Αρχές Λίπανσης. Ιστορία. Ιστορία. Οι Αιγύπτιοι χρησιμοποιούσαν υγρά ζωικής ή φυτικής προέλευσης ήδη από το 2400 π.χ.

Transcript

1 Αρχές Λίπανσης ΕΜΠ, Νοέμβριος-Δεκεμβριος 2014 Εισηγητής: Χαράλαμπος Αποστολίδης Ιστορία Οι Αιγύπτιοι χρησιμοποιούσαν υγρά ζωικής ή φυτικής προέλευσης ήδη από το 2400 π.χ. 18/11/2014 Αρχές Λίπανσης 2 Ιστορία Τα φυτικά / ζωικά λιπαντικά χρησιμοποιήθηκαν μέχρι τον 19ο αιώνα Τα ορυκτέλαια εφαρμόστηκαν κατά τη διάρκεια της βιομηχανικής επανάστασης (19ος αιών) Τα χημικά πρόσθετα και τα συνθετικά λιπαντικά πρωτοεμφανίστηκαν κατά τη διάρκεια και μετά το Β Παγκόσμιο Πόλεμο. 18/11/2014 Αρχές Λίπανσης 3 1

2 Τριβές, φθορές, βλάβες Όταν στερεά σώματα, που βρίσκονται σε επαφή και υπό φορτίο ολισθαίνουν μεταξύ τους όσο καλά και αν είναι κατεργασμένες οι επιφάνειες τους αποτελούνται από κορυφές και κοιλάδες Αναπτύσσονται μεταξύ τους τριβές που προκαλούν υπερβολική αύξηση της θερμοκρασίας, φθορές και βλάβες Συγκολλήσεις, αποσπάσεις σωματιδίων, επιφανειακές Κορυφές που έρχονται σε επαφή: Κοιλάδες 18/11/2014 φθορές, άρπαγμα. Αρχές Λίπανσης 4 Τριβές, φθορές, βλάβες Τριβή Είναι η δύναμη που αντιτίθεται στη σχετική κίνηση (ολίσθηση, κύλιση) δύο σωμάτων σε επαφή/συνεργασία : άξονας-έδρανο, στοιχεία ρουλεμάν, γλίστρες εργαλειομηχανών, οδηγοί, γρανάζια κιβωτίων μετάδοσης, έκκεντρα, κλπ. Φθορά Η αφαίρεση υλικού και η καταστροφή των συνεργαζόμενων επιφανειών εξαιτίας των τριβών Βλάβη Η απώλεια χρησιμότητας ενός τεχνικού συστήματος 18/11/2014 Αρχές Λίπανσης 5 Τριβές, φθορές, βλάβες Η τριβή δεν είναι πάντα ανεπιθύμητο φαινόμενο όπως π.χ. στη περίπτωση φρένων και ελαστικών τροχών, το κάρφωμα, τη σύσφιξη κοχλία- περικοχλίου, μετάδοσης κίνησης με ιμάντες, τροχών τριβής, σφιχτές συναρμογές, κλπ. Για τα περισσότερα στοιχεία μηχανών όμως όπως, έδρανα ολίσθησης, οδοντωτοί τροχοί, ελατήρια εμβόλων και χιτώνια, ρουλεμάν κλπ., η τριβή και η εξ αυτής φθορά ή και βλάβη είναι φαινόμενα ανεπιθύμητα μια και προκαλεί 18/11/2014 Αρχές Λίπανσης Χ. Αποστολίδης 6 2

3 Τριβές, φθορές, βλάβες Στατική τριβή F Τριβή ολίσθησης F Τριβή κύλισης F 18/11/2014 Αρχές Λίπανσης 7 Το Τριβολογικό Σύστημα Κάθε σημείο επαφής συνεργαζόμενων μηχανικών σωμάτων είναι Ένα τριβολογικό ζεύγος αποτελείται από τέσσερα στοιχεία 18/11/ Το Τριβολογικό Σύστημα 9 3

4 Το Τριβολογικό Σύστημα Τα συνεργαζόμενα στοιχεία μηχανών έχουν συνήθως περισσότερα του ενός σημεία επαφής (τριβής) Παράδειγμα: ρουλεμάν Επαφή 1: στοιχείο κυλίσεως εσωτερικός διάδρομος Επαφή 2. στοιχείο κυλίσεως εξωτερικός διάδρομος Επαφή 3: Άξονας εσωτερικός δακτύλιος Επαφή 4: Εξωτερικός δακτύλιος - φωλιά /11/2014 Αρχές Λίπανσης Χ. Αποστολίδης 10 Τριβές, φθορές, βλάβες Διάφοροι παράγοντες επηρεάζουν τις τριβές στο σημείο διεπαφής μεταξύ δύο σωμάτων σε σχετική μεταξύ τους κίνηση, όπως: Το είδος και η ποιότητα κατεργασία τους επιφανειακή τραχύτητα Η θερμοκρασία περιβάλλοντος-λειτουργίας π.χ. επηρεάζουν το πάχος της λιπαντικής διαχωριστικής μεμβράνης Το φορτίο η τριβή μεταβάλλεται άμεσα με το φορτίο. Φορτία που υπερβαίνουν την προσχεδιασμένη ισχύ αυξάνουν σημαντικά τον συντελεστή τριβής) Η σχετική ταχύτητα μεταξύ τους αύξηση της πέρα από τα προκαθορισμένα ασφαλή όρια, αυξάνει σημαντικά τον συντελεστή τριβών Το είδος της σχετικής κίνηση μεταξύ τους τριβή ολίσθηση έναντι κύλισης, επηρεάζουν τον συντελεστή τριβής Τα χαρακτηριστικά των λιπαντικών βασικό λάδι, ιξώδες, πρόσθετα 11 Τριβές, φθορές, βλάβες μια σειρά δυσμενών επιπτώσεων όπως Αύξηση στην κατανάλωση ενέργειας Χαμηλό βαθμό απόδοσης Απώλεια ενέργειας με τη μορφή θερμότητας Πρόωρες φθορές Καταστροφή στοιχείων μηχανών Καταστροφή λιπαντικών κλπ. 18/11/2014 Αρχές Λίπανσης Χ. Αποστολίδης 12 4

