Trenje, habanje i podmazivanje. Tribologija- nauka koja se bavi proučavanjem problema trenja i trošenja.

Transcript

1 Trenje, habanje i podmazivanje Tribologija- nauka koja se bavi proučavanjem problema trenja i trošenja.

2 Osnovni pojmovi Na dodirnim površinama pokretnih delova uređaja i mašina javljaju se procesi trenja i habanja. TRENJE je otpor pri kretanju.to je pasivna sila koja ne proizvodi kretanje već ga samo usporava. Posledica trenja na površinama u kontaktu je trošenje i zagrevanje materijala površina. Utrošena mehanička energija u celini prelazi u nepoželjnu i izgubljenu toplotnu energiju. Značajno smanjenje posledica trenja postiže se uvođenjem maziva između površina u dodiru. Osnovni je zahtev pri podmazivanju razmaknuti površine u dodiru utiskivanjem maziva.

3

4 HABANJE-TROŠENJE TROŠENJE se manifestuje gubitkom materijala na površini i površinskom sloju. Na habanje utiču: mehanički, fizički i hemijski procesi. Mehaničko trošenje nazivamo obično u praksi habanjem, a hemijsko trošenje korozijom materijala površina.

5 Površine i njihov dodir Površine krutih materijala koji se koriste za izradu različitih elemenata mašina u geometrijskom smislu su manje ili više neravne ili hrapave (Slika 1.). Takođe, treba imati u vidu da je struktura površine po dubini slojevita (Slika 2.) Slika 1. POVRŠINSKA HRAPAVOST

6 Korozija-hemijsko trošenje Za pojavu rđanja gvožđa neophodan je direktni kontakt njegove površine sa vodom bilo kojeg porekla, a indirektan sa kiseonikom. Na horizontalnim površinama voda istiskuje ulje i uspostavlja direktan kontakt sa metalom čime se stvaraju uslovi za elektrohemijsku koroziju.

7 Podmazivanje Podmazivanje je postupak nanošenja tankog sloja nekog materijala ili filma, (MAZIVA), između tarućih površina koji omogućava da se relativno kretanje ostvaruje sa što manjim utroškom energije i sa što manje oštećenja površina. Uloga podmazivanja je višestruka i obuhvata: 1. Podmazivanje površina u kontaktu radi smanjenje trenja, habanja, uštede energije i produženja radnog veka 2. Hlađenje elemenata, odnosno odvođenje toplote 3. Zaptivanje sklopa očuvanje kompresije, smanjenje prolaska gasova, manju kontaminaciju i degradaciju ulja 4. Održavanje čistoće podmazanog prostora-pri kretanju mazivo odnosi talog iz ležajeva 5. Zaštita od korozije

8 Tri oblika podmazivanja: 1. Granično podmazivanje- Nastaje između površina u dodiru kod kojih se ne stvara dovoljno debeo mazivni sloj. Pogodno za mala opterećenja, niže temperature i male brzine. 2. Mešovito 3. Potpuno ili savršeno podmazivanje- Kod potpunog podmazivanja površine koje se podmazuju su potpuno odvojene slojem maziva, slika dole.

9 Stribekov dijagram Stribekov dijagram predstavlja funkcionalnu zavisnost faktora trenja, µ, od brzine kretanja dve površine u kontaktu za različite varijante uspostavljenog trenja, odnosno podmazivanja (granično, mešovito i hidrodinamčno- kao jedan vid savršenog podmazivanja). Koeficijent trenja µ I - granično podmazivanje II - mešovito podmazivanje III - hidrodinamičko podmazivanje I II III ω x η F

10 Maziva Maziva su ulja i masti koje se u modernoj tehnici koriste za smanjenje trenja i habanja. Mazivo je mešavina baznog ulja (90%) i aditiva (10%), odnosno dodataka. Bazno ulje, kao nosilac svojstva mazivosti proizvodi se preradom iz sirove nafte i tada se govori o mineralnoj osnovi maziva, odnosno preradom iz sintetičkih sirovina kada se radi o sintetičkim mazivima. Ređe, kao bazno ulje se može koristiti i prirodno biljno ili životinjsko ulje.

11 Mineralna maziva ulja Mineralna bazna ulja se dobijaju iz nafte u procesima destilacije, rafinacije, deparafinacije i završne obrade vodonikom. Ovo su najzastupljenija bazna ulja, što je svakako rezultat raspoloživosti sirovine (sirova nafta), razvoja rafinacijske tehnike dobijanja, dobrih svojstava i povoljne cene proizvodnje. Sintetička ulja Sintetička ulja se uglavnom koriste za podmazivanje mašina i uređaja gde su radne temperature tolike da je upotreba mineralnih maziva nemoguća. Osnovni nedostatak je njihova cena proizvodnje- često su i nekoliko puta skuplja od mineralnih.

