• Ei tuloksia

1. HYDRAULINESTEILLE ASETETTAVIA VAATIMUKSIA

1.9 Haihtuvuu s

Käytön kannalta on toivottavaa,että neste on huonosti haihtuvaa eli että sillä on pieni höyrystyrnispaine tai korkea kiehumispiste.

Àlipaineinen neste imu putkessa, tai korkealla sijaitsevassa järjestelmässä (lentokone) pyrkii höyrystymään,jolloin muodostuu kaasukuplia. Mikäli nämä kuplat joutuvat pump­

puun, syntyy kävitaatiovaurioita,kun voitelukalvo pettää kuplien lähellä. Kuplia muodostuu sitä helpommin mitä

suu-Kokoonpuristuvuus

rempi höyrystyrnispaine on, toisaalta höyrystyrniSpaine on lämpötilan funktio niin,että lämpötilan kasvaessa höyrys­

tyin! spaine kasvaa. Niinpä nestettä valittaessa olisi hyvä tietää höyrystyrnispaine käyttölämpötilassa ja suorittaa eri nesteiden vertailu tältä pohjalta, jos haihtuvuudella katsotaan olevan ratkaisevaa merkitystä.

Lähde /5/ antaa mineraaliöljyjen höyrystymispaineeksi 50 °C lämpötilassa 0.13 N/m^.

Höyrystymispaineeseen liittyy läheisesti käsite leimahdus- piste, joka tarkoittaa sitä lämpötilaa,jossa nesteen pinnas­

ta nouseva höyry syttyy, kun siihen suunnataan määrätyissä olosuhteissa liekki. Tätä käsitellään tarkemmin kohdassa 1.14.

1.10 Yaahtoaminen ja ilman liukeneminen nesteeseen

Käsitteet vaalit o aminen ja ilman liukeneminen nesteeseen tarkoittavat likipitäen samaa asiaa. Edellisessä on ky­

symyksessä nesteen pinnalla esiintyvä ilmakuplien muodos­

tuminen, jälkimmäisessä ovat kuplat nesteen sissillä ja pienempiä. Vaahdossa ilmakuplia, erottavat vain ohuet nes- tekalvot, nesteeseen liuennut ilma muodostaa kemiallisia, molekyylien välisiä sidoksia,joiden välissä on suhteelli­

sen pal:su nestekerros /17/.

Yaahtoaminen on enemmän esteettinen kuin telminen haitta, jonka syyt voidaan jakaa sekä mekaanisiin, järjestelmän suunnittelussa tehtyihin virheisiin, että nesteestä it­

sestään johtuviin. Mekaanisia, vaahtoa muodostavia tekijöi­

tä ovat :

- nesteen paluuvirtaus säiliöön tapahtuu liian lä­

hellä pintaa tai jopa sen yläpuolella.

- säiliö on liian pieni tai vääränmuotoinen; vaahto ei ehdi hävitä ennenkuin neste joutuu uudelleen kiertoon.

- väärin suunnitelluissa komponenteissa syntyvät nopeat paineenlaskut vapauttavat nesteeseen aina liuennutta ilmaa,¡joka paineen uudelleen nopeasti noustessa ei ehdi liueta taivaisin vaan ¡jää kuplik­

si, ¡joka muodostaa vaahtoa, lisää liukenemisen yhteydessä

- imuaukko on liian lähellä nesteen pintaa,jolloin iimipyörre imee ilmaa nesteeseen

- imuputki ¡ja eräissä pumpuissa väärin suunniteltu imupuoli voi vuotaa ilmaa nesteeseen

- liikkuvat osat, kämmet ¡ja hammaspyörät sekoitta­

vat ilmaa ¡ja nestettä keskenään.

Neste itsessään muodostaa, ¡ja ylläpitää vaahtoa seuraavista syistä:

- nesteen viskositeetti on liian suuri,jolloin muodostuneet kuplat eivät tarpeeksi nopeasti ehdi nousta nesteen pinnalle,vaan joutuvat uu­

delleen pumppuun. Viskositeetin kasvaessa myös vaahtoa muodostuu enemmän,esim. jos järjestelmä

toimii alemmassa lämpötilassa kuin mihin se on suunniteltu.