5 Τριβές, φθορές, βλάβες Υπάρχουν τρείς βασικές μέθοδοι μείωσης των τριβών και των συνεπεία αυτών ελάττωσης των φθορών και βλαβών Η επικάλυψη των συνεργαζόμενων επιφανειών (π.χ. εδράνων ολίσθησης) με αντιτριβικά υλικά που θα φθείρονται στη θέση τους: Λευκά μέταλλα, πλαστικά, δακτύλιοι κλπ. Υποκατάσταση της τριβής ολίσθησης με τριβή κύλισης όπως συμβαίνει με τη χρήση ρουλεμάν Η λίπανση 18/11/2014 Αρχές Λίπανσης Χ. Αποστολίδης 13 Τι είναι λίπανση; Η λίπανση είναι μία σημαντική μέθοδος προστασίας των στοιχείων μηχανών από Τις τριβές, τις φθορές και τις βλάβες Με τη παρεμβολή λιπαντικών μεμβρανών μεταξύ των συνεργαζόμενων επιφανειών τους Oil Film Normal Service 18/11/2014 Αρχές Λίπανσης 14 Τι είναι λίπανση; δηλαδή τα λιπαντικά φθείρονται στη θέση των μεταλλικών επιφανειών Αυτός είναι και ο κύριος λόγος Επιλογής των κατάλληλων προϊόντων Παρακολούθησης της ποιότητας τους κατά τη λειτουργία τους Φροντίδα διατήρησης της ποιότητας Αντικατάστασης τους όταν πρέπει 18/11/2014 Αρχές Λίπανσης 15 5

6 Τι είναι λίπανση; Από τους βασικούς ρόλους των λιπαντικών, μεταξύ άλλων, είναι η δημιουργία, παρεμβολή και διατήρηση διαχωριστικής μεμβράνης η υποκατάσταση της μεταλλικής τριβής από την τριβή των υγρών μορίων του λιπαντικού σώματος Ψύξη και μεταφορά θερμότητας Προστασία από τη διάβρωση Διατήρηση εσωτερικής καθαρότητας κλπ. Η αύξηση του ωφέλιμου χρόνου ζωής Η εξασφάλιση της λειτουργικής αξιοπιστίας 18/11/2014 Αρχές Λίπανσης 16 Low speed static ΕΙΔΗ ΛΙΠΑΝΣΗΣ 18/11/2014 Αρχές λίπανσης - Χ.Αποπστολίδης 17 Πλήρης υγρή λίπανση - υδροδυναμική v = 0 Κινητή επιφάνεια F = 0 F, v Κινούμενη επιφάνεια Υδροδυναμική πίεση Ακίνητη επιφάνεια Ακίνητη επιφάνεια Η λιπαντική σφήνα που δημιουργείται προκαλεί την ανύψωση της κινούμενης και το διαχωρισμό τους 18/11/2014 Αρχές Λίπανσης 18 6

7 Πλήρης υγρή λίπανση - υδροδυναμική Φορτίο Ταχύτητα ν=0 Δύναμη F=0 Φορτίο Δύναμη F Ταχύτητα ν staticσταθερή επιφάνεια staticσταθερή επιφάνεια ν=0 18/11/2014 Αρχές Λίπανσης 19 Πλήρης υγρή λίπανση - υδροδυναμική Εγκάρσιο έδρανο ολίσθησης Παροχή λιπαντικού Σε κατάσταση ηρεμίας ο άξονας "αναπαύεται" πάνω στο έδρανο Με την κίνηση το λιπαντικό σχηματίζει λιπαντική σφήνα που τροφοδοτεί τη ζώνη πιέσεων όσο διαρκεί η σχετική κίνηση των συνεργαζόμενων επιφανειών 18/11/2014 Αρχές Λίπανσης 2065 Εγκάρσιο έδρανο ολίσθησης 18/11/2014 Αρχές Λίπανσης Χ. Αποστολίδης 21 7

8 Εγκάρσιο έδρανο ολίσθησης Ο τριβέας μπορεί να αποτελείται από ένα υλικό ή από επάλληλα μεταλλικά στρώματα ανάλογα με την εφαρμογή και τις λειτουργικές απαιτήσεις Steel Intermediate layer Nickel barrier Overlay 22 Plain Bearing Lubrication_CH Oil Lubrication Οι αυλακώσεις χρησιμεύουν για την καλύτερη διανομή του λιπαντικού σε όλη την επιφάνεια του τριβέα 23 Plain Bearing Lubrication_CH Πλήρης υγρή λίπανση - υδροδυναμική Ωστικό (αξονικό) Έδρανο Ολίσθησης (χωρίς διαμόρφωση) v=0 Περιστρεφόμενος δίσκος Λιπαντική μεμβράνη Σταθερός δίσκος (τριβέας) 18/11/2014 Αρχές λίπανσης - Χ.Αποπστολίδης 24 8

9 Πλήρης υγρή λίπανση - υδροδυναμική Ωστικό Έδρανο Ολίσθησης (χωρίς διαμόρφωση) v Εισοδος λιπαντικού Περιστροφή στροφίου v v Εξοδος λιπαντικού Σταθερός δίσκος (τριβέας 18/11/2014 Αρχές λίπανσης - Χ.Αποπστολίδης 25 Πλήρης υγρή λίπανση - υδροδυναμική Ωστικό Έδρανο Ολίσθησης (με διαμόρφωση ή κινητά πλακίδια) Περιστρεφόμενος δίσκος V=ω.r Εισοδος λιπαντικού v v =0 Εξοδος λιπαντικού Τριβέας με διαμορφωμένη επιφάνεια Λιπαντική σφήνα 18/11/2014 Αρχές λίπανσης - Χ.Αποπστολίδης 26 Πλήρης υγρή λίπανση - υδροδυναμική Ωστικό Έδρανο Ολίσθησης (με διαμόρφωση ή κινητά πλακίδια) Εισοδος λιπαντικού v Περιστρεφόμενη Επιφάνεια v v Εξοδος λιπαντικού Ακίνητη επιφάνεια Λιπαντική σφήνα 18/11/ /11/2014 Αρχές λίπανσης - Χ.Αποπστολίδης

