Zestaw 1.
1.

Klasyfikacje lepkościowa i jakościowa ISO olejów
przemysłowych

proponuje 18 klas lepkości:
Środek następnej klasy jest o 50 % wyższy od środka klasy
poprzedniej.Wartość liczbowa opisująca klasę lepkości oznacza
lepkość średnią w temperaturze 40

0

C (lepkość kinematyczna).

Klasyfikacja jakościowa ISO obejmuje 18 klas olejów i
smarów.Oznaczenie ISO – L – D



oleje sprężarkowe,ISO – L –

T



turbinowe,ISO – L – F



maszynowe,ISO – L – H



hydrauliczne,ISO – L – M



płyny technologiczne,ISO – L – X



smary plastyczneStosowanie w eksploatacji klasyfikacji

lepkościowej i jakościowej jest bardzo wygodne. Producent
samochodu (urządzenia przemysłowego) nie musi szczegółowo
definiować wszystkich wymagań pod adresem środka
smarowego, operuje jedynie symbolami klasyfikacji
lepkościowej i jakościowej.
2.Co to jest rezerwa alkaliczna w oleju silnikowym i przed
czym chroni? Przed czym chronią inhibitorykorozji?
Rezerwa alkaliczna – neutralizuje silne kwasy nieorganiczne
powstające przy spalaniu paliwa silnikowego.
Inhibitory korozji – tworzą warstewki pasywne chroniące metal
przed oddziaływaniem słabych kwasów organicznych (z procesu
utleniania węglowodorów).
3. Modele tarcia z udziałem smaru.

h = 0

Tarcie suche (zewnętrzne elementów stałych)

Tarcie graniczne

h = 0,5 - 1 mm

Tarcie mieszane

Tarcie płynne

h >> 0

film smarny

Tarcie płynne jest najbardziej korzystnym rodzajem współpracy
par ślizgowych. Opory ruchu spadają do poziomu tysięcznych i
setnych i wynikają jedynie z tarcia wewnętrznego w cieczy
zależnego od lepkości. Prawie nie zachodzi również zużycie bo
brak jest bezpośredniego styku ciał stałych. Odpowiednio
przygotowując materiały ślizgowe możemy również dla tarcia
suchego uzyskać współczynniki tarcia niższe niż 0,1. Osiągamy
to stosując specjalne tworzywa sztuczne, np. PPFE (teflon) lub
kompozyty tworzyw sztucznych z materiałami smarowymi
stałymi.
4. Penetracja i klasy konsystencji smarów plastycznych.
W praktyce inżynierskiej przy doborze smarów do łożysk
posługujemy się klasami konsystencji określającymi w jakiś
sposób nośność warstwy smarowej.
Podział na te klasy odbywa się przy pomocy parametru zwanego
penetracją.

Zestaw2.
1.Smarowanie hydrodynamiczne HD i elastohydrodynamiczne -
jak lepkość oleju wpływa na grubość filmu olejowego.
Smarowanie HD.
Jeżeli do łożyska obciążonego siłą N, w którym czop wiruje z
prędkością n doprowadzimy olej o lepkości dynamicznej



to w

czasie przepływu dojść może do wytworzenia ciśnień
hydrodynamicznych unoszących czop w łożysku.
Z równań przepływu wyprowadzono wzór na minimalną grubość

filmu smarowego:

N

n

h







min

.

Ze wzoru wynika, ze najlepiej smaruje się łożyska
szybkoobrotowe, niskoobciążone.
Konieczna jest znajomość zależności



od temperatury.

Smarowanie EHD.
Smarowanie EHD możliwe jest tylko dlatego, że olej w strefie
współpracy dwóch walców w sposób bardzo wyraźny zwiększa
swoją lepkość – staje się jakby ciałem stałym.
Film smarowy uzyskuje tak dużą nośność, że ugina sprężyście
współpracujące elementy metalowe.
Współczynnik a charakteryzuje przyrost lepkości na jednostkę
przyrostu

ciśnień.

Jest

nazywany

współczynnikiem

ciśnieniowym lub piezo – współczynnikiem lepkości.
Wzór na grubość filmu olejowego wyprowadzamy z równań

przepływu:

K

N

n

a

h

EHD









13

,

0

6

,

0

7

,

0

7

,

0



.

