KURZUS: Mérnöki anyagismeret

MODUL: Szerkezeti anyagok

26. lecke: Üzem- és kenőanyagok

  • A kőolaj jellemzői
  • A sűrűség, viszkozitás, viszkozitási index, lobbanáspont, dermedéspont fogalma
  • A kőolajszármazékok csoportosítása
  • Üzemanyagfajták és jellemzőik
  • Motorolajokkal szemben támasztott követelmények
  • Hajtómű olajok, egyéb ipari olajok
  • Kenőzsírok jellemzői
  • Szilárd kenőanyagok

A tartalom feldolgozása a következő követelmények teljesítését segíti:

  • definiálni a sűrűség, viszkozitás, viszkozitási index, lobbanáspont, dermedéspont fogalmát
  • megadni az üzemanyagfajták legfontosabb jellemzőit
  • megadni a motorolajok legfontosabb jellemzőit
  • jellemezni a hajtóműolajokat

Az üzem- és kenőanyagok legfontosabb alapanyaga a kőolaj valamint szintetikus szénhidrogének. A kőolaj szénhidrogénekből áll, de tartalmaz elenyésző mennyiségben kenet, oxigént, nitrogént sőt fémorganikus vegyületeket is. A kőolajban előforduló szénhidrogének változatossága igen nagy. A kőolajat a frakció szerinti összetétel, azaz annak megfelelően osztályozzák, hogy a különböző forráspontú párlatokból mennyit tartalmaz.

A kőolajat finomítókban dolgozzák fel és különböző kezelésekkel, adagolással állítják belőle elő az igényeknek leginkább megfelelő üzem- és kenőanyagokat.

1. ábra. A kőolajfrakciók forráspont szerinti megoszlása
A kőolaj termékek minőségi jellemzői
  • Sűrűség
    Térfogategységben foglalt tömeg, mértékegysége kg/m3 (4 C°-os desztillált vízhez viszonyítjuk)
    Fontos! A sűrűség a hőmérséklet függvénye 20 C°-ra kell megadni!
  • Viszkozitás
    A folyadék belső súrlódása. A hőmérséklet növekedésével a viszkozitás csökken!

Megkülönböztetünk:

  • abszolút viszkozitást
  • egyezményes viszkozitást
Viszkozitás, abszolút viszkozitás

A dinamikai viszkozitás megfelel annak az erőnek, amely a folyadék  1 m2-re hat, ha tőle 1 m távolságban párhuzamosan nyugvó réteghez képest 1 m/s sebességgel mozdítjuk el. Mértékegysége: Pasec

Kinematikai viszkozitás

A dinamikai viszkozitás osztva a folyadék azonos hőfokon mért sűrűségével. Mértékegysége: m2/sec

Egyezményes viszkozitás

Valamihez viszonyított pl. a vízhez Engler vagy a mérőkészülék nevéhez Höpler stb.

Viszkozitási index
A viszkozitás index  a 37,78 C°-on  és 98,89 C°-on  mért kinematikaiviszkozitás ismeretében MSZ 3257 alapján számítható.

A viszkozitás hőmérséklet függését fejezi ki. (VI)Tapasztalati szám, amely jellemzi az olaj viszkozitásának hőmérséklet függését két olyan alapolajhoz viszonyítva, amelynek kinematikai viszkozitása 98,89 C°-on a vizsgálandó olaj kinematikai viszkozitásával azonos.

Nagy index esetén a hőmérséklettel kevésbé változik.

Lobbanáspont

1 bar nyomásra átszámított legalacsonyabb hőfok, amelyen adott körülmények között az ásványolaj termékből annyi gőz keletkezik, hogy a körülötte lévő levegővel elegyedve meggyullad és az anyag egész felületére kiterjedve ellobban.

Gyulladáspont 5 másodpercig folyamatosan ég.

