Energia hatékonyság – Mit ad a kenőanyag? Kocsisné Mosolygó Enikő Termékfejlesztő mérnök, mérnök MOL-LUB MOL LUB Kft. Kft
XXIII. Karbantartási Konferencia Veszprém, 2011. június 6-7.
Vázlat
Bevezető Kenőanyagok jelentősége – gazdasági megközelítésben Kenőanyagok súrlódás-módosító hatása Energia-takarékos kenőanyag – gyakorlati példák Összefoglalás
Mottó: “The only things that evolve by themselves in an organisation are disorder, friction and mal-performance.” p (ford.: egy szervezetben magától csak a rendezetlenség, a súrlódás és a hibás működés tud kialakulni)
Peter F. Drucker, US vezetési tanácsadó
1
Bevezető Hatékony energia-felhasználás (energia-megtakarítás) = súrlódás- és kopás-csökkentés (Tribológia) Tribológia eszközei Felületi érdesség csökkentése (optimális mintázat) Üzemvitelt meghatározó tényezők optimális megválasztása (rendszer tervezés) Megfelelő szerkezeti anyagok alkalmazása Megfelelő g kenőanyag y g használata ((erről szól az előadás)) Szakszerű irányítás
Kenőanyagok jelentősége – gazdasági megközelítésben Az 1960-as években megjelenő Jost Report becslése szerint a GDP kb. 10%-ába kerül a súrlódás- és kopás p leküzdése. (Magyarország GDP-je 2009-ben: 129,4 md USD) Szintén a Jost Report becslése: a GDP 1,3-1,6%-a takarítható meg helyes tribológiai intézkedés révén (pl. megfelelő kenőanyag ill. szerkezeti anyagok alkalmazása, rendszer-optimálás, megelőző karbantartás) Napjainkban az elérhető megtakarítás nem csak pénzben, hanem CO2-kibocsátás-csökkentésben is kifejezhető
2
Tévhitek a kenésről – karbantartók mondták „Az olaj – az olaj, mindegy, mit használunk.” „A viszkozitás az egyetlen paraméter, amit nézni kell, ha tudni akarom, hogy az olaj jó vagy rossz.” „Miért Miért vegyek drága szintetikus olajat? Minden kenőolaj egyforma egyforma. Maradok a jól bevált ásványolajnál.” „Az olaj legyen olcsó!” (nem számít a típus, teljesítményszint) „Elég gyakran cserélem az olajat, úgyhogy nem kell foglalkozzak a minőségével.” „Minél vastagabb az olaj, annál jobban ken!” „Minél több zsír, annál jobb!” „Ha nem látszik, nincs megkenve.” „Nem Nem kell oda szűrő! szűrő!” „Azt mondja, a vizes olaj nem jó kenésre?” „Minek addig szervizelni, amíg el nem romlik? Nincs hiba, nincs szerviz!” „Csak úgy tudok spórolni, ha a legolcsóbb olajat veszem.”
Kenőanyagok jelentősége – gazdasági megközelítésben
1% energia-megtakarítás jelentős költség-csökkenés
3
Kenőanyagok súrlódás-módosító hatása
kenőolaj-film választja szét
mozgó felületek
Amikor kenőolaj-film választja el a mozgó felületeket, a súrlódási veszteséget és a filmvastagságot a kenőolaj viszkozitása határozza meg.
érintkezés
álló felületek
Amikor a felületek érintkeznek, a kenőanyag felület-aktív adalékai határozzák meg a súrlódást
Kenőanyagok súrlódás-módosító hatása Stribeck-görbe Adalékok jelentősége itt
szelepvezérlés
siklócsapágyak
dugattyúgyűrűk
Gördülőcsapágyak / hajtóművek Siklócsapágyak / kis terhelésű hajtóművek
Vegyes ke enésállapot
Hidrodinamikai kenésállapot Határkené és állapot
Sú úrlódási tényező
Erős kopás
Elasztohidrodinamikai kenésállapot Viszkozitás jelentősége itt
Kis kopás
Olajfilm vastagság / Felületi érdesség vagy Viszkozitás x sebesség / terhelés (ηN/P)
4
Kenőanyagok súrlódás-módosító hatása
Hidrodinamikai (HD) és Elasztohidrodinamikai (EHD) kenésállapotban a viszkozitást befolyásolja: hőmérséklet nyomás olaj lenyíródásra való hajlama (viszkozitás-változás!) Határkenés és vegyes kenésállapotban a kenőanyag kémiai összetétele a meghatározó (FM/AW/EP-adalékolás)
Kenőanyagok súrlódás-módosító hatása Viszkozitás hőmérséklet-függés mérőszáma:
a viszkozitási index (VI)
Viszkozitás Index
L
U H VI =
L-U L-H
0 20 40 60 80 100
X 100 40 °C
100 °C
Ha két olaj viszkozitása egy magas hőmérsékleten (pl. 100˚C-on) azonos, akkor alacsonyabb hőmérsékleten a magasabb VI esetén lesz az olaj viszkozitása kisebb.
