Nevarnosti hladnega zagona strojev
11.03.2021
Pri uporabi maziv ni pomembno le to, da izberemo pravo mazivo za določen namen uporabe. Na delovanje strojev in naprav imajo namreč velik vpliv tudi pogoji, v katerih mazivo uporabljamo. Eden od takšnih pogojev je tudi temperatura. V mali šoli mazanja bomo tokrat omenili nevarnosti pri hladnem zagonu strojev.
Mazivo je nedvomno eden izmed najpomembnejših sestavnih delov stroja, vendar je tudi eden od najbolj ranljivih. Na to ranljivost močno vpliva temperatura, ki je obratno sorazmerna z najpomembnejšo lastnostjo maziva (olja) – viskoznostjo. Ko se zavedate potencialnih učinkov temperature na maziva, lahko bolje razumete, kako lahko stroj odpove, in upajmo, da boste preprečili prihodnje okvare. [1].
Temperatura zagona
Temperatura zagona je temperatura okolice ob prvem zagonu stroja, preden mazivo lahko doseže delovno temperaturo. Med običajnim delovanjem bodo številni dejavniki, ki prispevajo k nastajanju toplote, na primer trenje, povzročili dvig temperature in dosegli ravnotežje z okolico, znano tudi kot delovna ali obratovalna temperatura stroja. Poznavanje delovne temperature stroja je ključnega pomena pri izbiri ustrezne viskoznosti olja, saj je viskoznost zelo odvisna od temperature.
»Slika 1: Odvisnost viskoznosti olja od temperature
Hladni zagoni strojev
Izraz "hladni zagon stroja" se nanaša na nizke temperature okolice, ki so lahko škodljive za delovanje stroja. Industrija vozil in mobilne opreme že dolgo razvija rešitve obvladovanja izjemnih temperatur, vključno s tistimi v zelo hladnem okolju. To je privedlo do razvoja naprednih formulacij maziv, kot so aditivi za zniževanje točke tečenja ali olja, ki pokrivajo več gradacij viskoznosti. Po drugi strani pa pri tem lahko pomagajo tudi grelci olja.
Izpadi mazanja ali nezadostno mazanje
Za razumevanje možnih načinov okvare stroja, povezanih s hladnim zagonom, je nujno treba pregledati načine, kako lahko mazivo v teh pogojih odpove tako fizično kot kemično.
Olje pri nizkih temperaturah postane bolj viskozno, pri določeni temperaturi, ki je v bližini točke tečenja, pa se popolnoma strdi in ne teče več. V tem primeru je mazanje onemogočeno. Tudi, ko temperatura še ne doseže točke tečenja, je lahko zaradi bolj viskoznega hladnega olja znatno omejen pretok do komponent stroja, kot so hidravlične ali obtočne črpalke za olje. Posledice omejevanja pretoka črpalke so lahko katastrofalne z učinki, kot so površinska obraba zaradi kavitacije in obraba ležajev zaradi nezadostnega mazanja.
Nizke temperature pri zagonu stroja vplivajo na nekatere aditive v olju. Na primer, nekateri aditivi za prenašanje izjemnih tlakov (EP aditivi) se aktivirajo le pri povišanih temperaturah ali velikih obremenitvah. Če naprava med zagonom in v hladnem okolju deluje z nižjimi hitrostmi, lahko aditiv zato postane bistveno manj učinkovit. Drugi aditivi, kot so korozijski inhibitorji, so lahko slabo topni in se v daljših obdobjih mirovanja pri nizkih temperaturah razslojijo. Pri nižjih temperaturah se lahko poveča nagnjenost k penjenju, zlasti pri oljih z nizko viskoznostjo. Vsi ti negativni učinki na maziva bodo omejili zaščito delov stroja pred korozijo, prezgodnjo obrabo in penjenjem.
Padec tlaka na filtrih in okvare
Vsi stroji se ob pogojih hladnega zagona in visoke viskoznosti obnašajo različno, odvisno od zasnove stroja in občutljivosti komponent. V katerem koli sistemu, kjer kroži tekočina (na primer obtočni mazalni sistem), mora olje teči skozi filter.
Filtrirni elementi bodo naravno povzročili omejitev pretoka. Višja omejitev pretoka povzroči večji padec tlaka, kar vodi do odprtja obvodnega ventila filtra (če je na voljo), poškodb filtrirnega elementa ali obojega. Ker se viskoznost med hladnim zagonom poveča, se padec tlaka poveča tudi zaradi povečanega upora skozi filtrirni element.
V teh pogojih možnost okvare filtra torej ni izključena. Ne samo, da lahko filter poči, ampak lahko sproži tudi verižno reakcijo z drugimi okvarami na stroju. V primeru poškodbe filtrirnega elementa se velika količina kontaminantov lahko nenadoma sprosti v obtok, kar lahko privede do okvare strojnih delov in zastoja.
