Dopravní fakulta Jana Pernera, Univerzita Pardubice II. ročník (obor TŘD), st. skupina 25 Šuštiaková Jana, Raisová Oldřiška pracovní skupina 6 Název práce: NAKLÁDÁNÍ S POUŽITÝMI MAZIVY V AUTODOPRAVĚ Prohlášení: Prohlašujeme, že předložená práce je naším původním autorským dílem, které jsme vypracovaly samostatně. Literaturu a další zdroje, z nichž jsme při zpracování čerpaly, v práci řádně citujeme.
ANOTACE Tato práce se zabývá použitím maziv v automobilové dopravě, jejich druhy, specifikacemi. Také obsahuje možnosti skladování a likvidace upotřebených olejů. A její nedílnou součástí je vliv používání maziv na životní prostředí. Klíčová slova: motorové oleje, převodové oleje, plastická maziva, viskozita, životní prostředí.
OBSAH 1.
Úvod ................................................................................................................................. 3
2.
Obecné vlastnosti maziv ................................................................................................... 4
3.
Motorové oleje.................................................................................................................. 5 3.1. 3.2. 3.3. 3.4. 3.5.
Úkoly motorových olejů............................................................................................ 5 Klasifikace a specifikace motorových olejů .............................................................. 7 Druhy motorových olejů............................................................................................ 9 Spotřeba oleje .......................................................................................................... 11 Zušlechťující přísady do maziv ............................................................................... 11 Oleje automobilové převodové....................................................................................... 13
4.1. 4.2. 4.3.
Výkonové specifikace převodových olejů............................................................... 13 Úkoly převodových olejů ........................................................................................ 14 Požadavky na převodové oleje ................................................................................ 14 Plastická maziva............................................................................................................. 16
5.1. 5.2. 5.3.
Domazávání ............................................................................................................. 17 Druhy plastických maziv ......................................................................................... 17 Ostatní automobilové oleje...................................................................................... 17 Doplňování a výměna maziv .......................................................................................... 18
6.1. 6.2. 6.3.
Nejčastěji používané způsoby mazání:.................................................................... 18 Zásady pro doplňování oleje.................................................................................... 18 Skladování maziv .................................................................................................... 19 Nakládání s použitými motorovými a převodovými oleji ............................................... 20
7.1.
Nakládání a likvidace použitých maziv v Rakousku............................................... 20 Závěr............................................................................................................................... 22
4.
5.
6.
7. 8.
1
2
1. Úvod Maziva jsou důležitou součástí pro provoz veškeré (nejen automobilové) dopravy. My jsme se však v této práci zaměřily na použití maziv v automobilové dopravě, poněvadž ta velmi negativně působí na životní prostředí. Pro splnění všech nároků moderní konstrukce motorových vozidel se vyžadují velmi kvalitní maziva, aby dobře plnila své funkce, jako například dlouhodobý a bezpečný provoz vozidel a samozřejmě měla co nejmenší škodlivý vliv na životní prostředí. Jedním z cílů naší práce je seznámení s druhy maziv, které jsou v současné době na trhu pro automobilovou dopravu k dostání.
3
2. Obecné vlastnosti maziv Specifikace maziv Motorové, převodové a ostatní oleje jsou hořlavé kapaliny III. nebo IV. třídy nebezpečnosti s bodem vzplanutí nad 55°C, respektive nad 100°C. Jsou zdraví škodlivé. Páry působí narkoticky, způsobují bolesti hlavy, žaludeční nevolnost, dráždění očí a dýchacích cest. Mírně dráždí pokožku. Působí škodlivě na vodu a půdu. Nesmí se vylévat do kanalizace. Hašení Vhodné hasící prostředky: vzduchová hasicí pěna, hasicí prášek, sněhový hasicí přístroj, oxid uhličitý. Při manipulaci s oleji nejíst, nepít, nekouřit. Viskozita maziv Viskozita je nejznámější charakteristickou veličinou mazacích olejů. Je mírou vnitřního tření oleje při jeho tečení. Anglický fyzik Newton definoval již v roce 1687 viskozitu následujícím způsobem: posune-li se plocha A po mazacím filmu o výšce h, rychlostí u paralelně k jiné ploše, pak je k tomu zapotřebí sily F=Au/h. Je-li olej studený, pak má vysokou viskozitu; je zapotřebí velké síly F (např. při studeném startu). Je-li tentýž olej horký, pak má podstatně nižší viskozitu a je zapotřebí menší síly. Závislost viskozity na teplotě je u jednotlivých olejů různá a je charakterizována bezrozměrnou veličinou - viskozitním indexem (VI). Měření viskozity Měření viskozity se provádí pomocí laboratorních přístrojů, tzv. viskozimetrů. Existují 3 typy viskozimetrů: kapilární s padající kuličkou (pro měření nad 0˚C) rotační (pro měření pod 0˚C)
4
3. Motorové oleje Motorové automobilové oleje jsou směsi základových minerálních olejů vyrobených zušlechťujícími postupy z ropy a aditivačních přísad pro dosažení určitých užitných vlastností. Na trhu jsou také k dispozici polosyntetické a syntetické oleje, vyrobené na bázi derivátů z ropy. Pro použití v ekologicky náročných podmínkách jsou k dispozici biooleje na bázi olejů rostlinného původu. Vlastnosti jsou určeny členskými technickými normami a podnikovými normami dodávek (PND). Normy nejsou závazné. Výrobce motoru (vozidla) však předepisuje užití typu oleje stanovením jeho viskozitní a výkonové klasifikace, případně konkrétní značkou výrobce. Vhodnost motorového oleje pro konkrétní typ motoru se určuje na základě jeho specifikace, která stručným symbolem vyjadřuje jeho výkonovou úroveň. Toto rozlišení je u motorových olejů určováno kvalitou základových olejů, druhem a množstvím různých zušlechťujících přísad, které zajišťují potřebné antioxidační, antikorozní a protioděrové vlastnosti, snižují bod tuhnutí, zlepšují průběh viskozitně teplotní závislosti a udržují čistotu motoru Podle viskozity a její závislosti na teplotě jsou oleje rozděleny na jednosezónní (monograde) nebo celosezónní (multigrade). Toto zařazení je v názvech a zkratkách rovněž vyjádřeno konvenčními symboly charakterizujícími významné rozpětí změn viskozity oleje v závislosti na rozsahu provozních teplot. Přitom prvá číslice doplněná písmenem W značí viskozitní třídu při velmi nízké teplotě a čím je nižší, tím snadnější je startovatelnost motoru za mrazu. Dostatečně vysoká hodnota druhé číslice naopak zabezpečuje mazání motoru při vyšších teplotách. Pro podmínky ČR jsou vhodné pro letní období oleje viskozitní třídy SAE 30 a 40 a pro celoroční provoz se doporučují oleje viskozitních tříd SAE 5W až 15W-30 až 50. Výrobce automobilů vždy uvádí požadovanou výkonovou úroveň mazacího oleje. S ohledem na postupující vývoj v oblasti mazacích olejů lze pro starší vozy používat oleje o 1 až 2 výkonnostní třídy vyšší, než je doporučeno výrobcem. Do určité míry tím lze prodloužit výměnné lhůty oleje. Vzájemné mísení olejů různé výkonové úrovně se nedoporučuje.
