Jak zvýšit efektivitu uzavřených převodovek
Uzavřené převodové pohony jsou používány ve velkém počtu v rozmanitých odvětvích průmyslu, od malých až po velké výrobní závody, včetně cementáren, oceláren, dolů a lomů. Ve všech případech jde uživatelům především o spolehlivý a bezporuchový provoz s minimálním opotřebením a energetickými ztrátami.
Toto je však možné zajistit mimo jiné pouze prostřednictvím dokonalého mazání kvalitním mazivem pracujícím v převodovce. A jako všechny zatížené mazané třecí uzly pracují i převodovky ve třech režimech mazání: kapalinném, smíšeném a mezním.
Za příznivých podmínek pracují ozubené převody v režimu tzv. elastohydrodynamického (EHD) mazání, což je specifická forma kapalinového tření, jenž vzniká mezi nekonformními povrchy, kterými právě boky zubů jsou. U jednoduchých čelních ozubení dochází v okolí roztečné kružnice k vzájemnému odvalování, zatímco na vzdálenějších plochách zubů i ke smyku. U geometricky složitějších ozubení (kuželových, šroubových, šnekových a hypoidních) se smyková složka uplatňuje ještě ve větší míře. Přitom tvar zubů nepodporuje vznik klasické hydrodynamické mazací vrstvy, která by dokonale oddělovala kovové plochy. Lze tedy předpokládat, že v praxi většina zatížených ozubených převodů pracuje za podmínek smíšeného mazání, kdy tloušťka mazacího filmu je srovnatelná s výškou povrchových nerovností a plně tedy neodděluje třecí povrchy, takže může docházet k jejich vzájemné interakci. Ve styku deformovaných povrchových nerovností bez separační vrstvy maziva pak dochází až k meznému tření. A právě tento typ tření nejvíce negativně ovlivňuje velikost třecí síly, tedy účinnost převodu, generované teplo, míru opotřebení a také vibrace a hlučnost.
V mnoha průmyslových aplikacích jsou uzavřené ozubené převody vystaveny buď trvalému, nebo dočasnému přetížení, při němž jsou kladeny požadavky na vysoký přenášený výkon někdy až na hranici konstrukční únosnosti převodovky. Zejména provoz za těchto podmínek je příčinou toho, že převodovky často pracují právě v režimech smíšeného či dokonce mezného tření, což vede k jejich přehřívání a následně ke zvýšenému opotřebení a poruchám.
Základním předpokladem úspěšného a dlouhodobě bezporuchového provozu převodovek jsou kvalitní olejové náplně složené z kvalitních základových olejů a odpovídajících přísad.
Jako základové oleje se používají většinou ropné oleje, ale i syntetické, nejčastěji např. PAO (Polyalfaolefin), diestery, estery polyolů, polyglykoly.
Syntetické převodové oleje se používají tam, kde ropné oleje již dosáhly svého limitu výkonu. Obecně platí, že syntetické základové oleje mají tu výhodu, že jsou stabilní v širokém rozsahu pracovních teplot, mají vyšší viskozitní index (menší závislost viskozity na teplotě), lepší tepelnou odolnost proti oxidaci a v některých případech větší únosnost a lepší mazivost. Každý typ syntetického základového oleje má různé vlastnosti a některé z nich mohou mít i jisté omezení a nevýhody, jako je kompatibilita s elastomery, barvami, reakce v přítomnosti vlhkosti a vyšší cena.
Základové oleje jsou pak aditivovány multifunkčními aditivačními systémy. Aditivní systémy obsahují přísady zabraňující rzi, korozi a oxidaci, přísady deemulgační, proti pěnění a v případě převodových olejů zejména přísady vysokotlaké (EP). Tyto musí zabraňovat zvýšenému opotřebení při vzniku limitních mazacích režimů vzniklých za vysokého zatížení, rázů nebo při rozběhu zařízení. Vysokotlaké přísady působí buď chemicky (vytvářejí náhradní mazací povrch pomocí chemické vazby s kovem, nejčastěji kombinace síry, fosforu, bóru) nebo fyzikálně jako disperze (většinou se váží adsorpcí, grafit, molybdendisulfid, boritany aj.).
Nyní se objevila na trhu zcela nová a velmi účinná přísada pracující na bázi fyzikální adsorpce na kovový třecí povrch. Jedná se o synergickou kombinaci bílých tuhých maziv (polytetrafluorethylenu (PTFE) a hexagonálního nitridu bóru (hBN). Tato kombinace účinných tuhých maziv je již nějakou dobu známa a je patentem vlastněným firmou Quaker State Company - dceřinou společností Royal Dutch Shell.
Tuzemská firma Ekolube s.r.o. odebírá od výrobce koncentrát stabilizované suspenze těchto látek a vyrábí z něj velmi účinné aditivum do převodových olejů Ekolube CRT, které výrazně omezuje opotřebení zubů a ložisek, snižuje teplotu olejové náplně a prodlužuje její životnost, snižuje hlučnost a energetické nároky převodovek. To vše díky synergickému efektu mezi PTFE a hBN. Tento efekt je tak výrazný, že testované parametry těchto maziv významně převyšují parametry dosud nejznámějších tuhých maziv, jako je grafit, MoS2 nebo samostatný Teflon.
594
.gif)