Łatwiej uzyskać tarcie płynne w łożyskach tocznych
szybkoobrotowych. Znacznie mniejszy niż przy smarowaniu HD
jest wpływ obciążenia (N

0,13

).

Dla smarowania EHD musimy znać zależność od ciśnienia.
Dla projektowania węzłów tocznych i toczno – ślizgowych
musimy uwzględniać



=



(T) – funkcja malejąca;



=



(P) –

funkcja rosnąca.
Generalnie za realizację korzystnych warunków tarcia
płynnego odpowiada lepkość dynamiczna oleju smarnego.

2. Dodatki przeciwzużyciowe (AW) i przeciwzatarciowe (EP).
Dodatki przeciwzużyciowe:
Tworzą na powierzchni ciał stałych warstwy adsorbowane
fizycznie. Takie warstwy chronią układ przed zużyciem w
warunkach stabilnych, umiarkowanych obciążeń.
Dodatki przeciwazatarciowe:
Przy przeciążeniu układu wzrasta temperatura styku, dodatki
przeciwzużyciowe opuszczają powierzchnię czyli desorbują.
Występuje lokalny styk metaliczny mogący doprowadzić do
zatarcia. Wzrost temperatury aktywizuje dodatki
przeciwzatarciowe, które chemicznie reagują z powierzchnią
detalu. Warstwa związku chemicznego izoluje bezpośrednie
kontakty mechaniczne i proces zacierania zostaje zatrzymany.
3.Prawidłowość tarcia suchego (bez udziału smaru).
Prawidłowości rządzące tarciem suchym:
Wartość współczynnika tarcia zależy od:
rodzaju trących po sobie materiałów
od chropowatości współpracujących powierzchni
Ogólnie możemy powiedzieć, że współczynnik tarcia ma dwie

składowe:

mech

molek











molekularną, zależną od przyciągania się atomów
powierzchniowych dwóch materiałów
mechaniczną, wynikającą z odkształcenia nierówności
powierzchniowych – chropowatości.
Współczynnik tarcia nie zależy wprost od tzw. nominalnej
powierzchni styku ponieważ opory ruchu generują się w
miejscach rzeczywistego styku tworzonego przez stykające się
ze sobą wierzchołki chropowatości.
Rzeczywista powierzchnia styku tarciowego zależy od profilu
chropowatości powierzchni czyli od rodzaju obróbki
powierzchniowej. Jest ona niekiedy zaledwie ułamkiem %
powierzchni nominalnej.
Dlatego w eksperymentach nie obserwuje się wprost zależności
współczynnika tarcia od powierzchni nominalnej.

Opory toczenia są o rząd lub dwa mniejsze niż opory tarcia
ślizganiem.
Łożyska toczne cechują się zdecydowanie większą sprawnością
niż łożyska ślizgowe.
4. Liczba oktanowa benzyn. Związek składu
węglowodorowego z liczbą oktanową.
Liczba oktanowa (LO)

określa odporność paliw na

szkodliwe spalanie stukowe, pojawiające się wraz ze
wzrostem stopnia sprężania przy większych obciążeniach
silnika. Wartość LO dla konkretnego paliwa mierzy się w
silniku wzorcowym przez porównanie z paliwem
wzorcowym, będącym ściśle określoną mieszaniną dwóch
węglowodorów: izooktanu i heptanu. Wysoką odporność
przeciwstukową pierwszego z nich przyjmuje się za 100, a
niską drugiego – za 0.
Tak więc paliwo o liczbie oktanowej 94 zachowuje się w silniku
wzorcowym identycznie jak mieszanina złożona z 94 części
izooktanu i 6 części heptanu.









Zestaw3.
1. Klasyfikacja lepkościowa i jakościowa olejów silnikowych.
Klasyfikacje lepkościowa
Olejów silnikowych – klasyfikacja według SAE.
Dzieli ona oleje na klasy lepkościowe w grupie olejów
zimowych, letnich i wielosezonowych
Klasyfikacje jakościowe.
Oleje silnikowe.
Najpierw opracowano klasyfikacje jakościowe w USA według
propozycji API (American Petroleum Institute – Amerykański
Instytut Naftowy).
Dla silników benzynowych z zapłonem iskrowym ZI



SA, SB,

. . . ,SJ, gdzie A, B, . . ., J oznacza kolejno wzrost jakości.
Dla silników wysokoprężnych z zapłonem samoczynnym ZS



