Õlid ja määrded (0)

Määrdeainete mõiste ja liigitus
Määrdeaine on tehnikas kasutatav aine mis:

• vähendab hõõrdumist, kulumist ja kuumenemist
  
• väldib sööbimist
  
• pikendab kasutusiga
  

Määrdeained jagunevad päritolu järgi:

• mineraalsed
  
• orgaanilised
  
• sünteetilised
  

Jagunevad oleku järgi:

• vedelad - mootoriõlid, transmissiooniõlid, hüdrosüsteemiõlid, industriaalõlid, eriõlid ( turbiini -, kompressori-, trafo - jt.), metallide lõiketöötlus- ja karastusõlid
  
• plastsed - kulumisvastased, kaitsemäärded, trossimäärded, tihendusmäärded
  
• tahked
  
• gaasilised
  

Nõuded õlidele
Õlid peavad vastama järgmistele nõuetele:

• peavad eraldama hõõrdepinnad õlikihiga et tekiks vedelikhõõrdumine (ka piirhõõrdumine), mis vähendab pindade kulumist ja sööbimist
  
• peavad püsima mittetöötavate detailide pinnal kaitsmaks neid korrosiooni eest
  
• peavad juhtima eemale hõõrdumisel tekkiva soojuse e. jahutama
  
• peavad tihendama hõõrdepindu ( näit. silinder - kolvirõngad)
  
• peavad pesema hõõrdepindadelt kulumisjäägid ja need välja kandma
  
• peavad jõudu üle kandma ( näit. klappide hüdrotõukurid, roolivõimendi, kalluri tõstesilinder)
  
• peavad säilitama oma omadused pikema aja vältel nii töös kui hoidmisel
  
• olema ökonoomsed ja hinnalt kättesaadavad
  

Päritolult põhiliselt mineraalõlid ( naftaõlid) ja sünteesõlid.
Võivad olla ka taimsed ja loomsed õlid ( rapsiõli, kastoorõli, oliivõli, kalamaksaõli).
Autotehnikas kasutatakse põhiliselt mootoriõlisid, transmissiooniõlisid ja hüdraulikaõlisid.
Tänapäeva autotehnika puhul:

• pikenevad pidevalt õlivahetusvälbad,
  
• vähenevad õli kogused agregaatides,
  
• tõuseb õli töötemperatuur tingituna agregaatide katmisest müra summutavate katetega.
  

 
Seetõttu peavad kasutatavad õlid olema vastava kvaliteediga.
Õlide füüsikalis-keemilised omadused
1. Tihedus - aine tihedus kujutab massi ja mahu suhet ( kg/m3 );mootoriõlidel on see 820 ... 950 kg/m3
 
Erikaal - aine kindla mahuga massi suhe sama suure mahuga vee massi temp. 20 oC
 
2. Viskoossus - on suurus , mis iseloomustab õli voolavust antud temperatuuril. Viskoossust võib defineerida kui tema vastupanuvõimet voolamisele, mis on tingitud molekulide sisehõõrdumisest.
Kinemaatilise viskoossuse mõõtühik CGS- süsteemis stooks ( St), praktikas cSt. SI -süsteemis mõõtühik (m2/s) või (mm2/s). Mootoriõlide viskoossust mõõdetakse +100 oC juures.
Tänapäevastel mootoriõlidel tuuakse välja ka nn. HTHS- viskoossus , mis iseloomustab õli omadusi suurematel koormustel ( määratakse + 150 o C juures ).
Kui kinhemaatilise viskoossuse väärtus korrutatakse õli tiheduse näitajaga mõõtetemperatuuril, saadakse dünaamiline viskoossus. Mõõtühikuks tehnilises süsteemis on puaas (P). SI -süsteemis ühikuks paskalsekund (Pa.s) või (ns/m2).
Viskoossus muutub temperatuuri muutudes . Seda muutust väljendab viskoossusindeks ( VI ).
Temperatuuri tõustes viskoossus väheneb ( õli vedeldub ) ja temperatuuri langedes suureneb ( õli pakseneb ). Mida rohkem muutub õli viskoossus temperatuuri muutudes, seda väiksem on viskoossusindeks ja seda madalam on õli kvaliteet.
Viskoossusest sõltub:

• õli pumbatavus,
  
• mootori käivitumine ja ökonoomsus,
  
• õli filtreeritavus ja kulu,
  
• mootori detailide (näit. kolvirõngaste) tihendamine .
  

Väikese viskoossusega õli surutakse koostöötavate detailide vahelt välja, liiga suure viskoossusega õli ei tungi aga tööpindade vahelistesse piludesse. See võib põhjustada mootori kiiremat kulumist.
Üleliia paksudel mootoriõlidel on halvem soojajuhtivus ja suur hõõrdetakistus, mistõttu sisehõõrdumise ületamiseks kulub mootori võimsust rohkem.
Seetõttu püütakse praktikas iga mootori jaoks valida lähtuvalt mootorivalmistaja nõuetest võimalikult väikese viskoossusega mootoriõli, et tagada detailide vahel püsiv õlikiht ja seega minimaalne kulumine.
 
3. Hangumistemperatuur – on see temperatuur, mille juures õli maha jahtudes lakkab voolamast oma kaalu mõjul. Mõõdetakse samamoodi nagu diislikütustel ( 1 min 45 o all liikumatu).
Hangumistemperatuurist tähtsam on pumbatavuse piirtemperatuur. See näitab kõige madalamat temperatuuri, mille korral õlipump suudab õli süsteemis edasi pumbata ja teda võib lugeda mootori ohutu käivitamise madalaimaks temperatuuriks.
4. Leektäpp - temperatuur, mille juures õliaurud kuumutamisel moodustavad õhuga segu, mis süttib lahtisest leegist ja põleb 5 s jooksul (Clevelandi tiigel )
Mida kõrgem on leektäpp seda kauem säilitab õli kuumenemisel oma omadused. Mootoriõlide leektäpp on vahemikus 200…250 oC. Samas 2-taktiliste mootorite bensiini-õli segus kasutatavatel õlidel peab leektäpp olema madal, et õli täielikult ära põleks.
 
