYPU CHO NA WARTOŚĆ NAPIĘCIA POWIERZCHNIOWEGO BAZOWEGO OLEJU NAPĘDOWEGO CON

ROMAN WOJTKOWIAK KATEDRA TECHNIKI LEŚNEJ UNIWERSYTET PRZYRODNICZY W POZNANIU

Wymagania edukacyjne Technologia napraw zespołów i podzespołów mechanicznych pojazdów samochodowych

WPŁYW MIESZANIN ETANOLU Z OLEJEM NAPĘDOWYM NA EMISJĘ WYBRANYCH SKŁADNIKÓW SPALIN

Technologia Gripfibre poprawa parametrów eksploatacyjnych oraz wydłużenie okresu użytkowania nawierzchni. Dawid Żymełka

Opis modułu kształcenia Materiałoznawstwo paliw ciekłych

Badania doświadczalne wielkości pola powierzchni kontaktu opony z nawierzchnią w funkcji ciśnienia i obciążenia

Wskaźnik szybkości płynięcia termoplastów

POMPA CENTRALNEGO SMAROWANIA Typ PD 40

Łożyska ślizgowe - podstawowe rodzaje

MIARY INTERAKCJI W OBRAZACH AFM OBSZARU WĘZŁA TARCIA

PRODUKTY REAKCJI WYBRANYCH DIAMIN I ALKENYLOWEJ POCHODNEJ BEZWODNIKA KWASU BURSZTYNOWEGO JAKO DODATKI SMARNOŚCIOWE DO NISKOSIARKOWYCH BENZYN

Transkrypt:

Journal of KONES Internal Combustion Engines 2005, vol. 12, 3-4 DEVELOPMENT OF LABORATORY TESTS FOR DIESEL FUEL LUBRICITY EVALUATION Małgorzata Wojtyniak Technical University of Radom Al. Chrobrego 45, 26-600 Radom, Poland tel.: +48 3617671 fax: + 48 3617644 e-mail: malgorzata_wojtyniak@op.pl Abstract The paper presents concept of lubricity and describes problem of insufficient lubricity properties of lowsulfur diesel fuel and necessity to assess these properties. A history of development in the field of diesel fuel lubricity tests is presented. There are characterized such laboratory tests as: Lucas Dwell Test, Lucas Four-Ball Test, TAFLE, BOCLE, HFRR, SLBOCLE, BOCLE (Lubrizol/Hadley) BOTD, Plint TE-77 as well as a test developed by the author based on physicochemical model of the running-in process in the system: metal - lubricating medium - metal. ROZWÓJ LABORATORYJNYCH METOD BADANIA WŁAŚCIWOŚCI SMARNYCH OLEJU NAPĘDOWEGO Streszczenie W artykule przedstawiono pojęcie smarności oraz omówiono problem niedostatecznych właściwości smarnych niskosiarkowego oleju napędowego i konieczność stosowania metod oceny tych właściwości. Przedstawiono historię rozwoju metod badania smarności oleju napędowego. Scharakteryzowano takie metody stosowane do oceny właściwości smarnych jak: Lucas Dwell Test, Lucas Four-Ball Test, TAFLE, BOCLE, HFRR, SLBOCLE, BOCLE (Lubrizol/Hadley) BOTD, Plint TE-77 oraz opracowaną przez autorkę metodę opartą na fizykochemicznym modelu procesu zacierania w układzie metal - środek smarujący - metal. 1.Wprowadzenie Termin smarność został wprowadzony po koniec dziewiętnastego wieku przez A. Kingsburry ego [11] jako właściwość smaru niezależna i odmienna od lepkości, polegająca na zmniejszaniu oporów tarcia w warunkach tarcia półsuchego i był stosowany wówczas tylko w odniesieniu do olejów mineralnych. Wraz z rozwojem nauki pojęcie to uległo pewnym zmianom, jednak do dnia dzisiejszego nie opracowano jednoznacznej definicji smarności i miary tej wielkości. Według R. Marczaka [16] na smarność składa się zespół zjawisk i procesów zachodzących w obszarze tarcia, których przebieg zależy od rodzaju: cieczy smarującej, trących ciał stałych i atmosfery. W literaturze dotyczącej właściwości smarnych paliw płynnych wielu autorów powołuje się na definicję podaną w 1966 roku przez Appeldoorna i Dukek a [2], w odniesieniu do ciekłych paliw węglowodorowych. Według tej definicji: jeżeli dwie ciecze mają taką samą lepkość i jedna z nich powoduje mniejsze tarcie i zużycie, to można o niej powiedzieć, że ma lepszą smarność. Smarność nie jest cechą fizyczną paliwa. Jest to pewne pojęcie umowne, wskazujące na zdolność do tworzenia warstw granicznych, zabezpieczających przed nadmiernym zużywaniem. W odróżnieniu od lepkości, która jest własnością indywidualną paliwa, smarność jest cechą zespołową - cechą systemu tribologicznego, gdyż zależy od zespołu zjawisk zachodzących w obszarze tarcia. Smarowanie jest niedostateczne, gdy nie wytwarza 375

