Jak dobrać prawidłowy olej lub smar do maszyny?

Piotr MotykaAutorem artykułu jest mgr inż. Piotr Motyka, absolwent Politechniki Wrocławskiej. Ponad 40 lat pracy w przemyśle maszynowym. Konstruktor pierwszych obrabiarek CNC w Polsce.

W ciągu ostatnich dwóch dekad rozwój produktów na bazie ropy naftowej zaowocował powstaniem setek produktów dedykowanych do precyzyjnie określonych zastosowań. Porównując obecne czasy z okresem, kiedy w danej kategorii oleju lub smaru mieliśmy do czynienia z trzema lub czterema produktów, dobór prawidłowego środka smarującego okazuje się kłopotliwe.

Poniżej przedstawiamy 

  1. DTR – Dokumentacja Techniczno-Ruchowa stanowi integralną część z maszyną. Należy sprawdzić lub dobrać właściwy produkt smarny, który jest przewidziany do zastosowania przez producenta. Wykaz produktów smarnych jest podany w rozdziale „Konserwacje i Remonty”. W zależności od producenta maszyny w DTR możemy znaleźć konkretnie dobrane produkty (np. Shell Tellus S4 VX 32), specyfikację (np, HVLP wg DIN 51524, HV wg ISO 11158, NLGI-2 wg DIN 51818), normę lub aprobatę producenta (np. Komatsu, Bosch Rexroth RE 90245, API SN+, ) lub cechę produktu (np. EP, zawierający MoS2, niskopopiołowy). Częstym problemem wynikającym z DTR jest odniesienie do starych nazw lub nieistniejących już produktów bądź norm.
  2. Lepkość kinematyczna – należy sprawdzić, czy dany produkt posiada przewidzianą przez producenta lepkość kinematyczną. Cyfra lub liczba jako wyznacznik lepkości zawarta jest zazwyczaj w nazwie danego produktu. Jest to liczba mianowana wyrażona w „cSt” (centistoks) lub „mm2/s: (system SI) przy czym 1cSt = 1mm2/s. Lepkość kinematyczna jest ilorazem lepkości dynamicznej do gęstości i jest wyznaczana laboratoryjnie w temperaturze 40o.
  3. Wskaźnik lepkości – należy sprawdzić, czy produkt smarny posiada właściwy wskaźnik lepkości. Wskaźnik ten jest liczbą niemianowaną charakteryzującą zależność lepkości kinematycznej do temperatury. Oleje o dużym wskaźniku lepkości charakteryzuje mała zmiana lepkości w funkcji temperatury i tym samym lepiej spełnia wymagane warunki. Wyższe wskaźniki lepkości są charakterystyczne dla produktów smarnych w wyższej jakości.
Potrzebujesz pomocy w doborze oleju lub smaru? Skontaktuj się z nami.

Są to podstawowe parametry, na które należy zwracać uwagę. W bardziej specjalistycznych aplikacjach, na przykład takich jak silniki gazowe lub praca układu w ekstremalnych uwagach należy dokonać szerszej analizy, weryfikując następujące parametry. Elementy z poniższej listy są także niezbędne do przeprowadzenia audytu obecnie stosowanych środków smarnych.

