Trenje

Pojam i vrste trenja

Pod pojmom trenja podrazumjeva se pojava suprostavljanja kretanju tijela,nije važno koje je kretanje (translatorno,rotaciono ili složeno) niti da li se nalazi sredstvo za podmazivanje između između površina koje se relativno kreću i uvijek se misli na spoljašnje trenje.U tribotehničkim sistemima se najčešče javljaju kombinacije trenja npr. trenje klizanja i kotljanja,trenje klizanja i trenje u tečnom sloju ili kombinacija sva tri trenja zajedno.

SLIKA:3.1

-trenje klizanja-sila trenja klizanja je proporcionalna normalnoj sili koja djeluje na nominalnu

površinu kontakta. - koef. trenja klizanja

L. da Vinči je ustanovio koeficijent trenja klizanja i to 1508 god.

Amontous je postavio hipoteze za relativno klizanje dva tijela 1699 god.

-sila trenja je produkt normalne sile i koef. trenja -veličina sile trenja ne zavisi od veličine kontaktne površine-koef.trenja ne zavisi od vrste materijala u kontaktu i relativne brzine kretanja-koef.tenja se kreće oko vrijednosti

Kasnija istraživanja su pokazala da neke od navedenih hipoteza nisu tačne.

SLIKA 3.3 i SLIKA 3.4

Dinamički koef.trenja klizanja

Sila trenja klizanja pri mirovanju je veća od sile trenja klizanja pri kretanju,koef. trenja klizanja pri mirovanju je veći od koef. trenja klizanja pri kretanju.Koef. trenja klizanja zavisi od niza faktora.I trošenje utiče na koef. trenja klizanja.

-trenje kotrljanja-nastaje kada se neko tijelo kotrlja po tavnoj ili zakrivljenoj površini,a sila trenja kotrljanja predstavlja otpor tom kretanju.Neizvodivo je apsplutno čisto kotrljanje.Moguče je samo za apsolutno čvrsto tijelo.Najčešče se se javlja u kombinaciji sa trenjem klizanja.S tribološkog aspekta interesantni su slučajevi kotrljanja po ravnoj površini, kotrljanja između dvije paralelne površine koje se relativno kreču i kotrljanja po zakrivljenim površinama.

SLIKA 3.5

-sila kotrljanja -sila opterečenja - Reakcija podloge

Ako uslov nije zadovoljen onda dolazi do klizanja umjesto kotrljanja.Svaki konkretan

slučaj prorauna koef.trenja kotrljanja,odnosno,otpora kotrljanja je različit.

-trenje u tečnom sloju-kontaktne površine su razdvojene mazivom.Riječ je o kontaktu površine jednog tijela sa mazivom i kontaktu tog istog maziva sa površinom drugog tijela.Na taj način je stvoren uslov za trenje unutar sloja tečnosti.Granični sloj tečnosti može potpuno ili djelomično pokrivati neravnine ili ih neče prekrivati.Ako su neravnine potpuno prekrivene slojem tečnosti radi se o glatkim površinama,a ako nisu perkrivene radi se o hrapavim površinama.

SLIKA 3.7

Newton-ov zakon za strujanje tečnosti između dvije površine

- naprezanje na smicanje ; F- tangencijalna sila ; A-površina na koju djeluje F

-dinamički viskozitet ; v-brzina kretanja ; h-debljina sloja tečnosti; -gradijent brzine

Koef.trenja unutar tečnosti proporcionalan je veličini koef.dinamičkog viskoziteta.S obzirom na vrijednost dinamičkog viskoziteta postoje dvije grupe rečnosti:-tečnosti kod kojih dinamički viskozitet ima konstantnu vrijednost bez obzira na promjenu naprezanja na smicanje ili gradijenta brzine i još se nazivaju njutnovskim tečnostima.-tečnosti i pastozne materije kod kojih se dinamički viskozitet mijenja sa promjenom naprezanja na smicanje i gradijenta brzine i još se nazivaju nenjutnovskim tečnostima.Pojam kinematskog viskoziteta koji predstavlja odnos dinamičkog viskoziteta i gustine tečnosti:

Teorija trenja

Adhezivna teorija trenjaZasniva se na analizi posljedica plastične deformacije kada atomi jedne i druge površine u kontaktu dolaze u polje djelovanja privlačnih sila.Prenos sila pri tenju klizanja ostvaruje se u uslovima kontakta vrhova neravnina sa ekstremno velikim specifičnim pritiscima i temperaturama.Stvarna površina kontakta u kojoj se zbog navedenih uslova stvaraju mikrozavari je :

SLIKA 3.8

U tom trenutku dolazi do stvaranja čvrstih veza između materijala površina u kontaktu.Ova čvrta veza predstavlja novoformirano čvrto tijelo povezano sa materijalima površina u kontaktu.Ovaj proces se naziva mikrozavarivanje,a mjesta mikrozavara nazivaju se adhezivnim vezama.Sila za razaranje adhezivne veze predstavlja osnovnu komponentu sile trenja tj:

gdje su: -stvarna površina kontakta

-otpornost na smicanje mekšeg materijala u kontaktuZa proces razaranja adhezivnih veza karakteristična su 3 slučaja :

-kada je otpornost na smicanje mikrozavara veča od otpornosti na smicanje oba materijala u kontaktu.