się odpowiednio wytrzymały film graniczny zdolny całkowicie oddzielić przemieszczające się względem siebie powierzchnie. Problem smarności spowodowany stosowaniem paliw po raz pierwszy pojawił się w latach sześćdziesiątych XX wieku i dotyczył uszkodzeń elementów aparatury wtryskowej silników lotniczych [1]. Później, podczas wojny w Wietnamie użytkownicy samolotów z silnikami turboodrzutowymi doświadczyli podobnych problemów wynikłych z jakości stosowanego paliwa. Rozpoczęto wówczas prace nad opracowaniem laboratoryjnej metody badania smarności paliwa lotniczego. Jednym z pierwszych testowanych urządzeń był tribometr Dennisona [13]. Wyniki badań paliwa lotniczego za pomocą tego aparatu wykazywały jednak słabą korelację z wynikami badań eksploatacyjnych. Problem niedostatecznych właściwości smarnych oleju napędowego pojawił się na przełomie lat osiemdziesiątych i dziewięćdziesiątych XX wieku (najpierw w Stanach Zjednoczonych, a potem w Szwecji) i został pośrednio spowodowany działaniami proekologicznymi zmierzającymi do ograniczenia emisji toksycznych składników spalin z pojazdów [21]. W ramach tych działań dąży się, między innymi, do obniżenia zawartości siarki i węglowodorów aromatycznych (głównie dwu- i trójpierścieniowych) w oleju napędowym. W procesie hydrorafinacji, stosowanym powszechnie przez przemysł rafineryjny do usuwania związków siarki z oleju napędowego, usuwane są również naturalnie występujące w tym paliwie związki nadające mu odpowiednie właściwości smarne. Negatywnym skutkiem takich działań jest więc obniżenie smarności [22]. Stosowanie takiego oleju napędowego powoduje przedwczesne zużywanie aparatury wtryskowej silników wysokoprężnych, głównie pomp wtryskowych rozdzielaczowych. Wraz z pojawieniem się problemu zwiększonego zużycia elementów aparatury wtryskowej pojawiła się konieczność opracowania i znormalizowania metod oceny właściwości smarnych oleju napędowego. 2. Laboratoryjne metody badania właściwości smarnych oleju napędowego Badania smarności paliw prowadzi wiele ośrodków naukowych; głównie w Europie i w Ameryce Północnej. W ich wyniku opracowano szereg metod badawczych, z których najbardziej znane to: Lucas Dwell Test, Lucas Four-Ball Test, TAFLE (Thornton Aviation Fuel Lubricity Evaluator), BOCLE (Ball-on-Cylinder Lubricity Evaluator), SLBOCLE (Scuffing Load BOCLE), BOCLE (Lubrizol/Hadley), HFRR (High Frequency Reciprocating Rig), BOTD (Ball-on-Three Discs), Plint TE-77. W 1971 roku R.T. Aird [1] opracował tzw. Lucas Dwell Test, który był jednym z pierwszych testów przeznaczonych do badania smarności paliw. Skojarzenie trące stanowi w tej metodzie metalowy trzpień (wykonany z różnych materiałów) dociskany do obracającego się stalowego dysku, na który naniesiony jest film paliwowy. Miarą smarności paliwa jest liczba obrotów dysku do chwili, gdy współczynnik tarcia osiągnie wartość 0.4 (określa się ją jako dwell number). Im większa jest ta liczba, tym większa jest smarność paliwa. Metoda ta zyskała pewną popularność w latach siedemdziesiątych, głównie w Wielkiej Brytanii. Jednakże później, zainteresowanie nią bardzo zmalało ze względu na małą korelację z wynikami badań eksploatacyjnych. Mała też jest precyzja tej metody. Badanie smarności metodą Lucas Four-Ball jest przeprowadzane zgodnie z normą ASTM D 2783 w aparacie czterokulowym [18]. Jeden bieg badawczy trwa 10 sekund, a prędkość obrotowa kulki górnej wynosi 1425 obr/min. Przyjęte w badaniu obciążenia węzła tarcia wynoszą: 58.86, 78.48, 98.10, 127.53, 156.96, 196.20, 235.44 i 313.92 N. Wyniki przedstawia się w postaci maksymalnych obciążeń, przy których nie występują jeszcze objawy zatarcia oraz nacisków jednostkowych przy tych obciążeniach. Test ten jest rzadko stosowany. 376

