Uleiuri. Proprietati fizico - chimice - sisteme de ungere

Sisteme de ungere

In functie de procedeul de aducere a lubrifiantului la suprafetele de frecare ale pieselor motorului, se deosebesc urmatoarele sisteme de ungere:

- prin stropire sau barbotaj;

- prin presiune;

- prin picurare sau scurgere;

- prin amestec.

Ungerea prin stropire sau barbotaj se caracterizeaza prin faptul ca uleiul aflat in baia de ulei a motorului este antrenat de piesele mobile ale mecanismului biela  manivela si improscarea sub forma de picaturi spre piesele de frecare.

Intensitatea procesului de ungere prin stropire depinde de pozitia automobilului, de viteza de rotatie a arborelui cotit si de nivelul uleiului in baia de ulei.

Ungerea prin presiune se caracterizeaza prin faptul ca uleiul este condus prin conducte in mod fortat de catre pompa la toate locurile de ungere. In acest fel se asigura debitarea cantitatii de ulei corespunzatoare solicitarilor la care sunt supuse diferite piese. Presiunea de lucru a uleiului in astfel de instalatii asigura in acelasi timp spalarea impuritatilor mecanice produse prin uzarea pieselor in frecare si racirea acestora.

Ungerea prin picurare se produce prin scurgerea si prelungirea uleiului de pe unele piese ale motorului aflate desupra punctelor unse in acest mod.

Un exemplu de ungere prin picurare il constituie tijele impingatoare ale supapelor, tacheti si camele motoarelor la care uleiul iesit din lagarele axului culbutor se scurge spre baia de ulei.

Ungerea combinata sau mixta se caracterizeaza prin faptul ca piesele cele mai importante ale motorului se ung sub presiune, iar celelalte prin stropire sau prin picurare.

Sistemul de ungere este format din doua circuite de ulei, unul principal si altul secundar. Circuitul principal de ulei cuprinde rezervorul de ulei, pompe de ulei, conductele prin care se deplaseaza uleiul spre punctele principale de ungere si supapele de siguranta. Circuitul secundar cuprinde filtre de ulei si radiator de racire.

Sistemul de ungere mai contine: aparate de control pentru determinarea si indicarea presiunii, temperaturii, nivelul uleiului din carter si dispozitive de siguranta pentru prevenirea suprapresiunii in carter si conductele de ulei.

In functie de dispozitivul care formeaza rezervorul de ulei, sistemele de ungere pot fi: cu carterul uscat si cu carter umed.

Sistemul de ungere cu carter uscat este caracterizat prin existenta unui rezervor special pentru ulei, carterul motorului fiind uscat.

Sistemul de ungere cu carterul umed este cel mai raspandit pe motoarele de automobile, caracterizeaza prin aceea ca 90-95% din cantitatea totala de ulei se gaseste in carterul interior al motorului.

1.1. Uleiuri. Proprietati fizico - chimice

Uleiurile folosite la motoare trebuie sa aiba anumite calitati, care depind de proprietatile lor fizico - chimice si sunt exprimate prin indici de calitate.

Indicile calitative ale uleiurilor se impart in doua grupe:

- indici ce exprima proprietatile de exploatare ale uleiurilor: vascozitatea, capacitatea de ungere, stabilitatea de oxidare si cifra de aciditate;

- indici care servesc la controlul calitatii uleiurilor: densitatea, punctul de inflamabilitate, punctul de cogelare, culoarea, continutul de apa si impuritatile mecanice, continutul de cenusa si cifra de cox.

Vascozitatea determina marimea frecarii si a uzurii. Marimea vascozitatii relative a uleiurilor se exprima in grade engler (E⁰) .

Vascozitatea este influentata foarte mult de temeratura, insa conditiile de functionare ale motorului cer ca aceasta variatie sa fie cat mai mica. Astfel la pornire, cand motorul este rece, vascozitatea trebuie sa nu se mareasca, iar la temperaturi ridicate sa nu scada sub anumite limite.

Calitatea uleiului care exprima variatia vascozitatii cu temperatura este indicele de vascozitate Dean - Davies (indicele D.D.).

Referat: Elemente de proiectare si verificare higrotermica a cladirilor Referat: Lemnul un material natural - prelucrarea lemnului pentru constructii

Indicele de vascozitate se stabileste in raport cu doua uleiuri etalon dintre care unul cu variatie foarte mica a vascozitatii cu temperatura iar celalalt cu variatia foarte mare. Astfel uleiurile a caror vascozitate variaza putin cu temperatura au un indice de vascozitate D.D. mare. Uleiurile pentru motoare cu indicele de vascozitate D.D. in limitele a 40-90.

Uleiurile cu vascozitate mica asigura o pornire mai usoara, o reducere mai importanta a frecarii si micsorarea uzurii, ca urmare a ungerii mai bune la pornire, ele sunt in special folosite la motoarele care functioneaza pe timp rece.

La uleiurile cu vascozitate mare se asigura o mai buna etansare a segmentilor, se micsoreza cantitatea de ulei pompata de segmenti in camera de ardere si scade consumul de ulei; este recomandat pentru motoarele care lucreaza permanent la un regim termic ridicat si pentru motoarele uzate aflate in exploatare.