10 Πλήρης υγρή λίπανση- Υδροδυναμική Επειδή η υδροδυναμική μεμβράνη δημιουργείται από τη σχετική κίνηση των δύο συνεργαζόμενων σωμάτων υπάρχει πρόβλημα διαχωρισμού τους κατά τη εκκίνηση ή το σταμάτημα (φθορές και βλάβες) Ή διακοπής λιπαντικής μεμβράνης κατά τη λειτουργία μείωση στροφών, αυξομειούμενα φορτία Δεν μπορούν να παραλάβουν υψηλά φορτία 18/11/2014 Αρχές Λίπανσης Χ.Αποστολίδης 28 Πλήρης υγρή λίπανση-υδροστατική Προς αποφυγή τέτοιων καταστάσεων, γίνεται χρήση εξωτερικού συστήματος λίπανσης: Το λιπαντικό προσάγεται εξαναγκασμένα με αντλία στο έδρανο. Το φορτίο εξισορροπείται από τη πίεση που εξασκείται Στη συνέχεια ξεκινά η περιστροφή Στο σταμάτημα η αντλία λειτουργεί μέχρι την οριστική στάση του άξονα Υδροστατικό έδρανο 18/11/2014 Αρχές λίπανσης - Χ.Αποπστολίδης 29 Συμπεράσματα - Διαπιστώσεις Η πλήρης ή υγρή λίπανση επιτυγχάνεται με την ανάπτυξη πίεσης: αυτοδημιουργούμενης (υδροδυναμική) εξωτερικά (υδροστατική) Η αποτελεσματικότητα εξαρτάται από 4 παράγοντες: Ιξώδες Φορτίο (πίεση) Σχετική ταχύτητα ολίσθησης επιφανειών Θερμοκρασία 18/11/2014 Αρχές λίπανσης - Χ.Αποπστολίδης 30 10

11 Μικτή λίπανση Μεταδόσεις κίνησης σε γρανάζια, έδρανα (αργές στροφές, μεγάλα φορτία) Φορτίο Το πάχος της λιπαντικής μεμβράνης είναι της τάξεως των επιφανειακών ανωμαλιών Σημεία μερικών επαφών 18/11/2014 Αρχές Λίπανσης 31 Μικτή λίπανση Στην μικτή λίπανση Δεν επιτυγχάνεται πάντα πλήρης διαχωρισμός των συνεργαζόμενων επιφανειών Δυσμενής περίπτωση λίπανσης αν συνδυαστεί με υψηλά κρουστικά φορτία και θερμοκρασίες Το λιπαντικό προσάγεται με νέφος ή με κυκλοφοριακό σύστημα Η λίπανση εξαρτάται από Το ιξώδες (πολύ μεγάλο) Το φορτίο Την ταχύτητα Τη θερμοκρασία και τα αντιτριβικά πρόσθετα (χημικά AW, EP, στερεά όπως: MoS 2, Γραφίτης, μεταλλικά όπως Χαλκός κλπ.) 18/11/2014 Αρχές Λίπανσης 32 Οριακή λίπανση Γλίστρες εργαλειομηχανών και οδηγών, αλυσίδες, μεταφορικές ταινίες, χιτώνια-ελατήρια εμβόλων ΜΕΚ, αργές κινήσεις-μεταδόσεις χαμηλή ταχύτητα Επαφές Οι συνεργαζόμενες επιφάνειες βρίσκονται σε επαφή Το πάχος της λιπαντικής μεμβράνης είναι μικρότερο του ύψους των επιφανειακών ανωμαλιών Οι λιπαντικές μεμβράνες είναι χημικές 18/11/2014 Αρχές Λίπανσης 33 11

12 Οριακή λίπανση Στην οριακή λίπανση Έχουμε σχεδόν πάντα επαφή των συνεργαζόμενων επιφανειών Οι επιφάνειες ολισθαίνουν η μία πάνω στην άλλη. Η δυσμενέστερη περίπτωση λίπανσης Το λιπαντικό προσάγεται με νέφος, με κυκλοφοριακό σύστημα, ψεκασμό ή επάλειψη Η λίπανση είναι συνάρτηση του ιξώδους, του φορτίου και της θερμοκρασίας, Τον κύριο ρόλοόμως έχουν τα αντιτριβικά και τα αντικολλητικά πρόσθετα (anti stick-slip), που επιτρέπουν την ομαλή και αδιάκοπη κίνηση μεταξύ των συνεργαζόμενων επιφανειών (ιδιαίτερα στις εργαλειομηχανές κατεργασίας μετάλλων) 18/11/2014 Αρχές Λίπανσης 34 Ελαστο-υδροδυναμική Λίπανση EHL/EHD: Elastohydrodynamic lubrication Η Ελαστοϋδροδυναμική λίπανση (EHL) αναφέρεται στη λίπανση μη σύμμορφων επιφανειών όπως είναι: Τα γρανάζια, τα ρουλεμάν και τα έκκεντρα Οι επαφές των στοιχείων τους, χωρίς φορτίο, είναι σημεία ή γραμμές Σημειακή επαφή Γραμμική επαφή Ελαστο-υδροδυναμική Λίπανση EHL/EHD: Elastohydrodynamic lubrication Υπό την επενέργεια φορτίων τα εφαπτόμενα στοιχεία παραμορφώνονται ελαστικά σχηματίζοντας πολύ μικρές επιφάνειες επαφής (επαφές Hertz) 18/11/2014 Αρχές Λίπανσης Χ. Αποστολίδης 36 12

13 Ελαστο-υδροδυναμική Λίπανση EHL/EHD: Elastohydrodynamic lubrication Παρεμβάλλεται το λιπαντικό σχηματίζοντας πλήρη υγρή (υδροδυναμική) μεμβράνη πολύ λεπτού πάχους που τις κρατά διαχωρισμένες κατά τη διέλευση τους από τις ζώνες φορτίσεων (πιέσεων) Συνεργαζόμενες επιφάνειες W Χωρίς φορτίο Φορτίο W Ελαστική παραμόρφωση επιφανειών /κατατομών Πολύ λεπτή μεμβράνη Πολύ μεγάλες πιέσεις 37 Ελαστο-υδροδυναμική Λίπανση EHL/EHD: Elastohydrodynamic lubrication Σχηματισμός λιπαντικής μεμβράνης Επαφές Hertz P max Κατανομή πιέσεων v 1 Φορτίο h Λιπαντική σφήνα v 2 μεμβράνη EHL περιοχή ελαστικής παραμόρφωσης Πιέσεις έως 4 Gpascals = kgs/cm 2 38 Ελαστο-υδροδυναμική Λίπανση EHL/EHD: Elastohydrodynamic lubrication Περιοχή Χαμηλή περιφερειακή ταχύτητα 18/11/2014 Αρχές Λίπ ανσης Χ.Απ οστολίδης 39 13

