Zsírvizsgálat a helyszínen - nélkülözhetetlen eljárás a megfelelő kenés és hatékony kenőanyaggazdálkodás érdekében White Paper Author: Alain Noordover Date: November 2010 SKF Maintenance Products
Bevezetés Ha a kenés nem hatékony, a csapágy tönkremegy. Széles körben tudott, hogy a kenés az egyik rendkívül fontos előfeltétele a gépelemek helyes működésének, a korai csapágy-meghibásodások 50%-a mégis rossz kenési gyakorlat miatt következik be. Megéri időt, fáradtságot és pénzt költeni precíziós csapágyakra és azok beszereléséhez szükséges drága eszközökre annak érdekében, hogy berendezéseink üzemidejét maximáljuk, miközben a kenést elhanyagoljuk? Ugyanakkor a nem megfelelő kenési eljárások nem járnak szükségszerűen a gépelemek idő előtti meghibásodásával ha, például, néhányszor gyakrabban kenjük meg a csapágyakat, mint szükséges lenne, az csupán a zsírfelhasználás növekedésével jár. Alábbiakban néhány olyan, a mindennapi gyakorlatban gyakran előforduló példát mutatatunk be, melyek iskolapéldái a nem helyes kenési rutinnak, és azt is, hogy a zsírok öregedésének monitorizálása milyen mértékben képes javítani a vállalati kenési hatékonyságot. Példák a jellegzetesen rossz kenési gyakorlatra Nem megfelelő tárolás: Ha a zsírt a lejárati időn, azaz az ún. polci élettartamon túl, vagy szennyezett környezetben, esetleg magas környezeti hőmérsékleten raktározzuk, változások történhetnek a kenőanyag mechanikai és kémiai tulajdonságaiban. A kenőzsír megkeményedhet, vagy meglágyulhat, jelentős olajkiválás, vagy oxidáció következhet be. 1. ábra: Túl hosszú időn keresztül tárolt kenőzsír. (Rendkívül sok olajkiválás) 2. ábra: Túl hosszú időn keresztül tárolt kenőzsír. (A zsír megkeményedett) 2
Nem megfelelő kezelés: kenőanyag szennyeződés: A nem megfelelően tisztántartott készülékek és eszközök, például a piszkos zsírzópisztoly vagy a szennyezett zsírpumpa tömszelence fedél, és a nem megfelelő tömítettség hozzájárulhatnak a szennyeződések csapágyba kerüléséhez. 3. ábra: Piszkos zsírpumpa alkatrész. 4. ábra: Nem megfelelő tárolási viszonyok. 5. és 6. ábra: Hiányzó zsírzófedél a bejutott szennyezők a csapágy tönkremeneteléhez vezettek. 7. és 8. ábra: Alumínium lemezből házilag készített tömítés. Érdemes megfigyelni a hézagot a tömítés és a tengely között. 3
Hibás kenőzsír kiválasztás: Egy bizonyos alkalmazáshoz hibásan megválasztott kenőzsír elégtelen kenéshez, gyors meghibásodáshoz vezethet. Zsírok, melyek a működési tartományukon kívül üzemelnek A működési és a környezeti hőmérséklet ismerete fontos a zsírkiválasztás szempontjából, mindkettő jelentősen befolyásolja a zsír öregedését. Amíg a magas hőmérsékletek kenőzsír oxidációt és jelentős mérvű alapolaj kiválást okoznak, alacsony hőmérsékleteknél a zsír összeállhat, megszilárdulhat, aminek a következménye az, hogy a kenőanyag kenőképessége elégtelenné válik. Alacsony Hőmérséklet Magas A zsír tönkremenetelének folyamata Rendkívül hiányos kenés Elöregedés Csökkent ill. nagyon alacsony olajkiválás Túl magas konzisztencia Nagy olajkiválás Oxidáció Elpárolgás Állagvesztés 9. ábra: A kenőzsír hőmérsékletfüggő kenőképesség-romlásának mechanizmusa 10. ábra: Hibás zsírmegválasztás következtében tönkrement csapágyak. (Balra: kenőanyaghiány, elégtelen kenés; Jobbra: magas hőmérséklet következtében tönkrement zsír a csapágy 48 óra alatt meghibásodott. Látható a megfeketedett, megkeményedett zsír, a tönkrement kosár). 4