CA, CB, . . . , CG.
Poczynając od klasy SH zaczęto wymagać potwierdzenia jakości
badaniami wyłącznie w upoważnionych laboratoriach. Pełen
koszt takich badań wynosi około 1 mln $.
W przypadku pozytywnych wyników producent otrzymuje

pisemny certyfikat oraz prawo posługiwania się graficznym
symbolem jakości umieszczanym na opakowaniu.
W dolnej części znaku umieszcza się informację o ewentualnej
paliwooszczędności oleju. Pojawia się wówczas napis ENERGY
CONSERVING (oszczędność energii) lub skrót EC I, EC II, EC
III.
Klasy I, II, III oznaczają, że olej sprawdzany w specjalnym
teście pozwolił uzyskać oszczędności paliwa odpowiednio 1,9
%; 2,7 %; 3,6 % w odniesieniu do zużycia paliwa na oleju
znormalizowanym.
Takie testy przechodzą pozytywnie wyłącznie oleje syntetyczne
o klasach 0W/30, 0W/40, 5W/40 itp.
W Europie w latach ’80 opracowano własne, wzorowane na
USA wymagania pod adresem olejów silnikowych.
Uwzględniono w nich specyfikę konstrukcji silników
europejskich (mniejsze i bardziej wysilone jednostki).
Kolejno powstawały następujące klasyfikacje:
W 1985 r.



CCMC (Stowarzyszenie Konstruktorów Silników

Spalinowych Wspólnego Rynku EWG)
Dla silników spalinowych ZI



G1, G2, G3, G4, G5

Dla silników spalinowych ZS



PD1, PD2 (dla samochodów

osobowych); D1



D5 (dla samochodów ciężarowych.

W 1990 r.



ACEA (Stowarzyszenie Producentów Samochodów

Europejskich).
ACEA wchłonęła CCMC i przez pewien czas sygnowano
produkty klasą o oznaczeniu ACEA(CCMC).
W 1996 r.



ACEA.

Dla silników spalinowych ZI



A-1-__; A-2__; A3__; A4__

Dla silników spalinowych ZS



B1__; B2__; B3__; B4__

(osobowe)

ZS



E1__; E2__; E3__ (ciężarowe).

Przykład opisu: B-2-98 oznacza klasę B2 i rok aktualizacji
testów 1998.
Produkty wysokiej jakości badane są zarówno według wymagań
amerykańskich jak i europejskich.
Uzyskanie dodatkowych informacji o jakości polega na:
Sprawdzeniu jakości w testach producentów samochodów
VW _ _ _ _
Ford _ _ _ _
MIL – L _ _ _ - taki zapis oznacza spełnienie przez produkt
Amerykańskiej Normy Wojskowej (bardzo wysoki poziom
wymagań).
2.Jak działają dodatki myjąco-dyspergujące? Jakiego
rodzaju zanieczyszczenia w postai cząstek stałych znajdują
się w oleju silnikowym?
Czystość silnika (brak osadów) zapewniają tzw. dodatki myjąco
– dyspergujące które zmywają stare osady, zawieszają je w
sposób koloidalny w objętości oleju, pokrywają umyte
powierzchnie warstewkami ochronnymi.
Dyspergowaniu podlegają również inne zanieczyszczenia o
charakterze cząstek stałych oraz pewne ilości wody.
W taki sposób można wbudować w strukturę oleju 3



4 %

zanieczyszczeń eksploatacyjnych dzięki czemu np. cząstki stałe
przestają działać ściernie.
Zanieczyszczenia stałe
nagary
szlamy
laki
Co to jest liczba cetanowa olejów napędowych? Związek LC ze
składem węglowodorowym
Jakość zapłonu i spalania charakteryzuje liczba cetanowa.
Liczba cetanowa.
Parametrem określającym charakterystyczne dla danego
rodzaju paliwa opóźnienie samozapłonu jest liczba
cetanowa. Wyznacza się ją – podobnie jak liczbę
oktanową dla paliw do silników ZI – doświadczalnie, przy
pomocy specjalnego silnika o zmiennym stopniu
sprężania. Spośród znanych węglowodorów cetan
odznacza się największą skłonnością do samozapłonu,
gdyż spala się przy stopniach sprężania powyżej 7. drugim
paliwem

wzorcowym o przeciwstawnych właściwościach

jest a

– metylonaftalen wymagający do wywołania

samozapłonu stopnia sprężania powyżej 20. Cetanowi
więc przypisuje się liczbę cetanową 100, zaś a –
metylonaftalenowi

– 0. zachowanie badanego paliwa w

silniku doświadczalnym porównuje się z zachowaniem
różnych mieszanek paliw wzorcowych o ściśle określonych
składach. Paliwo zachowujące się identycznie jak
mieszanka z 60

– procentową zawartością cetanu ma

liczbę cetanową 60. liczba cetanowa olejów napędowych
stosowany

ch do samochodowych i ciągnikowych silników

ZS mieści się w granicach 50



80.

