MATURITNÍ ZKOUŠKA
PRAKTICKÁ ZKOUŠKA Z ODBORNÝCH PŘEDMĚTŮ
AUTODESK INVENTOR – HYDRAULICKÉ LOPATKOVÉ RÝPADLO DH 621
Studijní obor:
78-41-M/001 Technické lyceum
Třída:
4.TL/B
Školní rok:
2005/2006
Vypracoval:
Petr Pelikán
„Prohlašuji, že jsem tuto práci vypracoval samostatně a použil literárních pramenů a informací, které cituji a uvádím v seznamu použité literatury a zdrojů informací.“
Ve Strážnici dne .................................
...................................................... podpis
Anotace práce Podle zadání byl pomocí programu Autodesk Inventor vytvořen model hydraulického lopatkového rýpadla DH 621 a pro vysvětlení a snazší pochopení otázek týkajících se stroje také popis tohoto rýpadla, ale také popis rýpadel celkově. Práce také obsahuje charakteristiku jednotlivých druhů olejů a maziv, jejich použití a využití, ale také jejich vlastnosti.
1
Úvod
2
Rýpadla 2.1. Rozdělení nejpoužívanějších rýpadel
3
Mikro a minirýpadla 3.1. Mikrorýpadla 3.2. Minirýpadla
4
Rýpadla a jejich podvozky 4.1. Rýpadla na kolovém podvozku 4.2. Rýpadla kolová typu rýpadlo – nakladač 4.3. Rýpadla na automobilovém podvozku 4.4. Rýpadla na pásovém podvozku
5
Typy lopat
6
Ostatní typy rýpadel
7
Hydraulické lopatové rýpadlo DH 621 7.1 Technické údaje motorů
8
Oleje a maziva 8.1 Složení plastických maziv 8.2 Syntetické oleje 8.3 Ostatní syntetické oleje 8.4 Názvosloví z oboru
1.
Úvod
Ze zadání práce vyplývá, že se obsah této práce bude týkat popisu rýpadla DH 621 a jednotlivých druhů olejů a maziv. Jejich rozebrání, vysvětlení jednotlivých typů, popisu jejich prací a využití jednotlivých rýpadel. Tohle téma není příliš náročné, ovšem z hlediska získání informací a s časem nutným k vytvoření této práce náročné je. Snažil jsem zpracovat práci tak, aby byla co nejpřehlednější a co nejpochopitelnější.
-6-
2.
Rýpadla
Rýpadla jsou většinou pojízdné stroje, které zeminu rozpojují, nabírají a dopravují na místo uložení. Zeminu ukládají buď na haldu, nebo na dopraví prostředek. Zvláštními druhy jsou rýpadla rozplavovací , která narušují zeminu proudem vody, která pak odtéká ve směru spádu jako kal a rýpadla sací, která rozplavenou zeminu na místo uložení dopravují čerpadly.
2.1 §
Rozdělení nejpoužívanějších rýpadel podle způsobu práce:
Rýpadla s cyklickým způsobem práce, která k rozpojování a nakládání zeminy mají lopatu.
§
Rýpadla s kontinuálním způsobem práce, která jsou vybavena korečky na tažném řetězu nebo na kolesu. Jsou určena pro těžbu za sucha, z vody , nebo jako rýhovače.
obr.1 – Kolesové rýpadlo
Podle druhu podvozku : §
na pásovém podvozku
§
na kolovém podvozku
§
na automobilovém podvozku
§
na kolejovém podvozku
§
na kráčejícím podvozku
-7-
Podle druhu pohonu : §
se spalovacím motorem
§
s elektrickým motorem
§
s dieselhydraulickým pohonem
Podle způsobu ovládání : §
mechanická, hydraulická, pneumatická
Podle objemu lopaty : §
malá do objemu lopaty 0,75 m3
§
střední od 0,75 do 4 m3
§
velká nad 4 m3
Nejrozšířenější
ve stavební činnosti jsou lopatová rýpadla. Vyrábí se jako
jednoúčelová, nebo víceúčelová – univerzální. Jednoúčelová mají stabilně namontován jeden druh pracovního zařízení, kterým vykonávají stále stejný druh práce – nakládají lopatou horninu. Víceúčelová - univerzální mohou používat různé druhy nářadí. Mohou mít namontovánu hloubkovou lopatu, výškovou lopatu, nakládací lopatu, dusací desku ke zhutňování zeminy, zařízení na vrtání velkoprůměrových pilot, zařízení pro bourání budov apod.