-kada je otpornost na smicanje adhezivne veze manja od otpornosti na smicanje oba materijala u kontaktu, doći će do smicanja u samom mikrozavaru.

-kada je otpornost na smicanje adhezivne veze manja od otpornosti na smicanje jednog od materijala u kontaktu,a veća od otpornosti na smicanje drugog onda će smicanje nastupiti u materijalu sa manjom otpornošću na smicanje.

SLIKA 3.9

U obzir se moraju uzeti i uticaj oksidacijskih i adsorbovanih slojevakoji utiču na otpornost na smicanje,kao i zagrijavanje usljed čega dolazi do zakaljivanja.Mikrozavarivanje po cijeloj površini stvarne površine komada nije uvijek tačna.Samo dio vrhova se plastično deformiče a veči dio elestično ili elastično-plastično.

Čerti karakteristikna poskulata adhezivne teorije su:

-za metalne materijale stvarna površina kontakta definisana je ravnotežom plastičnih deformacija površina

-sila trenja je u svom največem djelu rezultat djelovanja sile potrebne za razaranje adhezivne veze na mjestu najmanje vrijednosti otpornosti na smicanje

-obe površine u kontaktu su prekrivene slojevima oksida i kontaminata čija je otpornost na smicanje jednaka ili manja od otpornosti na smicanje osnovnog materijala

-odstupanje u praktičnim slučajevima u odnosu na ovu teoriju trebaju se analizirati sa konkretnim specifičnostima

Molekularna teorija trenja

Osnovu čini posmatranje rasporeda atoma na kontaktnim površinama pri čemu postoje privlačne i odbojne sile.Ako je stanje mirovanja onda postoji uravnoteženje sile opterečenja sa zbirom elementarnih odbojnih sila između molekula i atoma.Pri relativnom kretanju dolazi do kidanja veza između parova atoma koji na taj način uravnotežuju spoljnu silu.Kod realnih triboloških sistema sila trenja i spoljnja sila mnogo je veča od zbira privlačnih sila.

SLIKA 3.11

prema tome ukupna sila

-rezultujuće naprezanje od privlačnih sila

Stvarni koef.trenja u posmatranom slučaju je: gdje su:

W-energija molekularnih veza ; FON – elementarna odbojna sila C-faktor koji uzima u obzir pravac kretanja tijela u odnosu na osu kristalne rešetkeI – rastojanje između centra molekule

Molekularno-mehanička teorija trenjaosnovu čini istovremeno razmatranje međumolekularnih djelovanja kao i deformaci. Procesa.

SLIKA 2.21 i SLIKA 3.12

Površina čvrstih tijela se sastoji od unutrašnjih i vanjskih slojeva.Vanjski slojevi utiču na silu i koef.trenja klizanja.Ako se razaranje adhezivnih veza dešava u trećem tijelu tada se govori o vanjskom trenju,nasuprot razaranju adhezivnih veza u osnovnom matreijalu kada se govori o unutrašnjem trenju.

Prelaz između vanjskog i unutrašnjeg trenja dat je izrazom:

R i h –karakteristike površina u kontaktu -otpornost frikcione veze na smicanje-napon tečenja osnovnog materijala

Koef.trenje klizanja prema molekularno-mehaničkoj teoriji sastavljen je iz molekularne i deformacione komponente :

Trošenje

Definicija i klasifikacija trošenja

Trošenje predstavlja odstranjivanje čestica materijala s površine koja može nastati zbog čitavog niza razloga.Trošenjem dolazi do promjene geometriskog oblika i dimenzija površina mašinskih elemenata ,a takođe moguće su i značajne promjene fizičko-hemiskih karakteristika površinskog sloja materijala.Uzroci trošenja su mnogobrojni pa ih je teško sve pobrojati.

Svako pojačano trošenje koje ugrožava funkcionalnost mašinskog elementa ili koje značajno smanjuje vjek trajanja mašinskog elementa u osnovi predstavlja nepoželjnu pojavu koja u ekstremnom slučaju dostiže vrijednost loma ili otkaza mašinskog elementa.Procesi trenja i trošenja se ne mogu u potpunosti eliminisati ali raznim metodama,sredstvima i postupcima mogu ublažiti i sveti na podnošljivu mjeru.

Postoje 2 tipa trošenja: mehaničko i hemisko trošenje

Osim ova dva trošenja postoje još i termičko,tribo-hemisko i biološko trošenje koje svakako imaju manji značaj od prva dvaosnovna tipa.

Pri povišenim temp. javljaju se posebne vrste trošenja,to se termičko trošenje izdvaja kao poseban vid trošenja.