Mazanje z mastjo
Mazalna mast ima v hladnem okolju podobne nevarnosti, saj olje v masti še vedno spreminja viskoznost s spremembo temperature. Pri katerem koli načinu dovajanja masti, bodisi s centralnim sistemom mazanja bodisi s samo mazalnimi dozami ali celo z ročnimi mazalnimi napravami, je lahko gibanje masti pri nizkih temperaturah znatno omejeno. Posledično se mast ne nanaša ustrezno na mesta mazanja. Nekatere masti, namenjene uporabi pri nizkih temperaturah, so formulirane tako, da ustrezajo tudi tem pogojem uporabe.
Zobniški prenosniki
Pri večini zobniških prenosnikov obstaja pri hladnih zagonih nevarnost pomanjkljivega mazanja, tako pri mazanju z oljno kopeljo kot pri obtočnem mazanju in sistemu brizganja olja v oprijem. Ko je olje med zagonom preveč viskozno, zaradi znižanja tlaka ne more prispeti v oprijem zobnikov. Posledično se lahko poškodujejo nenamazana kontaktna mesta na zobnikih. Poleg tega bo vsak zobniški sistem, ki mora premagovati vpliv viskoznega olja, imel tudi omejen prenos moči.
Kavitacija
Parna kavitacija je še posebej skrb vzbujajoča, saj je značilna za visoke razlike tlakov črpalki, na primer med hladnimi zagoni z visoko viskoznostjo olja. Ko se olje vsesa na sesalni strani hidravlične črpalke, se raztopljeni zrak iz olja združi s parnimi mehurčki, ki se nato še naprej širijo. Ti večji mehurčki se nenadno zrušijo (implodirajo), ko pride do drastičnega povečanja tlaka in stiskanja med prehodom olja s sesalne strani na visokotlačno stran črpalke. To povzroči poškodbe bližnjih površin olja in strojnih delov.
Preprečevanje okvar strojev med hladnim zagonom
Na srečo so se proizvajalci maziv v zadnjih nekaj desetletjih zavedali učinkov, ki jih imajo nizke temperature na stroje. To jih je pripeljalo do tega, da so razvili formulacije, ki so primerne za te pogoje, torej tudi med hladnim zagonom stroja. Osnovno (bazno) olje ima glavno vlogo, saj nihanja temperature manj vplivajo na številna visoko rafinirana mineralna olja in sintetične tekočine, ki imajo višji indeks viskoznosti. Tudi izboljševalci indeksa viskoznosti lahko popravijo ali omogočijo to lastnost. Višji kot je indeks viskoznosti, manjša je sprememba viskoznosti s spremembo temperature in manjša nevarnost težav in okvar pri hladnih zagonih.
Tudi sredstva za zniževanje točke tečenja lahko izboljšajo lastnosti olja pri nizkih temperaturah. Omenjene lastnosti baznega olja in aditivov, skupaj s pravilno izbranim razredom viskoznosti, omogočajo sprejemljive lastnosti tudi pri nizkih temperaturah.
Kljub temu sodobne formulacije maziv včasih morda ne bodo dovolj, da bi se izognili pastem hladnega zagona. V teh primerih so lahko stroji opremljeni z grelci olja.
Zaključek
Nizke temperature so lahko glavni vzrok za neugodne pogoje uporabe maziva. Njihova prisotnost lahko sproži tudi verižno reakcijo, ki vodi do visoke viskoznosti maziv, ta pa pomeni nevarnost nezadostnega mazanja, povečane kontaminacije, prezgodnje obrabe, neaktivnosti aditivov ipd.
Dandanes je zato običajno, da so stroji v hladnem okolju opremljeni z grelnimi elementi, ki omogočajo lažji zagon stroja in so navedene nevarnosti hladnega zagona manjše ali popolnoma odpravljene. Druga možnost je na primer uporaba olj z visokim indeksom viskoznosti, pri katerih se viskoznost pri nizkih temperaturah poveča manj kot sicer.
Ko se upravljavci strojev in inženirji zavedajo tveganja, ki ga povzročajo nizke temperature, zlasti ob zagonu, se lahko izvedejo prilagoditve, da se preprečijo te neželene verižne reakcije.
Viri: [1] Bennet Fitch, Noria Corporation. Overcoming the Risks of Cold Machine Starts. Dostopno na WWW: https://www.machinerylubrication. com/Articles/Print/30943 [25. 1. 2021]
Avtor: Dr. Milan Kambič • univ. dipl. inž. str., direktor tehnične ›› službe, Olma, d. o. o