obr. 2 – Lopatové rýpadlo s hydraulickými nůžkami
-8-
Hydraulické nůžky jsou nejpoužívanějším demoličním nářadím. Montují se na rýpadla o hmotnosti 15 až 100 tun. Drtící síla nůžek je až 620 tun. Lopatová rýpadla se skládají z podvozku a otočného svršku. Volba podvozku záleží na podmínkách ve kterých rýpadlo pracuje. Pásové podvozky se používají tam, kde je únosnost půdy menší jak 0,15 MPa a tam, kde je při těžbě potřeba velká záběrová síla. Například při těžbě tvrdých zemin a nakládání kameniva z rozrušené skály odstřelem. Rýpadla na kolovém podvozku mají proti pásovému větší životnost, jsou levnější a snadno se přemísťují. Mezi blízkými pracovišti se pohybují po vlastní ose. Na vzdálenosti větší jak 10 km se přemísťují ve vleku za tažným automobilem. Podloží po kterém se pohybují musí být dostatečně únosné. Rýpadla s elektrickým pohonem se používají stabilně na jednom pracoviště. Nejčastěji v lomech. Podmínkou je dostatečně dimenzovaný přívod elektrické energie. Výhodou je zlepšení pracovního prostředí odstranění škodlivých výfukových plynů.
Nejrozšířenější jsou dieselhydraulická rýpadla. Ústředním zdrojem energie je vznětový spalovací motor. Pohon rypadla zajišťují hydrostatické mechanismy, sestavené do hydraulického obvodu. ● Rozvaděč
Hydrogenerátor
Pojistný ventil Přímočarý hydromotor
Naftový motor Rotační hydromotor pro pojezd a otoč
Filtr Nádrž na hydraulický olej
obr. 3 – Hydrostatický mechanismus
-9-
Hlavní parametry rýpadel : §
Technické parametry – hmotnost rýpadla, energetickou náročnost a objem základní hloubkové lopaty V ( m3), který tvoří vnitřní prostor po zuby, zvětšený o navršení
§
3.
Technologické parametry – dosahy pracovních nástrojů ( m )
Mikro a minirýpadla .
Jsou nové druhy nejmenších rýpadel.
3.1
Mikrorýpadla
mají obvykle jen jednu osu se dvěma pneumatikami a vpředu mají dlouhé hydraulicky ovládané podpěry. Postavení podpěr umožňuje pracovat s rypadlem v nesjízdném terénu. Rypadlo má svůj spalovací motor, který pohání hydrogenerátor.
Energie přenášená v hydraulickém oleji z hydrogenerátoru zajišťuje pomocí hydromotorů všechny pohyby rypadla. Mikrorypadla mají objem lopaty 20 až 60 litrů.
3.2
Minirýpadla
jsou malá rypadla s pásovým nebo kolovým podvozkem a objemem lopaty do 80 l.
obr. 4 - Mikrorýpadlo
- 10 -
4.
Rýpadla a jejich podvozky
4.1
Rypadla na kolovém podvozku
Jsou většinou hydraulická . Mají speciální podvozky s opěrami. Objem lopaty je 0,4 až
1 m3. Používají se často s drapákem.
obr. 5 – Lopatové rýpadlo na kolovém podvozku
Zvláštní druh kolového podvozku mají rypadla norské firmy Bröyt. Přední kola mají ocelová a zadní pneumatiková. Nemají pohon pojezdu. Při práci se přitahují pomocí lopaty.
4.2
Rypadla kolová typu rypadlo – nakladač
Základem rypadla je upravený kolový traktor, který má na přední části nakládací lopatu a vzadu na výložníku násadu s lopatou. Při práci v terénu mu sloučí k lepší stabilitě hydraulické podpěry.
- 11 -
Výložník
Hydraulická podpěra
Násada
Traktor
Nakládací lopata
obr. 6 – Kolové rýpadlo typu rypadlo - nakladač 4.3
Rýpadla na automobilovém podvozku
Lopatová rýpadla na automobilových podvozcích jsou vhodná pro těžení menších objemů. Jsou velmi operativní, zejména pro vzdálená pracoviště. Na sériově vyráběném podvozku Tatra nebo LIAZ je namontována rýpadlová nástavba s vlastním motorem. Vyrábí se ve dvou verzích. Jako klasické lopatové rýpadlo s děleným výložníkem a jako rýpadlo teleskopické. Teleskopické lopatové rýpadlo má výsuvný výložník teleskopické konstrukce. Je známý také jako univerzální dokončovací stroj – zkratka UDS. Má široké uplatnění ve stavebnictví, zejména pro dokončovací práce i na svazích.
