ΛΙΠΑΝΣΗ & ΛΙΠΑΝΉΚΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΠΚΩΝ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΕΩΝ

Transcript

1 Τ.Ε.Ι. ΚΑΒΑΛΑΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΙΑΣ ΛΙΠΑΝΣΗ & ΛΙΠΑΝΉΚΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΠΚΩΝ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΕΩΝ ΜΕΛΕΤΗΤΗΣ ΓΙΩΡΓΟΣ ΑΡΜΕΝΙΑΚΟΣ ΚΑΒΑΛΑ 1995

2 i f cx ^ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ΣΥΝΘ ΕΤ ΙΚ Α ΔΙΠΑΝΤΙΚΑ Εισα γώγη - Ιστορική αναδρομή... Ορ ισμός των συνθετικών λιπαντικών... II III.4. Χημική σύσταση,ιδιότητες και πλεονεκτήματα Τ( κυ ριότερων κατηγοριών συνθετικών λιπαντικών Υδρογονάνθρακες εκ συνθέσεως... 3 Πο λυγλυκόλες... 6 Ο ρ γανικοί εστέρες... 8 Φ ω σφατικοι εστέρες I I I. Γενικά 5. συ μπ ερ άσ μα τα I V IV. 1. IV 2. I V.3. Εφαρμογές των συνθετικών λαδιών Ε φ αρμογές σ τ ' α υ τ ο κ ί ν η τ α Εφ αρμογές στην βιομηχανία Ε φ αρμογές στην αεροπορία ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ΤΡΙΒΗ ΚΑΙ ΛΙΠΑΝΣΗ Μηχανισμός λί πα νσ ης - Γενικά Υδροδυναμική ή ρευστή λίπανση Επίπ εδ η κίνηση (κίνηση κατά στιβάδες) Σ χ ηματισμός σφήνας λαδιού Λίπανση οριακής μεμβράνης Λίπανση φυσικής πρόσφυσης (λιπώδης λίπανση)' Λίπανση κατά τη ς φθόρας Λ ί πανση υψηλής πίεσης... 40

3 ΛΙΠΑΝΣΗ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ ΜΗΧΑΝΩΝ ACRQ va n εδράνων - Γενικά ΛΙΠΑΝΣΗ ΕΔΡΑΙΩΝ ΟΛΙΣΘΗΣΗΣ Σχημ ατισμός λιπαντικής μεμβράνης Τρόποι λίπανσης Λί πανση με λίπος (γράσσο) Λίπα νσ η με λάδι Χαρακτηριστικά των λιπαντικών Λίπος (γράσσο) Λάδι ΛΙΠΑΝΣΗ ΕΔΡΑΙΩΝ ΚΥΛΙΣΗΣ Τρόποι λίπανσης Λίπανση με λίπος (γράσσο) Λίπα νσ η με λάδι Χαρακτηριστικά των λιπαντικών Λάδι Λίπος (γράσσο) Ποσό τητά λιπσντικού ΛΙΠΑΝΣΗ ΟΔΟΝΤΟΤΩΝ ΤΡΟΧΩΝ Γενικά στοιχεία Σχημ ατ ισ μό ς λι πα ντ ικ ής μεμβράνης Χαρακτηριστικά των λαδιών Τρόποι λίπανσης Ανοιχτά και κλειστά κιβώτια οδοντοτών τροχ'ών Ατέρ μο να ς κοχλίας και οδοντοτός τροχός Εξελκώσεις τ»ν οδον το τώ ν τροχών... 71

4 ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΚΑ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ ΚΑΙ ΒΛΑΒΕΣ θέρμανση του μειώτη Αφρισμός του λαδιού Ψωρίαση των δοντιών Λείανση ίκαθρέφτισμα του δοντιού) Λόντια με γραμμώσεις Σπάσιμο δοντιού Πλαστική ροή μετά λλου Φαινόμενο παρεμβολής Δόντ ια,κουζινέτα ή άξονες διαυρομένοι Εκτεταμένη φθορά - Εξελκώσεις Αποφλοιώσεις (σπηλαίωση) ΛΙΠΑΝΣΗ ΣΥΡΜΑΤΟΣΨΟΙΝΟΥ ΛΙΠΑΝΣΗ ΑΛΥΣΙΔΩΝ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 ΛΙΠΑΝΤΙΚΑ ΚΟΠΗΣ ΚΑΙ ΚΑΤΕΡΓΑΣΙΑΣ ΜΕ ΤΑ ΛΛ ΩΝ Γενίκα Κοπτικά υγρά Σαπωνέλαια -Γαλακτώματα Πρακτικές σωστού χειρισμού και συντήρησης Επιλογή υγρού κοπής -Γαλάκτωμα,λάδι βάσεως ορυκ τε λα ίο υ 91 Ορυκτέλαια κ ο π ή ς και υγιείνη ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ -ΑΠΟΘΗΚΕΥΣΗ ΔΙΠΑΝΤΙΚΩΝ ΙΔΙΑΙΤΕΡΑ ΛΙΠΑΝΤΙΚΑ... 95

5 ΚΕ ΦΑΛΑΙΟ 5. ΟΡ ΥΚΤΕΛΑΙΑ ΠΡΟΣΤΑΣΙΑ - ΥΓΙΕΙΝΗ ΣΕΛΙΔΑ Ασφάλεια Υγιεινή Οξείες -Αμεσες περιπτώσεις Χρόνια αποτελέσματα Βιβλιογραφία

6 r T ΚΕΦΑΛΑΙΟ Ιο ΣΥΝΘΕΤΙΚΑ ΛΙΠΑΝΤΙΚΑ ^ f

7 Ιστρρνκή avg,{.pgnti. ύο E w u p a v e t 0 v π ο υ ΒρΙ( xtq επίράνεΐ,ες ι : π π ο τ έ Α ε ο υ α τ η ν Οι π ρ ώ τ ε ς AtTavTtK.iq ύ λ ε ς ή τ α ν φ υ τ ι κ ά κ αι 'ζωικά λιπα.ντικά Ο π ω ς Αά ι εαι,άς, φ ο ι ν tkoaa.eo, κσ.οτορέαα ι,ο κ. λ. π. 1ε τ η ν π ά ρ ο δ ο τ ο υ χ ρ ΰ ν ο υ Ο μ ω ς 6ηΐι t p u p y ήβηκο,ν ν έ ε ς α ν ά γ κ ε ς γ uo. λ ι π σ ν τ υ :ές ύ λ ε ς. Οι κ υ ρ ι Ο τ ε ρ ε ς ήταν: - Η α ν ά π τ υ ξ η τ η ς τ ε χ ν ο λ ο γ ί α ς α π ο τ έ λ ε α μ α ot α ν ά γ κ ε ς για Α Ι π τ ο τ ε Α ι π α ν τ ι κ έ ς ύ λες. - Η έ ρ ε υ ν α π ά ν ω σ τ α ο ρ υ κ τ έ λ α ω ε ί χ α ν κ α λ υ τ ε ρ ή α υ μ π ε ρ ί φ ο ρ ά οτ' λ ι π α ν τ ι κ ά ( - Ε π ί α ε ι ς η α ν α γ κ α ι ό τ η τ α γ ι α Λ ύ σ ε ι ς σ ε μ η χ α ν ο λ ο γ ι κ ό ε ξ ο π λ ι σ μ ό π ο υ ν α π ρ ο σ φ έ ρ ε ι ο ι κ ο ν ο μ ί α ο ' ε ν έ ρ γ ε ι α ( μείωση<3 κ α τ α ν ά λ ω σ η 3 ε ν έ ρ γ ε ι α ς λ ο γ ω τ ρ ι β ώ ν σ τ α ξ ε κ ι ν ή μ α τ α, μ ε ί ω σ η σ τ α κ α ύ σ ι μ α ). Λ Ο γ ω λ ο ι π ο ν α υ τ ώ ν τ ω ν α ν α γ κ ώ ν α ν α π τ ύ χ θ η κ ε η τ ε χ ν ο λ ο γ ί α π α ρ α σ κ ε υ ή ς ν έ ω ν λ ι π α ν τ ι κ ώ ν ο υ σ ι ώ ν. Ε τ σ ι σ ή μ ε ρ α τ ο μ ε γ α λ ύ τ ε ρ ο π ο σ ο σ τ Ο τ ω ν λ ι π α ν τ ι κ ώ ν π ο υ χ ρ η σ ι μ ο π ο ι ο ύ ν τ α ι έ χ ο υ ν σ α ν β ά σ η τ α ο ρ υ κ τ έ λ α ι α. Τ α ο ρ υ κ τ έ λ α ι α π α ρ ά γ ο ν τ α ι α π ο τ ο ν κ α θ ο ρ ι σ μ ό και τ η ν ε π ε ξ ε ρ γ α σ ί α με ο ξ έ α τ ο υ π ρ ο ι Ο ν τ ο ς τ η ς α ν ά π τ υ ξ η ς τ ο υ π ε τ ρ ε λ α ί ο υ. Οι ε ρ γ α σ ί ε ς α υ τ έ ς γ ί ν ο ν τ α ι υ π ο κ ε ν ό κ αι σ' α τ μ ο σ φ α ι ρ ι κ ή π ί ε σ η. Α ν ά λ ο γ α λ ο ι π Ο ν με τ ι ς π ι ο π ά ν ω ε ρ γ α σ ί ε ς π α ί ρ ν ο υ μ ε και τ ι ς α ν ά λ ο γ ε ς π ο ι ο τ ι κ έ ς τ ω ν λ α δ ι ώ ν. ι σ ύ γ χ ρ ο ν ο ι τ ρ ο π ο ι δ ι υ θ ή σ ε ω ς κ α θ ώ ς και το : α τ ά λ λ η λ α ε κ λ ε γ μ έ ν ο α ο γ ο π ε τ ρ έ λ α ι ο α π ο δ ί δ ο υ ν σ υ ν θ ε τ ι κ ά λ ι π α ν τ ι κ ά ΐΦηλής π ο ι ό τ η τ α ς π ο υ μ π ο ρ ο ύ ν ν α α ν τ α π ο κ ρ ι θ ο ύ ν σ τ ι ς υ ω η λ έ ς α π α ι τ ή σ ε,ς τ η ς τ ε χ ν ο λ ο γ ί α ς.'ε τ σ ι Β λ έ π ο υ μ ε ν α χ ρ η σ ι μ ο π ο ι ο ύ ν τ α ι α π ο κ λ ε ι σ τ ι κ ά σ τ α α ε ρ ο π λ ά ν α λ ο γ ω τ ω ν ά σ χ η μ ω ν i' ά λ λ ε ς ο λ α τα σ τ ο ιδ ιοτητες, σ υ ν θ ε τ ι κ ά I. Ο Ρ Ι Σ Μ Ο Σ Τ 9 Ν Ε Υ Ν β Ε Τ Ι Κ Ο Ν Α Ι Π Α Ν Τ Ι Κ Ο Ν Α ν και δ ε ν υ π ά ρ χ ε ι κ ά π ο ι ο ς σ υ γ κ ε κ ρ ι μ έ ν ο ς ο ρ ι σ μ Ο ς γ ι α τ α σ υ ν θ ε τ ι κ ά λ ι π α ν τ ι κ ά, ο ο ρ ι σ μ Ο ς π ου α ν τ α π ο κ ρ ί ν έ τ α ι π ι ο π ο λ ύ σ τ η ν π ρ α γ μ α τ ι κ ό τ η τ α ε ί ν α ι α υ τ Ο ς τ η ρ A S Τ Μ σ ύ μ φ ω ν α με τ ο ν ο π ο ί ο : " Σ υ ν θ ε τ ι κ ό λ ι π α ν τ ι κ Ο ε ί ν α ι κ ά θ ε π ρ ο ι ο ν χ η μ ι κ ή ς α ν τ ί δ ρ α σ η ς δ ι α φ Ο ρ ω ν σ υ σ τ α τ ι κ ώ ν κ ά τ ω α π ο ε λ ε γ χ ό μ ε ν ε ς σ υ ν θ ή κ ε ς. Ε τ σ ι τ ο π ρ ο ι Ο ν α υ τ Ο έ χ ε ι π ρ ο κ α θ ο ρ ι σ μ έ ν ε ς φ υ σ ι κ έ ς και χ η μ ι κ έ ς ι δ ι ό τ η τ ε ς. κ τ έ λ α ι α, βελτιι Ε π ί σ ε ι ς μ π ο ρ ε ί να γ ί ν ε ι α ν ά μ ε ι ξ η κ ο ρ κ τ έ λ α ι α. Ο μ ω ς Ο τ α ν τ ο π ο σ ο σ τ Ο τ ου ο ρ υ κ τ έ λ α ι ο υ υ π ε ρ β α ί ν ε ι τ ;ο 14 X τ ο τ ε λ ι κ ό λ ά δ ι δ ε ν ο ν ο μ ά ζ ε τ α ι σ υ ν θ ε τ ι κ ό σ ύ μ φ ω ν α μ σ ύ σ τ α σ ή τ ου I S O - I N T E R N A T I O N A L S T A N D A R D I S A T I O N O R G A N I S A T I O N.