Zsírok, melyek fordulatszám tartományukon kívül üzemelnek A kenőzsír alapolajának viszkozitása nagyon fontos paraméter. Alacsony fordulatszám-tartományban a felületeket elválasztó kenőfilm képződésének mértéke elégtelen lehet, és így fémes érintkezés következhet be. (határkenés tartomány). A kenőfilm vastagsága nagy sebességek mellett túlzottan meg is nőhet, ilyenkor a viszkózus erők is megnövekednek, ugyanúgy a súrlódás is. (a hidrodinamikus kenési tartomány felső szakasza). Mindezt az alábbi görbével lehet szemléltetni: μ Érdes felületek interakciója Alacsony fordulatszámok Nagy terhelések Minimális súrlódás Magas fordulatszámok Alacsony terhelés Határkenés tartomány Vegyes kenés tartomány Hidrodinamikus kenés tartomány H. U # η P 11. ábra: A Stribeck-görbe - µ a súrlódás jele, H a kenőfilm vastagsága, h a viszkozitás, U a sebesség és P a terhelés. Mivel a kenőzsír alapolaj viszkozitása a használat során változhat, vagy mivel a zsír az öregedés folytán elveszti az alapolajat, a kenési állapot az egyik tartományból a másikba kerülhet. Ugyanígy, bizonyos alkalmazásokban az üzemelés széles fordulatszám-tartományban történik, ami értelemszerűen megköveteli, hogy a kenőzsír ilyen tág határok között is jól teljesítsen (pld. hajtóműveknél). 5
EP/AW (nagy nyomásállóságot biztosító és kopáscsökkentő) adalék nélküli zsírok tulajdonságai nagy terhelések és alacsony fordulatszámok mellett: Nagy terhelés és alacsony fordulatszám mellett a kenőfilm túlzottan elvékonyodhat, ami fémes érintkezéshez vezet. A Stribeck-görbe alapján javasolhatnánk az alapolaj viszkozitás növelését, míg a megfelelő film ki nem alakul, azonban a nagyobb alapolaj viszkozitás egyéb problémákhoz vezethet (pld. indítás alacsony hőmérsékleten). Ezért szükség van a nyomásállóságot biztosító és kopáscsökkentő adalékokra a határkenés tartomány ban. Nem megfelelő újrakenési intervallum és zsírmennyiség Mind a túlkenés, mind az alulzsírzás gyakori hiba, mely számos problémához vezet. A túlkenéssel kapcsolatos fő gondok: Zsíron belüli súrlódás ( köpülés ); hőmérséklet növekedés, ami a zsír öregedését gyorsítja; a zsírszivárgást okozó zsírlágyulás, aminek következtében pld. a motortekercsek közé folyhat a zsír, és ami megnövekedő kenőanyag felhasználáshoz vezet. Az alulkenés miatt jelentkező problémák: Alacsony hatásfokú kenés, szárazon futás, hőmérsékletnövekedés és gyors zsíröregedés. 12. és 13. ábra: Zsírral túltöltött csapágyház. Nincs zsírelvezetés. 6
14. ábra: Alulzsírzás: a csapágy szinte teljesen szárazon futott, aminek következtében megnőtt a hőmérséklet, a zsír gyors elöregedését és a csapágy tönkremenetelét előidézve. Összeférhetetlen zsírok Gyakran előfordul, hogy egy bizonyos alkalmazásnál zsírcserére van szükség. Ennek sok oka lehet: a régit már nem forgalmazzák, vagy nem teljesített megfelelően, a berendezésen módosítást hajtottak végre, stb. Ilyen esetekben legelőször a zsírok közötti összeférhetőséget kell megvizsgálni. Ha a kenőzsírok egymással nem kompatibilisek a keverék nagymértékben keményedhet, vagy lágyulhat, az alapolaj gyorsan kiválhat és az adalékok reakcióba léphetnek egymással. Hogyan lehet felismerni a kenési hibákat? Az előzőekben bemutatott példákból világosan kitűnik, hogy a hibás kenési gyakorlatok