W 1985 roku J.W. Hadley (Shell Research) [9] skonstruował, na bazie maszyny AMSLER, aparat TAFLE (Thornton Aviation Fuel Lubricity Evaluator). Kolejne wersje robocze tego aparatu nosiły nazwy Mark I, Mark II, Mark III i Mark IV. Skojarzenie trące aparatu TAFLE stanowią dwa krążki stalowe o różnej twardości i chropowatości powierzchni. Skojarzenie to daje styk liniowy. Górny, nieruchomy krążek jest dociskany do obracającego się krążka dolnego. Badanie polega na sekwencji 5 minutowych biegów maszyny przy zwiększanym co 98.1 N obciążeniu. Pomiary prowadzone są do zatarcia lub osiągnięcia granicznej nośności urządzenia, która wynosi 1962 N. Po każdym pomiarze górny krążek jest obracany o 5 o, aby umożliwić kontakt obu krążków na nowej powierzchni. Podczas każdego biegu mierzone są opory tarcia na dolnym krążku. Ważnym elementem urządzenia TAFLE jest układ paliwowy. Paliwo przepływa przez komorę, w której znajdują się krążki, omywając skojarzenie trące. Po przejściu przez komorę paliwo jest usuwane z obiegu. Smarności według tego testu określa się na podstawie obciążenia, przy którym wartość współczynnika tarcia jest większa lub równa 0.4. Schemat aparatu TAFLE przedstawia rys. 1. Tak jak i Lucas Dwell Test, aparat TAFLE nigdy nie był powszechnie stosowany ze względu na duży koszt i skomplikowaną procedurę badawczą. Wadą tej metody jest długi czas oznaczenia, który wynosi około 8 godzin. Jednakże, w pojedynczych przypadkach, aparat ten był z powodzeniem stosowany do lat dziewięćdziesiątych (np. w Szwecji - do oceny smarności niskosiarkowych olejów napędowych) [21]. Istnieje tylko jeden egzemplarz tego aparatu. Rys.1.Schemat aparatu TAFLE [9] Fig.1. TAFLE device scheme [9] W roku 1969 Brytyjskie Ministerstwo Obrony stworzyło specjalną grupę badawczą w celu opracowania znormalizowanej metody badania smarności paliwa lotniczego. W wyniku przeprowadzonych badań uznano, że skonstruowany przez M. Furey a (w ramach badań nad tarciem granicznym smarów) w 1961 roku, a następnie zmodyfikowany przez firmę Esso (USA), aparat BOCLE [20, 12] najlepiej nadaje się do tego celu. W latach 1968--1990 377