8 ΧΗΜΙΚΗ ΣΥΣΤΑΣΗ. ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΚΑΙ ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ ΤΩΝ ΚΥΡΙΟΤΕΡΩΗ ΚΑΤΗΓΟΡΙΩΝ ΣΥΝΘΕΤΙΚΩΝ ΛΙΠΑΝΤΙΚΩΝ Οπως αναφέρθηκε και στην εισαγωγή τα ορυκτέλαια παρασκευάζονται με διοθηση σε ατμοσφαιρική πίεση του αργού πετρελαίου, διύθηση υπό κενό του υπολείματος αυτής, απομάκρυνση των αρωματικών υδρογονανθράκων με διαλύτες και φιλτράρισμα. Παρά όμως την πολύπλοκη αυτή διαδικασία τα αποτελέσματα δεν είναι τέλεια γιατί οι τελικές ιδιότητες του μίγματος είναι ο μέσος όρος ιδιοτήτων των συστατικών του μίγματος και των καλύτερων και των χερότερων. Αντίθετα τα συνθετικά λιπαντικά παρασκευάζονται με σύνθεση δύο ή και περισσότερων χημικών ενώσεων. Ετοι το τελικό προιον είναι δεδομένο με συγκεκριμένες και καθορισμένες ιδιότητες που τα ορυκτέλαια δύσκολα μπορούν να αποκτήσουν, ακόμα και με άλλα πρόσθετα. Στον τρόπο παρασκευής των συνθετικών λιπαντικών οφείλεται και το κύρι.: πλεονέκτημά τους έναντι των ορυκτέλαιων, που είναι η συμπεριφορά τους στις πολύ χαμηλές και στις πολύ υψηλές θερμοκρασίες. Ετσι τα συνθετικά λιπαντικά εμφανίζουν ικανοποιητική ρευστότητα στις χαμηλές και μεγάλη αντοχή στην οξείδωση στις υψηλές θερμοκρασίες. Αυτό συμβαίνει γιατί με την δυνατότητα επιλογής των συστατικών τους επιτυνχάνεται η απομάκρυνση των ενώσεων με πολύ μικρό και πολύ μεγάλο μοριακό βάρος που καθορίζουν την συμπεριφορά στις υψηλές και χαμηλές θερμοκρασίες αντίστοιχα. Η διαφορά της κατανομής των υδρογονανθράκων στα ορυκτέλαια και στα συνθετικά φαίνεται στο σχήμα 1- Αλλη μια διαφορά είναι η ομοιομορφία και η συ μμ ετ ρι κό τη τα που παρουσιάζουν οι συνθετικοί υδρογονάνθρακες σ' αντίθεση με τα ο ρ υ κ τ έ λ α κ Αυτό βοηθά πολύ στην ελαχιστοποίηση των τριβών μεταξύ των μορίων με αποτέλεσμα την ελάττωση των τριβών.

9 O l βασικοί τύποι'συνθετικών ενώσεων που χρησιμοποιούνται στα σ υ ν θ ετικά λιπαντικά είναι οι εξής : 1) Εκ συνθέσεως υδρογονάνθρακες ( S Η F ). 2) Π ο λ υ γλυκόλες. 3) Οργανικοί εστέρες. 4) Φωσφορικοί εστέρες. III. 1 ΥΔΡΓΟΝΑΝΘΡΑΚΕΣ ΕΚ ΣΥΝΘΕΣΕΩΣ Αποτελούν την πιο συνήθη κατηγορία. Είναι καθαροί υδρογονάνθρακες που παρασκευάζονται απο πρώτες ύλες - πα ρά γω γα του αργού πετρελαίου. Οι κυριότεροι τύποι της κατηγορίας είναι τα ολεφ ίν ικ ά ολιγομερή και τα α λ κ υ λοαρωματικά. α) ΟΛΕΦΙΝΙΚΑ ΟΛΙΓΟΜΕΡΗ Παρασκευάζονται απο ολιγομερισμό αιθυλενίου προς ολεφίνες μεγα λύτερου μο ριακού βάρους ( 3-10 άτομα άνθρακα συνήθως). Χαρακτηριστική μορφή τέτοιου ολιγομερούς είναι του 1- δεκενίου, που είναι λάδι χαμηλού ιξώδους κατάλληλο κύρια για παρασκευή λιπαντικών αυτοκινήτων. Η μορφή φαίνεται στο σχήμα 3. C H, - C H - - C H C H, C H, C H, C H, C H, 1 C H, C H,.C H, C H, C H, C H, C H, C H, C H, C H, C H, I C H, C H, C H, 1 C H, C H, c rt. 1 C H, C H, C H, 1 C H, Η ρευστότητα ολεφινικών ολιγομερών και ιδιαίτερα των πολυαλφαολεφινών είναι ιδανική στις ακρα ίε ς θερμοκρασίες λειτουργίας. Αυτό οφείλεται στον απο φύση μεγάλο δείκτη ιξώδους τους. Ετσι στ ι^ χαμηλές θερμοκρασίες μειόνονται οι απ ώλ ει ες ενέργειας στο ξεκί νημα και στις υψηλές παρέχουν προσ τα σί α στις μεταλλικές επιφάνειες. Η πτητικότητα ε ίναι ένα άλλο χαρακτηριστικό των λαδιών. Οσο πιο πτητικό είναι ένα λάδι, τόσο μεγαλύτερη τάση απωλειών παρουσιάζει στις υψηλές θερμοκρασίες.

10 _ 4 - Γτο παρακάτω σχήμα φαίνεται οτι ενώ τα συνθ ετ ικ ά λάδια έχουν χα ρα κτ ηρ ισ τι κά ρευστότητας ανάλογα με αυτά του ορυκτελαίου τα πτητικά τους χαρακτηριστικά πλησιάζουν αυτά των 250 Ν βασικοί ο ρ υ κ τ ε λ α ί ο υ. Ά λ λ ο χαρακτηριστικό είναι η αντλ ησ ιμ ότ ητ α ενός λ ι π α ν τ ι κ ο ύ.ΰνα παχύρευστο ορυκτέλαιο (ISO 460) δεν είναι αντλ ησ ιμ ο σε θε ρμ οκ ρα σί ες κάτω απο 12.C. Για να γίνει αυτό στ ις χαμη λέ ς θε ρμ οκ ρα σί ες πρέπει πρώτα να π ρ ο θ ε ρ μ α ν θ ε ί. Αντίθετα ένα αντίστοιχο SHF λάδι φτάνει να είναι α ν τλήσιμο μέχρι και το υς 5.C. Υπάρχουν και συνθετικά λάδια με πιο χαμηλό ιξώδες που είναι αν τλ ήσ ιμ α και στους -50.C. Η προστασία κατά της φθοράς ε ίναι άλλο ένα χ α ρακτηριστικό των λιπαντικών. Ελέγχεται με το τέστ FZG. Σύμφωνα με αυτό μια σειρά απο παρά λλ ηλ α γρανάζια δέχεται φορτίο και φθείρεται. Η φθορά αυτή καταγράφεται και μετριέται. Εχει μετρηθεί οτι χρησιμοποιώντας ένα λιπα ντ ικ ό SHF η φθορά είναι ασήμαντη ακόμα και στη μεγίστη φόρτιση. Ά λ λ α σημαντικά χαρακτηριστικά που ελέγχονται είναι ; τα χαρακτηριστικά τοιβής και η α ν α μ ε ι ξ ι υ ό τ η τ α. Ό σ ο ν αφορά τα χαρακτηριστικά τριβής προσδιορίζονται με δύο μεθόδους. Με το CONE DRIVE WORM GEAR BENCH TEST που χρησιμοποιεί ατέρμονες ακρι βέ ία ς και με το TRANNER TEST που μετράει συντ ελεστές τριβής μεταξύ διαφόρων επιφανειών. Αποτ ελέσματα αυτού του TEST με SHF και ορυκτέλαιο ενισχημένο με θειο ύχ α και φωσφοριούχα πρ όσθετα υψηλής πίεσης φαίνονται στον πίνακα.

