Aktualni trendi razvoja traktorskih olj Aleš ARNSEK ■ 1 Uvod Moderni traktorji so kompleksne naprave, ki so zaradi svoje specifične vloge pri proizvodnji hrane nepogrešljive pri današnjem načinu življenja. Obremenitve pri izredno neugodnih delovnih pogojih, kot so nizke in visoke temperature, veliko prahu ter prisotnost vlage in blata, zahtevajo pravilno nego in vzdrževanje ter uporabo kakovostnih maziv. Izredna raznolikost maziv, ki jo potrebuje sodobni traktor za uspešno delovanje, prinaša vrsto problemov, povezanih predvsem z zamenjavo in uporabo neustreznih maziv. Po drugi strani je v zadnjih letih uporaba biološko hitreje razgradljivih maziv na zaščitenih področjih dosegla precejšen razmah. Onesnaževanje tal in vodnih virov z mineralnimi mazivi, bodisi zaradi človeške malomarnosti, neustreznih konstrukcijskih rešitev ali nepredvidenih razlitij, je postalo preveč pereč problem, da bi si pred njim zakrivali oči. Kmetijsko mehanizacijo označujejo močna in robustna konstrukcija, velike dimenzije in teža, kar je povezano z zahtevami po visoki učinkovitosti ter s težkimi delovnimi razmerami. Od kmetijske mehanizacije, traktorjev in delovnih strojev se zahtevata velika delovna učinkovitost in neprekinjeno delo pri maksimalni obremenitvi in različnih klimatskih pogojih, ob prisotnosti vode, blata in prahu. Traktorje praviloma poganjajo dizelski motorji, moč se prenaša preko menjalnika, reduktorja in diferenciala, pogosto pa so v sklopu transmisije tudi mokre zavore, hidravlična sklopka ali hidravlični menjalnik. Delovne funkcije se opravljajo s pomočjo sistema hidravlike. Težki obratovalni pogoji, prisotnost prahu, vlage, blata in velikokrat tudi ne najboljši pogoji vzdrževanja predstavljajo izredno visoke zahteve, ki jih morajo dosegati mazalna olja v traktorjih. Pri tem je konstrukcija večine traktorjev taka, da se z istim oljem mažejo tako reduktor, menjalnik, diferencial in hidravlični sistem. Vedno več traktorjev pa ima v pogonskem sklopu tudi mokre zavore, kar postavlja še dodatne zahteve glede kakovosti maziv. Danes so vprašanja strupenosti, biološke razgradljivosti in biološke akumulacije vse pomembnejša tudi v kmetijstvu. Mineralna maziva so težko razgradljiva in toksična, onesnaževanje tal in vodnih virov z različnimi mazivi pa lahko povzroči resne ekološke probleme. Najbolj sporna področja uporabe so olja za mazanje verig gozdarskih žag, poleg tega pa tudi hidravlična in reduktor-ska olja za kmetijsko, gradbeno, gozdarsko in rudniško mehanizacijo, kjer že najmanjši izpust lahko povzroči nepopravljive posledice. Od približno 22.000 ton letno prodanih maziv v Sloveniji se jih kot rabljeno olje zbere le okoli 10 %. Ob tem je verjetno odveč pričakovati, da se vsa manjkajoča količina porabi med obratovanjem. Če pri tem omenimo, da lahko samo en liter mazalnega olja, razlitega na zemlji, onesnaži milijon litrov vode in da lahko en liter olja, zlitega v kanalizacijo, naredi madež na vodi površine enega hektarja [1, 2], potem je razlogov za zaskrbljenost več kot preveč in razlogov za uporabo primerno biološko razgradljivih olj več kot dovolj! ■ 2 Traktorska olja Razvoj traktorjev je zelo intenziven. Spreminjajo se konstrukcije, pojavljajo se nove tehnične rešitve, materiali, povečujejo se moči in hitrosti ^ Konstrukcijsko se različni traktorji seveda razlikujejo, nekateri imajo ločeno mazanje transmisije in hidravlike, nekateri zopet ne, v vsakem primeru pa imajo predpisana najrazličnejša olja. Ker se ponavadi za vsak traktor uporabljajo različna hidravlično-transmisijska olja, pač v skladu z navodili proizvajalca, lahko menjavanje delovnih priključkov med posameznimi znamkami in tipi traktorjev privede do problemov zaradi mešanja olj, še posebno, če ima traktor tudi mokre zavore. Prav izredno velika raznolikost mazalnih sredstev za menjalnike, reduktorje, diferen- Mag. Aleš Arnšek, univ. dipl. inž., Petrol, d. d., Ljubljana motor ' transmislja in zadnji most liidravlil^a TOU SUTO UTTO0Z.TDH mol170), kar prikazuje slika 2. To pomeni manjši padec viskoznosti pri segrevanju olja. Repična mazalna olja imajo izredno dobre mazalne lastnosti, ravno tako estri TMP, medtem ko imajo nasičeni estri (neaditivirani) primerljive mazalne lastnosti z mineralnim olje, kar prikazujeta sliki 3 in 4. 