3.1. Úkoly motorových olejů Zážehové a vznětové motory se stále vyvíjejí a kladou stále vyšší požadavky na kvalitu olejů. Dnešní pohonné jednotky mají výměnné lhůty oleje kolem 15,000 km nebo jednou ročně, doplňování oleje nepřichází prakticky v úvahu. K tomu přistupují v současné době běžně používané bezúdržbové pohony ventilů, jejichž hydraulická zdvihátka kladou specifické požadavky na pěnivost motorových olejů, právě tak jako víceventilová technologie. Velmi důležité je i zachování účinnosti katalyzátoru, která nesmí být olejem negativně ovlivňována. Taktéž zvyšující se teploty oleje v olejové vaně zapříčiněné vyšším výkonem a zapouzdřením motorů jsou názorným příkladem zvýšeného zatížení oleje. V oblasti užitkových vozidel proběhl obdobný vývoj. Motory s tlakovou komůrkou byly vystřídány motory s přímým vstřikováním. Přeplňování motorů a chlazení stlačeného vzduchu za účelem snížení emisí škodlivých látek je dnes standardem. Takto vyvolané zvýšení výkonu je však příčinou podstatně vyššího zatížení oleje. Výměnné lhůty olejů se v posledních letech extrémně prodloužily, Mercedes-Benz např. připouští za určitých provozních podmínek a používání odpovídajících olejů výměnu oleje až po 60,000 km.
5
Nejdůležitější požadavky, které musí motorové oleje splňovat: mazání chlazení utěsňování udržování čistoty motoru ochranu proti korozi přenos sil Mazání:motorový olej musí vytvořit mezi navzájem se pohybujícími částmi olejový film, který od sebe dokonale odděluje kovové plochy. Tento stav se nazývá hydrodynamické mazání, dokonalé mazání nebo také kapalinové tření. Za určitých provozních stavů (např. spouštění motoru, ve vratných bodech pístů a na bocích zubů) může docházet k bezprostřednímu styku třecích ploch.Tento stav se nazývá smíšené tření. Aby se zabránilo nadměrnému opotřebení, obsahují dnes všechny motorové a převodové oleje přísady proti opotřebení. Chlazení: motory je nutno chladit zvenčí i zevnitř. Vnější chlazení se provádí vzduchem nebo vodou. Vnitřní chlazení lze provádět pouze motorovým olejem. I když podíl odváděného množství tepla v porovnání s vnějším chlazením je relativně malý, nesmí být jeho účinnost podceňována. Utěsňování: motorový olej zabezpečuje jemné utěsnění kruhové štěrbiny v oblasti pístních kroužků a válce. Udržování čistoty motoru: při spalování automobilových benzínů, resp. motorových naft vzniká celá řada reakčních produktů, které mohou být příčinou usazenin na horkých částech motoru. Moderní motorové oleje nejvyššího výkonnostního stupně pečují o co největší čistotu motoru za všech provozních podmínek. Ochrana proti korozi: Profukující plyny ze spalovacího prostoru zatěžují motorový olej agresivními, částečně kyselými reakčními produkty spalování. V klikové skříni se pak může při spalování tvořit kyselá voda, která je příčinou koroze. Proto je nutno tyto kyseliny neutralizovat přísadami a pomocí jiných přísad vytvářet na kovových površích ochranné filmy. Přenos sil: Tlak vzniklý při spalování ve spalovacím prostoru musí být přenášen mazacími filmy pístových čepů a ojničních ložisek na klikový hřídel. Právě zde je velmi důležitá dostatečně veliká únosnost mazacího filmu. Kromě těchto základních požadavků musejí motorové oleje plnit celou řadu dalších úkolů. Např.: Střihová stabilita Snížit tření Dispergační schopnost Nižší spotřeba pohonných hmot Detergentní účinek Ochrana vůči opotřebení Zabránit zapečení pístních Únosnost olejového filmu kroužků Zabránit poškození povrchu Zabránit tvorbě horkých kalů Reakční teplota pro aditivy Zabránit tvorbě studených kalů Neutralizační schopnost Odolnost vůči chladícím Přilnavost kapalinám Termická stabilita Čistota sacích ventilů Oxidační stabilita Žádné úsady ve spalovacím Viskozita při vysokých prostoru teplotách Zabránit samozápalům Viskozita při nízkých teplotách
6
Ochrana proti korozi Snášenlivost s lakem Snášenlivost s elastomery Zabránit pěnění Odlučivost vzduchu Utěsňovací schopnost Malá odparnost Tepelná vodivost Mísitelnost/snášenlivost
Chování při záběhu Dlouhé výměnné lhůty pro různé typy motorů Stálá kvalita Příznivé výrobní náklady Dostupnost Skladovací stabilita Žádné negativní účinky na zdraví a životní prostředí
3.2. Klasifikace a specifikace motorových olejů Kvalitu motorových olejů lze popsat pomocí obecně platných výkonnostních požadavků a vybrané druhy olejů se potom příslušným způsobem testují. Používá se následujících specifikací a klasifikací: specifikace MIL klasifikace SAE API klasifikace specifikace ACEA (CCMC) firemní specifikace Specifikace MIL(=Military): Americká armáda formulovala první specifikace motorových olejů již ve 30. letech. V Evropě byly specifikace MIL předepisovány speciálně u motorových olejů pro užitková vozidla. V současné době nemají specifikace MIL v Evropě pro civilní sektor žádný význam. Americká armáda dnes používá pro hodnocení olejů klasifikaci API SG (viz níže). Klasifikace SAE (Society of Automotive Engineers): Pro užití všech typů oleje v motoru vozidla je rozhodující viskozitní klasifikace podle SAE J 300. Tabulka 1: viskozitní klasifikace motorových olejů SAE J 300 OCT 97 Viskozitní třída SAE 0W 5W 10W 15W 20W 25W 20 30 40 40 50 60
1
Dynamická viskozita (mPA.s) v CCS1 při teplotě °C max 3 250 při –30 3 500 při –25 3 500 při –20 3 500 při –15 4 500 při –10 6 000 při -5
Mezní čerpatelnost viskozita (mPa.s), °C 60 000 při –40 60 000 při –35 60 000 při –30 60 000 při –25 60 000 při –20 60 000 při –15