Tribo-hemisko i biološko trošenje su manje značajni tipovi trošenja.

Za fino trošenje je karakteristično da se ono odvija samo u tankim površinskimj slojevima i da čestice materijala ne prelaze veličinu od .

Za grubo trošenje je karakteristično da se odvija u dubini površine materijala u kontaktu i čestice su reda veličine do .

Adhezivno trošenje karakterišu brazde,naljepci materijala,prijenos materijala što je uzrokom odvajanja u graničnom sloju pri veoma visokim specifičnim opterečenjima.

Abrazivno trošenje se manifestuje brazdama,valovitošću,obrebotinama kao posljedicama odnošenja materijala zadiranjem vrhova neravnina tvrđeg tijela u kontaktu ili stranih čvrstih čestica.

Zamor materijala manifestuje se rupicama,risevima,jamicama različitih veličina a usljed djelovanja promjenljivih opterečenja koja izazivaju zamor odnosno lom djelića materijala.

Tribo-hemisko trošenje se manifestuje naslagama,jamicama i rupicama kao posljedica djelovanja opterećenja u sprezi sa hemiskim reakcijama između površina u kontaktu sa ili bez prisustva sredstva za podmazivanje.

Adhezivno trošenje

Adhezivno trošenje je posljedica opterećenog kontakta površina tijela u relativnom kretanju.Glavna manifestacija adhezivno trošenja je stvaranje i razaranje adhezivnih veza(mikrozavara)pri čemu razaranjem nastaju produkti adhezivnog trošenja u obliku slobodnih čestica ili naljepaka na površinama.

Dvije glavne pojave adhezivnog trošenja su : stvaranje mikrozavara i njihovo razaranje.

Mjesto razaranja može biti u samom zavaru,jednom ili drugom materijalu,a sve ovisi od odnosa vrijednosti otpornosti na smicanje.Nekada se razaranje mikrozavara dešava upravo u samom mikrozavaru te se tada i ne govori o adhezivnom trošenju,a u praksi ga nalazimo pri klizanju čelika po kalajnim legurama.Do jačeg adhezivnog trošenja dolazi u slučaju kada je otpornost na smicanje jednog materijala u kontaktu veća od otpornosti na smicanje drugog materijala,ali i od otpornosti na smicanje mikrozavara.Tada se trošenje manifestuje ljepljenjem mekšeg materijala po površini tvrđeg.Kada je otpornost na smicanje mikrozavara veće od otpornosti na smicanje oba materijala,onda smicanje nastaje ili u jednom ili u drugom materijalu.

SLIKA 4.14

S ciljem jednostavnije analize adhezivnog trošenja uveden je pojam -faktora koji može korisno poslužiti za procjenu vijeka trajanja mašinskih elemenata,a posebno kliznih ležajeva.Za graničnu vrijednost faktora postoji obrnuta proporcionalnost između pritiska i brzine klizanja.

Normalno adhezivno trošenje je proporcionalno opterećenju i putu klizanja. s-put klizanja FN-opterećenje kontakta k-specifični faktor trošenja

Manifestacija težih oblika adhezivnog trošenja je lako zaribavanje i teško zaribavanje zavarivanjem.Lako zaribavanje je prepoznatljivo po karakterističnim risevima orjentisanim u pravcu relativnog kretanja.Slučaj teškog zaribavanja je najteži slučaj adhezivnog trošenja kod koga se uočavaju risevi značajne dubine,sa čestim slučajevima mjestimičnog odvajanja dijelova materijala površina.

SLIKA 4.19

Abrazivno trošenje

Osnovu abrazivnog trošenja predstavlja odstranjivanje materijala usljed djelovanja neravnina tvrđeg materijala po površini mekšeg matrijela.Abrazivno trošenje uzrokuje i slobodne čestice koje se nalaze u zoni kontakta između površina.Po svom karakteru predstavlja klasično rezanje za koje su neophodna tri uslova:

-razlika u tvrdoći materijala u kontaktu , geometrija neravnine koja abrazivno troši drugu površinu i relativno kretanje.

SLIKA 4.20

Prema ovim slikama zapremina odnešenog materijala je gdje su :r-poluprečnik dodirnog kruga neravnine tvrđeg materijala h-dubina prodiranja s-dužina puta kontakta

Ukupna zapremina je : n-broj kontakata

Ovi izrazi analiziraju zapreminu abrazivnog trošenja čisto s geometriskog aspekta.Uzimajući u obzir i ostale faktore kao što su vanjsko opterečenje i tvrdoća mekšeg materijala

u kontaktu dobijemo : gdje su : -tvrdoća mekšeg materijala u kontaktu

-spoljna sila -konstanta abrazivnog rošenja

Između abrazivnog i adhezivnog trošenja postoji uska veza,naročito kada se između površina u kontaktu nalaze strane čestice koje najčešće struje u sloju sredstva za podmazivanje.Strukture sa većom tvrdoćom imaju veču otpornost na abrazivno trošenje(martenzit) u odnosu na mekše strukture(perlit i ferit)

SLIKA 4.23

Kod abrazivnog trošenja nekada nije dovoljno znati samo tvrdoću materijala površine koja se troši,nego i odnos tvrdoća te površine koja se abrazivno troši.Nazivamo ga koef.tvrdoće.