14 Ελαστο-υδροδυναμική Λίπανση EHL/EHD: Elastohydrodynamic lubrication Διάδρομος Στοιχείο κύλισης 18/11/2014 h Λιπαντικό Αρχές Λίπανσης 40 Ελαστο-υδροδυναμική Λίπανση EHL/EHD: Elastohydrodynamic lubrication Έκκεντρα Rc d R f Rc d R f N N 18/11/2014 Maximum Lift Minimum Lift Αρχές Λίπανσης 41 Ελαστο-υδροδυναμική Λίπανση EHL/EHD: Elastohydrodynamic lubrication Ο σχηματισμός της μεμβράνης EHL εξαρτάται από: Ιξώδες του λιπαντικού Την ποιότητα του λιπαντικού (αρχική, λειτουργίας) Την ταχύτητα Τη θερμοκρασία Επιφανειακή τραχύτητα Λόγω ελαστικής παραμόρφωσης των συνεργαζόμενων επιφανειών αναπτύσσονται και τριβές ολίσθησης Άρα τα λιπαντικά πρέπει να είναι ενισχυμένα και με ειδικά πρόσθετα AW, EP 18/11/2014 Αρχές Λίπανσης 42 14

15 Συστήματα λίπανσης 18/11/2014 Αρχές Λίπανσης Χ. Αποστολίδης 43 Χειροκίνητη λίπανση Είναι η απλούστερη μέθοδος και εφαρμόζεται είτε το λιπαντικό είναι υγρό είτε γράσο. Οι συσκευές που χρησιμοποιούνται απεικονίζονται στο σχήμα /11/2014 Αρχές Λίπανσης Χ.Αποστολίδης 44 Λίπανση με βαρύτητα Χρησιμοποιούνται λιπαντήρες Εφαρμόζονται μόνο στην περίπτωση υγρών λιπαντικών Υπάρχουν διαφόρων ειδών λιπαντήρες. Σε ορισμένους από αυτούς μπορεί να ρυθμιστεί η ποσότητα παροχής και η συχνότητα λίπανσης 18/11/2014 Αρχές Λίπανσης Χ.Αποστολίδης 45 15

16 Λίπανση με εμβάπτιση/εκτίναξη Το λιπαντικό εκτινάσσεται στα σημεία λίπανσης με τη βοήθεια των κινούμενων ή περιστρεφόμενων εξαρτημάτων που μέρος τους βρίσκεται εμβαπτισμένο στο λάδι της ελαιολεκάνης. Σε πολλές περιπτώσεις χρησιμοποιούνται δακτύλιοι εκτίναξης που βρίσκονται προσαρμοσμένοι σε άξονα. 18/11/2014 Αρχές Λίπανσης Χ.Αποστολίδης 46 Κύκλωμα λίπανσης Μηχανής Ε.Κ. 18/11/2014 Αρχές Λίπανσης Χ. Αποστολίδης 47 Λίπανση με κυκλοφορία λαδιού Σε πολλές βιομηχανικές εφαρμογές, ειδικά όπου τα φορτία είναι υψηλά ή όπου τα σημεία λίπανσης είναι πολλά, η προσαγωγή του λιπαντικού γίνεται με την βοήθεια κεντρικών συστημάτων, υπό πίεση, ώστε να διασφαλίζεται η απαιτούμενη ποσότητα λιπαντικού στα σημεία που χρειάζεται. Τα συστήματα αυτά είναι εξοπλισμένα με φίλτρα καθαρισμού και σε ορισμένες περιπτώσεις με ψυγείο νερού για την ψύξη του λιπαντικού. Δευτερεύον σημείο δειγματοληψίας Κύριο σημείο δειγματοληψίας Φίλτρο Ψυγείο λαδιού Φίλτρο αναρρόφησης Γραμμή τροφοδοσίας Πρώτο συγκρότημα σταθμού μειωτήρων Γραμμή επιστροφής Εξυδάτωση 18/11/2014 Αρχές Λίπανσης Χ.Αποστολίδης 48 16

17 Κύκλωμα λίπανσης ατμοστροβίλου Υδραυλικός ρυθμιστής στροφών Εδρανα Στρόβιλος Γεννήτρια Κύρια αντλία Λίπανσης Εξαρτημένη ι ι ι Υπερχείλιση Φίλτρο λαδιού Ελαιοπαγίδα Ψυγείο Εφεδρική Αντλία Σταματήματος Αντλία Αρχικής λειτουργίας αντλία ανύψωσης 18/11/2014 Αρχές λίπανσης - Χ.Αποπστολίδης 49 Vertical FLS Grinding Mill 50 Plain Bearing Lubrication_CH Σύστημα λίπανσης εδράνων ελάστρου χαλυβουργίας 18/11/2014 Αρχές Λίπανσης Χ.Αποστολίδης 51 17

18 18/11/2014 Αρχές Λίπανσης Χ.Αποστολίδης 52 Σύστημα λίπανσης Χ/Π μηχανής 18/11/2014 Αρχές Λίπανσης Χ.Αποστολίδης 53 Ανακεφαλαίωση: Είδη λίπανσης Πλήρης υγρή λίπανση Υδροδυναμική Υδροστατική Μικτή λίπανση Ελαστουδροδυναμική Οριακή Αύξηση δυσκολίας 18/11/2014 Αρχές Λίπανσης 54 18

19 Είδη λίπανσης (Stribeck s curve) Οριακή Μικτή EHL Υδροδυναμική h 2,5-10 μm Viscosity (Velocity = zn Load P F h 0,025 R a h 0,025 0,25μm h 0,25 1,5 μm Συμπέρασμα Τα λιπαντικά είναι από τα πλέον απαραίτητα (υγρά) εξαρτήματα κάθε μηχανισμού Χρησιμοποιώντας μόνο υψηλής ποιότητας λιπαντικά. Ακολουθώντας τις διαδικασίες της τακτικής συντήρησης, τις οδηγίες των κατασκευαστών, τη θεωρία και την πράξη προστατεύετε τα μηχανήματα σας από τις πρόωρες φθορές και Αυξάνετε την απόδοση τους 18/11/2014 Αρχές Λίπανσης 56 Προέλευση Λιπαντικών 18/11/2014 Αρχές Λίπανσης Χ. Αποστολίδης 57 19