5. Neutralisatsiooniarv (leelisarv TBN või happearv TAN) - iseloomustab õli korrodeerivat toimet. Mõõdetakse KOH ( mg ) hulgaga , mis kulub 1g õli kõigi nafteenhapete neutraliseerimiseks.
6. Koksisus - iseloomustab õli toimet moodustada põlemisel tagi . Mõõdetakse teatud hulga õli ( 10 g ) aurustamisel järgi jääva koksi hulgaga. Tagi tekib seal, kus mootoriõli temperatuur on ca 350…400 oC ( kolvi põhi, põlemiskamber, pihusti , küünal, klapid ). Suurema osa tagist moodustavad õlis olevad asfaltvaikained ja polütsüklilised areenid aga ka kütuse mittetäielikul põlemisel tekkivad saadused.
Tagi teket soodustab töötamine tühikäigul, samuti madal mootori töötemperatuur. Koormuse ja töötemperatuuri tõusuga toimub detailide isepuhastumine s.t. osa tagist põleb ära.
 
7. Stabiilsus - õlide puhul on tähtis, et nad säilitaksid oma esialgsed omadused võimalikult pika aja jooksul.
Eristatakse keemilist ja termilist stabiilsust.
Keemiline stabiilsus iseloomustab õlide omaduste ja koostise püsivust säilitamisel, veol ja kasutamisel . Tavatemperatuuril ( 20 oC) süsivesinikud hapnikuga praktiliselt ei reageeri mitme aasta vältel. Siiski tuleb õli säilitada õhutihedalt suletud nõus ja vältida kokkupuudet katalüsaatoritega ning temperatuuri tõusu. Suletud nõus säilib õli vähemalt 2 aastat.
Termiliseks stabiilsuseks nimetatakse mootoriõli omaduste vastupidavust kõrgetel temperatuuridel moodustuvate sadestuste tekkele. Temperatuuri tõustes oksüdeerumine kiireneb. Mõned metallid ( näit. Cu ja tema sulamid ) kiirendavad õli oksüdeerumist.
Õlide saamine
Nafta töötlemisel saadavad õlid jagunevad:

Destillaatõlid

Jääkõlid

Rafineeritud õlid
Need on baasõlid, mille põhikomponentideks on :

• mitmesugused tsükloalkaanid ja nende isomeerid ( 40... 80% )
  
• areenid ja nende isomeerid ( 15... 40% )
  
• alkaanid
  
• mitmed O2, N ja S ühendid
  

Hea mineraalõli on määrdeõlide tootmises levinuimaks tooraineks. Lisandid lahustuvad mineraalõlis hästi. Sobib hästi kokku ka tihendmaterjalidega.
Samas on nende baasil võimatu toota õlisid, millel oleksid ühtlaselt head määrimisomadused väga madalatel ja kõrgetel temperatuuridel.
Sünteetiliselt toodetud õlide põhilised lähteained on:

• Vedel polüisobuteen
  
• Polüalfaolefiin
  
• Polüglükoolid ja muud estrid
  

Baasvedelikud saadakse gaasidest sünteesi tulemusel. Kõrge kvaliteedi tagab optimaalne lisandite valik. Need õlid on mineraalõlidest oluliselt kallimad ja hinnad võivad suuresti erineda olenevalt kasutatavatest lisanditest.
Kasutatakse ka segusid ( poolsünteetilised e. semisünteetilised õlid).
Neil on piisavalt head määrimisomadused nii madalatel kui ka kõrgetel temperatuuridel. Hinnalt jäävad mineraal - ja täissünteetiliste õlide vahele.
Õlide lisandid
Lisandid parandavad mitmesuguseid õlide omadusi. Tuleb arvestada sellega ,et madalakvaliteedilisest baasõlist ei saa head määrdeõli ka parimate lisanditega. Antioksüdandid - oksüdeerumine on õli reageerimine õhuhapnikuga (oksüdeerumine = õli vananemine ). See on ahelreaktsioon , mille kulgu kiirendavad nii oksüdeerumisproduktid kui ka kütuse põlemisel tekkivad saastained. Oksüdeerumisvastased lisandid peatavad selle protsessi ja hoiavad ära katalüütilise mõju metallipindadele. Kasutatakse N, S ja P ühendeid ( amiinid, fenoolid koos Zn, Sn-ga jms.)
Kulumisvastased lisandid - pindaktiivsed ained moodustavad määritavatel pindadel kile, mis takistab metallpindade vahetut kokkupuudet. Kasutatakse rasvhappeid ja nende derivaate, amiine jms.
Viskoossusmodifikaatorid - parandavad viskoossusindeksit ja aeglustavad viskoossuse vähenemist temperatuuri tõusul. Kasutatakse erilisi polümeere.
Detergendid - pesevad lisandid eemaldavad detailide pindadelt oksüdatsiooniproduktid.
Dispergaatorid - isoleerivad saastained, ei lase neil pindadele kinnituda.
Depressaatorid - alandavad hangumistemperatuuri (naftaliin, alküül-fenoolid jt.).
Korrosiooniinhibiitorid - tekitavad metalli pinnale kaitsva kile.
Vahutamisvastased lisandid - vähendavad õhu-õli segu tekkimist, mis võiks halvendada määrimist (silikooniühendid, polüetüleenglükooleeter).