Povečanje koef. tvrdoće može nastuiti usljed povečanja tvrdoće površine koja se troši.Veći značaj ima abrazivno trošenje izazvano djelovanjem čvrstih čestica stranog materijala koje mogu biti različitog porijekla.U kontaktnu zonu tribološkog sistema ove čestice mogu dospjeti iz okoline u toku eksplatacije mašinskih elemenata ili nastaju u samoj zoni kontakata kao produkti drugih vrsta trošenja.

S aspekta istošenosti površina razlikujemo:

-lako abarazivno trošenje(u obliku sitnih ogrebotina) -teško abarazivno trošenje(dolazi kada su tvrde čestice većih dimezija)

Trošenje usljed zamora materijala

Naprezanja u materijalu mogu biti različitog intenzititeta i karaktera.Pojava naprezanja na smicanje najčešće se pojavljuju kod relativnog kretanja a mogu biti uzrokovana klizanjem ili kotrljanjem.Ukoliko su ovakva naprezanja cikličnog karaktera,poslije određenog broja ciklusa doći će do oštećenja površine koja se zove zamor materijala.I zamor materijala spada u majraširenije mehanizme trošenja mašinskih elemenata pored abrazivnog i adhezivnog trošenja.

Pored relativnog kretanja i termičko djelovanje u eksploataciji mašinskih elemenata može biti uzrok zamora materijala.Trošenje usljed zamora materijala je jedan od glavnih uzroka ograničenog vijeka mašinskih elemenata.Znači osnovni uslov za pojavu ovakvog rošenja jeste ciklična promjena opterećenja.

SLIKA 4.30

Ako opterećenje nije ciklićno promjenljivog karaktera,zamor materijala izostaje.Kod kotrljajućih ležajeva karakteristićan je ovaj vid trošenja.Opterećenja kod ovakvih elemenata osciluju od 0 do maximuma.Manifestacija ovog trošenja se ogleda u odlamanju djelića materijala s površine.Tako istošena površina ima karakterističan reljef sastavljen od niza mnjih ili većih rupica-pitinga.

S aspekta kontrole trošenja potrebno je razmotriti faktore koji utiču na proces trošenja a to su:

-broj ciklusa promjene opterećenja , -velićina opterećenja, -hrapavost površina u kontakti -mehaničke osobine materijala te ostali uslovi u tribotehničkim sistemima(vrsta maziva, vrsta podmazivanja).

Broj ciklusa promjene opterećenja pri kome nastaje trošenje usljed zamora materijala možemo

odrediti iz slj. izraza : gdje su :

-ekspon. čija vrijednost ovisi od uslova frikcionog spoja -naprezanje u kontaktnom sloju-naprezanje u kontaktnom sloju tjela manje tvrdoće izazvano spoljnim opterećenjem

Pojava tzv. pitinga karakteristićna je pri uhodavanju zupčanika gdje se javljaju manje rupice u području podionog kruga.Početnim pitingim površine bokova zuba zupčanika se prilagođavaju jedne drugima,tako da se eleminišu lokalna preopterećenja.

Teorije podmazivanja

Klasifikacija vidova i tipova podmazivanja

Pojam podmazivanje predstavlja skup načina,tehnika i metoda koje se primjenjuju u tribološkim sistemima s jednim osnovnim ciljem ,a to je smanjenje sile trenja ,a time i trošenja mterijala.Ovaj cilj se ostvaruje potpunim razdvajanjem spregnutih površina slojem maziva.

Mazivo se lakše smiće te na taj način stvara manji otpor relativnom kretanju površina.

Osnovna tri vida podmazivanja su:granično,mješano i potpunim slojem maziva.Kod podmazivanja potpunim slojem maziva razlikuje se hidrodinamičko , hidrostatičko i elastohidrodinamičko podmazivanje.

Debljina sloja maziva izračunava s ena osnovu izraza :

h-debljina sloja maziva-srednja aritmetička odstupanja profila od srednjih nominalnih linija profila

kontaktnih površina.

Granično podmazivanje nastaje uz uslov : ;

Miješano podmazivanje nastaje

Hidrodinamičko i hidrostatičko podmazivanje je prisutno :

Elastohidrodinamičko podmazivanje nastaje pri :

Pri relativnom kretanju površina prisutno je samo unutrašnje trenje ,trenje u tečnom sloju maziva.

SLIKA 5.1

Koef.trenja pri različitim vidovima podmazivanja ima različite vrijednosti.

SLIKA 5.3

Granično podmazivanje

To je podmazivanje kod koga sloj maziva nema dovoljnu debljinu da bi potpuno razdvojilo površine u kontaktu.Kod ovog podmazivanja kontakt površina se ostvaruje neposredno.