11 ΠΙΝΑΚΑΣ 1 TANNER TEST RIG Συντελεστής τριβής στους 20.C Ορ υκτέλαια γι α γρανάζια με πρόσθετα SU & ΡΗ Χάλυβας/κράμα κασίτερου Χάλυβας/κράμα μολύβδου Χάλυβας/κράμα ορείχαλκου 0,126 0,166 0,119 Απο τα διάφορα τεστ που έχουν γίνει έχει βγεί το συμπέρασμα οτι η αύζηση της απόδοσης επιτυνχάνεται όταν χρ ησ ιμ οπ οι ήτ αι λάδι S H F. Αυτή η αΰζηση της απόδοσης έχει σαν απ οτ έλ εσ μα τη δυνατότητα λειτουργίας σε χαμη λό τε ρε ς θερμοκρασίες και τον περιορισμό της απορ ρόψισης ενέργειας ειδικά στα σταματήματα και στα ξεκινήματα. Οσον αφορά την αναμειξιμότητα των λαδιών SHF με τα ψυκτικά μέσα, αυ τή εξαρτάται απο την θερμοκρασία, την πίεση και από τον τύπο του ψυ κτικού μέσου. Τα λάδια SHF έχουν πλεονέκτημα και σ' αυτόν τον τομέα σε σχέση με τα ορυκτέλαια. Αυτό συμβαίνει γιατί είναι λιγότερο α ν αμείξιμα απο τα ορυκτέλαια με αποτέλεσμα όταν το SHF έρχεται σ' επαφή με το ψυκτικό μέσο η πτώση του ιξώδους να είναι μικρότερη απ' οτι στ α ορυκτέλαια. Στον παρακάτω πίνακα φαίνονται τα διάφορα ψυκτ ικ ά μέ σα και ο βαθμός αναμει ξιμότητας τους με τα λάδια S H F. Αναμειξιμότητα SHF με ψυκτικά μέσα Μερικώς αναμείξιμο Πλήρως Πολύ Μέτρια Λίγο Μη αναμείξιμο R11 R13B1 R22 R13 ΝΗ3 R12 R501 R114 R14 C02 R21 R113 R500 R115 R152a R502 RC318 R=A ιάφοροι τύποι φθοριομένων υδρογονανθράκων

12 Β ) Αλκυλοαρωματικά Παρασκευάζονται με αλκυλιωση ενός αρ ωμ ατ ικ ού μορίου με αλκυλομάδες και αντικατάσταση αντίστοιχων ατόμων υ δ ρ ο γ ό ν ο υ. Έ τ σ ι ανάλογα με τη 8έση των αλκυλίων και τη δομή τους μεταβάλλονται και οι ιδιότητες του τελικού προϊόντος. Ενας τυπικός αλκυλοαρωματικός υδρο γο νά νθ ρα κα ς είναι το διαλκυλοβενζένιο που φαίνεται στο σχήμα. I C H Τα αλκυλοαρωματικά έχουν πολλά πλεονεκτήματα σε σχέση ύε τα α ν τίστοιχα ο ρ υ κ τ έ λ α ι α. Έ τ σ ι εμφανίζουν πολύ καλή σ υ μπεριφορά στις χαμηλές και υψηλές θερμοκρασίες, είναι λιγότερο πτητικά, περισσότερο α ν θεκτικά στην οξείδωση και στην υδρόλυση και ο δείκ τη ς ιξώδους είναι περί πο υ ίδιος με αυτόν ορυκτέλαιων υψηλού δείκτου ιξώδους. Το κυριότερο μειονέκτημά τους είναι η συμπεριφορά τους στα π ρ ό σ θ ε τ α. Ό τ α ν συμβεί αυτό τότε οι λιπαντικές τους ιδιότητες μπορεί να είναι φτωχές. 2 ΠΟΛΥΓΛΥΚΟΛΕΣ Είναι γραμμικά πολυμερή και παρασκευάζονται με πρ οσ θή κη ενός αλ κυ λε νο ξε ιδ ίο υ σε μια υδροξυλιούχο ένωση όπως το νερό, αλκοόλη, γλυκερίνη κ.α. Ανάλογα με την ένωση που χρησιμοποιήται για την παρα σκ ευ ή εξαρτάται και το μοριακό βάρος του πολυμερούς απο το οποίο εξαρτάται το ιξώδες του τελικού προϊόντος. Ό π ω ς και τα λάδια SHE έτσι και ο προσ τα σί α κατά της φθοράς καθώς κα απο τα ορυκτέλαια. πολυγλυκόλες έχουν πολύ καλύτερη καλύτερα χαρακτηριστικά τριβής Στα παρακάτω διαγράμματα φαίνονται, η δοκιμή FZG (σχ.10) που συγκρίνει πολυγλυκόλη με ορυκτέλαια και στον πίνακα 7 φαίνεται το TANNERT TEST για τις πολυγλυκόλες σε σχέση με ενισχυμένα αντίστοιχα ο ρ υ κ τ έ λ α ι α.

13 ΠΙΝΑΚΑΣ 7 TANNER TEST RIG Συντελεστής τρι&ής στους 20.C Ορυκτέλαιο για γραναζια με πρ όσ θε τα SU&PH Πολυ γλ υκ όλ η Χάλυβας/κράμα κασίτερου 0,16 0,126 Χάλυβας/κράμα μόλυβδου 0,17 0,166 Χάλυβας/κράμα ορε ίχαλκου 0,176 0,119 Ό μ ω ς και στην αντοχή στην οξείδωση οι πο λυ γλ υκ όλ ες έχουν καλύτερα απ οτ ελ έσ μα τα απ( τα αντίστοιχα ορυκτέλαια. Τα μόρια που προκύπτουν κατά την οξείδωση των π ο λ υ γ λ υ κ ο λ ώ ν. επειδή δεν γίνεται πολυμερ ισμός, είναι μικρ ότ ερ α με αποτέλεσμα τη μείωση του ιξώδους που οδηγεί στην επιβράδυνση της διαδικασίας δημι ου ργ ία ς επικαθήσεων. Στο παρακάτω σχήμα φαίν εται η καλύτερη συ μπεριφορά των πολυγλυκολών έναντι των ορυκτέλαιων σε σχέση με το ιξώδες τους.

14 Η χρήση των πολυγλυκολών αποφεύγεται, στα συστ ήμ ατ α αμμω νίας γιατί είναι διαλύτες σ' αυτή. Αντίθετα είναι ιδιαίτερα ευρεία η χρήση τους στα συ στήματα ψύξη? και στις αντλίες θερμότητας που χρησ ιμ οπ οι ού ν R12. Επίσεις έχουν μεγάλη θερμική αγωγιμότητα και χαμηλά σημεία ροής. Προσ βά λλ ου ν τα περι σσ ότ ερ α χρώματα και επικαλυπτηκά εκτός απο τα επ οξ ει δω τι κά χρ ώματα και τα επικαλυπτηκά πο λυ ου ρε θά νη ς Αξίζει να σημειωθεί οτι ακόμα και αν η πολυγλυκόλη δεν περιέχει αρχικά νερό εχει μεγάλη τάση να απορροφάει υγρα σί α απο την ατμόσφαιρα. I I I. 3 ΟΡΓΑΝΙΚΟΙ ΕΣΤΕΡΕΣ j Οι οργανικοί εστέρες άρχισαν να χρησιμοποιούνται κατά το δεύτερο παγκόσμιο πόλεμο σαν πρόσθετα των ο ρ υ κ τ έ λ α ι ω ν.τώρα χρ ησ ιμ οπ οι ού ντ αι απ οκ λε ισ τι κά στα λιπαντικά αεροπορίας. Είναι προϊόν αντίδρασης μιας αλ κο όλ ης και ενός οργανικού ο ξ έ ω ς. Έ χ ο υ ν εξαιρετικές φυσικές ιδιότητες όπως υψηλό δείκτη ιξώδους, χαμηλή πτητικότητα, χαμηλό σημείο ροής, ρε υσ τό τη τα σε χαμηλές θερμοκρασίες και πολύ καλή οταθερότητα τόσο θερμική οσο και χημική. Στον παρακάτω ι χαρακτηριστικών ι ξ ώ δ ο υ ς.

15 ΠΙΝΑΚΑΣ 8. ΙΔΙΟΤΗΤΑ ΕΣΤΕΡΕΣ ΟΡΥΚΤΕΔΑΙΟ Ιξώδες.CST στους 100.C 4.6 5,2 στους 40.C 21 29,5 στους C 474 * στους -40.C 5465 Δείκτης ιξώδους Σημείο ρ ο ή ς, ** Σημείο ανάφλεξης Απόσταξη %απόσταγμα στους 400.C 3 20 * Αδύνατη μέτρηση ** Με πρόσθετα ταπεινωτικά του σημείου ροής O l κυριότεροι τύποι αυτών των εστέρων για την πα ρα γω γή λιπαντικών υλών είναι εστέρες διβασικών οξέων και οι εστέρες πολυόλης. α) Εστέρες διβασικών οξέων ( ή διεστέρες ). Οι εστέρες αυτοί προκύπτουν απο αντίδραση διβα σι κώ ν οξέων με αλ κοόλες που περιέχουν μια ενεργή υδροξυλική ομάδα. Τα κυριότερα χαρακτηριστικά τους είναι η αντοχή στην οξείδωση και θερμική τους σ τ α θ ε ρ ό τ η τ α. Έ τ σ ι χρησιμοποιόντας τσυς εστέρες αυτούς έ χ ο υ μ ε : - ελάχιστη δημιουργία οξέων - ελάχιστη φθορά σε γρανάζια και έδρανα - αντίσταση στο σχηματισμό λάκας και δημιουργία εξανθρακωμάτων - περιορισμό των επικαθήσεων-προιόντων της απ οικσδόμησης των συστατικών του λαδιού. Αυτοί είναι και μερικοί απο τους λόγους που τα επέβαλαν σαν λι παντικά για την αεροπορία. 0 έλεγχος της αντοχής των λαδιών πραγματοποιήται με δυο μεθόδος. Με την THIN FILM OXIDATION TEST CTFO) και την PNEUROP OXIDATION TEST CPOT V To πρώτο τέστ σύμφωνα με τα μέχρι τώρα πειρ άμ ατ α ανταποκρίνεται σχεδόν σε πραγματικές συνθήκες αρα είναι και πολύ αντιπροσωπευτικό. Το δεύτερο τέστ χρησιμοποιήται για τον πρ οσ δι ορ ισ μό της τάσης των λαδιών για μ αε ροσυμπιεστές να δημιουργούν ε ξ α ν θ ρ α κ ώ μ α τ α. Σύμφ ων α με το τέστ αυτό μετριέται το υπόλλειμα CONRADSON το οποίο δεν πρέπει να ξεπερνάει το 2,5 %. Στο παρακάτω σχήμα συγκρίνονται ορυκτέλαια και διεστέρες σύμφ ων α με το τέστ (ΡΟΤ).

16 Με βαεη το παραπάνω σχήμα παρατηρούμε οτι το λιπα ντ ικ ό με δ ι εστέρες δίνει 0,2-0,24 % ανθρακούχο υπόλειμα ενώ αν τίθετα ένα λάδι με παρα φίνη αφήνει 1,7 X και ενα ναυθενικό 2,7 %. Ό π ω ς είπαμε και πριν οι διεστέρες παρασκευάζονται απο διβα σικά οξέα με αλκοόλη. Ετσι λογικό είναι οτι ανάλογα με την αλκοόλη που χρησιμοποιήται οι εστέρες θα έχουν και ανάλογες ιδιότητες. Με βάση τα παραπάνω οι εστέρες πρωτογενούς αλκο όλης είναι σταθεροί μέχρι και 300 βαθμούς Κελσίου ενω οι δευτερογενείς διασπώνται στους 270 βαθμούς Κελσίου. Τα πλεονεκτήματα των διεστέρων είναι αρκετά σε σχέση με τα ορυκτέλαια. Εν δε ικ τι κό είναι το παρακάτω διάγραμμα της π τ η τ ι κ ό τ η τ α ς. Σ' αυτό φα ίν ετ αι οτι οι 75Ν και 70Ν εστέρες που είναι λεπτόρρευστοι έχουν συμπεριφορά ανάλογη ρε το πιο παχύρευστο ορυκτέλαιο Ν.