20 Προέλευση Λιπαντικών 80% των λιπαντικών προέρχονται από το αργό πετρέλαιο Κατά την κλασματική απόσταξη του αργού πετρελαίου μετά από διαδικασίες εξευγενισμού λαμβάνονται οι διάφορες κατηγορίες βασικών λαδιών 18/11/2014 Αρχές Λίπανσης 58 Κλασματική απόσταξη πετρελαίου Αέρια+ελαφρά κλάσματα Κηροζίνη Πετρέλαιο LPG αιθυλένιο βενζίνη σύνθεση PAO + PAO+ = PAO + Cyclic Hydro Carbons Συνθετικά βασικά λάδια Βαρύ πετρέλαιο βασικά λάδια άσφαλτος Καταλυτική υδρογόνωση Αποκήρωση Ειδικά βασικά λάδια (HC) Βασικό πετρέλαιο Στήλη Απόσταξης 18/11/2014 Αρχές Λίπανσης 59 Κατηγορίες βασικών λαδιών Τα βασικά λάδια είναι η πρώτη ύλη των λιπαντικών Η ποιότητα και ο τύπος των βασικών λαδιών παίζουν σημαντικό ρόλο στην συνολική απόδοση του λιπαντικού Διεθνώς τα βασικά λάδια κατατάσσονται κατά ΑΡΙ σε κατηγορίες (GROUP) 18/11/2014 Αρχές Λίπανσης 60 20

21 Κατηγορίες βασικών λαδιών Ορυκτέλαια Συμβατικής τεχνολογίας (GROUP I) κυρίως βιομηχανικά λάδια κινητήρων παλαιάς τεχνολογίας κινητήρων χωρίς ιδιαίτερες απαιτήσεις Ειδικής κατεργασίας και εξευγενισμού λιπαντικά εξαιρετικής ποιότητας (GROUP II) συνθετικής τεχνολογίας (GROUP III) 18/11/2014 Αρχές Λίπανσης 61 Κατηγορίες βασικών λαδιών Συνθετικά βάσης ΡΑΟ (GROUP IV) Αποτελούνται από μόρια υψηλής καθαρότητας και σταθερότητας Έχουν σχεδόν ιδανικές ιδιότητες Εξαιρετική συμπεριφορά σε ακραίες συνθήκες (θερμοκρασίας, καταπόνησης) Συνθετικά (GROUP V) Χημικά υγρά 100% συνθετικά (εστέρες, γλυκόλες κλπ.) 18/11/2014 Αρχές Λίπανσης 62 Κατηγορίες βασικών λαδιών Ημισυνθετικά (Ορυκτέλαιο + X % Συνθετικό) Καλύτερες ιδιότητες εύκολης ροήςστις χαμηλές θερμοκρασίες Χρησιμοποιήθηκαν πριν και παράλληλα με την παραγωγή βασικών ανώτερων κατηγοριών 18/11/2014 Αρχές Λίπανσης 63 21

22 Σημασία της ποιότητας των βασικών λαδιών Η ποιότητα των βασικών λαδιών καθορίζει τη συμπεριφορά ροής των λιπαντικών. Έτσι για λιπαντικά ίδιας ρευστότητας κατά ISO ή SAE H κατηγορία Ι παρουσιάζει μεγαλύτερη αντίσταση υγρής τριβής (μεγαλύτερη ενέργεια) Η κατηγορία ΙΙ χαμηλότερη αντίσταση υγρής τριβής (μικρότερη ενέργεια) Οι κατηγορίες ΙΙΙ και IV πολύ μικρή αντίσταση (πολύ χαμηλή ενέργεια) Πιο αποτελεσματική προστασία ιδιαίτερα κατά την εκκίνηση 18/11/2014 Αρχές Λίπανσης 64 Σημασία της ποιότητας των βασικών λαδιών Η ποιότητα των βασικών λαδιών καθορίζει την ποιότητα των τελικών προϊόντων. H κατηγορία Ι παρουσιάζει μεγαλύτερη τάση οξείδωσης Η κατηγορία ΙΙ χαμηλότερη τάση οξείδωσης Η κατηγορία ΙΙΙ πολύ μικρή τάση οξείδωσης Οι κατηγορίες IV & V ελάχιστη τάση οξείδωσης 18/11/2014 Αρχές Λίπανσης 65 Ενίσχυση βασικών λαδιών Τα βασικά λάδια, κάθε κατηγορίας, δεν έχουν ιδιότητες που επαρκούν για τις διάφορες εφαρμογές Οι φυσικές τους ιδιότητες ενισχύονται και νέες προστίθενται με τη βοήθεια χημικών προσθέτων Το ολοκληρωμένο προϊόν περνά από πολλούς ελέγχους και δοκιμές πριν κυκλοφορήσειστην αγορά 18/11/2014 Αρχές Λίπανσης 66 22

23 Κατηγορίες χημικών προσθέτων Προστασίας επιφανειών από φθορές, διάβρωση και σκουριά Μείωσης τριβών και βελτίωσης απόδοσης Εξασφάλισης εσωτερικής καθαρότητας και απορρύπανσης Εξουδετέρωσης οξέων και προϊόντων καύσης Αντιοξειδωτικά Αντιαφριστικά 18/11/2014 Αρχές Λίπανσης 67 Χημική Σύσταση λιπαντικών Βασικό λάδι Βασικό λάδι Τελικό Προιόν Πρόσθετο 1 Πρόσθετο 2 Πρόσθετο 3 Πρόσθετο... 18/11/2014 Αρχές Λίπανσης 68 Βασικά χαρακτηριστικά λιπαντικών 18/11/2014 Αρχές Λίπανσης 69 23