Otoč svršku Složený pohyb otoče a výsuvu výložníku Posuv
Otoč výložníku Zdvih výložníku
Pojezd
obr. 7 – Teleskopické lopatové rýpadlo
- 12 -
Ovládání lopaty
4.4
Rýpadla na pásovém podvozku
Pásový podvozek rozkládá hmotnost rypadla na velkou plochu. Tím se dosáhne nízký měrný tlak na půdu i při velké hmotnosti stroje. Má větší stabilitu a schopnost pracovat i v obtížně sjízdném terénu. Pro různé nosnosti hornin se používají různé šířky opěrných desek pásů. od 400 mm do 1200 mm. Pracovní nástroje rýpadel: a) standardní těžební lopata b) skalní lopata – má menší objem c) drenážní lopata pro meliorační práce d) drážkovací trn pro tvrdé horniny e) příkopová lopata f) profilová lopata pro úpravu malých vodních toků
5.
standardní
Typy lopat
skalní
drenážní
drážkovací trn
profilová
příkopová
obr. 8 – Druhy lopat
- 13 -
6.
Ostatní druhy rýpadel
Rýpadla korečková pro plošnou těžbu. Korečková rýpadla jsou stroje pracující nepřetržitě. Pojíždí na kolejovém podvozku po širokorozchodné kolejové dráze podél těžební stěny z jednoho konce na druhý. Přitom odebírají rovnoměrnou vrstvu zeminy korečky. Korečky jsou upevněny na tažném řetězu a taženy po vodiči korečků. Přechází přes dvě řetězová kola. Jedno je na konci vodiče korečků a druhé nad výsypkou. Když přes toto kolo koreček přechází, zemina z něj zadní stranou vypadává do výsypky. Z výsypky pak padá na pásový dopravník a z něj se dopravuje na nákladní automobil, nebo traktorovou vlečku, případně haldu ze které se nakládá nakladačem. Korečková rýpadla se používají hlavně v cihelnách a pískovnách. Základním parametrem korečkového rýpadla je objem korečku. Nejpoužívanější mají objem 25, nebo 35 litrů. Korečková rýpadla jsou vhodná pro těžbu zemin, které nejsou příliš mokré a lepivé. Korečky se pak špatně vyprazdňují. Nejsou vhodné ani pro zeminy obsahující větší kameny, nebo zeminy tvrdé, protože způsobují poruchy. Nejčastěji poškození až utržení korečku , zastavení stroje a časové náročnou opravu. 6 - výložník
kabina strojníka
výsypka 1 - vodič korečků
vodící žlab
kolejový podvozek
řetěz s korečky 2 – napínací kladka obr. 9 – Korečkové rýpadlo pro plošnou těžbu Rýpadla příkopová – rýhovače Hloubí úzké rýhy pro kladení kabelů a různých potrubí. Pracovními nástroji rýhovačů jsou korečky, řetězy, nebo frézy.
- 14 -
Rýhovače korečkové Na výložníku jsou řetězová kola a na nich je uložen řetěz. Ke článkům řetězu jsou připevněny korečky. Jsou na pásovém podvozku. Vytváří rýhu 60 až 120 cm do hloubky 2 až 5 m.
obr. 10 – Korečkový rýhovač
Rýhovače kolesové Pracovním nástrojem kolesového rýpadla je koleso s korečky. Korečky jsou po obvodu kolesa rovnoměrně rozděleny. Koleso je poháněno spalovacím motorem přes řetězový převod.. Vytváří rýhu širokou 60 až 200 cm. do hloubky 1 až 2,5 m.
obr. 11 – Kolesový rýhovač
- 15 -
Rýhovače řetězové Mají neukončený článkový řetěz. Na řetězu jsou přišroubovány řezné nože. Ty vytváří drážky 6 až 75 cm do hloubky 0,6 až 4 m. Mají kolový podvozek. Jsou poháněná spalovacím motorem. Vyrábí se jako ručně vedené nebo řízené sedícím řidičem
obr. 12 – Řetězový rýhovač na kolovém podvozku s radlicí
Rýhovače frézové Používají se pro zvláště tvrdé horniny kde korečkové ani řetězové rýhovače nemohou pracovat. Pracovním nástrojem je koleso s namontovanými noži . Na nožích jsou břity se slinutých karbidů, které jsou velmi tvrdé a mají velmi dobré řezné vlastnosti. Jsou schopné frézovat drážku i v kamenném podkladu. Vytváří drážky široké 6 až 90 cm do hloubky0,5 až 3 m.