vyjadřuje chování oleje v motorovém vozidle za nízkých teplot 7
Kinematická viskozita při 100°C (mm2/s) min. max. 3,8 3,8 4,1 5,6 5,6 9,3 5,6 9,3 9,3 12,5 12,5 16,3 12,5 16,3 16,3 21,9 21,9 6,1
Dynamická viskozita při 150°C (mPA.s)
2,6 2,9 2,9 3,7 3,7 3,7
Motorové oleje podle klasifikace SAE 10W a nižší jsou označovány jako lehkoběžné s možností dosažení jisté úspory paliva. Oleje klasifikace SAE 5W jsou však obvykle podstatně dražší, protože se vyrábějí na syntetické bázi. Klasifikace API: Jedná se o jakostní normy American Petroleum Institute.V mnoha provozních návodech jsou motorové oleje předepisovány podle tříd API.
Výkonová klasifikace motorových olejů podle API Benzinové (zážehové) motory SA Neaditivované motorové oleje bez zvláštních požadavků na vlastnosti pro motory vyráběné v letech 1940-1950. SB Motorové oleje pro motory vyráběné v letech 1950-1960 se zvýšenými požadavky na termooxidační, protikorozní a protioděrové vlastnosti. SC Motorové oleje pro motory vyráběné v letech 1964-1967 pracující při středním a částečně zvýšeném namáhání podporujícím tvorbu úsad a korozi. Obsahující přísady proti vysokoteplotním úsadám, nízkoteplotním kalům, korozi, rezivění a opotřebení. SD Motorové oleje pro motory vyráběné od roku 1968 se zvýšenými požadavky na olej. Obsahují přísady proti vysokoteplotním úsadám, nízkoteplotním kalům, korozi, rezivění a opotřebení. SE Motorové oleje pro motory vyráběné od roku 1972 pracující za zvlášť nepříznivých provozních podmínek. Obsahují přísady proti vysokoteplotním úsadám, nízkoteplotním kalům, korozi, rezivění a opotřebení. SF Motorové oleje pro motory vyráběné od roku 1980, včetně motorů používajících bezolovnatý benzin. Obsahují kompletní soubor zušlechťujících přísad. SG Motorové oleje pro motory vyráběné od roku 1989 pracující za zvlášť nepříznivých provozních podmínek, včetně motorů používajících bezolovnatý benzin. Obsahují kompletní soubor zušlechťujících přísad. SH Motorové oleje pro motory vyráběné od roku 1994 pracující v nejnáročnějších provozních režimech za vysokých otáček motoru, s přeplňováním a s prodlouženými intervaly výměn. SJ Motorové oleje pro motory vyráběné od roku 1996 se zvýšenými požadavky zejména na odparnost a termooxidační stabilitu.
Naftové (vznětové) motory CA Motorové oleje pro motory vyráběné v letech 1940-1960, nepřeplňované, pracující s palivem s nízkým obsahem síry za mírných provozních podmínek. Obsahující přísady proti vysokoteplotním úsadám a proti korozi ložisek. CB Motorové oleje pro motory vyráběné v letech 1949-1964, nepřeplňované, pracující s palivem s vyšším obsahem síry za ztížených provozních podmínek. Obsahující přísady proti vysokoteplotním úsadám a proti korozi ložisek. CC Motorové oleje pro motory vyráběné v letech 1964-1970, nepřeplňované až mírně Přeplňované, pracující v nákladních automobilech a traktorech za podmínek mírných až těžkých. Obsahují přísady proti vysokoteplotním úsadám, nízkoteplotním kalům, korozi, rezivění a opotřebení. CD Motorové oleje pro motory vyráběné po roce 1970, nepřeplňované až vysoce přeplňované, u nichž je důležitá vysoce účinná schopnost oleje potlačovat vznik opotřebení,
8
koroze a vysokoteplotních úsad při používání paliva různých kvalit včetně vysokého obsahu síry. Obsahují kompletní soubor zušlechťujících přísad. CE Motorové oleje pro motory vyráběné po roce 1983, mírně až vysoce přeplňované, pracující ve ztížených podmínkách, často prodloužených intervalech výměn. Obsahují kompletní soubor zušlechťujících přísad. CF Platí od roku 1994 a nahrazuje klasifikaci CD. Motorové oleje zejména pro terénní vozidla vyráběné od roku 1990. CF-4 Motorové oleje pro moderní vznětové čtyřtaktní motory zejména americké konstrukce, vyráběné od roku 1990. CG-4 Motorové oleje pro moderní vznětové čtyřtaktní motory zejména rychloběžné a americké konstrukce spalující palivo s obsahem do 0,5% hmotnosti síry a pro motory splňující emisní limity. CH-4 Motorové oleje pro moderní vznětové naftové motory splňující emisní limity s prodlouženými intervaly výměn. Nedostatkem MIL a API z evropského hlediska je, že všechny zkoušky jsou prováděny pouze v motorech americké výroby, tzn. s většími obsahy válců a menší výkonností než je v Evropě běžné. Specifikace ACEA (CCMC): Od 60. let existovala v Evropě snaha o vývoj vlastních zkušebních postupů, které by odpovídaly evropským motorům s jejich odlišnými konstrukčními prvky a vyššími specifickými výkony v porovnání s americkými konstrukcemi. Za tím účelem byl sestaven CCMC (Komitét konstruktérů automobilů zemí ES). Tato instituce vypracovala a zavedla zkušební postupy výkonnostní specifikace CCMC. V roce 1990 se CCMC sám rozpustil a nově byla ustavena ACEA (Asociace evropských konstruktérů motorů), která má přibližně stejný okruh členů jako CCMC. Tabulka 2 výkonnostních tříd motorových olejů podle ACEA 1996
Benzínové motory (symbol A) Naftové motory pro osobní vozy (symbol B)
Lehkoběžné oleje
Klasické oleje
A1-96
A2-96
Oleje s plnou ochranou A3-96
B1-96
B2-96
B3-96
Dále se ještě rozlišují oleje pro naftové motory užitkových vozidel, které se označují symbolem E. Firemní specifikace: Někteří výrobci automobilů jako např. Mercedes-Benz, VolksWagen aj. mají na motorové oleje výkonnostní požadavky, které převyšují běžně platné výše zmíněné specifikace. Tyto oleje speciálně testují a jmenovitě schvalují.