metoda BOCLE była modyfikowana przynajmniej pięciokrotnie. W 1989 roku została wprowadzona norma ASTM na oznaczanie smarności paliwa lotniczego tą metodą [4]. Test BOCLE polega na pomiarze średnicy skazy powstającej podczas współpracy obciążonej kulki z obracającym się cylindrem, zanurzonym częściowo w badanym paliwie. Miarą zużycia jest średnica skazy powstałej na kulce. Aparat BOCLE jest stosowany głównie do badania paliw lotniczych. W wyniku prac sponsorowanych przez Armię Stanów Zjednoczonych (po operacji Pustynna Burza, podczas której zanotowano wiele przypadków uszkodzenia aparatury wtryskowej), w 1994 roku P.I. Lacey [14] zmodyfikował metodę BOCLE tak, aby umożliwiała ona ocenę właściwości smarnych oleju napędowego. Modyfikacja ta dotyczy zarówno węzła tarcia, jak i warunków prowadzenia pomiaru oraz kryterium oceny. W nowej metodzie, pod nazwą SLBOCLE (Scuffing Load BOCLE), nazywanej również U.S. Army Scuffing Load Wear Test (U.S. Army SLWT), wyznaczane jest obciążenie zacierające. W teście tym stosuje się pierścień polerowany zamiast szlifowanego. Obciążenie, z jakim kulka jest dociskana do pierścienia, wzrasta w sposób sekwencyjny. Miarą smarności jest najniższe obciążenie powodujące wzrost współczynnika tarcia pomiędzy kulką a cylindrem powyżej wartości 0.175. Metoda SLBOCLE jest rozpowszechniona głównie w Stanach Zjednoczonych. W roku 1999 wprowadzono normę ASTM na oznaczanie smarności oleju napędowego metodą SLBOCLE [5]. Inna modyfikacja metody BOCLE została opracowana przez J.W. Hadley a [8]. Nosi nazwę BOCLE (Lubrizol/Hadley). W metodzie tej badanie prowadzi się pod stałym obciążeniem (68.67 N) w ciągu 45 minut. Zwiększona została również prędkość obrotowa pierścienia (do 300 obr/min). Metoda ta jest rzadko stosowana. Rys. 2. Schemat aparatu SLBOCLE [5] Fig. 2. SLBOCLE device scheme [5] W roku 1986 H.A. Spikes i D. Wei [23] skonstruowali urządzenie HFRR (High Frequency Reciprocating Rig) aparat o ruchu posuwisto-zwrotnym wysokiej częstotliwości - do badania smarności olejów napędowych. Metoda HFRR została rozpowszechniona po zmianach wprowadzonych przez C. Bovingtona [6]. Badanie polega na wzbudzaniu poziomych drgań kulki stalowej, obciążonej od góry, po nieruchomej płytce stalowej (wykonanej z tego samego materiału, ale o mniejszej twardości) zanurzonej w paliwie. Badania wykonuje się w temperaturze 25 o C i 60 o C. Miarą zużycia jest skorygowana (do 378