Meghatározható:

  • zárttéri MSZ 11742 (Pensky-Martens)
  • nyílttéri (MSZ 11743) Marcusson

Zavarosodás, dermedéspont

A folyékony és szilárd állapot közötti átmenet nem éles. Hűtésnél a paraffinos részek válnak ki, zavarosodást okozva. További hűtésnél kialakul a paraffin hálós szerkezet, az olaj megdermed.

A kenőolaj származékok csoportosítása
  • Üzemanyagok
  • Motor és hajtómű olajok
  • Egyéb ipari olajok
    • ipari kenőolajok
    • hidraulika olajok
    • edző olajok
  • Kenőzsírok
Üzemanyagok

Az Ottó motorok üzemanyaga a benzin.
Jellemzői:

  • oktánszám:
    A kompressziótűrést fejezi ki. Viszonyszám Az izooktán térfogategységében adják meg. Az oktánszám számszerű kifejezője. Egy olyan izo-oktán és normál-heptán keverék térfogatszázalékában értendő izo-oktán tartalmat jelent, amely szabványos feltételek mellett kompresszió tűrés szempontjából azonosan viselkedik a benzinmintával.
  • tárolási állandóság
  • forráspont, illékonyság
  • sűrűség
  • korrozivitás
  • gyantatartalom

A Dizel motorok üzemanyaga a gázolaj
Jellemzői:

  • Cetánszám: gyulladási hajlam
    Viszonyszám a cetán és az alfametilnaftalin azonos arányú keverékével azonosan viselkedik.
  • Dermedéspont
  • Viszkozitás, mechanikai szennyezettség
  • Sűrűség

A kedvező motorikus feltételek biztosítása érdekében az üzemanyagokat különböző adalék anyagokkal kezelik. Az előírásokat a vonatkozó szabványok rögzítik.

Kenőanyagok

A kenőanyagokat tribológiai rendszerben használják a súrlódás és a kopás csökkentésére. A kenőanyagokat sokféle szempont szerint csoportosíthatjuk. Megkülönböztethetünk kenőolajokat, kenőzsírokat, és szilárd kenőanyagokat. Egyik lehetséges módja a csoportosításnak a felhasználás szerinti megkülönböztetés.

Motorolajok
A motorolajokkal szemben támasztott követelmények

  • A keletkező hő nagy részét vezessék el
  • a súrlódást és a kopást csökkentsék
  • a motoralkatrészeket védjék a káros hatásoktól
  • káros hatásuk ne legyen

A motorolajokkal legfontosabb tulajdonságai

detergens, diszpergáló = lemosó, lebegtető.
  • Megfelelő viszkozitás
  • magas viszkozitási index
  • jó kenőképesség
  • lassú öregedés
  • jó tisztítóképesség (detergens diszpergáló hatás)
  • korrózióvédelem
  • alacsony dermedéspont
  • alacsony hamutartalom
  • üledékmentesség

A motorolaj üzemközben sokféle hatásnak van kitéve pl. magas hőmérséklet, levegőből származó oxigén, por, nedvesség, az üzemanyag égéstermékei, továbbá különböző kémiai hatások, amelyeket az olajjal érintkező fémek katalizálhatnak. Ezek a hatások a kenőképességet megváltoztatják, kenésre alkalmatlanná teszik, az olajat ki kell cserélni. Ezek a magas követelmények adalék anyagok segítségével biztosíthatók.

Hajtóműolajok

A hajtómű olajokat többek között a gépjárművek automatikus hajtóműveiben, hidrodinamikus sebességváltókban, valamint dinamikus erőhatással üzemelő hidraulikus berendezésekben alkalmazzák.

Minőségi elvárások

  • A kopás csökkentése
  • a súrlódás és a súrlódás okozta teljesítményveszteség csökkentése
  • hőelvezetés
  • korrózióvédő hatás
  • zaj és vibráció csökkentő hatás

Egyéb ipari olajok

Az ipari olajok ipari üzemek erő- és munkagépeinek kenésére szolgálnak, de vannak nem kenési célra használt ipari olajok is. Ilyenek a gépkenőolajok, a hengerolaj, a turbinaolaj, kompresszorolajok, fémmegmunkáló olajok, hűtő-kenő anyagok.