17 σχήμα 14. Αλλα πλεονεκτήματα των διεστέρων είναι η πολύ καλή συμπεριφορά τους στις χαμηλές θερμοκρασίες, μεγάλοι δείκτες ιξώδους, η αντοχή σε διατμητικές τασείς και η καλή λ ι π α ν τ ι κ ό τ η τ α. Αντίθετα σαν μειονεκτήματα μπορούν να θεωρηθούν το γεγονός οτι η σταθερότητά τους στην υδρόλυση δεν είναι και τόσο καλή οσο των ορυκτελαίων, οτι προκαλούν μεγαλύτερη διόγκωση στα πα ρε μβ ύσ μα τα και ητι διαλύουν τα πρόσθετα.

18 &) Εστέρες πολυόλης Σχηματίζονται απο την αντίδραση μιας πολυυδρικής αλκοόλης μ' ενα μονοβασικό οξύ. Ενας τυπικός τέτοιος εστέρας εί ου φαίνεται στο παρακάτω σχήμα. τέρας τριμεθυλοπροπανίου C H, 0 - C R. Ο I -II C H, C H, C C H, Ο C R I C H, - ο - C R *Εστερα$ τριμεθυλοιιροιιονιου C H, Ο C R Ο I II - C H. C C H, Ο C R I C K, - Ο C R 'Εατερα ς τενταερυ θριτο'λης Οι εστέρες αυτοί έχουν ανάλογες ιδιότητες με αυτές των διεστέρων. Οι ιδιότητες τους εξαρτώνται, όπως και στους διεστέρες, απο την αλκοόλη ή το οξύ που χρηο ιμοποιήται. Συγκριτικά οι εστέρες αυτοί έχουν καλύτερη σταθερότητα σε υψηλές θερμοκρασίες απ' οτι οι δ ι ε σ τ έ ρ ε ς. Ομως έχουν χειρότερη συμπεριφορά όσον αψορά την διόγκωση των παρεμβυσμάτων και στη συμπεριφορά οτα χρώματα.

19 I I I 4 ΦΩΣΦΑΤΙΚΟΙ ΕΣΤΕΡΕΣ Οι εστέρες αυτοί είναι απο τους πιο συνηθισμένους απο πλευράς κατανάλωσης. Ετο παρακάτω σχήμα φαίνεται ένας τέτοιος εστέρας. σχήμα 16. Βασικό χαρακτηριστικό και ιδιότητα τους είναι η πολύ μεγάλη αντοχή τους στην ανάφλεξη. Η ιδιότητα αυτή οφείλεται στο άτομο του φωσφόρου που υπάρχει στο μόριο της ένωσης και αυξάνεται οσο μικραίνει το μοριακό Βάρος. Λόγω της μεγάλης τους αντοχής στην ανάφλεξη χρησιμοποιούνται σαν μη αναφλέξιμα λάδια υδραυλικών συστημάτων. Στον παρακάτω πίνακα φαίνεται η αντοχή των φωσφατικών εστέρων στην α ν ά φ λ ε ξ η. Αντοχή στην ανάφλεξη των φωσφατικών εστέρων Ιξώδες CST στους 40.C Αντανάφλεξη.C ASTM D26 17, , , ,1 585 Οπως φαίνεται_και απο τον πίνακα οσο πιο μικρό είναι το ιξώδες των εοτέρων αυτών τόοο σε μεγαλύτερες θερμοκρασίες αναφλέγονται αυτοί. Ο φώσφορος εκτός του οτι αυξάνει την αντοχή στην ανάφλεξη, ενισχύει τους εστέρες και στην προστασία κατά της φθοράς στις αντλίες. Αυτό είναι πολύ σημαντικό γιατί τα λάδια αυτά χρησιμοποιούνται σε υδραυλικά συστήματα. Στον παρακάτω πίνακα φαίνεται η πολύ καλή προστασία κατά της φθοράς που προσφέρουν οι εστέρες σε σύγκριση με τα ορυκτέλαια.η δοκιμή που έγινε είναι η VICKERS V104C με πίεση 140 BARS και διήρκησε 250 ώρες.

20 ΠΙΗΑΚΑΣ 10. Προστασία κατά της φθοράς των φωσφατικών εστέρων Δοκιμή VICKERS V104C Φωσφατικός εστέρας ISO VG 46 Ορυκτέλαιο ISO VG 46 Φθορά δαχτυλιδιού,mg 5 20 ως 120 Φθορά βαλβίδας,mg 5 20 ως 120 Σύνολο,MG ως 150 Έ ν α άλλο μεγάλο πλεονέκτημα των φωσφατικών εστέρων είναι η μεγάλη αντοχή στην οξείδωση η οποία μπορεί να ενισχυθεί με αντιοξει5ωτικά π ρ ό σ θ ε τ α. Ό τ α ν οι συνθήκες ευνοούν την οξείδωση του λαδιού, τότε τα προϊόντα αυτής που είναι το φωσφορικό οξύ και ενώσεις μεγάλου μοριακού βάρους, είναι διαβρωτικα και πρεπει να απομακρύνονται διαφορετικά προκαλούν φθορές και σκληρές επικαθήσεις. Στα μειονεκτήματα των φωσφατικών εστέρων μπορούμε να αναφέρουμε την χαμηλή πηκτικότητα και το χαμηλό σημείο ροής τους. Ά λ λ ο μειονέκτημα είναι η διόγκωση που προκαλούν στα παρεμβύσματα και το γεγονός οτι προσβάλουν τα χρώματα. Τέλος επειδή το ειδικό τους βάρος είναι μεγαλύτερο της μονάδας όταν αναμειχτούν με νερό, αυτό επιπλέει και οι απώλειες στην άντληση είναι μεγάλες. III. 5 ΓΕΝΙΚΑ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Σαν γενικά συμπεράσματα των ιδιοτήτων των συνθετικών λαδιών που αναπτύχθηκαν παραπάνω μπορούμε να παραθέσουμε τους παρακάτω πίνακες 11, 12 και 13. Σ' αυτούς φαίνονται όλα τα μειονεκτήματα και τα πλεονεκτήματα τους καθώς και η σύγκρισή τους με τα ορυκτέλαια.

21 ΐΔίσιΗΐη rvnehnxnj Yr?cw iz ιυγχρπη >e τα o?yvct aala laicfnmi ΟΡΥΚΤΕΛΑΙΑ ΠΑΡΑβΙΝΙΚί-Ι ΕΑΣΗΙ ΠΟΛΥΑΛςΑ- 0ΛΖ0ΣΝ3 : ΔΙΑΛΚΥΛΟ- Blb-ZENIA ΕΣΤΕΡΙΕ ΔΙΒΑΕΙΚΟΤ CESOI ΕΕΙ3 ΈΕ ΐηΛΥΟΛΗΣ: ΙΙΟΛν- ΓΛΪΚΟΛΞΧ οαεο.ώτκοι ΕζτεΡΗΐ: IIAIKCNEE ΛΛ rf\c pcut7t0rrrrsc f θϊρυοχροσΰα *=< κ ΠΧ X HK > Ε 5τηχα ct χάτ^έζ κ. X X ι: κ< X ^ότητα ίυπντι Tffe jonc σέ Οπλές κοασ^εςίυέ ΒελτκΛιχό) κ< πκ' X X ε. κ. κκ X τότητα υέ Ε ζ / MC A MC A ή ι^τιχότηια MC Ε X Ε Ε X ε Κ.τότηια \ιέ Ε. Ε Ε ΏΚ κ. X ΠΧ Βότητα frtcvti,. Ζ Ζ Ε Μ< Μζ IK -Κ 3 0 TTVTOέχσυτι >ιδς(μέ βςλτι,ωηκό) Ε Ε Ε Μ<,κ κ κχ - ί'τοτϋϊηση ΓκχχΛέ-CLyV r Κ Ε πκ ΠΧ κχ X > εοιοοοά (ττήν SiirfKiSTi έλοοτο<ΰ.ν ncociiiucvii-xm Λ niber) Ε - ε ε κ< ε TO. clvci. tv6clhtt.>«i TflC TOi- Όχπυΐ, Κακή, ««irp l.a «>λή, Κ Καλή. ΙΚ Γ ι

22 ΠΙΝΑΚΑΣ 12 ΠΛΚΧΐΕΚΤΗΜΑΊΑ ΚΑ Ι Π EP IO P IΣ ^O I ΣΤΗ Χ Ε Σ Η ΙΏΝ ΣΥΝΘΕΤΙΚΩΝ ΛΠΙΑΝΠΚΩΝ. λιτταντικά Πλεσυεκτήυατα σέ σχέση id τά όρυκτέλαια. Περιορισμοί στή χρήση ο hydrocarbon Στα8ερότητα σέ ΰΐ^γλές θερυοκρασύες Μεγάλη διάρκεια ζωής Ρευστότητα σέ χαμηλές θερμοκρασίες Μεγάλος δείκτης ιξώδους Μεγαλύτερη προστασία κατά, της φθοράς Χαμηλή πτητικότητα (έξοικσνόμηση λαδιού) Συμ3ατότητα μέ όρυκτέλαια καί χρώματα Δέν περιέχουν ππροφίνικούς κηρούς Διαλυτικότητα / Απορρυπαντ ικότητα* Συμβατότητα μέ παρ τι0ύσματα* ίοί έστέρες τικοί έστέρες λυκόλες Σταθερότητα σέ ΰφηλές θερμοκρασίες Μεγάλη διάρκεια ζωής Ρευστότητα σέ χστ^ιλές θερμοκρασίες Διαλυτ ικότητα/'απορρυπαυτικότητα Μή άνοφλεξιμότητα Λιπαντική ικανότητα *Ικανότητα,άπορροσήσεως νερού Υψηλός δείκτης ιξώδους Ρενχττότητα σέ χαμηλές θερμοκρασίες Άντισκιριακή ικανότητα Δέν περιέχουν παραρινικούς κηρούς Συμβατότητα μέ παρεμβύσματα* Συμβατότητα μέ όρυκτέλαια Άντισκωριακή ικανότητα* Συμπεριφορά κατά τής φθοράς καί στις ΰΐ-ηλές πιέσε Σταθερότητα έναντι ΰδρολύσεως Συμβατότητα μέ χρώματα Συμβατότητα μέ παρεμβύσματα Χαμηλός δείκτης ιξώδους Συμβατότητα μέ χοώματα Μεταλλική διάβροϊση* - Σταθερότητα έναντι ΰδρολύσεως Συμβατότητα μέ όρυκτέλαμ; Συμβατότητα μέ χρώματα Σταθερότητα έναντι όξειδώσεως ιρνητι>ίθί αυτού παοάγσντες μποροΰυ νά γίνουν άυελητέοι. με κατάλληλες τροπο~^οΐγισει.ς στην :ία χαύ τήν σύνθεση της τελτχης φόοιιουλας πτιοασκευής τοϋ λιτπαντικοϋ.