Capacitatea de ungere a uleiului poate fi apreciata dupa doua proprietati specifice: rezistenta filmului de ulei si onctuozitatea.

Rezistenta filmului de ulei fixata pe suprafetele pieselor in frecare este proprietatea ce asigura ungerea in cele mai grele conditii de sarcina.

Onctuozitatea este proprietatea care face ca uleiurile cu aceeasi vascozitate si in aceleasi conditii de ungere sa aiba calitati de ungere diferite. Onctuozitatea exprima capacitatea uleiului de a forma o pelicula rezistenta la suprafata pieselor aflate in frecare.

Stabilitatea la oxidare exprima gradul de rezistenta la oxidare a uleiului.

Oxidarea uleiului, care se datoreaza contactului cu aerul la temperaturile ridicate din motor este un fenomen nedorit, deoarece apar substante noi care inrautatesc ungerea.

Produsele de oxidare corodeaza piesele si foreaza depuneri; datorita acestor produse, vascozitatea uleiului creste si culoarea se inchide.

Oxidarea este intensificata de temperaturile ridicate, de spumarea uleiului si de contactul uleiului cu suprafetele metalice.

Stabilitatea la oxidare a uleiului se apreciaza prin greutatea produselor de oxidare si prin masurarea cifrei de aciditate.

Cifra de aciditate apreciaza cantitatea de substanta acida existenta in ulei

Acizii corodeaza piesele si favorizeaza oxidarea, in urma careia aciditatea creste. La uleiurile pentru motoare, aciditatea minerala si alcalinitatea lipsesc iar aciditatea organica este foarte mica: 0,05 - 0,15 mg. KOH la 1g de ulei. Densitatea uleiului este cuprinsa intre 0,89 - 0,94 g/cm³ la temperatura de 15⁰C si depinde de natura compusilor principali.

Punctul de inflamabilitate indica temperatura la care vaporii de ulei in amestec cu aerul se pot aprinde la o flacara. Aceasta temperatura trebuie sa fie cat mai ridicata pentru a evita indicele 190-260⁰C.

Punctul de congelare reprezinta temperatura la care uleiul isi pierde fluiditatea sub actiunea frigului. Acest indice permite alegerea uleiului pentru motoarele de lucreaza pe timp rece.

Punctul de congelare a uleiului pentru iarna este de -15⁰C sau -20⁰C iar a uleiurilor pentru vara este de 0⁰C sau 5⁰C.

Culoarea uleiurilor poate servi la aprecierea gradului de rafinare. In general uleiurile curate au o culoare deschisa, care se inchide din cauza depunerilor ce se produc in timpul functionarii motorului.

1.1.1. Continutul de apa si impuritati mecanice

Apa si  impuritatile mecanice patrund in ulei in timpul depozitarii si transportului. Unele impuritati mecanice, particule mecanice, cocsul si altele se produc in cursul functionarii motorului.

Apa corodeaza piesele, iar impuritatile mecanice le uzeaza si infunda canalele de ungere.

Uleiul nou este lipsit total de apa si de impuritati.

Continutul de cenusa indica prezenta in uleiuri a unor substante minerale (oxzi, saruri) ce favorizeaza uzura pieselor. Continutul de cenusa este foarte redus 0,005 - 0,02%.

Cifra cocs arata gradul in care uleiul formeaza reziduri solide prin incalzire si oxidare si se determina prin metoda Conrandson. Cifra de cocs nu apreciaza si celelalte depuneri care se produc si depinde de conditiile de functionare ale motorului. Cifra de cocs este, in general, sub 1,2%; o cifra mai ridicata o au uleiurile cu vascozitate mare.

1.2. Aditivi pentru uleiuri

Aditivii sunt substante care se adauga uleiurilor pentru a le imbunatati calitatea sau a crea noi proprietati. Aditivii pentru uleiuri se grupeaza dupa proprietatea pe care o imbunatatesc sau fenomenul nedorit pe care il reduc.

Aditivii antioxidanti franeaza procesul de oxidare prin intreruerea reactiilor chimice si prin acoperirea substantelor metalice cu o pelicula izolatoare.

1.2.1. Aditivii pentru imbunatatirea vascozitatii

Uleiurile cu punct de congelare coborat, folosite la motoarele care lucreaza la temperaturi joase, au o vascozitate prea mica la temperaturi ridicate.

Aditivii pentru imbunatatirea vascozitatii elimina acest neajuns si asigura mentinerea vascozitatii normale, atat la temperaturi joase cat si la temperaturi inalte.

Astfel de uleiuri care pot fi folosite in motoare, atat iarna cat si vara, se numesc universale sau multigrade.

Aditivii anticoagulanti coboara punctul de congelare prin franarea procesului de solidificare a unor componenti ai uleiurilor. Aditivii anticoagulanti actioneaza numai asupra uleiurilor cu vascozitate mica, folosite, in general iarna.

Aditivii detergenti impiedica formarea si mentinerea depunerilor pe piesele motorului. Actiunea lor se exercita prin franarea proceselor care produc substante straine si prin transformarea acestora in prodse ce nu se pot fixa pe piese.

Aditivii polifunctionali imbunatatesc mai multe proprietati ale uleiului si sunt formati din amestecuri de aditivi din grupele cunoscute sau din compusi organici cu actiuni complexe.