- hapettuminen vaikuttaa vaahtoamiseen kahdella taval].a: nesteen hapettuessa sen viskositeetti kasvaa,jolloin vastaavasti vaahtoaminen lisään­

tyy. Toisaalta eräät hapettumistuotteet ja nestee­

seen joutunut lika voivat toimia vaahtoamista edistävinä katalyytteinä kerääntyen kuplien ilma/

neste rajapintaan sitoen samalla nestettä itseensä.

Muodostunut vaahto on erittäin pysyvää.

- eräiden pintavaahtoa.estävien aineiden on todettu olevan haitallisia,koska ne pienentävät ilmakup­

lia jotka näinollen hajoavat ja poistuvat nestees­

tä huonommin kuin isot /3/.

V aa.h t o am isiä voidaan vähentää järjestelmän oikealla suun­

ni telul la ja huollolla sekä valitsemalla nesteen viskosi­

teetti niin, että vaahto ehtii nousta pois nesteestä sinä aikana,kun se on säiliössä.

Vaahtoani sta tutkitaan yleensä ASÏM D 892:11a /19/, jossa määrätyissä olosuhteissa tutkittavan nesteen lävitse pu­

halletaan ilmaa ja mitataan syntyneen vaahdon määrä.

db

Ilman liukeneminen nesteeseen:

Nesteeseen liuennut ilmatilavuus vallitsevassa ilmanpai­

neessa on vakio ns. Henryn lain mukaan /2/. Mineraaliöljyil­

lä tämä pitää paikkansa laajalla lämpöalueella. 20 °C läm­

pötilassa tyypillinen liuennut ilmamäärä on 8... 10 % /5/.

Ilman ollessa todellisena liuoksena nesteessä ei se muuta nesteen ominaisuuksia. Jos paine laskee riittävän hitaasti, ehtii liuennut ilma poistua nesteestä, mutta jos paineen- lasku on nopea, häiriintyy tasapaino ja ilma erkanee kuplina

nesteen sisällä. Paineen nopeasti noustessa eivät ilmakup­

lat ehdi liueta takaisin nesteeseen,vaan ne puristuvat kokoon lähes adiabaattisesti. Lämpötila nousee samalla voimakkaasti, teoreettisesti jopa 700 °C, kun paine nousee

1...70 bar /5/. Kun ilmakuplat yhdessä öljyhöyryjen kanssa räjähtävät, syntyy ns. dieselilmiö,joka aiheuttaa materi­

aaleja kuluttavia iskuja, erocsiokulumista ja palamisvau­

rioita tiivisteissä /'5, 19/.

Dieselilmiön lisäksi aiheuttaa liuennut ilma muita haitta­

vaikutuksia:

- kokoonpuristuvuus ja tiheys muuttuvat, nesteen ja ilman liuoksen bulkmoduli on pienempi kuin pelkän nesteen, järjestelmäin ominaistaajuus muut­

tuu, ohjaustarkkuus heikkenee ja elastisuus kasvaa.

- syntyy tehohääviöitä kun ilma-neste seosta joudu­

taan puristamaan kokoon.

- tehohäviöt ilmenevät nesteen lämpötilan nousuna, jolloin hapettuminen nopeutuu.

Liuenneen ilman aiheuttamat haitat voidaan poistaa estämällä ilman pääsy järjestelmään samalla tavoin kuin on esitetty vaahtoanisen yhteydessä.

1.11 Lampölaa,i eneminen

Nesteen lampolaaienemiskertoimen tulisi olla mahdollisim­

man pieni,koska tilavuuden muutokset lämpötilan vaihdel­

lessa suljetuissa tiloissa aiheuttavat painetta tai tyh­

jiön, jotka laitteiston pysäyttämisen jälkeen voivat lii­

kuttaa esim. sylintereitä muodostaen näin yllättäviä vaaratilanteita.

Lampolaajenemiskerröin on kullekin aineelle ominainen suure, mineraaliöljyillä sen arvo on n. 0.001 1/К /5/.

Järjestelmää suunniteltaessa otetaan nesteen lämpölaaje­

neminen huomioon varaamalla sitä varten tilaa säiliössä.

Säiliötä ei koskaan täytetä aivan täyteen.

1.12 Demulsio-oininaisuudet

Demulgoituminen on emulgoitumisen vastakohta ja tarkoittaa nesteen vedenerotuskykyä.

Vettä hydraulijärjestelmään pääsee kondensoitumalla, huo­

llot inputken kautta suoraan ilmasta ja öl.jynlauhduttinessa olevan mahdollisen vesivuodon kautta. Vesi voi joko liueta nesteeseen tai muodostaa erillisen, helposti erottuvan ker­

roksen.