obr. 13 – Rýhovač frézový
- 16 -
Rýpadla pro hloubkové těžení z vody
Nákladní plavidlo
obr. 14 – Upravené korečkové rýpadlo Používají se pro těžení písku z vody. Mají na výložníku dlouhý řetěz s našroubovanými korečky. Vybírají písek z hloubky 6 až 12 m. Rýpadlo je namontováno na nákladním plavidle.Vyrábí se také rypadla drapáková pro hloubkové těžení z vody. Drapák má objkem 3 až 5 m3. Může se spustit do hloubky až 40 m.
Nejpoužívanější typy drapáků u rýpadel
obr. 15 - Drapáky a) úzkoprofilový, b) standardní těžební, c) kruhový, d) čelisťový na dřevo, e) polypový na kusový materiál
- 17 -
7.
Hydraulické lopatové rýpadlo DH 621
Hydraulické lopatové rýpadlo DH 621 je vysoce výkonný stroj určený pro zemní a stavební práce nejrůznějšího charakteru, např. pro hloubení základů, zemních rýh, k rýpání a nakládání hornin. Široké pracovní použití je dáno univerzálním přídavným zařízením rýpadla včetně vyměnitelných desek pásů různých šířek, což umožňuje jeho použití i na málo únosném podloží. Velká manévrovatelnost je dána podvozkem traktorového typu, jehož konstrukce zaručuje vyšší životnost a nižší nároky na údržbu podvozku rýpadla.
Obr. 16 – Podvozek Zdrojem hydrostatické energie jsou 2 hydrogenerátory A7V 160 V, západoněmecké firmy HYDROMATIK, opatřené výkonovou regulací s omezením dodávky tlakové kapaliny při maximálním zatížení. Hydrogenerátory jsou umístěny v nádrži hydraulického oleje. Jsou poháněny kapalinou chlazeným dieselmotorem LIAZ M 637, nebo vzduchem chlazeným motorem TATRA T3–930. Pracovní tlak hydraulického systému je 29 Mpa, jmenovitý průtok 2 x 230 litrů za minutu. Dálkové řízení 4 – sekčních rozvaděčů umožňuje plynulou změnu průtokového množství oleje a tím výkonu rýpadla. Hydraulické válce pracovního zařízení a rotační hydromotory typu OMF 23 jsou československé výroby. Hydraulický systém je naplněn hydraulickým olejem tuzemské výroby OT H3. Celkový obsah náplně hydraulického oleje je 630 litrů.
- 18 -
Rýpadlo DH 621 se využívá k různým stavebním pracím, a proto se dají k rameni rýpadla připojit různé nástavce.
Například drapákové zařízení – hydraulický drapák se připojuje pomocí křížového závěsu na některou ze tří násad hloubkového lopatového zařízení. Součást drapáku může být i natáčecí hlava, která se vyrábí v provedení bez pohonu nebo s pohonem. Výměnné čelisti drapáku jsou uchyceny na spodní části rámu, pomocí dvou čepů. Dvoučelisťové drapáky objemu 1,0 m3 a 1,25 m3 jsou určeny k rýpání a nakládání hornin 3.-5. těžní třídy. Dvoučelisťový drapák o objemu 1,6 m3 je, vzhledem ke specifikaci použití, bez zubů. Je určen k rýpání a nakládání 2. a 3. těžní třídy. Kabina řidiče je na levé straně rýpadla. Přední stěna je prosklená, vybavená vyklápěcím oknem. Negativní sklon přední části kabiny zajišťuje dobrý výhled a výhodný lom slunečních paprsků. Vybavení kabiny umožňuje snadné ovládání rýpadla za všech povětrnostních podmínek. Odpružené sedadlo řidiče je nastavitelné výškově i podélně a zaručuje optimální podmínky při řízení rýpadla. Pro provoz v kamenolomech je rýpadlo dle požadavku vybaveno ochrannou mříží kabiny před náhodnými padajícími kameny, podle zásad normy ISO 3449-75.