4. Budowa i otrzymywanie smarów plastycznych. Co to jest
zjawisko Tiksotropii?
Samochodowe smary plastyczne.
Otrzymuje się je przez zagęszczenie olejów bazowych mydłami
metali, substancjami ceramicznymi lub stałymi węglowodorami.
Kompozycję uzupełniają dodatki funkcjonalne.
Zagęszczacz dodawany do podgrzanego oleju w trakcie
schładzania krystalizuje tworząc szkielet wewnętrzny.
Budowa smaru plastycznego przypomina gąbkę nasyconą
olejem.Reologia smarów plastycznych.
Smary plastyczne są cieczami nienewtonowskimi co oznacza, że
ich lepkość jest funkcją gradientu ścinania (gradientu prędkości
przepływu).
Natomiast lepkość smaru plastycznego jest malejącą funkcją
gradientu prędkości ścinania.
Spadek lepkości jest wywołany ścinaniem struktur
wewnętrznych dzięki czemu lepkość smaru zbliża się do
lepkości oleju bazowego.
Po pewnym czasie struktura wewnętrzna odbudowuje się,
lepkość wzrasta, jest to zjawisko TIKSOTROPII. W przypadku
smarów plastycznych używamy pojęcia lepkość strukturalna,
efektywna lub pozorna.

Zestaw4.
1. Oleje silnikowe – funkcje
Oleje silnikowe pracują w bardzo ciężkich warunkach tzn. w
wysokiej temperaturze i przy chemicznym oddziaływaniu układu
spalania.
Podstawowe zadania oleju silnikowego to:
- Smarowanie w szerokim zakresie temperatur – skuteczne
smarowanie zapewnia odpowiednia zależność lepkości oleju od
temperatury. Standaryzuje się lepkość w określonych
temperaturach w taki sposób aby łatwy był rozruch zimnego
silnika (korzystny niski poziom lepkości – małe opory rozruchu)
oraz odpowiednia grubość filmów smarowych w węzłach
ruchowych silnika nagrzanego.
Jak działają dodatki lepkościowe (wiskozatory)? Co to jest
wskaźnik lepkośći?
Są to polimery o specyficznych własnościach takich, że w
temperaturach ujemnych mają one postać ciasno upakowanych
kłębków i nie wpływają istotnie na lepkość oleju.
W miarę wzrostu temperatury kłębki rozwijają się i w wysokich
temperaturach przyjmują postać łańcuchów z bocznymi
rozgałęzieniami. Oddziaływują one z węglowodorami oleju
bazowego dzięki czemu lepkość spada w mniejszym stopniu.
Ważną rzeczą jest utrzymanie płynności oleju w temperaturach
ujemnych (lepiej spisują się tutaj syntetyki). W olejach
mineralnych płynność pozwalają zachować depresatory.
Obniżają one temperaturą krzepnięcia, adsorbując na
wydzielających się z oleju kryształach parafin. Izolują je na
pewien czas przed wzajemym kontaktem co opóźnia utworzenie
szkieletu przestrzennego – krzepnięcia.

3.Skład frakcyjny benzyny- jakie własności wyraża?
4.Skład frakcyjny benzyny.
Faza I – ROZRUCHOWA – zawiera lekkie węglowodory
ułatwiające rozruch zimnego silnika tych węglowodorów nie
może być zbyt wiele aby po nagrzaniu nie tworzyły się korki
parowe zaburzające dostawę mieszanki do cylindra.
Faza II – ROBOCZA – od jej przebiegu zależą głównie
własności dynamiczne silnika.
Faza III – POZOSTAŁOŚCIOWA – zawiera cięższe
węglowodory z których część nie jest w stanie odparować
Zależność lepkości strukturalnej smarów plastycznych od
gradientu prędkości ścinania.