23 Τυτίίχά όουκτέλαι,α *Αλχυλο3ενζένια 'Εστέοες διβοαινοΰ όξέος 'Εστέοες ττολυόλης V ///////A 'ν/ζ/ζ/ζζ/δ Πολυγλυκάλες Γυνεχης λειτουργία CujunTixot έστέοεε _J! I S? S S 5 άνάλογα - ~ c u i τή ν \>/ΖΖ//ΖΧ Διεο<θΓΓΐ:6 αενη ροπή ν / / ^ / ζ 2 λειτουργία έκκίνηοης

24 IV. ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΩΝ ΣΥΝΘΕΤΙΚΩΝ ΛΑΔΙΩΝ Οπως αναφέρθηκε και στον πρόλογο, τα τελευταία χρόνια, τα συνθετικά λάδια χρησιμοποιούνται σε όλο και περισσότερους τομείς. Ιδιαίτερα αναπτυγμένη είναι η χρήση τους σε βιομηχανικές εφαρμογές, στα αυτοκίνητα καθώς και σε αεροπορικές εφαρμογές. Τα συνθετικά λάδια, όπως αποδείχτηκε στα προηγούμενα κεφάλαια, έχουν πολύ καλύτερες ιδιότητες απο τα αντίστοιχα ο ρ υ κ τ έ λ α ι α. Έ τ σ ι έχουν καλύτερη αντοχή στην οξείδωση, θερμική σταθερότητα σε υψηλές θερμοκρασίες και ρευστότητα στις χαμηλές. Το κύριο πλεονέκτημά τους όμως είναι οτι μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε πολύ ευρύτερες θερμοκρασιακές περιοχές απ'οτι τα ορυκτέλαια. Στον τομέα των αυτοκινήτων χρησιμοποιούνται κυρίως λάδια SHF, στην αεροπορία οι εστέρες και ακολούθως τα SHF και οι σιλικόνες και στη βιομηχανία λόγω των πολλών εφαρμογών χρησιμοποιούνται όλα τα είδη των συνθετικών λαδιών. Στον παρακάτω πίνακα φαίνονται αναλυτικά ι των συνθετικών λιπαντικών. κυριότερες εφαρμογές ΠΙΝΑΚΑΣ 14 Κυριότερες εφαρμογές των συνθετικών λιπαντικών ΠΕΔΙΟ ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ I. ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ -Κυκλοφοριακά συστήματα -Μειωτήρες -Υδραυλικά συστήματα (μη αναφλέξιμα λιπαντικά) -Συμπιεστές -Αεροστρόβιλοι -Λιπάνσεις με γράσσο ΤΥΠΟΣ ΣΥΝΘΕΤΙΚΟΥ ΛΙΠΑΝΤΙΚΟΥ Πολυγλυκόλες,S H F,Οργανικοί εστέρες Πολυγλυκόλες,SHF Φωσφατικοί εσ τέρες,πολυγλυκόλες Πολυγλυκόλες,Οργανικο ί εστέρες,shf S H F,Οργανικοί εστέρες SHF II.ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΑ -Κινητήρες Ε.I.X. -Κινητήρες μέσων μαζικών μεταφορών και βαρειού επισκαπτικού εξοπλισμού SHF,Οργανικοί εστέρες S H F,Οργανικοί εστέρες -Γ ραναζοκιβώτια SHF -Φρένα Πολυγλυκόλες I I I.ΑΕΡΟΠΟΡΙΚΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ -Αεροστρόβιλοι -Υδραυλικά συστήματα -Λιπάνσεις με γράσσο Οργανικοί εστέρες Φωσφατικο ί εστέρες,σιλικόνες,shf Σιλικόνες,Οργανικοί εστέρες,shf

25 IV. 1 ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΣΤΑ ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΑ Η αγορά του αυτοκινήτου αποτελεί μια απο τις μεγαλύτερες για τα συνθετικά λάδια. Γι'αυτό το λόγο, έχουν γίνει πολλές έρευνες ώστε τα λάδια αυτά να ικανοποιούν πλήρως τις απαιτήσεις των αγοραστών. Οι έρευνες αυτές αποσκοπούν ; - Στη μεγαλύτερη οικονομία καυσίμων - Στη μεγαλύτερη διάρκεια ζωής του λιπαντικού με σκοπό να ελαττωθεί ο χρόνος συντήρησης και να γίνει εξοικονόμηση των πρώτων υλών. - Σε υψηλότερες θερμοκρασίες λειτουργίας λόγω των κινητήρων που έχουν γίνει πιο ταχύστροφοι και με σκληρότερες συνθήκες λειτουργίας. - Σε καθαρότερους κινητήρες για λόγους προστασίας του περιβάλλοντος και μακροχρόνιας χρήσης τους. Οι έρευνες που έχουν γίνει, απέδειξαν οτι τα καλύτερα αποτελέσματα για τα αυτοκίνητα τα έχουν τα λάδια τύπου SHE. Αυτό συμβαίνει γιατί τα λάδια αυτά παρουσιάζουν πλήρη συμβατότητα, άρα και αναμιξιμότητα με τα ορυκτέλαια και τα πρόσθετα που χρησιμοποιούνται σ'αυτά. Τα πλεονεκτήματα των SHF έχουν αναψερθεί. Οι παρακάτω δοκιμές έγιναν για να αποδειχθούν στη πράξη τα πλεονεκτήματα αυτά. Τα τέστ έγιναν με τρία λάδια συνθετικά (NCE0-1, NC0-2, NCE0-3), και με τρία συμβατικά ορυκτέλαια (CM0-1, CM0-2, CM0-3), που τα φυσικά χαρακτηριστικά τους φαίνονται στον πίνακα 15.

26 NCE0-1 SAE10W-5C NCE0-2 SAE1 0W-5C NCE0-3 SAE5W-50 CM0-1 SAE10W-5C CM0-2 SAE10W-5C CM0-3 SAE5W-40 Κινηματικό ιξώδες στους 210 Γ (98,9 0 CST 18,5 23,9 17,3 17,9 17,4 15,07 SUS ,7 87,6 78,2 στους 100 Γ (37,8 0 CST 1Α , ,95 SUS ,5 CCS ιξώδες στους C Ι Γ (-17,8 0 POISES δείκτης ιξώδους Σημείο ροής,γ( Ε) -65(53,9) -65(-53,9) -65(-53,9) -40(-40) -40(-40) -55(-48,3) Σημείο ανάφλεξης F ( 0 465(240,6) 445(229,4) 435(223,9) 430(221) i35(223,9) 400(204,4) SAE-ASTM-API κατάταξη SE/CC SE/CC SE/CC SE/CC SE/CB SE/CB Για τις διαφορές που φαίνονται ήδη στον πίνακα έχουμε ήδη αναφέρει αρκετά στοιχεία. Εκείνο που ενδιαφέρει είναι να φανουν οι διαφορές κοι στις μηχανικές ιδιότητες που αντανακλούν άμεσα στη συμπεριφορά του κινητήρα.

27 Απο τις τιμές του πίνακα επιβεβαιώνονται τα οσα είδη έχουμε αναφέρει σχετικά με τα συνθετικά λάδια και τα ορυκτέλαια. Για να φανούν όμως και οι διαφορές στις μηχανικές ιδιότητες εκτελέστηκαν διάφ ορ α πειράματα τα οποία έδειξαν οτι : α) Αντοχή στην διάτμηση Απο το διάγραμμα φαίνεται πόσο καλύτερη συμπεριφορά έχουν τα συνθετικά λάδια NCE0-1 και NCE0-2 σ' αντίθεση ύε τα αντίστοιχα του ιξώδους τους. Αυτό ισχύει και για θερμοκρασίες μέχρι και F. ( 204.C ). β ) Κατανάλωση λαδιού - πίεση λαδιού ι I ρελαντί εν θερμό. Και στις δυο περιπτώσεις διατυπώθηκε οτι τα συνθετικά λάδια έχουν πολύ καλύτερες επιδώσεις απο τα αντίστοιχα ορυκτέλαια. Στα σχήματα φαίνονται αντίστοιχα τα αποτελέσματα απο τα πειρ άμ ατ α για την κατανάλωση και για την πίεση. tz.ooo 3 o Γ l i i ] II i i b - 2! < <000 si 1'Ϊ E = 2000 lis - M CiP. TEST CAR TEST CAR TEST CAR

28 Ενα χαρακτηριστικό γεγονός είναι οτι χρησιμοποιώντας συνθετικά λάδια μπορούμε να έχουμε οικονομία στο καύσιμο, της τάξης του 4-6 X. γ ) Συμπεριίρορά στους πετρελαιοκινητήρες σε υψηλές θερμοκρασίες. Σύμφωνα με τη δοκιμή CATERPILLAR 1-11 που πραγματοποιήθηκε, ελέγθηκε οτι τα συνθετικά λάδια έδωσαν καλύτερα αποτελέσματα και στους πετρελαιοκινητήρες. 0 παρακάτω πίνακας το αποδικνύει. ΠΙΝΑΚΑΣ 18. Λάδ ι NCEO -1 NCE0-2 NCE0-3 CM0-1 CM0-2 Ιξώδες(3ΑΕ) 20W W-50+ 5W-50 10W-50 10W-50 Ωρες δοκιμής Μέτρηση πιστονιού ( 100=καθαρό) 98 97, Μέτρηση λάκας (0=καθαρό ) 0,3 0,9 1,2 8,0 19 Εξανθρακώματα στο πρώτο δαψτυλίδι X Αποτέλεσμα Περνάει Περνάει Περνάει Δεν περνάει Δεν περνάει

29 6) Εξοικονόμηση ενέργενας Χ ρ π σ luonoιόντας συνθετικά λάδια οι εσωτερικές αντιστάσεις και οι τριβές μειώνονται μ' αποτέλεσμα την εξεικονόμηση ενέργειας. Πολλοί ερευνητές είναι αντίθετοι μ' αυτή την άποψη υποστηρίζοντας οτι καταναλώνεται πολύ ενέργεια για την παρασκευή των συνθετικών λ ι π α ν τ ι κ ώ ν. Η παρακάτω όμως μελέτη έδειξε οτι δεν ισχύει αυτό. Σύμφωνα με αυτή τη μελέτη γίνεται σύγκριση ενός συνθετικού λαδιού SAE 5W-20 και ενός ορυκτέλαιου SAE 10W-40. Τα δεδομένα είναι η αλλαγή λαδιού στα 6000 μίλια και 4 % λιγότερη κατανάλωση καυσίμου με το συνθετικό. Με βάση αυτά τα δε δο μέ να βρέθηκε οτι το ενεργειακό ισοζύγιο μεταξύ της εξοικονόμησης ενέργειας και αυτής που καταναλώνεται για την παρασκευή του συνθετικού είναι θετική. Η αναλυτικοί υπολογισμοί φαίνονται στον παρακάτω πίνακα.