Stvaranjem graničnog sloja omogućava se manje trošenje površina smanjenjem trenja. Granični sloj nastaje djelovanjem djelovanjem aditiva za visoke pritiske koji se nalaze u mazivu,aditiva za smanjenje trošenja i djelovanjem polarnih aditiva.

Katakteriše ga :

-zanemarljivi su uticaji reoloških karakteristika maziva i hidrodinamičkog efekta-površine su u neposrednom kontaktu na osnosvu čega debljina sloja maziva teži nuli-tribološke karakteristike sistema su definisane fizičkim i hemiskim međudjelovanjem

tankih slojeva maziva i površina čvrstih materijala

Granični slojevi moraju imati sljedeče osobine:

-da su postojani pri promjeni uslova rada ,naročito pri povačanju temp.kontakata čvrstih površina

-da imaju malu vrijednost smicajnog napona što će obezbjediti manju vrijednost koef. trenja

-mogućnost smanjenja površine dodira čvrstih materijala-mogućnost povećanja stvarne površine kontakta ostvarene u graničnim slojevima

Pri graničnom podmazivanju sila trenja se sastoji iz dvije komponenete:sile trenja klizanja i sile trenja u tečnom sloju

SLIKA 5.4

Granični slojevi mogu nastati na tri načina:hemiskim reakcijama,hemiskom adsorbcijom i fizičkom adsorbcijom.Ako se molekule iz maziva vežu sa metalnim površinama tada se radi o fizičkoj adsorbciji.Ako su molekule iz maziva vezane sa metalnim površinama hemiskim vezama tada se govori o hemiskoj adsorbciji.Upravljanje tribološkim sistemima sa predomonantnim graničnijm podmazivanjem ostvaruje se upotrebom odgovarajučeg maziva sa odgovarajućim aditivima.

SLIKA 5.5

Miješano podmazivanje

To je podmazivanje prijelazni oblik između podmazivanja u potpunom sloju tečnosti i graničnog podmazivanja.Pri miješanom podmazivanju mjestimično dolazi do direktnog

kontakta površina ,do suhog trenja.Opterečenje s jedene na drugu površinu se prenosi dijelom preko direktnih kontakata a dijelom preko sloja maziva.

SLIKA 5.6

Sila trenja sastavljena je od dvije komponente:sile trenja u tečnom sloju i sile trenja površina bez prisustva maziva.

Sila trenja na mijestu direktnog kontakta može biti sastavljena od dvije komponente:

-Komonente sile trenja potrebna za razaranje adhezivnih veza i-Komponente sile trenja potrebna za smicanje neravnina mekšeg materijala

neravninom tvrđeg materijala u kontaktu

Sila trenja pri miješanom podmazivanju je :

-koef.trenja klizanja-površina trenja

h-debljina sloja maziva-dinamički viskozitet

v-relativna brzina kretanja

Koeficijent trenja pri miješanom podmazivanju je :

K-bezdimenzionalni koeficijent koji uzima u obzir geometriju kontakta

p-pritisak kontakta

Hidrodinamičko podmazivanje

Osnov hidrodinamičkog podmazivanja je:

SLIKA 5.7

Slučajevi hidrodinamičkog podmazivanja spadaju u grupu podmazivanja potpunim slojem

maziva.Za trenje u tečnom sloju vrijedi :

-naprezanje na smicanje u sloju tečnostih-udaljenost površina

D-gradijent brzine

-dinamički viskozitetu-brzina u pravcu x-ose

S obzirom na Newton-ov zakon imamo da je :

Za različite presjeke klinastog sloja tečnosti mogu se uočiti različiti dijagrami promjene brzine lamela tečnosti.Ako je slučaj da je brzina donje površine u1=0 ,a brzina gornje kose površine u2=v onda je brzina sloja tečnosti uz tu površinu u bilo kojem presjeku u pravcu x-ose jednaka i iznosi u2=v .A brzina sloja tečnosti uz donju nepokretnu površinu je u1=0 Dijagram promjene brzine se mijenja u zavisnosti od geometrija površina i hidrodinamičkih uslova tečenjaPostoje tri karakteristična slučaja:

1.) 2.) 3.)

SLIKA 5.9

S obzirom na karakter promjene brzina pojedinih lamela tečnosti u različitim presjecima a u zavisnosti od veličine relativne brzine kretanja stvoritče se takvi uslovi gdje se pritiskom u tečnosti obezbjeđuje nošenje spoljnjeg opterečenja FN.Ovakvo stanje se naziva stanje hidrodinamičkog pritiska ili hidrodinamičko podmazivanje.

Promjena brzine nastaje kao posljedica promjene pritiska u mazivu tokom njegovog kretanja kroz zazor h promjenljive veličine.Osnovna j-na hidrodinamičkog podmazivanja zove se Reynolds-ova j-na.