obr. 17 - Drapák
obr. 18 - Kabina
- 19 -
Hydraulický rozvod pro docílení minimálních ztrát má velké průřezy a krátké potrubí. Hydraulický systém je vysokotlaký, dvouokruhový a s ohledem na použitý druh regulace je dosahováno optimální výkonnosti rýpadla. Je použito dvou čtyřsekčních rozvaděčů umístěných za kabinou řidiče, ovládaných dálkově servořízením. Každý rozvaděč má primární pojišťovací ventil a ventily sekundární seřízeny na příslušný tlak. Hydraulický okruh je vybaven dvěma vysokotlakými plnoprůtočnými filtry s filtrační schopností 100 µm, v odpadní větvi jsou zabudovány dva plnoprůtočné filtry s filtrační schopností 10 µm. Kromě toho je hydraulický rozvod vybaven magnetickými filtry. Optimální teplota tlakové kapaliny je řízena termostatickým ventilem v závislosti na její viskozitě.
obr. 19 - Hydraulické rozvody Kapotáž rýpadla chrání hnací agregát a část rozvodu hydraulické kapaliny před povětrnostními vlivy. Vnitřní strany kapotáže jsou obloženy materiálem tlumícím hluk. Pro obvod chladícího vzduchu od motoru a ventilátoru chladičů hydraulického oleje, jsou v horní části kapotáže provedeny otvory. Celá kapotáž je řešena s ohledem na zajištění dobrého přístupu ke všem mechanismům. Náhon ventilátorů pro chladiče tlakové kapaliny je proveden mechanickým způsobem použitím klínových řemenů.
obr. 20 - Ventilátor
- 20 -
Pohon otočného svršku je zajištěn samostatným hydromotorem přes uzavřenou převodovku a je brzděn mechanickou čelisťovou brzdou. Horní rám rýpadla je uložen na radiálněaxiálním ložisku s vnitřním ozubeným věncem. Pohon pojezdu rýpadla je vybaven automaticky působícími stavěcími brzdami, které udrží rýpadlo na náklonu pojezdové roviny až 30°. Pásový podvozek je traktorového typu na řetěz mohou být přišroubovány desky různých šířek – dle únosnosti půdy 550, 700, 850 mm.
obr. 21 - Hydromotor
- 21 -
7.1
Technické údaje motorů
Technické údaje motoru:
Motor TATRA T3-930-34 Chlazení
vzduchem
Počet válců
12
Vrtání
120 mm
Zdvih
140 mm
Objem válců
19,00 dm3
Výkon motoru DIN
175 kW/1800 min-1
SAE
200 kW/1800 min-1
Točivý moment
990 Nm/1400 – 200 min-1
Technické údaje motoru:
Motor ŠKODA M 637 Chlazení
kapalinou
Počet válců
6
Vrtání
130 mm
Zdvih
150 mm
Objem válců
11,94 dm3
Výkon motoru DIN
169 kW/1800 min-1
SAE
193 kW/1800 min-1
Točivý moment
1022 Nm/1250 min-1
- 22 -
8.
Oleje a maziva
Automobilová maziva
Jako automobilová maziva můžeme nazvat soubor olejů a plastických maziv používaných k mazání, případně k přenosu síly v automobilech a jiných mobilních prostředcích. Pro konečného uživatele však mají z tohoto souboru praktický význam zejména motorové a převodové oleje.
Motorové oleje Motorový olej je bezesporu technologicky nejsložitější olejářský výrobek, jehož vlastnosti jsou dány řadou mnohdy protichůdných technických požadavků a parametrů. Pro ilustraci lze uvést několik oblastí, které vyjadřují požadavky, jež výrobci motorů kladou na motorový olej.
Průmyslové oleje Oleji průmyslovými rozumíme mazací oleje dříve vyráběné převážně z ropy, nyní však již ve velkém měřítku i oleje syntetické, užívané v širokém rozsahu k mazání strojů a strojních zařízení, jimiž jsou vybaveny průmyslové podniky, energetické závody, důlní a stavební mechanizace, zemědělství a jiné. Oleje průmyslové lze rozdělit do několika hlavních skupin, jejichž název vyplývá z charakteristiky nejvýraznějších vlastností nebo hlavního účelu použití příslušného oleje. Jsou to např. oleje strojní, oleje turbínové, průmyslové převodové, kompresorové, hydraulické, oleje pro chladící kompresory, válcové a oleje tmavé. K nim můžeme přidružit ještě skupinu olejů pro zvláštní účely jako jsou oleje elektroizolační, transformátorové, vazelínové, kosmetické a medicinální, kalící, teplonosné a další, sloužící k přesně vymezenému účelu použití.
Výkonová klasifikace průmyslových maziv Průmyslová maziva se klasifikují podle viskozitních tříd (viz. ISO VG v části "Viskozitní klasifikace" průmyslových olejů) a podle výkonových norem.