30 ΠΙΝΑΚΑΣ 19 Εξοικονόμηση ενέργειας-σύγκριση μεταξύ ενός συνθετικού SAE 5W-20 κι ενός ορυκτέλαιου SAE 10W-40 ΒΤυ ανά 6000 αύλισ Εξοικονόίίηση καύσιμου - Ορυκτέλαιο SAE 10W-40 με 15 MPG 6000 μίλια/15μρ0=400 γαλ. 400 γαλχι16000 ΒΤυ/γαλ.= - Συνθετικό SAE 5W-20 με 15,6 MPG (4!ί βελτίωση κατανάλωσης) 6000 μίλια/15,6μρ0=3θ5 γαλ. 385 γαλ.χ ΒΤυ/γαλ.= Οφελος από εξοικονόμηση καύσιμου στα 6000 μίλια Ενεργειακές απαιτήσεις για την παρασκευή - Ορυκτέλαιο SAE 10W-40 με 1600 μίλια/quart (5 QUARTS γέμισμα+3 QUARTS συμπλήρωση) Ενέργεια για όλα τα στάδια παρασκευής (απόσταξη, διαχωρισμός, αποκήρωση και προετοιμασία πρόσθετων)=19000 BTU/QUART BTU/QUART X 8 QUARTS= - Συνθετικό SAE 5W-20 με 2000 μίλια/quart (25S βελτίωση)(5 QUART γέμισμα+2 QUART συμπλήρωση) Ενέργεια για όλο τα στάδια παρασκευής με την ετοιμασία των βασικών λαδιών και των πρόσθετων=37000 BTU/QUART BTU/QUART X 7 QUARTS = Διαφορά απαιτήσεων ενέργειας για 6000 μίλια αλλαγή Εξοικονόαηση ενέργειας Εξοικονόμηση καύσιμου Ενέργεια για την παρασκευή Καθαρό όφελος για 6000 μίλια αλλαγή Εξοικονόαηση ενέρτειας ανά βαρέλι SAE 5W OUARTS/βαο. X BTU/αλλαγή = BTU 7 QUARTS/αλλαγή Ισοδύναμο σε βαρέλια αργού = BTU = 6,6 βορ ΒΤυ/βαρ.

31 ε) Γενιχά συιιπεράσαατα - παρατηρήσεις Σαν γενικό συμπέρασμα μπορούμε να πούμε πα»ς τα συνθετικό λάδια τύπου SHF έχουν πολλά πλεονεκτήματα σε σχέση με τα αντίστοιχα ορυκτέλαια και για αυτό η χρήση τους καθημερινά αυξάνει. Τα πλεονεκτήματα αυτά είναι : 1. Χαμηλότερο ιξώδες στις χαμηλές θερμοκρασίες με αποτέλεσμα το ευκολότερο και γρηγορότερο ξεκίνημα. 2. Μικρότερη φθορά στους κινητήρες, με παχύτερη λιπαντική μεμβράνη στις υψηλές θερμοκρασίες, γρήγορος σχηματισμός προστατευτικού φίλμ λαδιού στο ξεκίνημα και " κράτημα " της πίεσης του λαδιού. 3. Καθαρότερος κινητήρας μεγαλύτερη σταθερότητα ιξώδους, περισσότερη αντοχή στην οξείδωση και μείωση των καταλοίπων στις βαλβίδες. 4. Μικρότερη κατανάλωση λαδιού με μεγαλύτερο ιξώδες στις θερμοκρασίες λειτουργίας και βελτιωμένα χαρακτηριστικά πτ ητικότητας. 5. Ευκολότερο ξεκίνημα με ζεστό κινητήρα με καλύτερο " κράτημα " του ιξώδους. 6. Βελτιωμένη απόδωση στους κινητήρες ντήζελ. IV. 2 ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΣΤΗΝ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΑ Τα τελευταία χρόνια οι εφαρμογές των συνθετικών λαδιών στην βιομηχανία γίνονται ολο και περισσότερες. Κυρίως χρησιμποποιούνται λάδια που έχουν παρασκευαστεί απο εστέρες, γλυκόλες και SHF. Οι κυριότερες εφαρμογές τους είναι : - Κυκλοφοριακά συστήματα και συστήματα λίπανσης κουζινέτων σε υψηλές θερμοκρασίες. - Γρανάζια με δύσκολες συνθήκες λειτουργίας. - Αεροσυμπιεστές σε υψηλές θερμοκρασίες. - Συμπιεστές ψυκτικών εγκαταστάσεων. - Συμπιεστές αερίων υδρογονανθράκων. - Υδραυλικές αντλίες υψηλής πίεσης. - Εφαρμογές που απαιτούν μη αναφλέξιμα λάδια. - Αεροτουρμπίνες. - Εξοπλισμός που απαιτεί γράσσα εξαιρετικής αντοχής σε φορτία και θερμοκρασί ες. Παρακάτω θα ασχοληθούμε κυρίως με την λίπανση των γραναζοκιβωτίω\ που είναι και η κύρια κατηγορία στην οποία χρησιμοποιούνται συνθετικά λάδια. IV. 2.1 ΛΙΠΑΝΣΗ ΟΔΟΝΤΩΤΩΝ ΤΡΟΧΩΝ Τα λιπαντικά οδοντωτών τροχών χωρίζονται σε τέσσερις βασικές κατηγορί ες. - Ορυκτέλαια με πρόσθετα κατά της οξείδωσης και της σκουριάς. - Παχύρευστα ορυκτέλαια που περιέχουν ζωτικά λίπη και

32 ΧΟΉ*^! Ιΐοποι ούνται για την λίπανση ατεοί^όνοον. Οουκτέλαια ενισχυμένα με πρόσθετα υψηλής πίεσης, κύρια θειοφωσφωρικές ενώσεις, για τη λίπανση υπερφορτωμένων γραναζιών. - Συνθετικά λιπαντικά, κυρίως SHF και πολυγλυκόλες. Τα τελευταία χρόνια τα συνθετικά λιπαντικά χρησιμοποιούνται όλο και περισσότερο στη βιομηχανία κατεργασίας μετάλλων. Αυτό συμβαίνει γιατί τα πλεονεκτήματα που προσφέρουν είναι περισσότερα απ' οτι τα αντίστοιχα ορυκτέλαια. Ειδικά στα γρανάζια και τα ρουλεμάν, όπου οι νέες απαιτήσεις της τεχνολογίας είναι μεγάλες, τα ορυκτέλαια δεν επαρκούν πλέον με αποτέλεσμα να χρησιμοποιούνται αποκλειστικά συνθετικά λάδια. Ανάλογα με τις συνθήκες λειτουργίας των γραναζιών επιλέγουμε τέτοιο λάδι ώστε οι ιδιότητες του να ανταποκρίνονται στις συνθήκες α υ τ έ ς.'ετσι ; - Για γρανάζια που λειτουργούν σε υφτιλά ωοοτία. επιλέγουμε το λιπαντικό ανάλογα με το ιξώδες του, την προστασία κατά της φθοράς και την ικανότητα του φιλμ να αντέχει στα φορτία. - Γι,α γράνδίζια υψηλών ταχυτήΐΐιιγ. το πιο σημαντικό είναι το ιξώδες και ανάλογα με την ταχύτητα η εν ίσ χυ ση με πρόσθετα υψηλής πίεσης. - Για γρανάζια που λειτουργούν σε υψηλές θεοαοκοασίες το ιξώδες, ο δείκτης ιξώδους και η αντοχή στην οξείδωση. - Σε περιπτώσεις μόλυνσης ειδικά με νερό, χρειάζεται μεγάλη ικανότητα διαχωρισμού απο το νερό και προστασία κατά της φθοράς. Ό π ω ς παρατηρούμε το πιο σημαντικό απο ολα τα στοιχεία για την επιλογή του κατάλληλου λιπαντικού είναι το ιξώδες. Για αυτό υπ άρ χο υν ορισμένοι γενικοί κ α νόνες.έτσι : - Ό τ α ν έχουμε υψηλές θερμοκρασίες διαλέγουμε μεγάλο ιξώδες, για να εξασφαλίζεται κάποιο ελάχιστο πάχος λιπαντικής μεμβράνης. - Ό τ α ν έχουμε μικρή ταχύτητα λειτουργίας χρησιμοποιούμε λιπαντικό με μεγαλύτερο ιξώδες και - Ό τ α ν η λίπανση γίνεται με εμβάπτιση απαιτήται λάδι μεγαλύτερου ιξώδους απο όταν γίνεται με κυκλοφοριακό σύστημα. Τα συνθετικά επιφέρουν πολλές βελτιώσεις σε συγκεκριμένα χαρακτηρηστικά λειτουργίας στα γρανάζια. α) Χαοακτηοηστικά "υψηλής πίεσης" Για να αξιολογηθεί ένα λάδι αν είναι κατάλληλο για οδοντοτούς τροχούς υπάρχουν δύο δοκιμές (τέστ). Η δοκιμή φορτίου TIMKEN και η δοκιμή FZG. Στη δοκιμή TIMKEN έχουμε έναν παραλληλεπίπεδο μπλόκ που φέρνεται σε γραμμική επαφή με έναν περιστρεφόμενο κύλινδρο υπο την επίδραση διαφόρων φορτίων. Στην αρχή το φορτίο είναι μικρό και στη συνέχεια αυξάνει σταδια κ ά. Ό τ α ν παρατηρηθεί φθορά γίνεται ακόμα μια μέτρηση με μικρότερο φορτίο κατά SLB (2,27kg) και έτσι έχουμε ακριβή προσδιορισμό του φορτίου φθοράς.

33 Ετη δοκιμή FZG έχουμε ενα κινητήρα που κινεί ένα σετ απο παράλληλους οδοντοτούς τροχούς που λιπαίνονται. Κάθε φορά αυξάνουμε το φορτίο και ελέγχουμε τη φθορά στα γρανάζια ζυγίζοντάς τα. Απώλεια βάρους πάνω απο 10MG συμαίνει αποτυχία. Το τέστ αυτό εφαρμόζεται για 12 στάδια και το λάδι θα πρέπει να τα περέσει ολα δηλαδέ να μην παρατηρηθεί φθορά στα γρανάζια. Απο τα πειράματα που έχουν γίνει και με τις δύο δοκιμές βγήκαν τα εξής τυπικά αποτελέσματα. Τα ορυκτέλαια με πρόσθετα υψηλής πίεσης μολύβδου/θείου έχουν τιμή FZG απο 9-12 και φορτίο TIMKEN LB (23-31kg). - Τα ορυκτέλαια με πρόσθετα υψηλής πίεσης θείου/φωσφώρου έχουν τιμή FZG και φορτίο TIMKEN LB. - Τα συνθετικά SHF παιρνούν ολα τα στάδια του FZG (12+) και έχουν φορτίο TIMKEN 30 LB (14kg). β) Δοκιμές σε ατέρμονες Ό π ω ς είναι γνωστό οι ατέρμονες λόγω του σχεδιασμού τους εμφανίζουν απώλ ειες ενέργειας με τη μορφή θερμότητας. Η θερμότητα αυτή επιδρά αρνητικά στο λιπαντικό καθώς και στις τ σ ι μ ο ύ χ ε ς. Έ τ σ ι ενώ τα μεταλλικά μέρη αντέχουν σε υψηλές θερμοκρασίες (400.F και πάνω) το λιπαντικό αρχίζει να φθείρεται στους 200.F. Αποτέλεσμα αυτού είναι να μην αξιοποιούνται τα γρανάζια μέχρι εκεί που επιτρέπουν οι μηχανικές τους ιδιότητες. Αυτό το " θερμικό όριο" δημιουργεί πολλά προβλήματα ιδιαίτερα στα μικρά μ ε γ έ θ η. Για να μειωθεί αυτή η θερμοκρασιακή διαφορά μεταξύ μηχανικών δυνατοτήτων και θερμικών ορίων έγιναν πολλές προσπάθειες και μελέτες, όμως καμία απο αυτές δεν ήταν εφικτή λόγω κυρίως τεχνοοικονομικών λόγων. Μετά λοιπόν απο αυτές τις προσπάθειες, δοκιμάστηκαν και τα συνθετικά λάδια που έδωοαν θεαματικά αποτελέσματα. Τα αποτελέσματα αυτά φαίνονται στον παρακάτω πίνακα.