24 Χαρακτηριστικά και ιδιότητες Ιξώδες Δείκτης ιξώδους Σημείο ροής Θερμική σταθερότητα Χημική σταθερότητα Απορρυπαντική ικανότητα Εξουδετέρωση οξέων και άλλων προϊόντων καύσεως Αντοχή στην οξείδωση Αντιδιαβρωτική προστασία Αντιτριβική προστασία 18/11/2014 Αρχές Λίπανσης 70 Ιξώδες (Ρευστότητα) Χαμηλή θερμοκρασία θερμοκρασία Υψηλή Βασική ιδιότητα των ρευστών Μετράει το πόσο εύκολα ή δύσκολα ρέει (την εσωτερική αντίσταση) Μεταβάλλεται με τη θερμοκρασία: Όλα τα λιπαντικά γίνονται λεπτόρευστα όταν θερμαίνονται και παχύρευστα όταν ψύχονται Τα λιπαντικά κατατάσσονται σύμφωνα με το ιξώδες τους σε συγκεκριμένη θερμοκρασία 18/11/2014 Αρχές Λίπανσης 71 Ιξώδες (Ρευστότητα) Ιξώδες ISO Θερμοκρασία 18/11/2014 Αρχές Λίπανσης 72 24

25 Κ λ ά σ ε ις ρ ε υ σ τ ό τ η τ α ς κ α τά το σ ύ σ τ η μ α IS O D IN Κ ιν η μ α τικ ό ιξ ώ δ ε ς σ ε c s t (m m 2 /s ) C C Δ υ ν α μ ικ ό ιξ ώ δ ε ς σ ε m P a.s / C IS O V G 2 2 ~ 3,3 2,2 ~ 2,0 IS O V G 3 3 ~ 5 3,2 ~ 2,9 IS O V G 5 5 ~ 8 4,6 ~ 4,1 IS O V G 7 7 ~ 1 3 6,8 ~ 6,2 IS O V G ~ ~ 9,1 IS O V G ~ ~ 1 3,5 IS O V G ~ 1 8 IS O V G ~ 2 9 IS O V G ~ 4 2 IS O V G ~ 6 1 IS O V G ~ 9 0 IS O V G ~ IS O V G ~ IS O V G ~ IS O V G ~ IS O V G ~ IS O V G ~ /11/ Αρχές Λίπανσης 7365 IS O V G ~ Σύστημα κατάταξης SAE Κλάση SAE Μέγιστο φαινόμενο ιξώδες σε mpa. s και C Χαμηλότερη Θερμοκρασία άντλησης C Ελάχιστο Κινηματικό ιξώδες Μέγιστο 0W 3250 στους ,8-5W 3500 στους ,8-10W 3500 στους ,1-15W 3500 στους ,6-20W 4500 στους ,6-25W , ,6 <9, ,3 <12, ,5 <16, ,3 <21, ,9-18/11/2014 Αρχές Λίπανσης 74 Δείκτης ιξώδους Χαρακτηρίζει τον τρόπο μεταβολής του ρευστότητας του λιπαντικού Τη φυσική συμπεριφορά του δηλαδή ανάλογα με τη θερμοκρασία 18/11/2014 Αρχές Λίπανσης 75 25

26 Δείκτης ιξώδους Ιξώδες ISO 320 ISO Θερμοκρασία 18/11/2014 Αρχές Λίπανσης 76 Δείκτης ιξώδους Όσο υψηλότερος είναι ο δείκτης ιξώδους τόσο καλύτερη η συμπεριφορά των λιπαντικών στις χαμηλές και υψηλές θερμοκρασίες. Τα συνηθισμένα λιπαντικά έχουν δείκτη ιξώδους 100 (VI=100) Τα πολύτυπα λιπαντικά έχουν υψηλό δείκτη ιξώδους σε σύγκριση με τα μονότυπα (>125) και οφείλεται σε χημικά πρόσθετα Τα συνθετικά λιπαντικά έχουν πολύ υψηλό δείκτη ιξώδους (>150) που οφείλεται στη δομή τους 18/11/2014 Αρχές Λίπανσης 77 Δείκτης ιξώδους Δύσκολο ξεκίνημα Φθορές Εύκολο ξεκίνημα Άμεση λίπανση Ιδανικό κρύο λάδι ζεστό λάδι 46 Παχύρρευστο λάδι Καλή λίπανση ISO grades 32 Λεπτόρρευστο λάδι Κίνδυνος φθοράς o C (Θερμοκρασία εκκίνησης) 100 o C (Θερμοκρασία λειτουργίας) 18/11/2014 Αρχές Λίπανσης 78 26

27 Δείκτης ιξώδους Δύσκολο ξεκίνημα Φθορές Εύκολο ξεκίνημα Άμεση λίπανση Ιδανικό κρύο λάδι ζεστό λάδι 20W 15W 10W 5W -20 o C (Θερμοκρασία εκκίνησης) 100 o C (Θερμοκρασία λειτουργίας) 18/11/2014 Αρχές Λίπανσης Παχύρρευστο λάδι Καλή λίπανση Χαμηλή κατανάλωση SAE grades Λεπτόρρευστο λάδι Υψηλή κατανάλωση Κίνδυνος φθοράς Βελτιωτικά Δείκτη Ιξώδους χαμηλή θερμοκρασία Υψηλή 18/11/2014 Αρχές Λίπανσης 80 Αντοχή στην οξείδωση Η οξείδωση είναι η κύρια αιτία καταστροφής λιπαντικού και οφείλεται στις υψηλές θερμοκρασίες. Πρόκληση σημαντικών φθορών Δημιουργία καταλοίπων και εξανθρακωμάτων Τα αντιοξειδωτικά πρόσθετα επιβραδύνουν σημαντικά την φυσική τάση των λιπαντικών να οξειδώνονται και να καταστρέφονται. Πρακτικός κανόνας Για κάθε 10 C αύξηση της θερμοκρασίας του λιπαντικού (πάνω από τους 70 C) υποβαθμίζεται η ωφέλιμη ζωή του λιπαντικού κατά 50% Αυτό θα μπορούσε να περιορίσει την ισχύ π.χ. των κιβωτίων μετάδοσης λόγω χαμηλότερου θερμικού συντελεστή (η τ = η th x η m ) 18/11/2014 Αρχές Λίπανσης 81 27

28 Θερμική Σταθερότητα Μέτρηση ιξώδους του λιπαντικού μετά από θερμική καταπόνηση - High Temperature High Shear (HTHS) + C 150 C C - C 18/11/2014 Αρχές Λίπανσης 82 Σημείο ροής Η χαμηλότερη θερμοκρασία στην οποία ένα λιπαντικό ρέει και να λιπαίνει + C C - C 18/11/2014 Αρχές Λίπανσης 83 Πρόσθετα AW (Antiwear) και ΕΡ (Extreme Pressure) AW πρόληψη της επαφής μετάλλου με μέταλλο Επικαλύπτουν τις επιφάνειες με χημική μεμβράνη που δημιουργείται σε υψηλές θερμοκρασίες κατά τις μεταξύ τους τριβές. ΕΡ σχηματίζουν προστατευτική μεμβράνη στις ζώνες υψηλών φορτίσεων (και της στιγμιαίας αύξησης θερμοκρασίας) εμποδίζοντας τις μεταλλικές επαφές λόγω υψηλών κρουστικών φορτίων ή σε περιπτώσεις διακοπής της λιπαντικής μεμβράνης 18/11/2014 Αρχές Λίπανσης Χ. Αποστολίδης 84 28