3.3. Druhy motorových olejů Motorové oleje jsou směsi základových olejů a zušlechťujících přísad. Použité komponenty a jejich směšovací poměry se řídí výkonnostní třídou motorového oleje. Jednostupňové a vícestupňové oleje
9
Jednostupňové oleje: Jsou používány již jen ojediněle a to v případech, kdy rozdíl mezi teplotou studeného startu a provozní teplotou motorového oleje není velký. Bezpečný start s těmito oleji není možný. Vícestupňové oleje: Při změně teploty mění všechny oleje svou viskozitu. Ve studeném stavu mohou být velmi viskózní oleje až tuhé. Motory pro start za studena za nízkých teplot potřebují takovou viskozitu oleje, která umožňuje, aby: spouštěč protáčel studený motor potřebnými otáčkami po nastartování byla co nejrychleji olejem zásobena i nejvzdálenější mazaná místa, aby se zamezilo opotřebení v olejové vaně olej přitékal v dostatečném množství k olejovému čerpadlu Při jízdě na plný plyn musí mít olej dostatečnou minimální viskozitu, aby se na všech mazaných místech mohl vytvořit dostatečně únosný mazací film. Přednosti syntetických motorových olejů: bezproblémový start i za extrémně nízkých teplot snížené opotřebení motoru díky rychlému promazávání motoru snesou maximální zatížení mazacího filmu i při nejvyšších teplotách motoru maximální čistota motoru i při dlouhých výměnných lhůtách Ekonomické oleje Ekonomické oleje snižují tření v motoru a tím spoří pohonné hmoty. Mohou působit dvěma směry: sníženou viskozitou v oblasti dokonalého mazání (kapalinového tření) pomocí přísad snižujících tření v oblasti mezného mazání (smíšené tření) Největších úspor lze dosáhnout v oblasti blízké běhu naprázdno a při částečném zatížení, při plném zatížení je úspora pohonných hmot nepatrná. Provoz na krátkých tratích při relativně studeném motoru a provoz v oblasti nízkých otáček přináší větší úspory než při plném zatížení. U osobních motorových vozidel, jejichž velká část jízd je kratších než 5 km, se tato úspora pohonných hmot projeví obzvláště zřetelně. Oleje pro plynové motory Plynové motory jsou používány jak v motorových vozidlech, tak i ve stacionárních zařízeních. Pro použití v motorových vozidlech je hlavním důvodem ochrana životního prostředí, protože výfukové plyny obsahují jen málo škodlivých látek. Jedná se především o autobusové sítě v hustě obydlených oblastech nebo o vysokozdvižné vozíky v halách. Při formulaci olejů pro plynové motory je nutno splnit určitá kritéria. Na jedné straně je zapotřebí použít obdobně působící zušlechťující přísady jako u kapalných hmot, na druhé straně je nutno použít přísad s co nejnižším obsahem popela, aby se zabránilo tvorbě úsad ve spalovacím prostoru, které jsou nebezpečím pro motor. Dnešní oleje pro plynové motory mají obsah popela v rozmezí 0,5 až 0,8%. Biologicky rychle odbouratelné oleje pro dvoudobé motory Minerální oleje jsou zpravidla biologicky odbouratelné, avšak pouze za relativně dlouhé časové období.
10
Jako základy pro Biologicky rychle odbouratelné oleje pro dvoudobé motory, které kromě toho odpovídají maximálním výkonostním požadavkům, přicházejí do úvahy v prvé řadě syntetické estery.
3.4. Spotřeba oleje Spotřeba oleje v motoru je v motoru je závislá na mnoha faktorech. Ty jsou v prvé ředě podmíněny stavem motoru; na oleji je závislá např. hodnotou odparnosti. V motoru ovlivňují spotřebu oleje nezávisle na oleji např. tyto vlastnosti: Tvar a přítlačná síla pístních kroužků: na spotřebu oleje v tomto případě nemají jízdní vlastnosti žádný vliv. Jde o faktory vyplývající z konstrukce. Opotřebení pláště válce: při zvýšeném opotřebení pláště na válci v úvratích pístů motorů může olej vnikat do spalovacího prostoru a tam shořet. Těsnost motoru z hlediska úniku oleje z motoru ven Ztráty odpařováním: odparnost motorového oleje při vysokých teplotách oleje je dnes jednou z charakteristických hodnot pro vyhodnocení kvality oleje. Odpařený olej se rovná spotřebovanému oleji. Běžně se spotřeba oleje kontroluje měrkou na olej. To je sice nepřesné, ale přesto je možné při pravidelné kontrole zaznamenat prudkou změnu stavu oleje.