- 23 -
Označení maziva podle použití a jeho kvalitativní charakteristiky (výkonu) je zpravidla písmenný kód umístěný před číslem označujícím viskozitu oleje podle ISO VG, např. HLP 46 podle DIN 51 524.
Plastická maziva Plastická maziva se používají k mazání nejrůznějších kluzných a valivých uložení, všude tam, kde není možné nebo technicky vhodné použití oleje. Obvykle se skládají ze základového oleje, aditiv a zpevňovadla. Plastická maziva se prodávají pod obchodními názvy, které přibližně popisují možnosti jejich použití: víceúčelové mazivo, mazivo pro vysoké teploty, polotekuté mazivo pro převody, gelové mazivo, polyuretanové mazivo, bentonitové mazivo aj.
8.1
Složení plastických maziv
Základový olej + Zpevňovadlo + Aditiva = Plastické mazivo
Základové oleje
Pro výrobu plastických maziv se používají základové oleje shodné jako u motorových, převodových nebo průmyslových olejů. Výchozí surovinou pro výrobu olejů je ropa, která je směsí nejrůznějších uhlovodíků. Uhlovodíky jsou látky, jejichž molekuly jsou tvořeny různě dlouhými řetězci atomů uhlíku C na které jsou navázány atomy vodíku H. Řetězce jsou různě rozvětvené, mohou být i cyklické.
Aditiva
Pro výrobu plastických maziv se používají aditiva shodná jako u motorových a převodových olejů s důrazem na aditiva pro ochranu proti vysokému tlaku a opotřevení, aditiva pro ochranu proti korozi, aditiva proti stárnutí. Navíc se do plastických maziv mohou přidávat i aditiva na bázi pevné látky -tzv.plnidla- Molybdendisulfid (MoS2), Grafit (Uhlík C),Teflon(PTFE) aj.Tyto látky nevytvářejí strukturu maziva.
- 24 -
Zpevňovadla
Zpevňovadlo je chemická látka, která vytváří mřížkovou strukturu, jejíž prostor je vyplněn olejem, který je v průběhu mazání uvolňován mezi mazané plochy. Přidáním zpevňovadla do oleje přestane být olej kapalný a změní se v mast. Další důležitou úlohou zpevňovadla/zahušťovadla/ je zajistit mazání v případě vzniku smíšeného a mezného tření. Zpevňovadlo reaguje za vysokého tlaku a teploty s povrchem kovu kluzné plochy a vytváří na něm ochrannou vrstvu. Jako zpevňovadla jsou používány především tzv. kovová mýdla, která vznikají reakcí hydroxidů kovů s nenasycenými mastnými kyselinami. Nejčastěji se používají mýdla na bázi lithia, sodíku, vápníku, méně častěji hliníku, baria, olova. V případě kombinovaných mýdel se k neutralizaci používá směs hydroxidů(např. lithium-vápník). Pod pojmem "komplexní mýdla" se rozumějí kovové soli, nejčastěji ve směsi s kovovým mýdlem stejného kovu. Rovněž existují zpevňovadla na odlišné bázi než jsou soli a mýdla kovů - gely, bentonity, polyuretany.
Plastická maziva na bázi mýdel Lithia (Li)
Nejčastěji používaný druh plastických maziv. Jsou odolná proti vodě a současně stabilní i při vysokých teplotách. Maziva lze používat v rozmezí teplot -20 °C až 130 °C. Maziva jsou obvykle označována jako víceúčelová.
Plastická maziva na bázi mýdel Sodíku (Na)
Mazivo není odolné proti vodě, jeho maximální provozní teplota je cca 100 °C.
Plastická maziva na bázi mýdel Vápníku (Ca)
Nejstarší druh plastických maziv. Mají hladkou strukturu, jsou odolná proti vodě a mechanickému namáhání, avšak maximální provozní teplota je pouze cca 70°C. V případě tzv. komplexních maziv tohoto typu lze zajistit teplotní stabilitu do teplot až 120°C.
- 25 -
Konzistence
Konzistence plastických maziv je obdoba viskozity u olejů. Konzistence udává měkkost / tuhost maziva. Konzistence je normována prostřednictvím NLGI tříd 000, 00, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6. Čím vyšší číslo třídy, tím je mazivo tužší.