milyen hibákhoz vezethetnek. Miért nem végzünk olyan vizsgálatokat, melyekkel a kenőzsír állapota és tulajdonságainak változása az idővel ellenőrizhető? Erre specializálódott laboratóriumok tudnak zsírvizsgálatot végezni, ezzel a csapágyak nem megfelelő kenésből fakadó korai meghibásodásai elkerülhetők. Mindazonáltal, ha ezeket a vizsgálatokat közvetlenül a helyszínen kell elvégezni (az olajvizsgálathoz hasonlóan) a drága berendezések és a szakértők általában nem elérhetők. Ebből következően mivel gyors támogatásra legtöbbször nem lehet számítani, a laboratóriumi megoldás nem preferált. 7
SKF Zsírellenőrző készlet TKGT 1 Annak érdekében, hogy a zsírvizsgálatot a helyszínen el lehessen végezni az SKF kifejlesztett egy vizsgálati módszert, melyhez egy vizsgáló készlet is tartozik. A részletes módszer az alábbiakon alapul 1) Az alkalmazásra vonatkozó adatok összegyűjtése 2) A zsír alkalmazhatóságának megállapítása, a kenési intervallumok, mennyiségek ellenőrzése az SKF LubSelect és az SKF LuBase alkalmazásával 3) Mintavételezés 4) A teszt elvégzése 5) Jelentés elkészítése, dokumentálás A tesztek egyszerűen, gyorsan és költséghatékonyan elvégezhetők. Olyan fontos tulajdonságok vizsgálhatók, mint a konzisztencia változás, az olajkiválási jellemzők, és a zsír szennyezettsége. A vizsgálat elvégzését követően az alábbi diagramon rögzíthetők az eredmények. Probléma esetén annak komolysága megállapítható, ismételt ellenőrzések esetén a diagram a kenőanyagban végbement változások irányát, sebességét szemlélteti. 15. ábra: SKF Grease Test Kit TKGT 1 8
Olaj kiválás különbsége - % - 50% Minta 6 hónap - 25% -1.5 Minta 4 hónap Minta 2 hónap -1 + 1 + 1.5 Friss minta Konzisztencia különbség + 25% Friss 1 hónap 2 hónap 4 hónap 6 hónap + 50% 16. ábra: Kenőzsír tulajdonságok változása az időben (0, 2, 4, 6 hó) egy villanymotor alkalmazásnál. A 6 hónap után vizsgált minta eredménye előrehaladott öregedést mutat. Következtetés A kenőzsír elöregedésének foka működés közben közvetlenül a helyszínen monitorizálható, így mód van az alkalmazott kenőanyag teljesítményfokának meghatározására. A kenőzsír teljesítményének ismeretében a nem megfelelő kenési eljárások proaktív módon azonosíthatók. Helytelen zsírkiválasztás, rossz kenőrendszerek, szennyeződések bekerülése, nem megfelelő kenőanyagtárolás és kezelés, ezek állnak ma is túlnyomórészt a csapágyak idő előtti meghibásodásának hátterében. Az SKF Zsírellenőrző készlet, a TKGT 1 a fontos első lépést jelenti a helyzet javítására az üzemekben, közvetlenül a kenőzsírok alkalmazásának helyszínén. További információk Az SKF Zsírellenőrző készletről további tájékoztatás található az alábbi címen: www.mapro.skf.com/mp3000hu.htm A LubeSelect, LuBase és egyéb SKF kenési megoldásokról további tájékoztatás a következő címen: www.skf.com/lubrication 9
Az SKF az SKF Csoport által védett márkanév. SKF Csoport 2010 E kiadvány tartalmára minden kiadói jog fenntartva, és az újranyomás csak előzetes, írásos engedéllyel lehetséges (még részletek esetén is). Egyes képeket a Shutterstock.com engedélyével használunk. A katalógust a lehető legnagyobb körültekintéssel állítottuk össze, azonban az esetleges hibákért és az ezekből adódó közvetlen és közvetett károkért felelősséget nem vállalunk. MP/PDS HU November 2010 www.mapro.skf.com skf.com/mount skf.com/lubrication