Liuennut vesi reagoi nesteen kanssa,jolloin syntyy korroo­

siota aiheuttavia reaktiotuloksia ja sakkoja. Vesi hydrau- linesteessä lisää haihtumista /1/. Nesteen joukossa olevat hapettumistuotteet ja metallioksidit aiheuttavat pysyvän vesiemulsion syntymisen /2/.

Nesteeseen liukenematon vesi erottuu yleensä heti omaksi kerrokselleen, ellei se joudu pumppuun, jossa se sekoittuu.

Näin muodostuu vaahtoa, joka kerää pölyä, likaa ja hiekkaa.

Tämä puolestaan vaikeuttaa järjestelmän toimintaa lisäämäl lä kitkaa, kulumista, hapettumista ja korroosiota.

Vesi ei aina ole haitallista hydraulinesteissä. Kohdassa 1.-14 käsitellään palamattomia nesteitä,joissa on jopa 95 % vettä.

Nesteen vanhetessa käytetyt demulsiolisäaineet kuluvat ja emulsio lisääntyy.

Moottoriöljyjen käyttöä hydrauliöljynä ei suositella, koska niiden demulsio-ominaisuudet ovat huonot. Nykyai­

kaisissa moottoreissa käytetään jakauttavia lisäaineita, jotka estävät demulsiota /2/. Moottoreissa kosteus pois­

tuu haihtumalla korkeammissa lämpötiloissa,joita hydrau­

liikassa ei esiinny.

1.13 Ruosteenesto

Ruostumisella tarkoitetaan yleensä ilman hapen ja veden vaikutuksesta tapahtuvaa raudan syöpymistä. Varsinainen korroosio on muiden metallien syöpymistä, jonka aiheuttavat

erilaiset hapot. Korroosio ei aiheuta hydrauliikassa lähes­

kään yhtä suurta vaaraa kuin esim. autonmoottoreissa, joissa muodostuu koko ajan syövyttäviä happoja.

Nesteessä oleva vesi joutuu aina tavalla tai toisella kos­

ketuksiin metallipintojen kanssa aiheuttaen tällöin ruos­

tumista. Ruoste voi toimia katalysaattorina hapettumiselle.

Nesteeseen liuenneena se hioo ja kuluttaa komponentteja kaikkialla,minne neste pääsee. Yhdessä hapettumistuottei­

den ja järjestelmässä olevien saastepartikkelien kanssa ruoste muodostaa sakkoja,jotka voivat pysäyttää koko jär­

jestelmän.

Ruostumista vastaan neste varustetaan yleensä ruosteen- estoaineilla, joiden toimintatapa on jokin seuraavista ' /20/:

ruosteenestoaineina käytettävät liuotettavat metallisaippuat absorboituvat raudan pinnalle estäen siten ruostumisen.

- emulgaattoreilla saadaan vesi ja öljy reagoimaan keskenään vettä öljyssä-emulsiona., jossa öljy ympäröi kokonaan vesitipat.

- polaariset yhdisteet suojaavat ruostumista vas­

taan tarttumalla metallin pintaan tukevammin kuin vesi. Tällöin raudan pinta peittyy suoje­

levalla, vettä hylkivällä kalvolla.

Ruostumista estävät aineet toimivat usein myös hapettumisen- estoaineina ja päinvastoin,joten niiden välille on vaikea tehdä eroa.

1.14 Palamattomuus

Palamattomuus ja korkea leimahdaspiste ovat eduksi hydrau- linesteelle, mutta ei ehdoton vaatimus. Ympäristötekijät yleensä aiheuttavat palamattomuusvaatimuksen, ei itse hyd- raulijärjestelmä. Avotuli, sähkölaitteiden kipinöinti, hit- sauslaitteet ja'staattinen sähkö voivat sytyttää järjestel­

mästä vuotaneen nesteen palamaan. Paineenalaisena vuotanut hydraulineste on yleensä sumumaista ja leviää laajalle aneel­

le, jopa 10...15 metriä vuotokohdasta. Sumumaisena aineiden syttyminen on herkempää kuin normaalissa olotilassa. Esimer­

kiksi lentokoneen hydraulijärjestelmä voi aiheuttaa suurem­

man vaaratekijän kuin monta tuhatta litraa sinänsä tulenarkaa lentobensiiniä,koska hydraulinestettä on koneessa joka puo­

lella, bensiiniä vain pienellä alueella.