34 T H E R M A L R A T I N G / 3 0:1 G E A R R A T I O / R P M I N P U T S P E E D DESIGN Gear Size RATING center distance in inches) OPTION 1.33 i e I..ICUnit Input HP π^.ι C2 442 Output Torque 22i e Γ""-..1Ι Input HP t Output Torque 25S 36Ci wn» Input HP S i Output Torque 6&4 luo i Output Torqut wiin «Μ Input HP Output Torque 269U witn Fin, Output Torque Cl 83 Input HP C.3 Output Torque 2^ luo SC Mechanical rating is acnievec wun Ano τον πίνακα αυτό φαίνονται τα πολύ καλύτερα αποτελέσματα που έχουν τα συνθετικά λάδια στο θέμα της απόδοσης, απ ότι τα αντίστοιχα ορυκτέλαια. Ειδικά στους μικρούς μειωτήρες (1,33 ίντσες α π όσ τα ση κέντρων) η μηχανική απόδοση για λόγω μετάδοσης 30:1 και ταχύ τ η τ α εισόδου 1750 RPM εκφράζεται με ροπή εξόδου 259 LB-IN. Το συ ν θ ετικό λάδι αύξησε σημαντικά το " θερμικό όριο " σε σχέση με το μηχανικό. Έ τ σ ι ενώ με το οπρυκτέλαιο η ροπή εξόδου ήταν 224 LB-IN, με το συνθετικό η ροπή ανέβηκε στις 259 LB-IN. Αυτό επιτρέπει τη χρήση των ατερμόνων σε μεγαλύτερες ταχύτητες και ι π π ο δυνάμεις.

35 γ) Συμπεριφορά στις υψηλές θερίιοκρασΰες Ό π ω ς είδη έχει αναφερθεί τα συνθετικά λιπαντικά έχουν εξαιρετική συμπ εριφορά στις υψηλές θερμοκρασίες, πράγμα που τα κάνει να έχουν μεγαλύτερη διάρκεια ζωής απ όλα τα άλλα λιπαντικά. Ό λ α αυτά φαίνονται στους δύο παρακάτω πίνακες που δημιουργήθηκαν μετά απη δοκιμές. Γύπος λιτωντικού Δείκτης ιξώδους Ελάχιστη θερμοκρασία ξεκινήματος Μέγιστη θερμοκρασία λειτουργίας Γ 0 Γ C Ορυκτέλαιο με πρόσθετα κατά της διάβρωσης κι οξείδωσης Ορυκτέλαια με ζωικά λίπη 95 ΔΟ A Ορυκτέλαιο με πρόσθετα φηλής πιέσεως Μόλυβδος/θειάφι Βειάφι/φωσφόρος Συνθετικά λιπαντικά Πολυγλυκόλες SHF 1Α5 -ΑΟ -ΑΟ 300 1Α9 1

36 Αντοχή στην οξε^όωση-διάρκεια ζωής Δοκιμή οξείδωσης σε μακρό χρονικό διάστημα Μέρες που απαιτούνται για οξείδωση του λαδιού (20S αύξηση ιξώδους) σε: Τύπος λιπαντικού 225 F (107 Ο 250 F 275 F 300 F (1210C) (135 C) (149 C) Τουρμπινόλαδο 100 Ορυκτέλαιο με ζωικά λίπη 27 Ορυκτέλαιο με τιρόσθετα ΕΡ Μόλυβδος/δειάφι 40 (1) θειάφι/φώσφορος Συνδετικά λιπαντικά Πολυγλυκόλες 230 (1) 125 (1) 35 (2) 6 (2) SHF ΙΣυνθήκες δοκιμής: 300 ML λαδιού, ρεύμα αέρος 10LT/HR, καταλύτες FE+CU (1) Δημιουργία ''λάσπης (2) Μείωση του ιξώδους κατά 20S IV. 2.2 ΕΞΟΙΚΟΝΟΜΗΣΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΤΗ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΑ Απο έρευνες που έχουν γίνει, έχει αποδειχτεί οτι ενα αρκετά σεΐϊαοτό ποοό ενέργειας μπορεί να εξοικονομηθεί με τη σωστή χρήση των λιπαντικών. Τα αποτελέσματα αυτών των ερευνών που έγιναν απο εταιρίες λιπαντικών και απο κατασκευαστές μηχανολογικού εξοπλισμού, φαίνονται στο σχήμα 22.

37 I^ercenl Incrunso In clilclency _J BoslonGear ~ ' r- Durand Gonr ro* o Cone Drive Gear 1 'Ί Gear Maker "Λ 1 Gear Makoi "D WInsmIlh, Division of UMC Industries, Inc. rr Textile Co. Food Processing Company Glcel Company Slei.'l Company 1 H δ 3

38 Βασική προϋπόθεση για την αύξηση της απόδοσης είναι η σωστή επιλογή ου λιπαντικου. Ενα απλό παράδειγμα φαίνεται στον πίνακα 24. ΠΙΝΑΚΑΣ 2α WORM DRIVE D TEST RIG Επίδραση του λιταιντικού στην απόδοση loos φορτίο Απόδοση % φορτίο Απόδοση % Ορυκτέλαιο 75 68,6 Συνθετικό λάδι S 80,8 73,3 Συνθετικό λάδι Μ 67,5 ^6,5 χ X Η δοκιμή διακόπηκε γιατί παρατηρήθηκε υπερθέρμανση των γραναζιών Οπως έχει αναφερθεί ένα σύστημα έστω και αν είναι λιπαινόμενο παρουσιάζει απώλειες ενέργειας. Οι βασικοί λόγοι για αυτό είναι: 1 ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΚΕΣ ΤΡΙΒΕΣ: Αυτές δημιουργούνται γιατί οι επιφάνειες δεν είναι τελείως ομαλές και λείες, με αποτέλεσμα όταν έρχονται σε επαφή να δημιουργούνται τριβές. 2 ΥΓΡΗ ΤΡΙΒΗ: Η ενέργεια απορροφάται για να υπερνικηθούν οι τριβές μ ε τ α ξ ύ των μορίων του ίδιου του λιπαντικου, μακριά απο τη ζώνη φόρτισης. 3. ΕΛΞΗ ( ΕΦΕΛΚΥΣΜΟΣ.) : Εΐ οι υγρές τριβές στη ζώνη φόρτισης Για τη λίπανση των γραναζιών έχει διαπιστωθεί οτι οι επιφανειακές τριβές και η υγρή τριβή δεν έχουν σημαντική επίδραση.

39 Στον πίνακα (26) φαινεταν η μεταβολή της απόδοσης, όταν ^ προστίθεται βελτιωτικό δείκτου ιξώδους ivi IMPROVER) για να προκύψει ένα λάδι AGMA 5/7 Ε Ρ. Επίδραση της σύνθεσης του λαδιού (με ίδιο ιξώδες) στην απόδοση Λάδι γραναζιών με πρόσθετο ΕΡ θειάοι/φώσοοοο % Απόδοση σε σύγκριση με λάδι AGMA 7 ΕΡ (γωοίρ Βελτιωτικό VI' i AGMA 5/7 E? -0,7 (βελτιωτικό VI X) AGMA 5/7 ΕΡ -3,6 [(βελτιωτικό VI Υ) Παρατηρώντας τον πίνακα βγάζουμε το συμπέρασμα οτι η συμπ ερ ιφ ορ ά ενός λαδιού, εκτός απο το ιξώδες εξαρτάται και απο ενα άλλο σημα ντ ικ ό χαρακτηριστικό, που αντιπροσωπεύεται απο το συντελεστή έλξης. Η έλξη ορίζεται οαν υγρή τριβή στη ζώνη υψηλής φόρτισης. 0 συντελεστής τριβής εκφράζει τη σχέση μεταξύ των εφαπτομενικών και κανονικών δυνάμεων που εφαρμόζονται στη λιπαντική μεμβράνη στη περίπτωση ελαστοϋδροδυναμικής (EHL) επαφής. Στον πίνακα 27 φαίνονται τα αποτελέσματα δοκιμών για τον προσδιορισμό του συντελεστή έλξης. Συντελεστής έλξης Απόδοση σε 1005ί οορτίο Ορυκτέλαιο με ΕΡ πρόσθετα 0,016 75,0 Συνθετικό λάδι S 0,012 80,5 Συνθετικό λάδι Μ 0,027 67,5 χ Κα τ εκτίμηση από αποτελέσματα άλλων διατάξεων μέτρησης κι από στοιχεία του κατασκευαστή Απο τα αποτελέσματα όλων των δοκιμών φαίνεται καθαρά οτι η εξοικονόμηση ενέργειας στις οδοντοκινήσεις εξαρτάται κατά ενα μεγάλο ποσοστό απο τον παράγοντα έλξη. Εκεί θα πρέπει να αποσκοπούν λοιπόν όλες οι ενέργειες για την εξοικονόμηση ενέργειας.

40 I V.2.3. ΠΡΑΚΤΙΚΟΙ ΚΑΝΟΝΕΣ ΓΙΑ ΤΗΝ ΑΛΛΑΓΗ ΑΠΟ ΟΡΥΚΤΕΛΑΙΟ ΕΕ ΣΥΝΘΕΤΙΚΟ ΛΑΔί" Όπ ως ήδη έχει αναφερθεί τα περισσότερα απο τα συνθετικά λάδια ( ί-κτάς απσ τα SHF) δεν είναι συμβατά με τα ορυκτέλαια. Γι' αυτό το λόγο όταν κάνουμε αλλαγή λιπαντικού απο ορυκτέλαιο σε συνθετικό λάδι. θα πρέπει να ακολουθούνται ορισμένοι κανόνες. Οταν η αλλαγή αφορά λάδι αυτοκινήτου το πρόβλημμα δεν είναι μεγάλο. γιατί στα αυτοκίνητα χρησιμοποιούνται λάδια τύπου SHE που είναι συμβατά με τα ορυκτέλαια. Οταν όμως η αλλαγή αυτή αφορά την βιομηχανία πρέπει να είμαστε πολύ προσεκτικοί και να ακολουθούμε τους κανόνες, δι φο ρε τι κά υπάρχει κίνδυνος για βλάβες με όλες τις οικονομικές συνέπειες. Ετσι έχουμε α ) Αλλαγή απο ορυκτέλαιο σε SHF 1. Προσθέτουμε στο ορυκτέλαιο ειδικό λάδι ή διαλύτη καθαρισμού σε ένα ποσοστό της τάξης του 10% και το κυκλοφορούμε στο σύστημα για 24L (μέγιστος χρόνος). Τα ευαίσθητα σημεία του συστήματος όπως μετριτικές βαλβίδες, εξοπλισμός ελέγχου και μερικοί τύποι ρουλεμάν, πρέπει να απομονώνονται στη φάση του καθαρισμού αυτού. 2. Η καθαρότητα του λαδιού πρέπει να ελεγχθεί με φιλτράρισμα με με μβ ρά νη των 1.2 μ. 3.0οα μέρη του συστήματος είναι δύσκολο να αδειάσουν καλό είναι να καθαριστούν με το χέρι. 4. Γέμισμα του συστήματος με συνθετικό καθάρισμα του φίλτρου, αν κριθεί α ν α γ κ α ί ο. Ε'αρκετές περιπτώσεις τα ήδη υπάρχοντα συστήματα φι λτ ρα ρί σμ ατ ος δεν είναι ικανοποιητικά. Ευνίοταται να γίνεται εγκατάσταση φίλτρων ΙΟμ. με τρόπο που να είναι δυνατός ο έλεγχος και καθαρισμός των μισών και τα υπόλοιπα σε λειτουργία. 5. Το συνθετικό που χρησιμοποιήται για ξέπλιμα του συστήματος μπορεί να φιλτραριστεί και να ξαναχρησιμοποιηθεί στο σύστημα, αφού ελεγχτεί και στο εργαστήριο. 6.0 πλήρης καθαρισμός του συστήματος είναι δυνατό να συνεχιστεί και μετά την πλήρωση του με το συνθετικό. 7.0 χρόνος που χρειάζεται για να φράξει το φίλτρο των ΙΟμ. δίνει μια ένδειξη για τον βαθμό καθαριότητας του συστήματος. 8.Συμπλήρωση του συστήματος με ή φιλτραρισμένο συνθετικό λάδι.