3.5. Zušlechťující přísady do maziv Kvalita motorových a převodových olejů je závislá základovém oleji a na přidaných účinných látkách.U základového oleje je nejdůležitějším faktorem pro výrobu použitý technologický proces. U přísad je rozhodující veličinou druh a množství použitých účinných látek. Zušlechťující přísady jsou přidávány do základových olejů proto, aby hotový výrobek: dosáhl potřebných vlastností, které nelze dosáhnout základovým olejem, např. antikorozní vlastnosti posílil ty vlastnosti, které základní olej poskytuje jen v omezené míře nevykazoval vlastnosti,které s sebou základní olej již přináší, např. sklon ke stárnutí oleje při vysokých teplotách a působení kyslíku Druhy zušlechťujících přísad zvyšovače VI (k zajištění dobrých nízkoteplotních vlastností a dostačujících mazacích schopností při vysokých teplotách) přísady proti stárnutí snižovače bodu tuhnutí protipěnivostní přísady protioděrové přísady zvyšovače přilnavosti přísady chránící proti korozi a rezivění Vlivy zušlechťujících přísad na životní prostředí Zušlechťující přísady mohou ovlivňovat kritéria kladená na olej z hlediska životního prostředí pozitivně i negativně. K pozitivním vlivům patří: zvýšení odolnosti oleje vůči stárnutí. Tím je umožněno prodloužení výměnných lhůt oleje a o to méně odpadá upotřebeného oleje snížení opotřebení a tím prodloužení životnosti motorů a převodovek snížení spotřeby pohonných hmot v důsledku sníženého tření. Případné negativní vlivy: 11
škodlivé emise vznikající spalováním malého množství oleje v motoru vliv na životnost katalyzátorů: snášenlivost katalyzátorů s motorovými oleji je stále intenzivně zkoumána a to nejen zkouškami v motorových zkušebnách, ale i četnými silničními zkouškami.
Je tudíž nutné provést vyváženou volbu přísad a zajistit jejich odzkoušení, které by zaručovalo jak maximální výkon oleje, tak i jeho co nejmenší negativní vliv na životní prostředí.
12
4. Oleje automobilové převodové Převodové automobilové oleje jsou směsi základových minerálních olejů vyrobených zušlechťujícími procesy z ropy a aditivačních přísad pro dosažení určitých užitných vlastností.Za základové oleje se převážně používají rafináty, polyalfaolefiny a polyglykoly. A za zušlechťující přísady protioděrové přísady, inhibitory koroze, antioxidanty, modifikátory tření, protipěnivostní přísady, zvyšovače VI2 a snižovače bodu tuhnutí. Vlastnosti jsou určeny českými technickými normami a podnikovými normami dodávek. Normy nejsou závazné. Výrobce motoru (vozidla) však předepisuje užití typu oleje stanovením jeho viskozitní a výkonové klasifikace, případně konkrétní značkou výrobce. Pro užití v převodovce a rozvodovce motoru je charakteristická viskozitní klasifikace podle SAE J 306 anebo výkonová specifikace podle API. Nejdůležitější mezinárodně uznávaná klasifikace automobilových převodových olejů podle API rozlišuje převodové oleje podle výkonnostních tříd s označením API GL-1 až GL-6. Oleje s nejnižším číselným označením obsahují pouze přísady proti oxidaci a korozi. Vzájemné mísení olejů různé výkonové úrovně se nedoporučuje. Dalším běžným charakteristickým údajem pro převodový olej je viskozita. Používaná klasifikace SAE označuje vhodnost olejů pro použití při nízkých teplotách písmenem W a číselný údaj se vztahuje k viskozitě oleje. Případně uváděná dvě čísla charakterizují viskozitní požadavky při nízké a při vysoké teplotě. Uváděné hodnoty však nesouvisí s podobnou SAE klasifikaci pro motorové oleje. Tabulka 3: viskozitní klasifikace automobilových převodových olejů podle SAE J 306 Viskozitní třída SAE
70W 75W 80W 85W 90 140 250
Kinematická viskozita při 100°C (mm2/s)
Maximální teplota pro dynamickou viskozitu 150 Pa.s -55 -40 -26 -12 -
min.
max.
4,1 4,1 7,0 11,0 13,5 24,0 41,0
24,0 41,0 -
4.1. Výkonové specifikace převodových olejů GL-1 Oleje k mazání koncových převodů automobilů typu kuželového kola se šroubovými zuby, šnekových soukolí, některých převodů a rychlostních skříní s ručním řazením, které pracují při tak malých zatíženích a smykových rychlostech, že mohou být mazány čistými ropnými oleji eventuálně zušlechtilými inhibitory koroze, oxidace, odpěňovači a depresanty. Neobsahují vysokotlaké přísady a modifikátory tření. GL-2 Oleje k mazání šnekových ozubených soukolí koncových převodů automobilů pracujících při takových zatíženích, teplotách a smykových rychlostech, že nemohou být uspokojivě mazány oleji třídy GL-1. Neobsahují rovněž vysokotlaké přísady a modifikátory tření. GL-3 Oleje k mazání převodů rychlostních skříní s ručním řazením a koncových převodů typu kuželového kola se šroubovými zuby pracujících za malých rychlostí a zatížení. 2
Viskozitní index – důležitá charakteristická veličina znázorňující rozdílný sklon průběhu viskozity. 13
Únosnost jejich mazacího filmu má být větší než u olejů třídy GL-1 a GL-2, ale neodpovídají požadavkům na oleje typu GL-4. GL-4 Oleje k mazání převodů osobních automobilů nebo jiných motorových vozidel pracujících při velké rychlosti a malém kroutícím momentu. GL-6 Oleje k mazání hypnoidních převodů se specifickým osovým přesazením osobních automobilů nebo jiných motorových vozidel pracujících v podmínkách velkých rychlostí a velkých výkonů.