Tavallisen mineraalipohjaisen hydravliöljyn tulenarkuus on johtanut synteettisten ja palamattomien öljyjen nopeaan kehitykseen. Palamattomat hydrauliöljyt voidaan jakaa vesi­

pitoisiin ja vedettömiin:

Vesipitoiset, palamattomat hydrauliöljyt:

- vesi-glykoliseos-. Vettä 55...60 % todellisena seoksena.

Suurin käyttölämpötila n. 65 °C, suuren glykolipi- toisnuden ansiosta voidaan käyttää jopa - 23°C läm­

pötilansa

- vettä-öljyssä emulsiossa on veden osuus 35...40 %.

Vesi on seoksessa pisaroina. Voidaan käyttää lämpö­

tiloissa -9... 70 °C. Suuremmissa lämpötiloissa vesi haihtuu ja viskositeetti nousee.

- öljyä vedessä emulsiossa on veden osuus jopa 95 % öljyn osuuden ollessa yleensä 5...15.%. Käyttö vä­

häistä mutta tulenkestävyys hyvä. Vesi on pisaroina seoksessa.

Vedettömiä seoksia ovat :

- fosfaattiesterit. Voidaan käyttää korkeammissa läm­

pötiloissa kuin edellämainittuja vesipitoisia nes­

teitä, jopa 140 °C. Pientä viskositeetti-indeksiä nostamaan käytetään yleensä viskositeetti-indeksin parantajia. Kulumis ene s t o-ominaisuud et ovat verrat­

tavissa tavanomaisiin mineraalinijyihin, hinta on 5...8 kertainen. Liuottavat useimpia maaleja, tiivis­

teitä ja letkuja.

- klooratut seokset ovat puhtaita tai keskenään sekoi­

tettuja aromaattisia yhdisteitä,joiden ominaispaino on n. 1.4...1.5. Sräiden seosten epäillään aiheutta­

vaa ihosairauksia.

- fosfaatti-klooriseokset ovat yleensä fosfaattiasterien ja kloorattujen seosten sekoituksia,joiden tarkoituk­

sena on pienentää kloorattujen seosten suurta ominais­

painoa.

- fosfaatti-kloori-mineraaliöljyseokset ovat fosfaatti- esterien, kloorattujen seosten ja mineraaliöljyjen muo­

dostamia nesteitä,joiden etuna on halvempi hinta kuin pelkästään kahden ensimmäisen seoksen.

- silikoninesteet ovat siteetti-indeksisiä j ainoastaan sotilas- j

täysin palamattomia, suuri visko- a kalliita nesteitä,joita käytetään a lentokonehydrauliikassa.

Palamattomia hydraulinesteitä ovat käsitelleet Jones /21/ ja Townsend & Baker /22/.

Palamis- ja 1eimahduspisteiden määrittämiseksi -on kehitetty

erilaisia koejärjestelyjä, jotka yleensä perustuvat johonkin seuraavista kolmesta menetelmästä:

- tutkittavaa nestettä kuumennetaan astiassa, avoimes­

sa tai suljetussapa se sytytetään joko " ulkopuolisel­

la liekillä tai annetaan syttyä itse. Näitä kokeita ovat mm ASTM D 92 (IP 36/67), ASTM D 2155-66, ASTM D 93.

- neste puhalletaan erilliseen liekkiin ja tutkitaan suihkun vaikutusta siihen tai etäisyyttä liekistä, jolla suihku syttyy. Edellinen on matalapainekoe,joka tehdään tavallisella maaliruiskulla, jälkimmäinen suur-]Dainekoe, jossa tutkitaan syttvmisetäisyyttä. Kokeita ovat mm SAE AMS 3150 C (High pressure sprp.y ignition) ■ eri sovellutuksineen.

- nestettä kaadetaan kuumalle pinnalle ja tutkitaan sen syttymistä ja palamista. Heste ja tuli eivät joudu kosketuksiin keskenään.-Erittäin hyvin käytännössä esiintyviä tilanteita simuloiva koejärjestely.

Esim. SÄE AMS 3150 C, US Bureau of Mines Schedule 30, HOB Specification 570/1970.