wartości w warunkach normalnego ciśnienia pary wodnej, równego 1.4 kpa) średnica skazy na kulce, oznaczana jako WS1,4 (Wear Scar). Przyjmuje się, że średnica ta nie powinna przekraczać 380 μm (w temperaturze 25 o C) i 460 μm (w temperaturze 60 o C). Urządzenie jest sterowane komputerem. Wykonanie jednego oznaczenia trwa około 2 godzin. Sposób oznaczania smarności oleju napędowego tą metodą opisują normy ASTM [3] i ISO [10]. W Polsce również obowiązuje norma na oznaczanie smarności metodą HFRR [19]. Schemat aparatu HFRR przedstawia rysunek 3. Rys. 3. Schemat aparatu HFRR [10] Oznaczenia: 1 zbiornik paliwa, 2 kulka testowa, 3 obciążnik, 4 płytka testowa, 5 łaźnia podgrzewająca paliwo, 6 wzbudnik oscylacyjny Fig. 3. HFRR device scheme [10] Notations: 1 fuel bath, 2 test ball, 3 applied load, 4 test plate, 5 heating bath, 6 oscillating motion Test BOTD jest zmodyfikowaną (przez firmę Falex) [25] wersją powszechnie znanego testu w aparacie czterokulowym. W węźle tarcia, trzy nieruchome kulki zastąpiono trzema krążkami stalowymi. W początkowej wersji urządzenie to nosiło nazwę BOTS (Ball-on- Three Seats) i nieruchome kulki były w nim zastąpione sferycznymi wkładkami. Ze względu na trudności związane z uzyskaniem odpowiedniej geometrii wkładek w zmodyfikowanej wersji urządzenia zastosowano stalowe krążki. Krążki te są dociskane do obracającej się ceramicznej kulki. Miarą smarności jest średnica śladu zużycia krążków. Test ten jest najbardziej popularny w Stanach Zjednoczonych. Norma ASTM opisująca oznaczanie smarności oleju napędowego za pomocą testu BOTD jest obecnie opracowywana. W metodzie opracowanej przez firmę Plint & Partners Ltd. do badania smarności olejów napędowych zastosowano zmodyfikowaną maszynę tarciową Plint TE-77 [7]. Parę tarciową stanowi w tej maszynie stalowy wałeczek poruszający się ruchem posuwisto-zwrotnym po płytce wykonanej z tego samego materiału, zwilżanej badanym paliwem. W odróżnieniu od większości metod badania smarności w skojarzeniu tym występuje styk liniowy. Za miarę smarności przyjmuje się głębokość śladu zużycia na płytce stalowej. Jako paliwa o zbyt niskiej smarności uznaje się te, dla których parametr ten ma wartość większą niż 15 μm. Schemat maszyny Plint TE-77 przedstawiono na rysunku 4. Metoda oceny właściwości smarnych oleju napędowego za pomocą zmodyfikowanego aparatu czterokulowego T-02 została opracowana w Politechnice Radomskiej [24]. Koncepcja tej metody wykorzystuje fizykochemiczny model procesów zacierania i docierania w układzie: metal środek smarujący metal, zachodzących w styku skoncentrowanym, w aparacie czterokulowym, do oceny właściwości smarnych oleju napędowego. W metodzie tej przyjęto dwa kryteria oceny właściwości smarnych olejów napędowych: trwałość warstwy granicznej oraz zdolność warstwy granicznej do odbudowywania się w węźle tarcia aparatu czterokulowego. Zmodyfikowany aparat T-02, dzięki zastosowanemu systemowi sterująco- 379

-pomiarowemu, pozwala na prowadzenie badań w warunkach ciągłego, liniowego wzrostu obciążenia w czasie biegu badawczego. Schemat tego aparatu przedstawia rysunek 5. Rys. 4. Schemat maszyny Plint TE-77 [7] Fig. 4. Plint TE-77 machine scheme [7] Istota metody polega na bezpośrednim pomiarze wartości siły niezbędnej do przerwania ciągłości warstwy granicznej (inaczej wyznaczeniu wartości obciążenia zacierającego) oraz skutków procesu zużywania pod tym obciążeniem, wyrażonych wielkością średnicy skazy zużycia po zakończonym biegu badawczym. Ponieważ najbardziej istotną cechą przyjętego w tej metodzie modelu procesu zacierania jest trwałość warstw granicznych tworzących się na powierzchniach elementów współpracujących, dlatego też metodę nazwano MFPCWSSS - Metodą Fizycznego Przerwania Ciągłości Warstwy Smarnej w Styku Skoncentrowanym. Wartość obciążenia zacierającego wyznacza się zgodnie z normą PN-76/C-04147. Podczas badania rejestrowane są: współczynnik tarcia, moment tarcia, obciążenie nadane oraz temperatura badanej próbki. Wielkość zużycia (średnicę śladu zużycia) elementów węzła tarcia aparatu czterokulowego T-02 powstającego wskutek prowadzenia procesu tarcia przy stałym obciążeniu nadanym równym obciążeniu zacierającemu wyznacza się prowadząc badanie w czasie 30 sekund. Rys. 5. Schemat kinematyczny aparatu T-02 w wersji zmodyfikowanej.oznaczenia: 1 dźwignia, 2 obciążnik, 3 dodatkowy silnik Fig. 5. Scheme of the modified T-02 tester.notations: 1 lever, 2 weight, 3 additional engine Miarą smarności, według tej metody, jest nacisk nominalny w strefie kontaktu po dotarciu układu przy obciążeniu nadanym równym obciążeniu zacierającemu. Im wyższy nacisk nominalny tym lepsza (wyższa) smarność. Nacisk ten oblicza się ze wzoru: 380