Razlikujemo tri slučaja za desnu stranu j-ne tj. :

- -za stacionarno opterećenje ležaja pri kontantnoj brzini

- - za opšti slučaj ležaja sa promjenljivim opterečenjem

- - za ležaj sa promjenljivim opterećenjem kada se rukavac ležaja kreće u

radijalnom pravcu

Reynolds-ova j-na koristi se za proračun radnih karakteristika hidrodinamičkih ležaja

Hidrostatičko podmazivanje

Ako su površine u međusobnom relativnom kretanju tada se govori o hidrostatičkom podmazivanju.Naime u slučaju da se mazivo između opterečenih površina dovede pod pritiskom ali takvim pritisko da se savladaju pritisci međusobnog opterečenja dolazi do razdvajanja površina.

U slučaju korištenja gasa radi se o aerostatičkom podmazivanju.Kod hidrostatičkog podmazivanja skoro da i nema suhog trenja.Specifičnom pritiku od spoljnjeg opterečenja suprostavlja se hidrostatički pritisak stvoren pumpom.

SLIKA 5.12

Da bi se obezbjedila razdvojenost površina treba da se ispuni uslov da je vrijednost srednjeg hidrostatičkog pritisaka bude jednaka specifičnom pritisku od opterečenja tj.

.

Ovo podmazivanje je našlo veliku primjenu kod kliznih ležajeva gdje je potrebno smanjenje trenja pri pokretanju,pri manjim vrijednostima brzina.

Nedostatak kod ovog podmazivanja je taj što je potrebno imati poseban uređaj odnosno sistem.Karakteristične veličine pri hidrostatičkom podmazivanju su:protok,debljina sloja maziva,viskozitet,pritisak i td.

Da bi se mazivo potisnulo kroz ležaj potrebno je uložiti energiju koja je:

Povečanjem debljine sloja maziva u ležaju smanjuje gubitke usljed trenja dok se istovremeno povečava gubitak usljed pumpanja maziva u ležaj.

Minimum utrošene energije se dostiže pri određenoj vrijednosti debljine sloja maziva jer energija trenja koja se troši na trenje direktno zavisi od debljine sloja maziva.

Sredstva za podmazivanjeSredstva za podmazivanje se nazivaju ona sredstva bez obzira na njihov hemiski

sastav,porijeklo ili agregatno stanje,koja služe za smanjenje sila trenja na kontaktnim površinamamašinskih elemenata.Mazivna sposobnost ili sposobnost podmazivanja predstavlja rezultat svih hemiskih i fizičkih osobina maziva,zajedno u sprezi sa karakteristikama tribološkog sistema u kome se koristi.Osnosvi zahtjevi koji se traže od sredtava za podmazivanje su da:

- ima hemisku postojanost i otpornost prema koroziji

-smanji gubitke mehaničke energije u tribološkom sistemu-se može separisati od raznih nečistoća s kojima dođe u kontakt prilikom upotrebe-se što manje štetno utiče na tribološki sistem

Prema hemiskom sastavu maziva djelimo na:-organska -neorganska

U tehničkoj praksi s obzirom na agregatno stanje djelimo ih na:-pastozna maziva-gasovita maziva-tečna maziva-čvrsta maziva

Prema porijeklu djelimo ih na:-prirodna -sintetička

Međunarodna organizacija za standarditzaciju ISO dala je klasifikaciju prema kojoj se proizvodi dobijeni iz nafte djele na 5 osnovnih grupa:

F-gorivaS-solventi i bazne sirovine za hemisku industrijuL-maziva,industriska ulja i slični proizvodiW-voskovi i parafiniB-bitumeni

OZNAKA PODRUČJE PRIMJENEA Protočno podmazivanjeB Podmazivanje kalupaC Zupčasti prijenosniciD Kompresori i rashladni uređajiE Motori sa unutrašnjim sagorijevanjemF Cirkulacioni sistemiG Klizne staze i vodiliceH Hidraulički sistemiM Obrada metalaN Električne instalacijeP Pneumatski alatQ Prijenos toploteR Privremena zaštita od korozijeT Turbinska postrojenjaU Termička obradaX Primjena mazivnih mastiY Ostala primjenaZ Cilindri parnih mašina

Ulja za zupčaste prijenosnike – C

Prilikom odabiranja ulja za zupčaste prijenosnike razmatraju se sljedeći uslovi rada i karakteristike konstrukcije prijenosnika:

-uticaj vode-radna temperatura i snaga-mjesto ugradnje,odnosno tip pogona

-vrste zupčanika i prijenosni odnos-karakter opterečenja

Ulaj za podmazivanje zupčanika trebaju da ispune sljedeče:

-odvođenje toplote nastale trenjem-smanjenje trenja pri prijenosu snage-smanjenje ili sprečavanje trošenja i mehaničkih oštečenja