4.2. Úkoly převodových olejů Převodové oleje a oleje pro automatické převodovky (ATF) musejí splňovat tyto úkoly: mazání ochranu proti opotřebení ochranu proti korozi chlazení přenos sil AFT kromě toho ještě: regulaci Mazání: mazat je nutno kluzká a valivá ložiska, ozubená kola, volnoběhy, objímky řazení, vidlice řazení. Na bocích zubů se musí při každém novém záběru vytvořit nový olejový film. Ochrana proti opotřebení: Oleje samy o sobě nemohou při vznikajícím zatížení boků zubů vytvořit dokonale únosný mazací film.Může dojít ke kontaktu kovových součástek, což způsobuje velké opotřebení. Přítomnost protioděrových zušlechťujících přísad tomu může hodně zabránit. Ochrana proti korozi:Olej se při zahřátí roztahuje, při ochlazení se opět smršťuje.Tím může dojít k nasátí vlhkosti ze vzduchu, a to může obzvláště při delším odstavní vést ke korozi.Inhibitory koroze potáhnou všechny konstrukční prvky ochranným filmem. Chlazení: Konstrukční prvky převodovky se mohou při těžkých provozních podmínkách velmi silně zahřát. Proto i olej se může ohřát až na 150˚C. toto teplo je nutno odvést přes převodovou skříň do okolí. U tepelně velmi zatížených převodovek jsou většinou zabudovány olejové chladiče. Regulace: Každá automatická převodovka disponuje rozsáhlým hydraulickým regulačním systémem pro řazení . ATF je pracovní kapalinou pro hydraulickou regulaci. Moderní automatické převodovky mají elektronický kontrolovanou hydraulickou regulaci. K tomu je zapotřebí ATF s nízkými viskozitami při nízkých teplotách.
4.3. Požadavky na převodové oleje odolnost vůči stárnutí potlačení pěnivosti třecí vlastnosti snášenlivost s elastomery stabilita viskozity u vícestupňových olejů Odolnost vůči stárnutí:Vysoké teploty oleje a přítomnost kyslíku způsobují stárnutí oleje, které způsobuje zvýšení viskozity a může vést k výpadku převodovky. Potlačení pěnivosti: V převodovkách je olej velmi jemně rozptylován do okolí a dostává se do přímého kontaktu se vzduchem. Tím se může vytvořit olejová pěna, která již nevytváří plně únosný mazací film a vede též ke zvýšenému stárnutí oleje. Speciální přísady zabraňují tvorbě této pěny.
14
Třecí vlastnosti: Lamelové spojky v uzávěrce diferenciálů a v mokrých brzdách zemědělských strojů vyžadují převodové oleje s určitými třecími vlastnostmi. Přidáním určitých zušlechťujících přísad se těchto třecích vlastností dá dosáhnout. Snášenlivost s elastomery: Pod pojmem elastomery se rozumí velké množství nejrůznějších umělých hmot, z kterých jsou vyrobeny např. těsnící kroužky hřídele. Tyto materiály se nesmí vlivem oleje nebo vlivem přísad stát křehkými ani změknout, protože tím by byla negativně ovlivněna jejich těsnící účinnost. Stabilita viskozity u vícestupňových olejů: Přísady musí být velmi stabilní, aby i při celoživotních náplních zůstal převodový olej vícestupňovým.
15
5. Plastická maziva Plastická maziva pro mobilní zařízení jsou výrobky z mazacích olejů zpevněné kovovými mýdly či jinými látkami nemýdlového charakteru(gely, polyuretany a bentonit). Jsou obvykle zušlechtěny účinnými přísadami. Použití doporučuje výrobce vozidla. Plastická maziva se prodávají pod označením: plastická maziva jednoúčelová - jsou určena pro promazávání ložisek a stěračů automobilů; plastická maziva víceúčelová – jsou určena k mazání tlumivých a valivých uložení vozidla a pro dlouhodobé náplně valivých ložisek. Úkolem plastických maziv je snížit v ložiscích: tření opotřebení korozi Dále plastické mazivo chrání ložisko proti vniknutí nečistot. Musí zajišťovat spolehlivý provoz moderních vozidel za všech klimatických podmínek. Několik málo gramů správného plastického maziva zaručuje bezpečnou funkci např. řízení, ložisek kol, brzd, stěračů, automatiky bezpečnostních pásů a podobných konstrukčních dílů. Plastická maziva jsou běžně používaná místo mazacích olejů v případech, kdy je jejich použití z ekonomických nebo technických důvodů výhodnější nebo když nelze mazacích olejů použít. Např. v případech, kdy by olej odkapával nebo vytékal nebo by nebylo možno zajistit přísun oleje.Plastická maziva totiž vlivem zahušťovačů brání úniku oleje. Dále lépe zachycují nárazová zatížení a vykazují při smíšeném a mezném tření lepší mazací vlastnosti než oleje. Plastická maziva se používají hlavně v : ložiscích kol kloubových hřídelích ložiscích spojek a ve výsuvných ložiscích ložiscích alternátorů, spouštěčů, stěračů brzdových ventilech zámcích, kloubových závěsech automatikách bezpečnostních pásů centrálním systému mazání užitkových vozidel. Hlavní faktory ovlivňující volbu plastického maziva jsou: počet otáček zatížení teplota vibrace Správně mazat znamená použít vhodné plastické mazivo v optimálním množství.Příliš velké množství vede k přílišnému zahřívání a příliš malé množství k předčasnému výpadku. Správná náplň vyplývá z konstrukce ložiska a z počtu otáček. Při nízkých až středních otáčkách lze aplikovat větší náplně než při vyšších otáčkách. Příliš malé náplně mohou vést, právě tak jako přemazání, k výpadku ložiska.
16
5.1. Domazávání Plastické mazivo může splnit své úkoly pouze v tom případě, když před naplněním byly z ložiska odstraněny cizí látky (upotřebená a stará plastická maziva). Před novou náplní je tudíž nutno ložisko vyčistit. Jako čistící prostředky se používá čístící benzín nebo petrolej. Nečistoty mohou vyvolat těžké poruchy ložiska. Proto je bezpodmínečně nutné zabránit znečištění plastického maziva i během skladování a při transportu k mazaným místům. Obaly plastických maziv nesmí zůstat otevřené. Ne všechna plastická maziva se spolu neomezeně snášejí. Při domazávání je nutno dbát hlavně na to, že plastická maziva s různým typem mýdla nejsou mísitelná a tudíž by se mělo mísení plastických maziv zabránit.