p P 0.52 d =, w którym: d średnica śladu zużycia [mm]; P t obciążenie zacierające [N]. Współczynnik 0,52 wynika z rozkładu sił w węźle tarcia aparatu czterokulowego. Badania niskosiarkowych olejów napędowych z różną zawartością typowych, handlowych dodatków smarnościowych przeprowadzone za pomocą tej metody pozwoliły na rozróżnienie wszystkich badanych kompozycji olej dodatek pod względem właściwości smarnych [15]. t 2 3. Podsumowanie Obecnie, smarność jest jednym z parametrów jakościowych, który musi być uwzględniany przez przemysł rafineryjny. Laboratoryjną ocenę właściwości smarnych olejów napędowych przeprowadza się najczęściej dwiema metodami: HFRR i SLBOCLE. Większą popularnością cieszy się metoda HFRR. Do popularyzacji tej metody przyczyniły się badania międzylaboratoryjne prowadzone w latach 1992-1995 przez stowarzyszenie SAE oraz Europejską Radę Koordynacyjną (CEC) pod patronatem ISO [17]. Metoda SLBOCLE jest stosowana głównie w Stanach Zjednoczonych. Według stanowiska ASTM żadna z istniejących obecnie normowych metod nie pozwala na ocenę smarności we wszystkich przypadkach paliwo/dodatek. Metody te nie są również czułe na wykrywanie obecności dodatku w niskim stężeniu. Nie istnieje korelacja pomiędzy wynikami uzyskiwanymi za pomocą tych metod. Wyniki wykazujące silną korelację z wynikami badań stanowiskowych i eksploatacyjnych uzyskiwano stosując aparat TAFLE [21]. Jednakże, ze względu na skomplikowaną procedurę i długi czas badania, aparat ten nie nadaje się do rutynowej kontroli jakości i nigdy nie był brany pod uwagę przy opracowywaniu metod normowych. Wymagania dotyczące zawartości siarki w oleju napędowym zakładają, że od 2006 roku w Stanach Zjednoczonych (a od 2009 roku w krajach Unii Europejskiej) na rynku będzie tylko bezsiarkowy olej napędowy. Przewiduje się, że pewną część tego paliwa będzie stanowił olej otrzymywany według technologii GTL (gas-to-liquid) z gazu naturalnego. Olej taki charakteryzuje się bardzo niską smarnością i konieczne jest stosowanie do niego dodatków smarnościowych. Producenci silników i aparatury wtryskowej wyrażają swoje obawy, co do odpowiednich właściwości smarnych paliw GTL oraz metod ich oceny. Domagają się opracowania bardziej precyzyjnych metod badawczych oraz wprowadzenia poprawek do obowiązujących norm. W odpowiedzi na takie stanowisko, ASTM prowadzi badania między laboratoryjne w celu opracowanie metody badania smarności, która będzie się charakteryzowała wysoką precyzją i zdolnością do rozróżniania wszystkich kombinacji paliwo/dodatek. Do oceny wybrano: test BOTD, zmodyfikowany test HFRR oraz 500 godzinny test stanowiskowy (oparty na teście firmy Stanadyne). 4. Literatura [1] Aird R. T., Forgham S. L., The lubricating quality of aviation fuels. Wear 1971, Vol. 18, p. 361-380, 1971. [2] Appeldoorn J. K., Dukek W. G., Lubricity of jet fuels. SAE Paper 660712, 1966. [3] ASTM 6079-99, Standard test method for evaluating lubricity of diesel fuels by the high-frequency reciprocating rig (HFRR). [4] ASTM D 5001-89, Test method for measurement of lubricity of aviation turbine fuels by the ball-on-cylinder evaluator (BOCLE), 1989. 381