Takođe još od ulja se zahtjeva da spriječi nastajanjekorozije zupčanika i ležaja,prodiranje nečistoča u prijenosnike što nisu primarni zadaci ulja ali se ovime znatno uticati na vijek trajanja mašinskog elementa.S tribotehničkog i tribološkog aspekta postavljaju se slj.zahtjevi:

-odvesti nastalu toplotu-ukloniti čestice koje su nastale trošenjem-obezbjediti nastanak mazivnog sloja na kontaktnim površinama bokova zuba u

uslovima konkretnih brzina relativnog kretanja,opterečenja i radnih temperatura

Njaveču pažnju treba posvetiti viskozitetu kao i sklonosti prema pjenjenju kada se bira ulje za podmazivanje.Postoji nekoliko grupa ulja za zupčaste prijenosnike :

-ulja za automobilske mjenjače-ulja za zupčaste prijenosnike u industriji-višenamjenska ulja za traktore-ulja za zupčaste prijenosnike kod automobila

Ulja za automobilske mjenjače pokrivaju dva najpoznatija tipa ovih ulja,prema specifikacijama General Motors-a i Ford-a.Jedina i glavna razlika je u veličini koef.trenja. Ford-ova ulja daju više vrijednosti koef.trenja pri nižim brzinama klizanja,dok General Motors-ova ulja obrnuto.Obe vrste ulja su niskog viskoziteta,dobrih visoko-temperaturnih i nisko-temperaturnih karakteristika.Ove dvije vrste ulja se ne smiju međusobno miješati.

Ulja za zupčaste prijenosnike u industriji u uslovima kada je dostizanje radnih temeperatura i do 100 C ,kada dolazi do pada viskoziteta i ubrzanog procesa oksidacije ulja propisani su zahtjevi koja ova ulja moraju imati.Najnovija ulja za podmazivanje zupčastih prijenosnika u industriji sadrže bezpepelne sumpornofosfatne aditive.

Kod višenamjenskih ulja za traktore koriste se dvije vrste :motorna ulja za podmazivanje motora i višenamjensko ulje za podmazivanje elemenata transmisije,hidraulike i more kočnice i spojnice.Višenamjensko ulje za traktore treba da zadovolji:-podmazivanje potapanjem spojnica i kočnica kod traktora zahtjeva ulja koja će obezbjediti koef.trenja određene vrijednosti-hidraulički sistem zahtjeva ulje visokog stepena čistoće sa dobrom sposobnošću filtriranja-mjenjač traktora zahtjeva kvalitetno ulje zbog visokih specifičnih opterečenja

Kod ulja za zupčaste prijenosnike kod automobila razvijena je posebna klasa zupčaničkih ulja.Osnosvni razlog je karakter opterečenja i uslovi eksploatacije.Ovdje se postavljaju dva osnovna zahtjeva.sposobnost nošenja opterečenja i lakoću mijenjanja stepena brzina.

Ulja za kompresore – D

Kriterij za izbor kompresorskih ulja zavisi od niza faktora kao što su: Konstruktivna izvedba kompresora,stepen kompresije,temperatura kompresije i medij koji se komprimira.Vijčani i rotacioni kompresori su u srednjem nivou što se tiče problema podmazivanja,dok su klipni kompresori dosta kritični s tribološkog aspekta,a najmanje probleme stvaraju turbokompresori.Ulja za kompresore djele se u tri grupe i to prema području primjene na:

-ulja za kompresore rashladnih uređaja-ulja za podmazivanje kompresora-ulja za podmazivanje vakum pumpi

Ulje za podmazivanje kompresora ima višestruke zadatke pri radu kompresora.Potrebno je ostvariti dobro podmazivanje,smanjenje trenja i trošenja,poboljšanje izoliranja kompresorskog prostora zapitivanjem s jedne strane,dok s druge strane treba spriječiti negativan uticaj stranih čestica i nečistoća koje na usisnom dijelu kompresora ulaze u sistem.Osim termičke i oksidacione stabilnosti važna jeosobina i temp.samozapljenja.Čestice željeznog oksida ubrzavaju sratenje ulja te snižavaju temp.samozapaljenja pod određenim pritiskom.

Za podmazivanje vakum pumpi koje rade pri visokom vakuumu koriste se specijalana ulja. Zavisno od viskoziteta i tačke vrelišta ova ulja se koriste za podmazivanje klipnih i rotacionih vakum pumpi.

Ulja za kompresore rashladnih uređaja-rashladni kompresori rade na principu kompresije gasa.Medij neprekidno prelazi iz jednog u drugo agregatno stanje i pritome se pri prelsku iz tečnog u gasovito stanje oduzima toplota od tijela koje e rashlađuje.Kompresija gasa se vrši klipnim,strujnim a u novijevrijeme i vijčanim kompresorima.Osima osnovnog zahtjeva a to je odvođenje toplote sa zagrijenih djelova kompresora,treba da obezbjedi zapitivanje kompresorskih komora i ventila.Visokorafinisana mineralna ulja naftenskog porijekla se najčešće koriste kao ulja za podmazivanje rashladnih kompresora.Polusintetička i sintetička ulja koriste se ako je miješanje ulja potrebno svesti na najmanju moguću mjeru.ova ulja imaju dobre niskotemperaturne karakteristike i termičku stabilnost.