  • Ipari kenőolajok
    • pl. orsóolajok
    • gépolajok
    • szeszámgépolajok stb.
  • Hidraulika olajok
    legfontosabb az inkompresszibilitás (térfogatállandóság), tömítőanyagokkal szembeni viselkedés
  • Ipari edzőolajok
    • megfelelő hűtési sebesség
    • elhúzódásmentes átedződés
    • ráégésmentesség
    • jó lemoshatóság
    • átmeneti korrózióvédelem

Kenőzsírok

Környezeti és üzemi hőmérsékleten alakállandó ún. plasztikus kenőanyagok.

Kolloid rendszerek, gélek.

  • A folyékony fázis szénhidrogén vagy szintetikus kenőolaj
  • a szilárd fázis az olajban diszperz állapotban jelenlévő zsírsavak fémszappanai. Tartalmazhatnak még töltőanyagokat, adalékanyagokat stb.

Kenőzsírok tulajdonságai

  • Tapadás
  • tixotrópia
    (azon tulajdonság, hogy a mechanikai hatásra bekövetkező változások nyugalmi állapotban visszaalakulnak)
  • visszatartó képesség
  • levegő felvevő hajlam
  • oxidációs stabilitás
  • korrózió gátlás

Szilárd kenőanyagok

  • Rétegrácsszerkezetű anyagok pl. grafit, molibdéndiszulfid Mo2S, lehetnek kenőzsír adalékok is
  • Ca és Zn foszfátok, oxidok, hidroxidok, szulfidok képlékenyalakításnál
  • kis nyírószilárdságú fémfilmek pl. indium, Pb, Cu, Sn
  • műanyagok pl. PTFE
Ellenőrző kérdések

Jelölje be az egy helyes megoldást!

1. Melyik a kőolaj legalacsonyabb hőmérsékleten forró része?
gázolaj
paraffin
benzin
fűtőolaj
2. Mit fejez ki a viszkozitás?
A térfogategységben foglalt tömeget 4 C°-on
A térfogategységben foglalt tömeget 20 C°-on
A folyadék belső súrlódását
A folyadék átfolyási idejét egy kapillárison
3. Mit fejez ki a viszkozitási index?
Az abszolút és az egyezményes viszkozitás hányadosát
Az egyezményes és az abszolút viszkozitás hányadosát
A 4 és a 20 C°-on mért viszkozitás hányadosát
A viszkozitás hőmérséklet függését
4. Milyen üzemanyag fontos jellemzője a dermedéspont?
Dízel olaj
benzin
kerozin
gáz
5. Mit fejez ki az oktánszám?
Az üzemanyag kompresszió tűrését kifejező viszonyszám.
Az izooktán és a normál heptán keverési arányát a benzinben.
Az öngyulladási hajlamot.
A cetán és az alfametil naftalin keverékkel azonos viselkedést.
6. Mit fejez ki a cetánszám?
Az üzemanyag kompresszió tűrését kifejező viszonyszám.
Az izooktán és a normál heptán keverési arányát a benzinben.
Az öngyulladási hajlamot.
A cetán és az alfametil naftalin keverékkel azonos gyulladási hajlamot.
7. A megadott tulajdonságok közül válassza ki azt az ötöt, amely a motorolajokra leginkább jellemző!
magas dermedéspont
jó tisztítóképesség
üledékmentesség
kis kenőképesség
alacsony hamutartalom
állandó viszkozitás
kis hőelvezetőképesség
korrózióvédő hatás
kokszosodási hajlam
kenőképesség

Jelölje be az egy helyes megoldást!

8. Milyen tulajdonságokat várunk el egy hajtóműolajtól?
A kopás, a súrlódás csökkentése, zaj- és vibrációcsökkentő hatás.
Jó tisztítóképesség, alacsony hamutartalom.
Üledékmentesség, nagy viszkoztitás.
Alacsony dermedéspont, korrózióvédelem, jó kenőképesség.