[5] ASTM D 6078-99, Evaluating lubricity of diesel fuels by the scuffing load ball-on-cylinder lubricity evaluator (SLBOCLE), 1999. [6] Bovington C., Caprotti R., Meyer K., Spikes H. A., Development of a laboratory test to predict lubricity properties of diesel fuels and its application to the development of highly refined fuels. Tribotest 1995, Vol. 2, No. 2, p. 93-112, 1995. [7] Cooper D., Laboratory screening tests for low sulfur diesel fuel lubricity. Lubrication Science 1995, Vol. 7, No. 2, p. 133-148, 1995. [8] Hadley J. W., Blackhurst P., An appraisal of the ball-on-cylinder technique for measuring aviation turbine fuel lubricity. Lubrication Engineering 1991, Vol. 47, No. 5, p. 404-411. [9] Hadley J. W., A method for the evaluation of the boundary lubricating properties of aviation turbine fuels. Wear 1985, Vol. 101, p. 219-253, 1985. [10] ISO 12156, Diesel fuel Assessment of lubricity using the high-frequency reciprocating rig (HFRR). [11] Kingsburry A., Experiments of friction of screw. Transactions of American Society of Mechanical Engineers 1996, Vol. 7, p.152-158, 1996. [12] Kolczyński J., Ocena aparatem BOCLE. Paliwa, Oleje i Smary w Eksploatacji 1996, Nr 29, s. 12-19, 1996. [13] Lacey P. I., Howell S.A., Fuel lubricity reviewed. 1998 SAE Transactions, Journal of Fuels & Lubricants, Paper 982567, p. 1461-1479, 1998. [14] Lacey P. I., Development of a lubricity test based on the transition from boundary lubrication to severe adhesive wear in fuels. Lubrication Engineering 1994, Vol. 507, No. 10, p. 749-757, 1994. [15] Marczak R., Wojtyniak M., Symulacyjne badania właściwości smarnych olejów napędowych. Teka Komisji Naukowo-Problemowej Motoryzacji PAN, Kraków 2003, Zeszyt Nr 26-27, s. 271-277, 2003. [16] Marczak R., Trybologiczne własności materiałów łożyskowych. Praca habilitacyjna. Informator WITPiS nr 21/77, Sulejówek 1977. [17] Nikanjam M., Crosby T., Henderson P., Gray C., Meyer K., Davenport N., ISO diesel fuel lubricity round robin program. 1995 SAE Transactions, Journal of Fuels and Lubricants, Paper 952372, p. 1019-1042, 1995. [18] Oleksiak S., Skręt I., Własności smarne olejów napędowych w świetle najnowszych wymagań europejskich i amerykańskich. Materiały konferencyjne. KONMOT 96, s. 159-168, 1996. [19] PN-EN-ISO 12156, Przetwory naftowe. Oleje napędowe. Ocena smarności przy zastosowaniu aparatu o ruchu posuwisto-zwrotnym wysokiej częstotliwości (HFRR). [20] Tao F. F., Appeldoorn J.K, The ball-on-cylinder test for evaluating jet fuel lubricity. ASLE Transactions 1968, Vol. 11, p. 345-352, 1968. [21] Tucker R. F., Stradling R. J., Wolveridge P. E., Rivers K. J., Ubbens A., The lubricity of deeply hydrogenated diesel fuels the Swedish experience. SAE Paper 942016, Diesel fuel: additives and performance, Warrendale, PA, SAE, p. 1617-1633, 1994. [22] Wei D., Spikes H. A., Fuel lubricity fundamentals and review. Fuels International, October 2000, Vol. 1, No. 1, p. 45-65, 2000. [23] Wei D., Spikes H. A., The lubricity of diesel fuels. Wear 1986, Vol. 111, p. 217-235, 1986. [24] Wojtyniak M., Metoda badania właściwości smarnych olejów napędowych. Rozprawa doktorska. Politechnika Radomska, Radom 2003. [25] www.falexint.com. 382