29 Διαχωρισμός νερού (Demulsibility ) Η δυνατότητα του λιπαντικού να διαχωρίζει το νερό Επιθυμητή ιδιότητα για: Υδραυλικά λιπαντικά Λιπαντικά στροβίλων Γραναζοκιβώτια Κυκλοφοριακά συστήματα 18/11/2014 Αρχές Λίπανσης Χ. Αποστολίδης 85 Απορρυπαντική και διασκορπιστική ικανότητα (TΒN) Διατήρηση εσωτερικής καθαρότητας Αποφυγή δημιουργίας επικαθήσεων 18/11/2014 Αρχές Λίπανσης 86 Κυριότερες Κατηγορίες λιπαντικών Βιομηχανικά λιπαντικά Ανάλογα με την χρήση τους τα Βιομηχανικά υγρά λιπαντικά (λάδια), χωρίζονται στις παρακάτω κατηγορίες. Κυκλοφοριακά Τα λιπαντικά της κατηγορίας αυτής είναι σχεδιασμένα για την λίπανση μέσω κυκλοφοριακών συστημάτων όπως είναι το υδραυλικό σύστημα, το σύστημα λίπανσης κινητήρα, μεγάλα γραναζοκιβώτια κ.λπ. Χρειάζεται όμως να προσδιορίζεται το ιξώδες και η ποιότητα που χρειάζεται σε κάθε εφαρμογή. Συνήθεις ρευστότητες για κλειστά κυκλοφοριακά συστήματα, σύμφωνα με το σύστημα ISO : 100, 150, /11/2014 Αρχές Λίπανσης 87 29

30 Κυριότερες Κατηγορίες λιπαντικών Κιβωτίων/ μειωτήρων Τα λιπαντικά αυτής της κατηγορίας είναι σχεδιασμένα να αντιμετωπίζουν τις ισχυρές τριβές που αναπτύσσονται μεταξύ των επιφανειών των οδόντων των γραναζιών όταν βρίσκονται σε εμπλοκή. Είναι συνήθως λιπαντικά με υψηλό ιξώδες (παχύρρευστα) ενισχυμένα με ειδικά αντιτριβικά πρόσθετα και πρόσθετα υψηλής πιέσεως. Στις περισσότερες βιομηχανικές εφαρμογές, οι κατηγορίες ως προς το ιξώδες, που χρησιμοποιούνται σύμφωνα με το σύστημα ISO, είναι οι παρακάτω: 150, 220, 320, /11/2014 Αρχές Λίπανσης 88 Κυριότερες Κατηγορίες λιπαντικών Μηχανέλαια Είναι λιπαντικά απλών βιομηχανικών εφαρμογών, ανοιχτών λιπάνσεων, ολικής απώλειας. Χρησιμοποιούνται συνήθως στη λίπανση ρουλεμάν, κουζινέτων, οδηγών, γλυστρών, αξόνων και εργαλειομηχανών. Μπορεί να είναι ενισχυμένα και με ειδικά πρόσθετα ανάλογα με την εφαρμογή. Συνήθεις ρευστότητες κατά ISO: 32, 46, 68. Αεροσυμπιεστών Είναι λιπαντικά με ειδικά πρόσθετα κατάλληλα για την λίπανση συμπιεστών κάθε τύπου. Συνήθεις ρευστότητες κατά ISO: 32, 46, για κοχλιοφόρουςκαι πτερυγιοφόρους 46, 68, 100 για εμβολοφόρους 100, 150, 220 για περιστροφικούς με λοβούς 18/11/2014 Αρχές Λίπανσης 89 Κυριότερες Κατηγορίες λιπαντικών Ειδικών χρήσεων Υπάρχει ένας αρκετά μεγάλος αριθμός λιπαντικών σχεδιασμένων για την αντιμετώπιση διαφόρων περιπτώσεων. Οι κυριότερες κατηγορίες είναι: Μεταφοράς θερμότητας, Μετασχηματιστών, Επιφανειακής προστασίας, Κοπής μετάλλων, Μη αναφλέξιμα κ.λπ. 18/11/2014 Αρχές Λίπανσης 90 30

31 Κυριότερες Κατηγορίες λιπαντικών Λιπαντικά Βιομηχανίας τροφίμων Όσα φυσικά ή χημικά υλικά, όπως είναι τα λιπαντικά, που χρησιμοποιούνται άμεσα ή έμμεσα στην παραγωγή, υπάρχει περίπτωση να έρθουν σε τεχνικά μη αποτρέψιμη, απρόβλεπτη ή τυχαία επαφή με τα τρόφιμα, πρέπει να επιλέγονται με βάση τα παρακάτω κριτήρια: Να μην είναι τοξικά Να είναι φυσιολογικά αδρανή Να είναι άοσμα και άγευστα Να είναι εγκεκριμένα από διεθνείς οργανισμούς Να συμφωνούν με το νομικό πλαίσιο H1. Για τα λιπαντικά που μπορούν να χρησιμοποιηθούν στη βιομηχανία ειδών διατροφής όπου είναι πιθανή και μη αποτρέψιμη επαφή του προϊόντος με το λιπαντικό (10ppm 0,001% wt max. H2. Για τα λιπαντικά που είναι κατάλληλα για εφαρμογές στη βιομηχανία ειδών διατροφής, εφόσον δεν υπάρχει καμία πιθανότητα επαφής του προϊόντος με το λιπαντικό. H3. Για τα διαλυτά υγρά παράγωγα του πετρελαίου όπως π.χ. οι φαρμακευτικές παραφίνες που χρησιμοποιούνται στα εναίσιμα ή τις καλλυντικές κρέμες, βιομηχανία χαρτιού tissue, κλπ. 18/11/2014 Αρχές Λίπανσης 91 Κυριότερες Κατηγορίες λιπαντικών Ψυκτικών μηχανών Χρησιμοποιούνται στη λίπανση ψυκτικών συμπιεστών και μπορεί να είναι ορυκτέλαια ή συνθετικά λιπαντικά. Υπάρχει επί πλέον και μία νέα ειδική κατηγορία συνθετικών λιπαντικών, εστέρες πολυόλης, κατάλληλων για τη λίπανση συμπιεστών που χρησιμοποιούν οικολογικά ψυκτικά υγρά (HFC). Συνήθεις ρευστότητες κατα ISO: 22, 32, 68, 100. Υδραυλικά Είναι λιπαντικά ενισχυμένα με αντιτριβικά πρόσθετα και πρόσθετα υψηλής πίεσης. Περιέχουν επίσης αντιαφριστικά, αντιοξειδωτικά και αντισκωριακά πρόσθετα. Συνήθεις ρευστότητες κατά ISO: 32, 46, /11/2014 Αρχές Λίπανσης 92 Κυριότερες Κατηγορίες λιπαντικών Κινητήρων Ε.Κ. Ιξώδες σύμφωνα με τους πίνακες SAE. Ποιοτική κατάταξη σύμφωνα με τα συστήματα ACEA (ευρωπαίοι κατασκευαστές), και SAE (αμερικάνοι κατασκευαστές). 18/11/2014 Αρχές Λίπανσης 93 31