250 t^ 200 o (D 150 15 100 H 50 ^^ 0 -50 □ IV ■ Točka tečenja Repično TMP olje Nasičeni ester Slika 2. Indeks viskoznosti in točka tečenja za posamezne estre Štirikrogelna naprava, obraba (D C .Q is o E P 1,2 1 1 -„ 0,8 -H 0,6 - " 0,4 -0,2 -0 - Repično olje TMP Nasičen ester Slika 3. Rezultati preskušanja odpornosti olj na obrabo na štirikrogelni napravi po DIN 51 350 FZG, stopnja zajedanja 12 8 H 6 H (D jI 4 2 H 0 Repično olje TMP Nasičen ester Slika 4. Rezultati preskušanja odpornosti olj na zajedanje na napravi FZG po DIN 51 3540 RBOT, min 100 1 90 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 -0 - Repično olje TMP Nasičen ester Slika 5. Oksidacijska stabilnost estrov po ASTM D 2272 Majhen povprečen premer ob-rabne kotanje na štirikrogelni napravi (slika 3) in visoka stopnja preprečevanja zajedanja na napravi FZG (slika 4) sta pričakovana, ker naravna olja in oleati TMP vsebujejo izjemno polarne organske molekule (maščobne kisline). Te molekule se s svojim polarnim koncem adsorbirajo na kovinsko površino in znižujejo torni koeficient. Mazalni učinek se ustvari s fizikalno oz. kemično adsor-pcijo maziva na površino, tj. z nastankom niz-kostrižne plasti polarnih molekul med kontaktnima površinama [2, 6, 7]. V tem primeru so nizki povprečni koeficienti trenja funkcija baznega olja. Tudi zaradi manjšega padca viskoznosti pri estrih je posledično debelina mazalnega filma večja, ločevanje površin boljše, kontakti med vršički so preprečeni z debelejšim mazalnim filmom, površine se posledično manj segrevajo, zato so tudi temperature olja v obratovanju pričakovano nižje [7,10, 11, 12]. 10- Preglednica 2. Načini aditiviranja posameznih baznih olj Repično olje/ oleati TMP Nasičeni estri zniževala točke tečenja antioksidanti dodatni aditivi (inhibitorji korozije, protipenilci AW/EP antioksidanti dodatni aditivi (inhibitorji korozije, deemulgatorji, protipenilci Nizkotemperaturne lastnosti posameznih estrov pa se znatno razlikujejo (slika 2). Naravno repično olje ima točko tečenja približno -15 °C, oleati TMP približno -35 °C, medtem ko nasičeni estri celo pod -50 °C, s čimer prekašajo tudi mineralna olja. Za zmerna podnebna razmerja temperature -15 °C ne predstavljajo problemov, za hladnejša podnebja pa naravni estri nikakor ne ustrezajo več. Najboljšo oksidacijsko odpornost ima zaradi svoje sestave nasičeni ester, medtem ko imata naravni ester in oleat TMP znatno nižjo oksidacijsko stabilnost (slika 5). 3.2 Aditiviranje biološko razgradljivih olj Naravni estri in oleati TMP imajo dobre mazalne lastnosti, vendar sla- 12 10 8 6 4 2 0 NE NE+Ad1 NE+Ad2 NE+Ad3 Slika 6. Mazalne lastnosti nasiienega estra (NE) po aditivi-ranju z različnimi aditivi 500 400 - ■:= 300 - 200 - 100 - I Repično olje TMP Nasičen ester Slika 7. Oksidacijska stabilnost estrov po aditiviranju bo oksidacijsko stabilnost. Največja pomanjkljivost nasičenih estrov so relativno slabe mazalne lastnosti, vendar pa imajo odlično oksidacijsko stabilnost. Zato je za posamezne vrste baznih olj potrebno tudi različno aditiviranje, kar prikazuje preglednica 2 [8, 9]. S pravilnim aditiviranjem lahko pro-tiobrabne lastnosti nasičenih estov znatno izboljšamo, ravno tako pa se lahko izboljša tudi že tako dobra oksidacijska stabilnost (sliki 6 in 7). ■ 4 Sklepi Traktorska olja predstavljajo pomemben delež pri vzdrževanju kmetijskih strojev in naprav. V skladu z najnovejšimi trendi v razvoju in uporabi traktorskih olj se sedaj uporabljajo univerzalna traktorska olja (UTTO) skupaj z modernimi motornimi olji. Medtem ko je uporaba