5
Kenőanyagok súrlódás-módosító hatása Viszkozitás hőmérséklet-függés mérőszáma:
Viszkozitás
a viszkozitási index (VI)
nagyobb VI
kisebb VI T1
100˚C
T2
Hőmérséklet
Példa: Ásványolaj:
KV100=12,5mm2/s KV40=117 mm2/s VI~ 98
Szintetikus olaj
KV100=12,5mm2/s KV40= 82 mm2/s VI~150
Kenőanyagok súrlódás-módosító hatása A viszkozitás a nyomás növelésével jelentősen növekszik (>50MPa)
Barus-egyenlet: η (P) = η (0) exp (α P)
α: V-p együttható
6
Kenőanyagok súrlódás-módosító hatása Hogyan függ a viszkozitás a polimer nyírásstabilitásától? Polimerek funkciója: - Viszkozitás-módosító (VI-növelő) - Hamumentes diszpergens (motorolajban)
Kenőanyagok súrlódás-módosító hatása Polimerek nyírásstabilitása Polimer-szál orientálódik a nyíróerő irányába
Nyírás után polimer visszanyeri eredeti formáját Átmeneti viszkozitás-vesztés (mérhető: HTHS, CCS viszkoziméter)
Polimer-szál elszakad, lenyíródik Polimer bázisolajban nyírás előtt
Nyírás után: polimer-szál elszakad Maradandó viszkozitás-vesztés
Maradandó viszkozitás-vesztés (mérhető: FZG, KRL, Sonic)
7
Kenőanyagok súrlódás-módosító hatása Polimerek nyírásstabilitása
Viszkozitás
Bázisolaj – nagy viszkozitású
Polimer lenyíródik. Lenyíródás függ a polimer nyírásstabilitásától és a nyírásgradienstől. Kenési feladatra optimált formula!
Bázisolaj – közepes viszkozitású multigrade olaj
Bázisolaj – kis viszkozitású
103
104
105
106
107
Nyírás gradiens, s-1 (sebesség-vesztés)
Kenőanyagok súrlódás-módosító hatása
Nagy
Melyik viszkozitást kell ismerni? Csapágy (motor,
Kinematikai (@40/100˚C, (@40/100 C, <10 10 s-1)
dugattyú rúd/gyűrű)
6 -1 Üzemvitel (közlekedési KRL-nyírás (60˚C, 10 s ) Közl. hajtóműolaj, és ipari olajok)
Hőmérséklet
HV-hidraulikaolajok
CCS
MRV
(@-10.. -35˚C, 104 -105 s-1)
Szivattyúzhatóság (motorolaj)
Kicsi
Az alkalmazási körülményeknek megfelelő viszkozitást kell ismerni.
HTHS (@150˚C, 106 s-1)
Kicsi
Hidegindíthatóság (motorolaj)
Nyírás gradiens, s-1
Nagy
(sebesség-vesztés)
8
Kenőanyagok súrlódás-módosító hatása Motorolajok nyírásstabilitása
Kenőanyagok súrlódás-módosító hatása Adalékok hatása
Friction Modifier (FM) súrlódás-módosító
Antiwear (AW) kopásgátló
Ad lék l tl á Adalékolatlan ásványolaj á l j
Enyhe EP-adalék
Berágódás
Súrlódás
Erős EP-adalék
R
R
C Hidrodinamikai kenés
Vegyes/EHD kenés
C
R
C
C
Határkenés
Terhelés
R : teherviselő aktív adalék-réteg képződésének kezdete C : teherviselő aktív adalék-réteg képződésének vége
9
Kenőanyagok súrlódás-módosító hatása Verseny a felületért:
optimalizált formula!