12 OPŠTA PODELA MAZIVA PREMA AGREGATNOM STANJU I SASTAVU 1. Gasovita (H 2, He, CO 2, vazduh, različite vrste gasova) 2. Tečna ulja za podmazivanje mineralna ulja dobijaju se iz nafte destilacijom i rafinacijom sintetička ulja - dobijaju se sintezom C, N, P, S, H, Cl ulja biljnog i životinjskog porekla 3. Polutečna maziva tehničke masti masti sapunske osnove( kalcijumove, litijumove, natrijumove) masti nesapunske osnove masti bez ugušćivača Sapuni su najčešće od Ca, Ba, Li 4. Čvrsta maziva - lamelarne ili slojevite strukture materije grafit meki metali ( Sn, Pb, Ag, Au, Ln) polimerni materijali (najloni) keramičke supstance (Al 2 O 3, SiO)

13 Maziva ulja i masti Maziva ulja se proizvode od baznih ulja i odgovarajućih paketa aditiva, a mazive masti se proizvode od baznih ulja, odgovarajućih paketa aditiva i ugušćivača. Aditivi su sredstva koja se dodaju mazivima za poboljšanje njihovih svojstava. Ugušćivači se dodaju u granicama od 5-15%, a njihov udeo utiče na konzistentnost masti. 95% svih mazivih masti je na bazi mineralnog ulja i sa sapunskim ugušćivačem. -npr. kalcijumove sapunske masti homogene su disperzije kalcijumovog sapuna viših masnih kiselina u mineralnom ulju odgovarajuće viskoznosti.

14 Aditivi Ugljovodonici od kojih se sastoje mineralna ulja ne mogu u potpunosti zadovoljiti sve zahteve koji se očekuju od modernih maziva tako da su aditivi neizostavne sastojci ulja za podmazivanje. Vrste aditiva: 1. Polimeri - aditivi za poboljšanje indeksa viskoziteta, imaju visoku molsku masu; na visokoj temperaturi postoje kao lanac, a na niskoj su u obliku spirale. Dodaju se da bi smanjili promene viskoziteta u odnosu na promenu temperature. 2. Depresanti služe za snižavanje temperature stinjavanja tako što sprečavaju nastajanje većih kristala parafinskih ugljovodonika. 3. Antipenušavci sprečavaju pojavu pene koja može biti uzrok prekida podmazivanja. Silikonska ulja 4. Inhibitor korozije sprečavaju koroziju (antioksidanti) 5. EP (extreme pressure) aditivi koji se dodaju mazivima u uslovima visokog pritiska,da povećaju nosivost uljnog filma. Mogu biti na bazi sumpora, grafita itd. 6. Deterdžentni disperzantni aditivi. To su sulfanati i fenolati Ba i Ca 7. Inhibitori oksidacije povećava hemijsku stabilnost

15 Svojstva maziva FIZIČKE OSOBINE 1. GUSTINA 2. VISKOZITET je unutrašnje trenje između slojeva ulja za podmazivanje. Prema Njutnu, viskozitet je unutrašnje trenje tečnosti i njen otpor tečenju kad se nalazi pod delovanjem sile smicanja. Najvažnija fizička osobina svih mazivih ulja. 3. INDEKS VISKOZITETA je pokazatelj promena viskoziteta sa temperaturom. Ukoliko je teperatura viša promena viskoziteta je manja. 4. TEMPERATURA PALJENJA- je najniža temperatura pri kojoj se iz ulja izdvaja dovoljna količina para koje se prinošenjem otvorenog plamena mogu zapaliti. 5. TEMPERATURA STINJAVANJA- je najniža temperatura pri kojoj ulje gubi pokretljivost tj. pri kojoj ulje prelazi iz tečnog u čvrsto stanje (-10 do -25 C)

16 Viskozitet ulja izražava se preko SAE viskozne gradacije. To svojstvo određuje se Englerovom metodom i označava stepenima. Vrednost viskoznosti dobije se tako što se uporedi vreme proticanja iste količine ulja i destilovane vode pri određenim temperaturama. Razlika u broju sekundi daje brojeve, primera radi 10E-40, što znači da je viskoznost 10 Englerovih stepeni pri temperaturi od 40 C. Ulja su razvojem postala multigradna, pa u svojoj oznaci SAE uključuju dve Englerove oznake i slovo W - winter, koje označava da je ulje pogodno za celogodišnju (zimsku) upotrebu.

17 HEMIJSKE OSOBINE HEMIJSKA STABILNOST se odnosi na otpornost ulja prema oksidaciji ugljovodoničnih jedinjenja zato što njihovom oksidacijom nastaju kiseline i smole. Kiseline izazivaju koroziju a smole se talože na delove mašina. TERMIČKA STABILNOST se odnosi na stabilnost maziva na određenoj temperaturi. KOROZIVNOST je otpornost prema korozionim supstancama a to su uglavnom kiseline a može biti i voda u cirkulacionom sistemu. KISELINSKI ILI NEUTRALIZACIONI BROJ- predstavlja broj mg KOH potrebnih za neutralizaciju slobodnih masnih kiselina u 1g tečnog goriva, ulja ili masti za podmazivanje.

18