1.15 Tiheys

Tiheys ei nestettä valittaessa ole mitenkään ratkaiseva tekijä, mutta sillä voidaan vaikuttaa seuraaviin järjestel­

män ominaisuuksiin:

- kevyt neste pienentää järjestelmän kokonaispainoa.

Merkitystä lentokonehydrauliikassa

- järjestelmän ominaistaajuus on verrannollinen liikkuvan massan neliöjuureen.

- nopeassa paineiskussa ovat paineen nousut verran­

nollisia tiheyden neliöjuureen, hitaassa taas suoraan verrannollisia /8/.

- suuri tiheys pienentää painetta pumpun imuaukossa

ja aiheuttaa kavitaatiota,jos pumppu sijaitsee säiliön öljynpinnan yläpuolella.

Hydrauliöljyjen tiheys on yleensä 800...900 kg/m''1, vaike­

asti palavien 850...1500 kg/пЛ /5, 8/.

1.16 Myrkyttömyys

Myrkyttömyys on tärkeä hydraulinesteen ominaisuus vaikka sillä ei ole merkitystä käytön kannalta. Myrkyllinen nes­

te voi vaikuttaa sitä käsitteleviin ja järjestelmää huol­

taviin henkilöihin.

Myrkyllisyyttä tutkitaan yleensä eläinkokeilla syöttämällä koe-eläimille ylisuuria annoksia tutkittavaa ainetta. Toi­

nen tapa on kokeilla vaikutuksia iholle tai hengityselimiin.

Kumulatiivisuuden selvittämiseksi vaaditaan pitkiä ja laajo­

ja kokeita. Haihtumistuotteita on syytä tutkia, koska niitä syntyy todellisissa käyttöolosuhteissa.

Neste ei saa saastuttaa luontoa. Kaikki mineraalipohjäiset öljyt saastuttavat luontoa, samoin synteettiset koska niis­

sä yleensä käytetään voimakkaita lisäaineita ominaisuuksia parantamaan. Tässä diplomityössä tutkitaan sellaisia mah­

dollisia hydraulinesteitä,jotka eivät saastuta luontoa.

1.17 Haju

Hajun olisi oltava mahdollisimman huomaamaton. Käytön kan­

nalta sillä ei ole merkitystä. Nesteen vanhetessa haju voi muuttua ja toimia siten vanhenemista indikoivana tekijänä.

1.18 Väri

Niin kauan kuin neste toimii hyvin, ei värillä ole merkitys­

tä. Värin pääasiallinen tarkoitus on.erottaa nesteet toisis­

taan sekä muista nesteistä, Brottuvuuden parantamiseksi nes­

teisiin lisätään väriaineita.

1 * 19 Eristysominaisuudet

Olisi suotavaa,että neste olisi mieluummin eriste kuin joh­

de. Useimmissa tapauksissa tällä ei ole merkitystä,mutta joskus neste voi joutua eristeenä kahden sähkökentän vä­

lillä. Tällöin on merkitystä nesteen läpilyöntilujuudella, ominaisvastuksella ja sähkönjohtavuudella. Näitä voidaan tutkia A5TM standardeilla D 117, D 924 ja D 1169.

1,20 Saatavuus

Saatavuudella on merkitystä,jos käytetään muita kuin ta­

vallisia, mineraaliöljypohjaisia hydrauliöljyjä. Palamat­

tomia ja synteettisiä öljyjä käytettäessä voi syntyä vai­

keuksia toimitusaikojen kanssa. Saatavuudella on merkitys­

tä myös,jos kulutus on suuri.

1.21 Säteilyn vaikutus

Radioaktiivinen säteily tai valo eivät saa vaikuttaa nes­

teen ominaisuuksiin. Tämä seikka tulee kysymykseen esim.

ydinvoimaloissa. Orgaaniset nesteet ja voiteluaineet ovat herkkiä radioaktiiviselle säteilylle /1/. Toisaalta pum­

pun kulumista voidaan tutkia säteilyttämällä sen osia ja seuraamalla säteilyn intensiteettiä esim. suodattimessa /24/.

Perusöljyllä on todettu olevan suuri vaikutus öljyn kestä­

vyyteen radioaktiivisessa säteilyssä. Huonon perusöljyn ominaisuuksia voidaan parantaa lisäaineilla.