Ulja za motore sa unutrašnjim sagorijevanjem – E

Ova vrsta sredstava za podmazivanje zauzimaju oko 50 % ukupne potrošnje maziva. Najvažnije karakteristike upotrebe motornih ulja su rad u teškim uslovima,veliki broj specifičnih zahtjeva koji se moraju zadovoljiti te relaivno kratak vijek upotrebe.

Pri visokim temp. moraju imati dovoljo visok viskozitet radi zadovoljavanja uslova podmazivanja i zapitivanja između klipa i cilindra.Pri niskim temperaturama u uslovima pokteranja motora,viskozitet ovih ulja mora biti dovoljno nizak,čime se obezbjeđuje lagan i siguran start motora.

Motorna ulja moraju imati visoku oksidacionu stabilnost jer temp ulja u karteru je oko 150 °C ,a u zoni klipnih prstnova i do 250°C.Ova ulja moraju da sadrže i aditive protiv trošenja zbog uslova graničnog podmazivanja koje se javlja u gornjem dijelu bloka motora.Široka primjena SUS motora uslovila je podjelu ovih ulja prema segmentima primjene na:

-ulja za dvotaktne motore-ulja za avionske motore-motrorna ulja za traktore-motorna ulja za putničke automobile-uljaza gasne motore-motorna ulja za komercijalna vozila-ulja za broske motore

Takođe postoje još dvije vrste ulja i to ulja za zaštitu unutrašnjih površina motora i ulja za tzv. prvo tvorničko punjenje motora kada se vrši probni rad motora i kada se kod većine kontaktnih površina skidaju vrhovi neravnina.

Motorna ulja za komercijalna vozila –to su ulja za podmazivanje autobusa,građevinske i rudarske mehanizacije,motora teretnih vozila i jednim naziviom ih zovemo ulja za komercijalna vozila.Ova vozila su najčešće opremljena dizel motorima.Dizel motori su zadnjih godina doživjeli značajne izmjene u smislu pouzdanosti,promjene odnosa radne zapremine cilindra i snage,pogonske sigurnosti,smanjenja potrošnje goriva te produženog vremena zamjene ulja.Sigorno značajnu ulogu svemu ovome je dala kvalitenija ulja za motore.Na ulje kod dizel motora veliki uticaj ima i kvaliteta dizel goriva.Uljima za komercijalna vozila dodaju se deterđentsko-disperzantni aditivi i aditivi protiv trošenja.Udio ovih aditiva je i do 25%.Za normalne uslove eksploatacije rok zamjene ulja kod ovihvozila kreće se od 10 000 do 20 000 km pa čak i više.

Ulja za avionske motore-postavlja se zahtjek isti kao i kod motora putničakih vozila.Jedina razlika je u tome što ova ulja nisu uvijek izložena visokim temperaturama.I danas se koriste ulja koja su u principu nisko aditivirana i pri izgaranju proizvode vrlo malu količinu pepela. Ulje se najčešće mijenja 100 do 200 sati leta.

Ulja za gasne motore-najbolje su se pokazala tzv. visokorafinisana bazna ulja.Nema bitnije ralie u odnosu na zahtjeve benzinskih i dizel motora.njačešće se koriste ulja za podmazivanje motora kod putničkih vozila.

Motorna ulja za putničke automobile treba da osigura lak start motora te da što je moguće više smanji potrošnju goriva,da zadovolji uslove rada motora u različitim temperaturnim uslovima. Multigradna ulja najbolje odgovaraju ovim zahtjevima.Od ukupne potrošnje goriva u nekom motoru oko 8% troši se na savladavanje graničnog trenja,a oko 16% na trenje u tečnom sloju. Upotrebom kvalitetnijg ulja moguće je smanjiti potrošnju goriva i do 7,5%.

Ulja za dvotaktne motore-osnovna razlika podmazivanja kod ovihmotora je što se ulje miješa sa gorivom i zajdno s njim transportuje do mjesta podmazivanja da bi dospjelo do prostora za sagorijevanje i nepovratno se izgubilo.Udio ulja u mješavini danas iznosi oko 2% a čak i 1%.

Ulja za broske motore-koriste se nekoliko različitih tipova motora.Na manjim brodovima koriste brzohodni dizel motori,a na većim brodovima pogon su sporohodni dvotaktni motori i srednjehodni dizel motori.Osnovni zahtjev za ulja je sposobnost neutralizacije jakih kiselina koje nastaju sagorijevanjem goriva za ove motore a koja sadrže veče količine sumpora.Ova ulja moraju imati dobru sposobnost dispergovanja taloga nastalog sagorijevanjem.

Podmazivanje mehaničkih sistema

Motori sa unutrašnjim sagorijevanjem