5.2. Druhy plastických maziv Plastická maziva s kovovými mýdly Druhy plastických maziv s kovovými mýdly jsou: vápenatá plastická maziva sodná plastická maziva (používání obou je silně na ústupu) lithná plastická maziva (v současné době nejvíce rozšířen) Plastická maziva s olovnatými, hlinitými a barnatými mýdly též přicházejí k úvahu. Vyskytují se však jen zřídka. Ojediněle se vyskytují také lithno-vápenatá a sodno-hlinitá maziva. Jejich praktický význam je malý. Všechna uvedená plastická maziva se též nazývají jednoduchá mýdlová plastická maziva. Plastická maziva s komplexními mýdly Komplexní plastická maziva obsahují též kovová mýdla (vápník, hliník, lithium), k jejich výrobě je však zapotřebí minimálně dvou nebo i více mastných kyselin rozdílné molekulární struktury. Díky tomu mají oproti jednoduchým plastickým mazivům vyšší tepelnou stabilitu, lepší odolnost proti vodě a mechanickou stabilitu. Nákladnější výrobní postupy však nutně vedou k vyšším cenám než jsou ceny jednoduchých plastických maziv. Plastická maziva nepoužívající mýdel jako zpevňovadel Gelovitá plastická maziva jsou plastická maziva zpevněná kyselinou křemičitou, tvořící s olejem gelovou strukturu. Mají zvláště vysoké body skápnutí. Dalšími druhy plastických maziv jsou bentonitová plastická maziva, která nemají žádný bod skápnutí, tudíž nedochází i při trvale vysokých teplotách k odlučování oleje.Dále polyuretanová plastická maziva s vysokou teplotní odolností, která mohou dlouhodobě pracovat i při teplotách 130˚C.
5.3. Ostatní automobilové oleje Tlumičový olej – je určen k plnění hydraulických tlumičů motorových vozidel. Oleje pro hydrodynamické systémy mobilních strojů – jsou určeny k plnění hydrodynamických systémů podle doporučení výrobce.
17
6. Doplňování a výměna maziv 6.1. Nejčastěji používané způsoby mazání: •
mazání olejovou náplní, průběžně ve strojích filtrovanou provozními filtry a periodicky vyměňovanou. Vlastní mazání je potom pasivní (ponořením mazaných ploch do maziva, např. v některých převodovkách), nebo aktivní (mazivo je pod tlakem dopravováno k mazaným plochám nebo je na ně rozstřikováno). Tento způsob je běžný pro mazání konstrukčně ucelených skupin.
•
mazání tukovou náplní periodicky doplňovanou (popř. vyměňovanou), nebo jednorázově použitou. Toto je běžné pro mazání relativně izolovaných kluzných i valivých uložení.
•
mazání olejovou mlhou. Používá se k mazání tepelně vysoce zatížených valivých ložisek, k mazání vřeten s vysokými otáčkami, k mazání valivých ložisek nebo kluzných míst vystavených působení škodlivých plynů nebo prachu, k mazání řetězů a lan, k mazání řezných nástrojů při obrábění.
•
mazání rozprašováním mazadla. Vhodné k mazání otevřených ozubených soukolí a okolků kol kolejových vozidel.
Kromě těchto způsobů mazání se používají ještě další, z nichž běžnější jsou: mazání preparací povrchu vhodnými mazivy, mazání pracovní kapalinou. Během provozu se kvalita oleje snižuje. Pro výměnu oleje jsou kromě jiného směrodatné následující faktory: kvalita motorového oleje konstrukce motoru provozní podmínky velikost náplně spotřeba oleje případně množství doplněného oleje znečištění oleje zředění oleje účinnost filtrace V průběhu provozu vozidla může docházet k úbytku mazacího oleje (motorového nebo převodového) z důvodu netěsností. Je proto nutné pravidelně množství oleje v motoru a převodovce kontrolovat a případný úbytek doplnit.
6.2. Zásady pro doplňování oleje
použít stejný druh oleje (typ, klasifikaci), který je v motoru nebo převodovce doplnění provádět při zastaveném motoru
Výměna mazacího oleje v motoru nebo převodovce po dobu provozu je nutná z těchto důvodů: znečištění oleje způsobené vlastními chemickými změnami v oleji (stárnutím) a vnikáním cizích látek (prach, písek, oděrky kovu z motoru, nečistoty ze spáleného paliva apod.), sezónností použitého oleje (pouze v případě použití sezónního druhu). Lhůty výměny olejů doporučuje (stanovuje) výrobce motoru (vozidla), který předepisuje užití typu oleje stanovením jeho viskozitní a výkonové klasifikace, případně konkrétní značkou
18
výrobce. Lhůta výměny je obvykle určena kilometrovým proběhem vozidla, po kterou je olej v zařízení, nebo časovým intervalem. Výměnu oleje je účelné svěřit odbornému servisu. Čerstvý olej použít stejného druhu (a značky), v krajním případě stejné výkonové úrovně. Při doplňování a výměně olejů je nutné dbát bezpečnostních a požárních předpisů a zabránit úniku oleje do půdy. Vylitý olej likvidovat dřevěnými pilinami nebo speciálními adsorbčními přípravky (Vapex). Je zakázáno vylévat zbytky olejů nebo výplach nádob po olejích do kanalizace.
6.3. Skladování maziv Maziva se skladují v uzavřených provozních místnostech nebo prostorech v sudech, kanystrech, plechovkách anebo jiných uzavíratelných obalech. V prostoru jednoho stání v garážích může být skladováno maximálně 10 l motorových olejů. Obaly musí být označeny druhem (značkou) skladovaného zboží. Sklad olejů musí být vybaven nepropustnou podlahou a odvodem do zaolejované kanalizace a splňovat další ustanovení ČSN 65 0201 Hořlavé kapaliny – Provozovny a sklady. Při manipulaci s mazivy je nutné zabránit jejich úniku do okolí. Rozlitá maziva likvidovat posypem dřevěnými pilinami anebo adsorbčním prostředkem. Zbytky uložit na zvlášť určené místo (do nádoby).