detergens alapolaj
diszpergens
pl. észter Súrlódásmódosító (FM)
Korróziógátló
Kopásgátló ((AW))
EPadalék
Energia-takarékos kenőanyagok Kenőanyag műszaki előnye
Alkalmazásban megnyilvánuló előny
Megfelelő folyási tulajdonságok (viszkozitás, VI, folyáspont)
Optimális viszkozitás optimális üzemi hőmérséklet hosszabb olaj-élettartam
- Alacsony hőmérsékleten
Könnyebb szivattyúzhatóság (energia-veszteség csökken) K őfil gyorsabban Kenőfilm bb felépül f lé ül (i (indítási dítá i k kopás-csökkentés) á ökk té )
- Magas hőmérsékleten (nagy VI)
Megfelelő vastagságú kenőfilm
- Megfelelő nyírásstabilitás
Hosszú távú üzemelés során stabil viszkozitás, ezért stabil üzemmenet
Megfelelő hő- és oxidációs stabilitás (minimális olaj-degradáció)
Hosszú kenőanyag élettartam (olajktg-csökkentés) Stabil üzemmenet (minimális karbantartási igény) Termelékenység javul
Megfelelő súrlódás- és kopáscsökkentő hatás
Adott terhelés mellett kisebb kopás és kisebb súrlódás Energia-megtakarítás
Korrózió elleni védelem
Berendezés élettartam növekszik
Gyorsabb elválás víztől, levegőtől
Jobb kenőképesség Hosszabb/stabilabb üzemmenet
Szennyező anyag-kontroll
Jobb kenőképesség Berendezés-élettartam növekszik Hatásfok javul
(csökken az olaj-degradáció kockázata) (bejutott vagy képződött szilárd/foly/gáz szennyezők lerakódását megakadályozza, szeparálását segíti)
10
Energia-takarékos kenőanyagok Közlekedési kenőanyagok Viszkozitás-fokozat megváltoztatása (viszkozitás-csökkentés) Súrlódásmódosító adalék alkalmazása
Ipari kenőanyagok Nagy viszkozitás-indexű folyadékok alkalmazása Viszkozitás-fokozat megváltoztatása (viszkozitás-csökkentés) Szintetikus kenőanyagok használata
Energia-takarékos kenőanyagok Üzemanyag-takarékos motorolaj
Relatív üzemanyag fogyasztás [%]
100
2%
4%
98
96
94
Standard SAE 15W-40
MOL Dynamic Synt Diesel (SAE 10W-40)
MOL Dynamic Tornado 5W-30
11
Energia-takarékos kenőanyagok Ipari hajtóműolaj
Berendezés: betonkeverő hajtómű Üzemelési körülmények: nedves, erősen szennyezett környezet, téli/nyári időjárás, nagy terhelés, erős vibráció Probléma: magas üzemi hőmérséklet (82˚C-96˚C) és habzás Megoldás: Jobb hőstabilitású, gyorsabb vízelváló képességű, kisebb habzási hajlamú (azonos viszkozitású, változatlanul ásványolaj-alapú) EP-hajtóműolaj Módosítás: vízleválasztó légző felszerelése Eredmény: csökkent üzemi hőmérséklet (76˚C-81˚C), hosszabb élettartam, a habzási probléma megszűnése
Energia-takarékos kenőanyagok
Nagyobb VI
►
Kisebb súrlódási tényező
►
Kisebb V-p együttható
ISO 220 PAO
Jobb hő- és oxidációs stabilitás
ISO 220 PAG
►
ISO 220 ásványolaj
potenciál
►
Energia-megtakarítássi
Szintetikus kenőanyagok használata:
12
Összefoglalás Dráguló/korlátozottan elérhető energia Gazdasági verseny kikerülhetetlen az energia-megtakarítási lehetőségek feltárása és alkalmazása Szakszerű karbantartás Karbantartási költség-csökkentés Megbízhatóbb üzemvitel Energia-költség-csökkentés A korszerű kenőanyag partner ebben. A kenőanyagban több lehetőség van, mint amit kihasználunk.
13