Rafinát
Rafinát se získává rafinací ropy, která je nejdéle známou metodou pro získávání základových olejů z ropy. Cílem rafinace ropy je rozdělit ropu na jednotlivé složky (frakce) podle délky řetězců uhlovodíků. Jednou z frakcí, která je rafinací získána jsou i základové oleje. Rafinace ropy probíhá následujícím postupem:
a) Destilace Principem metody je oddělení jednotlivých frakcí ropy v závislosti na jejich rozdílném vypařování při různých teplotách. Ropa se při atmosférickém tlaku zahřeje, jednotlivé frakce se odpařují a při různých teplotách kondenzují. Destilací se z ropy získají frakce benzín, nafta, lehký topný olej. Další frakce ropy s delším řetězcem lze získat pouze obtížně, jelikož se omezeně vypařují. Zbytek po destilaci (frakce které se neodpařily) je následně podroben Vakuové destilaci.
b) Vakuová destilace Princip této metody je shodný s destilací. Vakuová destilace však probíhá za sníženého tlaku. Snížení tlaku způsobí, že se začnou vypařovat i frakce, které se za atmosférického tlaku vypařují pouze málo. Vakuovou destilací se z ropy získají především oleje různé viskozity. Zbytek po Vakuové destilaci obsahuje především ropný asfalt a je dále zpracováván (např. destilací na topný mazut).
c) Rafinování Oleje získané Destilací a Vakuovou destilací jsou zušlechtěny (rafinovány). V rámci rafinování jsou z olejů odstraněny nežádoucí příměsi a jsou rovněž upraveny struktury molekul uhlovodíků, z kterých je olej složen. V rámci Rafinování tak dojde ke zlepšení základních vlastností získaných olejů.
- 26 -
d) Odparafinování Z oleje jsou odstraněny parafíny (uhlovodíky se specifickou strukturou molekuly), které zhoršují vlastnosti oleje při nízkých teplotách.
8.2
Syntetické oleje
Základem pro výrobu syntetických maziv jsou obecně produkty chemických reakcí, kdy se z nízkomolekulárních látek vytváří velké komplexní molekuly s mazacími vlastnostmi potřebnými pro danou aplikaci. Na rozdíl od ropných olejů, které jsou tvořeny komplexní směsí uhlovodíků, je možno vlastnosti syntetických kapalin předem definovat a zajistit standardní kvalitu.
Syntetické uhlovodíky Syntetické uhlovodíky někdy označované SHC se vyrábí řízenou polymerací olefinů s následnou hydrogenací, přičemž vznikají téměř výhradně sloučeniny s nasycenými řetězci umožňujícími vysokou stabilitu kapaliny ve srovnání s produkty obsahujícími naftenické a aromatické kruhy. Další výhodou je nižší bod tuhnutí ve srovnání s ropnými oleji obsahujícími parafiny. Maziva SHC nabízejí oproti současným vysoce kvalitním olejům na ropné bázi řadu technických i ekonomických výhod.
Organické estery
Obecně je možno hovořit o esterech dvojsytných kyselin a polyolesterech. Estery dvojsytných kyselin, častěji známé jako diestery, se vyznačují vysokou střihovou stabilitou v širokém rozsahu pracovních teplot. Rovněž je pro ně typická vynikající smáčivost kovů a nízká odparnost za zvýšených teplot. Polyestery nabízejí všechny zmíněné výhody a navíc vysokou účinnost i za extrémně vysokých teplot. Nejčastěji se uplatňují v leteckých plynových turbínách a v moderních chladících systémech s chladivy na bázi fluorovaných uhlovodíků.
- 27 -
8.3
Ostatní syntetické oleje:
Silikáty
Křemičité estery, vynikají vysokými body varu a nepatrnou odparností, mají průměrné mazací vlastnosti a nízkou oxidační stabilitu což však lze vylepšit aditivací nebo mísením s jinými mazivy. Používají se zejména jako kapaliny pro přenos tepla, hydraulické kapaliny v letectví a raketové technice a jako maziva pro automatické palubní letecké zbraně.
Silikony
Polysiloxany, nejdůležitější jsou polymetylsiloxany, mají vynikající teplotněviskozitní křivku, malou odparnost, velmi nízké body tuhnutí a vysoké body vzplanutí, vysokou tepelnou stabilitu. Jejich mazací schopnosti jsou však špatné, zejména u třecího páru ocel-ocel v oblasti smíšeného tření. Používají se k mazání přesných měřicích přístrojů, jako kapaliny do tlumičů, k impregnaci samomazných bronzových ložisek. Široce se používají k mazání plastických a pryžových součástek, v chladničkách, čerpadlech a dalších přístrojích. V ropných olejích potlačují pěnění a zvyšují bod vzplanutí. Polysiloxany jsou jsou zdravotně nezávadná maziva, čímž jsou předurčeny pro některé potravinářské aplikace.