super univerzalnih traktorskih olj (SUTO) v upadanju, je vse večji trend uporabe biološko razgradljivih olj, predvsem na zaščitenih in vod-ovarstvenih območjih. Določene pomanjkljivosti prvih biološko razgradljivih olj se poskušajo odpraviti z novimi, bolj kakovostnimi baznimi olji, predvsem nasičenimi estri, ki imajo znatno boljšo oksidacijsko stabilnost. Seveda □ FZG, stopnja zajedanja ■ FB, mm □ Bazno olje ■ Aditivirano olje morajo biološko razgradljiva olja izpolnjevati tako zahteve glede biološke razgradljivosti in netoksičnosti, poleg tega pa tudi tehnične zahteve, saj nek stroj oz. naprava ne razlikuje med mineralnim ali kakršnimkoli drugim oljem - olje mora izpolnjevati enake zahteve. Nasičeni estri predstavljajo velik korak v razvoju biološko razgradljivih olj, saj so po kakovosti primerljivi mineralnim oljem, v mnogočem pa jih tudi prekašajo. Oksidacijska stabilnost je primerljiva mineralnim oljem, kar pomeni, da lahko ostanejo v sistemu enako dolgo kot mineralna olja, imajo široko temperaturno območje uporabe (-40 do +150 °C), s pravim aditiviranjem pa tudi z lahkoto dosežejo dobre mazalne lastnosti repičnih olj in oleatov TMP. Literatura [1 ] Möller, U. J.: "Biologisch schnell abbaubare SchmierstoffeEinführung in die Problematik", Ökologische und ökonomische Aspekte der Tribologie, TAE 94. [2] Möller, U. J.: "Umweltaspekte beim Einsatz von Schmierstoffen", VDI-Ber. 680 (1988), 321-337. [3] Hänssle, P., Hoppe, D.: "Umweltverträgliche syntetische Schmierstoffe", Ökologische und ökonomische Aspekte der Tribologie, TAE 94. [4] Wilkinson, J.: "Biodegradable lubricants-a review", Maziva 93, Poreč. [5] Lal, K., Carrick, V.: "Performance Testing of Lubricants Based on High Oleic Vegetable Oils", Ökologische und ökonomische Aspekte der Tribologie, TAE 94. [6] Hubmann, A.: "Chemie pflanzlicher Öle", Ökologische und ökonomische Aspekte der Tribologie, TAE 94. [7] Kabuya, A., Bozet, J. L.: "Comparative Analysis of the Lubricating Power Between a Pure Mineral Oil and Biodegredable Oils of the Same Mean ISO Grade", Lubricants and Lubrication / D. Dowson (Editor), Elsevier 1995. 0 Petrol Biolub 46 Synthetic je vrhunsko biološko razgradljivo hidravlično olje izdelano na osnovi nasičenih sintetičnih estrov (HEES). Olje je posebej namenjeno visoko obremenjenim strojem in napravam, ki delujejo na področjih, kjer obstaja možnost onesnaženja zemlje in vode z mazivom (traktorji, poljedelski, gozdarski, gradbeni stroji, vodne zapornice,^). Uporablja se za hidravlične sisteme, kompresorje, ležaje, gonila, cirkulacijsko mazanje, ipd. Visoka kakovost zagotavlja izredno dolge intervale menjave in uporabo v širokem temperaturnem območju od -40° C do +90° C. Več informacij na www.petrol.si. [8] Hubmann, A.: "Additivierung pflanzlicher Schmierstoffe", Ökologische und ökonomische Aspekte der Tribologie, TAE 94. [9] Schülert, G., Bernhard, U., Ude, G., Geiger, G.: "Alterungsverhalten von umweltschonenden Hydraulikflüssigkeiten", Ökologische und ökonomische Aspekte der Tribologie, TAE 94. [10] Michaelis, K., Höhn, B.-R.: "Reibungsverhalten biologisch leicht abbaubarer Schmierstoffe", Ökologische und ökonomische Aspekte der Tribologie, TAE 1994. [11] Arnšek, A., Vižintin, J.: "Lubricating Properties of Raspeseed-Based Oils", JSL 16-4, 1999. [12] Arnšek, A., Vižintin, J.: "Lubricating Properties of Raspeseed Oils Compared to Mineral Oils under a High Load Oscillating Movement", JSL 17-3, 2000. FUIIDNO1EHNIK0. AVTOMATIZACUO H MEHATRONIKO .petrol.si nadaljevanje s strani 337 ■ 24th International Maintenance Conference IMC-2009 and Predictive Maintenance Technology Conference, and Lubrication World PdM-2009 -24. mednarodna konferenca o vzdrževanju 2009 skupaj s Konferenco o preventivnem vzdrževanju 2009 17.-19. 11. 2009 Hilton Ocean Walk Village Daytona Beach, Fla, USA Organizator/Informacije: - www.maintenanceconference. com nadaljevanje na strani 363