19
7. Nakládání s použitými motorovými a převodovými oleji Použité motorové a převodové (odpadní) oleje vznikají vyřazením těchto olejů ze zařízení po skončení jejich životnosti v důsledku ztráty jejich původních vlastností. Jedná se o oleje z jejich výměny v motoru a převodovce v době provozování a po vypuštění z těchto zařízení při trvalém vyřazení vozidla z provozu. Použité oleje podléhají povinnosti zpětného odběru ve smyslu nařízení vlády č. 31 ze dne 27. ledna 1999, kterým se stanoví seznam výrobků a obalů, na něž se vztahuje povinnost zpětného odběru a podrobnosti nakládání s obaly, obalovými materiály a odpady z použitých výrobků a obalů. Původci použitých (odpadních) olejů jsou povinni odevzdávat tyto oleje do sběrných míst nebo do sběrných středisek přímo nebo prostřednictvím „třetích“ osob. Původci musí zajistit, aby odpadní oleje nebyly míseny zejména s: látkami obsahujícími polychlorované bifenyly (PCB) či jinými chlorovanými uhlovodíky a látkami; emulzemi ropných látek s obsahem vody anebo jinými emulzemi, obráběcími emulzemi a kapalinami; motorovými palivy obsahy olejových nebo benzinových odlučovačů; ostatními ropnými oleji (zejména topnými oleji); prostředky na čištění; syntetickými oleji; antikorozními prostředky plastickými mazivy alkoholy, nitroředidly, acetonem apod.; rostlinnými oleji; rozpouštědly; zbytky parafínů; zbytky z lakování a odlakování a barvami; kyselinou z akumulátorů a jinými kyselými látkami; brzdovými kapalinami; nemrznoucími kapalinami a chladivy; hořlavými kapalinami I. a II. třídy nebezpečnosti; vodou; tuhými odpady; anorganickými a organickými adsorbčními prostředky pro likvidaci ropných látek; látkami obsahujícími těžké kovy; alkalickými látkami; mechanickými nečistotami. Původci musí zajistit třídění použitých (odpadních) olejů podle původu. Je zakázáno použité (odpadní) oleje spalovat bez úpravy a v neschváleném topném zařízení.
7.1. Nakládání a likvidace použitých maziv v Rakousku V Rakousku je zakázáno používat některé zušlechťující přísady a olejové komponenty, které by mohly mít nepříznivý vliv na životní prostředí. Patří sem např. kadmium, rtuť, arsen a jejich sloučeniny a přísady obsahující chlor.
20
Sběr motorových olejů a jejich předání konečnému spotřebiteli smějí být prováděny pouze prostřednictvím čerpacích stanic, automobilových opraven, servisních pracovišť a ropných obchodních a velkoobchodních společností. Množství 1 litru může být předáno konečnému spotřebiteli přímo, množství 1-24 litrů pouze při předpokládané současné výměně motorového oleje, nebo při okamžitém nalití do motoru. Olejové filtry smějí být předány konečnému spotřebiteli pouze v tom případě, je-li zaručena jejich zákonná likvidace. Vrácené olejové filtry včetně v nich obsaženého oleje se nepovažují za upotřebený olej, ale za odpad. Obsahují-li upotřebené oleje více než 15% hmotnosti nečistot, více než 0,5% hmotnosti halogenů nebo mají-li bod vzplanutí nižší než 55˚C, pak se nejedná o upotřebený olej, ale o nebezpečný odpad! Upotřebené oleje je nutno shromažďovat odděleně od ostatního odpadu a nelze je smíchat s jiným odpadem. Subjekt odevzdávající motorové oleje konečnému spotřebiteli (kromě dodavatelů těchto subjektů) musí vzít zpět od zákazníků bezplatně motorové oleje až do množství odebraného motorového oleje. Množství nad 24 litrů lze vrátit proti úhradě nákladů. Majitelé upotřebených olejů, kteří nejsou oprávněni pro jejich zpracování, musí upotřebené oleje jednou za 12 měsíců předat pro sběr nebo na zpracování. Oprávnění pro sběr a zpracování upotřebených olejů je vázáno na povolení zemského hejtmana. Provozovatelé živností, u kterých se vyskytuje upotřebený olej, musí dodržovat tyto zásady:skladování upotřebeného oleje a nebezpečného odpadu musí být prováděno tak, aby nedocházelo k ohrožení života a zdraví lidí a k negativnímu působení na životní prostředí. Obzvláště je nutno zabezpečit, aby se vyteklé zboží nedostalo do půdy nebo do vodních toků. Vynikne-li ročně více než 200 litrů upotřebeného oleje, je nutno podat zemskému hejtmanovi příslušné hlášení provedené na závazně předepsaném formuláři během 3 měsíců po zahájení činnosti. Nejblíže umístěná sběrna upotřebených olejů a nebezpečného odpadu je v rámci svého oprávnění povinna převzít od majitele odpadu jakékoli množství upotřebených olejů. Soukromé domácnosti mohou vracet upotřebený olej u veřejné sběrny nebo u oprávněného subjektu.
21
8. Závěr Z hlediska ekologie jsou stále častější tendence používaní maziv s nejmenším negativním vlivem na životní prostředí. Téměř vůbec negativně životní prostředí neovlivňují oleje pro plynové motory, které nesmějí obsahovat téměř žádný popel, který by se spalováním dostával do ovzduší. Pro jízdu osobních automobilů ve městech jsou nejvýhodnější ekonomické oleje. Naopak velkým problémem pro životní prostředí je likvidace a skladování upotřebených olejů. V dnešní době se stále zvyšují nároky na správnou údržbu automobilů. Mazání patří mezi nejdůležitější údržbářské práce. Bez mazání nemůže trvale pracovat žádný mechanismus. Mazivo a způsob mazání významně ovlivňují celkovou efektivnost, životnost a jízdní vlastnosti vozidel. Má přímý vliv na rychlost opotřebení funkčních povrchů součástek a tím i na životnost mechanismů automobilů. To znamená, že mazání má vliv na výši provozních i investičních nákladů strojů, tedy výrobních nákladů.
Použitá literatura MILETIN, J. Automobilová doprava – ucelený soubor informací pro provozovatele vnitrostátní a mezinárodní dopravy. Praha: Odborné nakladatelství technické literatury. Maziva pro motorová vozidla. Vídeň: ÖMV akciová společnost, 1994. 68 s.
22