Rostlinné oleje V našich zeměpisných šířkách se jedná téměř výhradně o rafinovaný olej z řepky olejné. Tyto oleje se vyrábějí v celé řadě viskozit a používají se hlavně tam, kde musí mazivo splňovat přísné ekologické požadavky na biologickou odbouratelnost (lesnictví, stavebnictví, vodohospodářství, atd.). Tyto maziva mají vesměs výborné přirozené mazací vlastnosti, mají však horší oxidačně tepelnou stabilitu. Používají se jak pro uzavřené systémy (hydrauliky), tak pro aplikace ztrátového mazání (řezné části pil, kluznice katrů a jiné). Samostatnou kapitolou je pak výroba metylesteru řepkového oleje, který se používá jako přídavek do motorové nafty pro zlepšení ekologických vlastností pro zlepšení ekologických vlastností při spalování.
- 28 -
8.4
Názvosloví z oboru - příklad základních pojmů
Aditiva: chemické látky přidávané do základového oleje za účelem zlepšení jeho užitných vlastností.
Anilinový bod: nejnižší teplota, při které je olej dokonale rozpustný v anilinu v objemovém poměru 1:1, je mírou obsahu aromatických uhlovodíků v oleji a charakterizuje rozpustnost základového oleje. Má souvislost s bobtnáním pryžových těsnění.
Barrel: standardní jednotka v ropném průmyslu, rovnající se 42 US galonům, tj. 0,15899 m3.
Destilát: jakýkoliv z širokého rozsahu ropných produktů vyrobený destilací. V případě paliv se tímto termínem rozumí produkty se středním bodem varu, tj. benzin, nafta, lehký topný olej, také nazývané střední destiláty nebo nafty. Disperze: drobné oddělené částice, suspendované v kapalině, plynu nebo pevné látce. Ačkoli může mít všeobecnou charakteristiku koloidní látky, disperze nemusí být pravá homogenní směs. Emulgátory: zmenšují mezipovrchové napětí na fázovém rozhraní vodní a olejové fáze a vytvářejí souvislé a tenké filmy, které zabraňují slívání kapek. Používají se zejména při výrobě emulzních řezných olejů.
Emulze: směs vody a oleje, většinou kalného mléčného vzhledu. Vyskytují se dva typy emulzí: olej ve vodě nebo voda v oleji. Emulze oleje ve vodě jsou používány jako řezné kapaliny pro dobrý chladící účinek vody. Emulze vody v oleji se používá tam, kde je třeba, aby povrch kontaktoval olej a ne voda, jako například nehořlavé hydraulické kapaliny. Emulze se tvoří přídavkem emulgátoru (tenzidu), který snižuje povrchové napětí.
Mazivostní přísady: jsou látky, které fyzikální nebo chemickou adsorpcí polárních molekul k povrchům třecích ploch tvoří únosnější mazací filmy s nízkými hodnotami součinitele tření nebo mají specifické účinky na změnu statického nebo dynamického součinitele tření. - 29 -
Teplota tuhnutí: nejvyšší teplota, při které olej přestává volně téct, charakterizuje schopnost oleje téct při nízkých teplotách.
Teplota vzplanutí: je nejnižší teplota, při které vzorek oleje za definovaných podmínek vyvine tolik par, že tyto při přiblížení zkušebního plamínku vzplanou a zhasnou. Teplota vzplanutí se vyjadřuje ve °C, její hodnota má rozhodující význam pro zařazení oleje z hlediska požárně bezpečnostní charakteristiky. Hodnota teploty vzplanutí souvisí také s odporností oleje. U použitých olejů může snížení teploty vzplanutí poukazovat na naředění oleje palivem.
Viskozita: základní veličina charakterizující olej. Je mírou vnitřního tření, vyjadřuje odpor, kterým tekutina působí proti silám snažícím se posunout její nejmenší částice. Je mírou odolnosti tekutiny vůči tečení. Základový olej: čistý ropný olej s požadovanou viskozitou, získaný destilací ropy, rafinací, odparafinováním a hydrogenačním dočištěním. Polotovar, do kterého se přidávají aditiva za účelem přípravy konečné verze mazacího oleje.
- 30 -
Poděkování Závěrem této práce bych chtěl svému konzultantovi Ing. Vítu Vratislavskému za jeho ochotu při konzultacích a odborný dohled při průběhu práce.
- 31 -