  1. Smarność – ważne jest zachowanie właściwości smarności tam gdzie występują duże naciski i siły tarcia zwłaszcza na powierzchniach o dużym współczynniku tarcia. W takim przypadku należy zawsze stosować produkty smarne z grupy EP (Extreme Pressure) w celu zachowania filmu smarnego zabezpieczającego przed powstaniem tarcia suchego. Jest to bardzo ważne w przypadku prowadnic aby zmniejszyć zjawisko „stick-slip” eliminując drgania. Zjawisko to występuje wtedy gdy tarcie statyczne jest większe niż tarcie ślizgowe.
  2. Liczba kwasowa TAN (Total Acid Number) – sprawdzenie liczby kwasowej w danym produkcie pozwala na zwiększenie żywotności urządzenia mechanicznego. Liczba kwasowa określana jest przez ilość miligramów wodorotlenku potasu KOH potrzebną do zneutralizowania kwasów znajdujących się w 1g produktu smarnego. Kwasy i ich związki powodują korozję.
  3. Liczba zasadowa TBN (Total Base Number) – sprawdzenie liczby zasadowej w danym produkcie pozwala na neutralizację szkodliwych kwasów przy łączeniu kompatybilnych produktów. Dodanie oleju o wysokiej liczbie kwasowej spowoduje znaczną neutralizację kwasów, a tym samym zmniejszy aktywację korozji. Liczba zasadowa wyrażana jest w miligramach wodorotlenku potasu KOH/g i jest to ilość mg KOH oznaczona jako równoważna pod względem zdolności neutralizacji kwasów dodatkom alkalicznym znajdujących się w 1g produktu smarnego. Im większa jest liczba TBN tym większa jest zawartość czynnych dodatków alkalicznych w danym produkcie.
  4. Liczba zmydlania – sprawdzenie ilość mg KOH potrzebnej do zneutralizowania nierozpuszczalnych w wodzie kwasów organicznych oraz zmydlenia tłuszczów, estrów i laktonów zawartych w 1g oleju stanowi liczbę zmydlania wyrażoną w mg KOH/g danego produktu. Im liczba ta jest większa tym większa jest zmywalność, zachowanie urządzeń w czystości i zwiększenie żywotności filtrów danego urządzenia.
  5. Odporność na emulgowanie – jest to czas wyrażony w sekundach „s” potrzebny do wydzielenia 20 cm3 oleju z wytworzonej w znormalizowany sposób emulsji oleju i wody. Duża odporność na emulgowanie to krótki czas wydzielania się oleju. Im mniejsza jest liczba odporności na emulgowanie tym produkt smarny jest lepszy. Odporność na emulgowanie maleje gdy rośnie lepkość oleju oraz gdy znajdują się w nim dodatki ulepszające takie jak inhibitory korozji, dodatki smarnościowe itp.
  6. Nadmierne ciśnienie w układzie hydraulicznym – występuje wówczas gdy zastosowano olej w zbyt wysokiej lepkości. Praca takiego układu powoduje wzrost temperatury ponad dopuszczalną co z kolei obniża lepkość. Układ taki pracuje w niedozwolonych parametrach. W takim przypadku należy zastosować olej o wysokim wskaźniku lepkości i właściwą liczbą lepkości kinematycznej wyrażonej w cSt.
  7. Odporność na utlenianie – do wszelkiego typu układów hydraulicznych preferowane są oleje z dodatkami anty-oksydacyjnymi zwiększającymi stabilność oleju. Odporność na utlenianie oraz ścinanie mechaniczne jest miernikiem podatności na tworzenie szkodliwych produktów reakcji powodujących zakwaszenie, wzrost lepkości oraz powstanie laków zapychających filtry.
  8. Dodatki antypienne – przy zastosowaniu środków smarnych, gdzie istnieje możliwość przedostania się do układu powietrza lub innego gazu np. przez nieszczelności na ssaniu pompy olejowej, może dojść do utworzenia się piany. Jest to zjawisko bardzo niebezpieczne, zwłaszcza przy transmisji mocy w układach hydraulicznych gdzie występują węże gumowe. Dochodzi w tym przypadku do koagulacji cząstek powietrza. Drobne pęcherzyki powietrza pod wpływem ciśnienia i temperatury łączą się, co w konsekwencji doprowadza do powstania dużych pęcherzyków powietrza o znacznie większej ściśliwości niż oleju, w którym są tworzone. Ściśliwość objawia się zmianą objętości gazu zachodzącą pod wpływem działania sił powierzchniowych co w konsekwencji doprowadza do utworzenia dużych pęcherzy gazowych i ich kawitacji. Kawitacja polega na implozji pęcherzyków gazu w cieczy.
  9. Zapowietrzenie układu – w czasie audytu należy zwrócić uwagę na zapowietrzenie układu. Obecność powietrza w układzie powoduje niedostateczne smarowanie na skutek tworzenia piany. Najczęstszą przyczyną są nieszczelności przewodów pompy i niski poziom cieczy hydraulicznej.
  10. Czystość oleju – w czasie audytu należy sprawdzić czystość oleju, która jest określana ilością cząstek stałych  o określonej wielkości. Jest to bardzo ważne aby nie dopuścić do blokady filtrów i wprowadzenia obiegu bajpasem bez filtracji. Do określenia liczby cząstek stałych o określonym wymiarze służą specjalne urządzenia np. OPCom Portable Oil Lab. W wyniku pomiarów można określić stopień zanieczyszczenia oleju cząstkami stałymi o wielkości 4; 6; oraz 14 mikrometrów. Pozwala to na sklasyfikowanie oleju wg normy ISO4406; 1999 oraz określenie jego jakości zaliczając olej do jednaj z 23 klas ISO. Badanemu olejowi przypisywany jest trójliczbowy kod zawierający informację o liczbie cząstek stałych o wielkości większej niż 4; 6 i 14 mikronów zawartych w jednym mililitrze oleju. Norma ISO4406:1999 podaje zalecane klasy czystości oleju przy eksploatacji w różnych urządzeniach. Oleje pracujące z pompą zębatą powinny mieć klasę 21/18/15; z pompą łopatkową 20/17/14, a w układach z rozdzielaczami elektromagnetycznymi 21/18/15 i serwomotorami 17/14/11.

mgr. inż. Piotr Motyka
Industrial Engineering Manager

Wróć do kategorii: Wiedza Oleje i smary