32 Επιλογή λιπαντικών Εφαρμογή Συνθήκες Φορτίο Ταχύτητα Θερμοκρασία Περιβάλλον Επιλογή λιπαντικών ως προς το ιξώδες Μεγάλο φορτίο, μικρή ταχύτητα Μικρό φορτίο, μεγάλη ταχύτητα Υψηλές θερμοκρασίες Χαμηλές θερμοκρασίες μεγάλο ιξώδες μικρό ιξώδες μεγάλο ιξώδες μικρό ιξώδες Στοιχεία λίπανσης - Χ.Αποπστολίδης 95 Ποιοτική κατάταξη λιπαντικών 32

33 Βιομηχανικά λιπαντικά Σύστημα ISO ISO 6743 Με τις ανάλογες υποκατηγορίες Υδραυλικών ISO 6743/4 κατηγορία Η Μειωτήρων (ISO 6743/6 κατηγορία C Αεροσυμπιεστών ISO 6743/3 κατηγορία D Στροβίλων ISO 6743/5 κατηγορία Τ Γράσων ISO 6743/9 κατηγορία Χ Σύστημα AGMA (μειωτήρων) Στοιχεία λίπανσης - Χ.Αποπστολίδης DIN QUALITY STANDARDS Βιομηχανικά λιπαντικά (DIN 51502) GR OUP Nr Name Type of Lubricant Letter Code Relevant Standard Type(s)specified Group Symb ol AN λιπαντικά απλών εφαρμογών AN DIN L- AN (1) Λιπαντικά αυτόματης μετάδοσης ATF B Λιπαντικά γενικής λίπανσης B DIN BA, BB, BC C Κυκλοφοριακά λιπαντικά C DIN parts1-3 C,CL,CLP 1 Mineral CG Λιπαντικά γλυστρών και οδηγών CG (2) lubr. D Λιπαντικά αεροεργαλείων D Oils F Λιπαντικά φίλτρων αέρος F FS Λιπαντικά καλουπιών FS H Υδραυλικά λιπαντικά H DIN Parts HL, HLP 1,2 HV Υδραυλικά λιπαντικά HV DIN Part 3 HVLP (2) W Λιπαντικά ελάσεως μετάλλων W Z Λιπαντικά ατμομηχανών Z DIN ZA, ZB, ZD Οργανικοί εστέρες E Synthet Συνθετικοί υδρογονάνθρακες HC or 3 Semis Φωσφατικοί εστέρες Στοιχεία Χ.Αποπστολίδης PH λίπανσης - 98 Fluids Πολυγλυκόλες PG Silicone oils SI Ευρωπαϊκό Σύστημα Ποιότητας Την κατηγορία ACEA A/Β για βενζινοκινητήρες για πετρελαιοκινητήρες επιβατικών και μικρών φορτηγών Την κατηγορία ACEA C (low SAPS) 2010 για κινητήρες νέας αντιρρυπαντικής τεχνολογίας επαγγελματικών και επιβατικών οχημάτων Την κατηγορία ACEA E 2010 για πετρελαιοκινητήρες μεγάλων οχημάτων Στοιχεία λίπανσης - Χ.Αποπστολίδης

34 API S Service, gasoline SA SB SC SD SE SF SG SH SJ SL SM SΝ Στοιχεία λίπανσης - Χ.Αποπστολίδης 100 API C Commercial, diesel CA CB CC CD CE CD II CF CG-4 CF CF CΗ CI-4 CI CJ-4 Στοιχεία λίπανσης - Χ.Αποπστολίδης 101 Συμπεράσματα Τα λιπαντικά αποτελούν πολύτιμα εξαρτήματα κάθε μηχανικού συνόλου Σχεδιάζονται ώστε να ανταποκρίνονται σε συνθήκες λειτουργίας Τα λιπαντικά πρέπει να επιλέγονται με γνώμονα τις απαιτήσεις της κάθε εφαρμογής τις συστάσεις των κατασκευαστών το βέλτιστο αποτέλεσμα Στοιχεία λίπανσης - Χ.Αποπστολίδης

35 Συμπεράσματα Η χρήση ακατάλληλων λιπαντικών οδηγεί πάντα σε σημαντικές φθορές και βλάβες πολλές φορές σε ακριβές επισκευές και απαξιώνει την αξιοπιστία και αξία του εξοπλισμού Η τάση προμήθειας του φθηνότερου λιπαντικού αποστερεί τη δυνατότητα χρησιμοποίησης λιπαντικών εξελιγμένης τεχνολογίας Στοιχεία λίπανσης - Χ.Αποπστολίδης Συμπεράσματα Η Λίπανση είναι ο ακρογωνιαίος λίθος προληπτικής συντήρησης Το κατάλληλο λιπαντικό, Η κατάλληλη ποιότητα Η κατάλληλη ποσότητα, Στην κατάλληλη θέση Την κατάλληλη στιγμή είναι η πεμπτουσία της λίπανσης Στοιχεία λίπανσης - Χ.Αποπστολίδης