41 β) Αλλαγή ΟΓΓΟ ορυκτέλαιο σε πολυγλυκόλες η εστέρες 1. Λειτουργία του συστήματος μέχρι το λάδι να φτάσει στην θερμοκρασία λειτουργίας και μετά άδειασμα του ζεστού λαδιού. Επειδή οι πολυγλυκόλες έχουν διαλυτική ικανότητα δεν χρειάζεται να προσθέσουμε διαλύτη στο λάδι. 2. Ελεγχος των σημείων που είναι δύσκολο να αδειάσουν και καθαρισμός και με το χέρι, αν είναι απαραίτητο. 3. Γέμισμα του ουστήματος με το συνθετικό στην ελάχιστη ποσότητα που μπορεί να κυκλοφορήσει στο σύστημα. Κυκλοφορία για 24Η κι έλεγχος της καθαρότητας με φιλτράρισμα στα 1,2μ. 4. Αδειασμα του ζεστού λαδιού και έλεγχος των σημείων της παραγράφου Γέμισμα του συστήματος με την απαιτούμενη ποσότητα λαδιού. Το λάδι που χρησιμοποιήθηκε για την φάση 3 μπορεί να χρησιμοποιηθεί για συμπληρώσεις, αφού φυσικά φιλτραριστεί και ελεχτεί εργαστηριακά. IV.3. ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΣΤΗΝ ΑΕΡΟΠΟΡΙΑ Τα πρώτα λιπαντικά που χρησιμοποιήθηκαν στην αεροπορία ήταν ορυκτέλαια. Γρήγορα όμως έγινε κατανοητό οτ ι δεν μπορούσαν να ανταπεξέλθουν στις υψηλές απαιτήσεις των κινητήρων των αεροπλάνων. Ετσι μέσα σε πολύ μικρό χρονικό διάστημα τα ορυκτέλαια αντικαταστάθηκαν πλήρως απο συνθετικά λιπαντικά. Αυτό είχε ως συ νέ πε ια τη δυνατότητα αλλαγής των λαδιών απο 2000 ώρες το 1963 σε πάνω απο ώρες σήμερα. Στα συνθετικά λιπαντικά των αεροπλάνων την πρώτη θέση κατέχουν οι εστέρες και ακολουθούν τα SHF καθώς και οι σιλικόνες για πιο ειδικευμένες χρήσεις. Εκτός απο τη βελτίωση στα λάδια των αεροπορικών εφαρμογών μεγάλη σημασία έχει δοθεί και οτα γράσσα των αεροπορικών εφαρμογών. Αυτά περιέχουν συνθετικά λάδια σαν υγρό βάσης καθώς και έναν ανόργανο παχυντή με υψηλό σημείο τήξης και πρόσθετα νέας τεχνολογίας. Τα πρόσθετα αυτά βελτιώνουν τις ιδιότητες των γράσσων σε αξιοσημείωτο βαθμό και καλύπτουν μια μεγάλη γκάμα απαιτήσεων. Οι έρευνες που γίνονται για βελτιώσεις των λιπαντικών στις αεροπορικές εφαρμογές είναι συνεχείς και αποσκοπούν σε λιπαντικά που να έχουν την καλύτερη αντ ιοξειδωτική ικανότητα καθώς και την καλύτερη θερμική σταθερότητα. Η χρήση των συνθετικών λιπαντικών όπως φαίοεται απο τις μέχρι τώρα παρατηρήσεις είναι πολύ σημαντική γιατί εκτός απο τις καλύτερες συνθήκες λειτουργίας προσφέρουν και σημαντική εξοικονόμηση ενέργειας και πρώτων υλών.

42 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2o ΤΡΙΒΗ & ΛΙΠΑΝΣΗ \ =

43 Ό π ω ς ήβη έχει αναφερθεί η τριβή μεταξύ ξηρών μεταλλικών επιφανειών πρέπει να αποφεύγεται λόγω'.της φθοράς που προκαλείται καθώς και της ενέργειας της μηχανικής που χάνεται. Για να αποφευχθούν, η απώλεια και η φθορά μεταξύ των επιφανειών χρησιμοποιούνται λιπαντικά. Τα λιπαντικά αυτά μπορεί να είναι στερεά.υγρά ή ημιστερεά ανάλογα με τη χρήση. Η λιπαντική βράση ενός λαβιού επηρεάζεται απο βιάφορους παράγοντες και μηχανικούς και εξαρτάται απο τις συνθήκες λειτουργίας των επιφανειών που χρησιμοποιήται το λιπαντικά. Οι μηχανιομοί αυτοί μπορούν να ταξινομηθούν ως ακολούθως ; - Υβροβυναμική ή ρευστή λίπανση. - Λίπανση οριακής μεμβράνης που βιαιρείται σε : * Λίπανση φυσικής πρόσφυσης (λιπώβης λίπανση) * Λίπανση κατά της φθοράς (Α Η ) * Λίπανση υψηλών πιέσεων (ΕΡ). 2. ΥΔΡΟΔΥΝΑΜΙΚΗ Η ΡΕΥΣΤΗ ΛΙΠΑΝΣΗ 2.1. ΕΠΙΠΕΔΗ ΚΙΝΗΣΗ (ΚΙΝΗΣΗ ΚΑΤΑ ΣΤΙΒΑΔΕΣ) Η κίνηση κατά οτιβάβες είναι ενα φαινόμενο της κίνησης των ρευστών. Παρατηρείται ιβιαίτερα όταν μεταξύ βυο επιφανειών που ολισθαίνουν, υπάρχει ενα ρευστό, τότε αν η απόστασή τους είναι μικρή και κινείται μόνο η μια σε σχέση με την άλλη, το ρευστό που υπάρχει ενβιάμεσα θα κινηθεί και αυτό. Μάλιστα αν υποθέσουμε οτι το ρευστό υποβιαιρείται σε παράλληλες στιβάβες, τότε οι στιβάβες που βρίσκονται στην κινούμενη επιφάνεια κινούνται πιο γρήγορα α π Ό τ ι οι στιβάβες που βρίσκονται κοντά στην ακίνητη επιφάνεια. Αυτή η βιαφορά ταχύτητας μεταξύ των στιβάβων, έχει σαν αποτέλεσμα ενα φαινόμενο αντίστασης ή πέβησης της πιο γρήγορα κινούμεμες απο την πιο αργή. Η εφαπτομενική τάση που βημιουργήται απο αυτή την αντίσταση βίνεται απο μια εξίσωση γνωστή σαν εξίσωση του NEWTON. Ό π ο υ : A είναι η επιφάνεια των στιβάβων Δν είναι η βιαφορά ταχύτητας μεταξύ των βύο γειτονικών οτ ι β ά β ω ν. ΔΜ είνα-ι το πάχος κάθε στιβάβας. Το η είναι ένας συντελεστής, χαρακτηριστικός για κάθε ρευστό κ( καλείται ιξώβες. Δν ΔΜ Ό σ ο αυξάνει το ιξώβες του ρευστό τόσο αυξάνει και η αντίσταση. Τα υγρά που υπακούουν στο νόμο του NEWTON ονομάζονται Νευτώνεια υγρά και σ'αυτά συμπεριλαμβάνονται τα λάβια που χρησιμοποιούνται στην αεροβυναμική λίπανση.

44 ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ ΣΦΗΝΑΣ ΛΑΔΙΟΥ Το φαινόμενο της υβροουναμικής λίπανσης με σχηματισμό σφήνας λάδιι αινεται στο παρακάτω σχήμα ( 9 ). ΣΧΗΜΑ 9 Το στέρεο σώμα ολισθαίνει πάνω στο ρευστό το οποίο ασκεί μια δύναμη πάνω στο στερεό με διεύθηνση απο κάτω προς τα πάνω. Απο το σχήμα παρατηρούμε οτι μεταξύ του κινούμενου μπλόκ και της ακίνητης επιφάνειας δημιουργήται ένα στρώμα λιπαντικού. Σ 'αυτό το στρώμα αναπτύσσονται πιέσεις με φορά και δύναμη τέτοια που να εξισορροπούν το βάρος του σώματος και οποιοδήποτε φορτίο εξασκείται πάνω σ'αυτό. Κάθε μεταβολή στη ταχύτητα ολίσθησης επιφέρει μεταβολή και στην πίεση του υγρού. Το ίδιο φαινόμενο παρατηρείται όταν μεταβάλλεται το ιξώδες του υγρού. Η πίεση που ασκεί το υγρό προς το ολισθαίνον στερεό δεν είναι σταθερή. Απο πειραματικές μετρήσεις που έχουν γίνει έχει αποδειχτεί οτι η καμπύλη μεταβολής έχει την εξής μορφή : Έ ν α άλλο χαρακτηριστικό φαινόμενο που παρατηρείται υδροδυναμική λίπανση είναι αυτό ενός άξονα που κινείται σε ένα έδρανο με παρουσία λιπαντικού ανάμεσα τους. Ό τ α ν ο άξονας περιστραφεί, με μια συγκεκριμένη ταχύτητα, το στρώμα του λιπαντικού ασκεί μια ανυψωτική δύναμη στον άξονα κρατώντας τον σε απόσταση απο το έδρανο. Το στρώμα του λιπαντικού έχει την μορφή σφήνας λάδιου. Σαν συμπέρασμα λοιπόν προκύπτει οτι η δύναμη υποστήριξης (ή ανυψωτική) ενός λιπαινόμενου εδράνου αυξάνεται ανάλογα με την ταχύτητα και το ιξώδες του λιπαντικού. Απο τα παραπάνω προκύπτει ο ακόλουθος βασικός νόμος της υδροδυναμικής λίπανσης : Τα χαμηλόστροφα έδρανα που υφίστανται υψηλές φορτίσεις πρέπει να λιπαίνονται με λάδια υψηλού ιξώδους, ενώ τα υψηλόστροφα έδρανα με χαμηλές φορτίσεις απαιτούν λιπαντικά χαμηλού ι ξ ώδ ου ς.