2. HYDRAULIÖLJYTESTIT

2.1 Testityypit, merkitys

Hydraulinesteiden, kuten lähes kaikkien aineiden tutkimiseksi ja keskinäisen vertailun helpottamiseksi,on kehitetty erilai­

sia koejärjestelyjä, joilla voidaan tutkia joko jotain mää­

rättyä ominaisuutta erikseen/tai simuloida mahdollisimman pitkälle todellisia käyttötilanteita. Öljyille ja hydrauli- nesteille suoritettavat kokeet voidaan jakaa kolmentyyppi­

siin:

1) laboratoriokokeet 2) Penkkikokeet

3) Täysimittaiset kokeet

Seuraavassa käsitellään hieman näitä koetyyppejä, niiden mer­

kitystä käytännön kannalta ja esitellään lyhyesti muutama koelaite.

2.1.1 Laboratoriokokeet

Laboratoriokokeissa tutkitaan aineiden kemiallisia tai fysi­

kaalisia ominaisuuksia. Kokeet voidaan jakaa yleisiin, kai­

kille aineille tarkoitettuihin ja erikoisesti määrätyille aineille tarkoitettuihin.

Yleisiä kokeita ovat sellaiset, joita voidaan suorittaa aineelle kuin aineelle ja jotka eivät tarvitse tarkoin

määrättyä koelaitteistoa. Esim. tiheys, ominaislämpö, väri, haju, happolulcu, kiehumispiste jne. ovat ominaisuuksia, joi­

den määrittämiseen" löytyy lukemattomia menetelmiä, jotka an­

tavat saman tuloksen kaikissa laboratorioissa.

Määrätyille aineille tarkoitetuissa kokeissa tutkitaan jotain erikoisominaisuuksia, esim. öljyillä leimahduspistettä, vaah- toamiscminaisuuksia, ruosteenesto-ominaisuuksia jne.,joiden mittaamiseen on sovittu käytettäväksi juuri tähän tarkoituk­

seen suunniteltuja ja kaikkialla samanlaisia koelaitteita.

Mittaustulosten.yhteydessä on syytä mainita koelaitteisto, jolla kokeet on tehty.

■Kuvassa 2.1 on esitetty ASTM D 665:n mukainen koelaitteisto öljyjen ruosteenesto-ominaisuuksien tutkimiseksi /57/. Sekoi tin (stirrer) sekoittaa säiliössä olevaa veden ja öljyn se­

koitusta määrätyissä olosuhteissa. Ruostumista indikoivat koekappaleessa (test specimen) tapahtuneet muutokset.

12-7 DIA

6 DIA

(0-24) STIRRER

TEST SPECIMEN

70(2340 APPROX INSIDE DIA MIDWAY

THERMOMETER

HOLE--0-3 DIA PIN

All dimensions are in millimeters (inches).

FIG. 1 Rusting Test Apparatus.

Kuva 2.1. ASTM D 665:n mukainen laite öljyjen ruosteen- esto-ominaisuuksien tutkimiseksi /57/

Vaahtoamista tutkitaan kuvan 2.2 mukaisella laitteistolla puhaltamalla nesteen lävitse ilmaa määrätyissä olosuhteis­

sa /58/.

200 BATH All dimensions in millimeters.

HG. 3 Foaming Test Apparatus.

Kuva 2.2. ASTM D 892:n mukainen laite öljyjen vaah toamisen tutkimiseksi /58/

Laboratoriokokeiden suurin puute on niiden usein huono kor­

relaatio käytäntöön. Etuina ovat kokeiden nopeus ja halpuus, sen jälkeen kun koelaitteisto on hankittu. Tulokset ovat käyt­

tökelpoisia, jos niitä voidaan verrata laajempaan koemäärään.

Parhaiten laboratoriokokeet soveltuvat laaduntarkkailuun valmistusprosessin eri vaiheissa.

Ei ole olemassa mitään sellaista fysikaalista tai kemiallis- analyyttistä laboratoriomääritystä,joka varmasti ja selvästi osoittaisi etukäteen, kuinka öljy todella käyttäytyy todelli­

sessa käjrttötilanteessa /20/.

2.1.2 Penkkikokeet .

Penkkikokeis sa tutkittavat aineet asetetaan käyttöä vastaa­

viin, mutta kovennettuihin olosuhteisiin. Tavallista kor­

keampi lämpötila ja pintapaine ovat yleisiä keinoja.

Esim. voiteluominaisuuksia tutkitaan usein kuvan 2.5 mukai­

silla koelaitteilla, joissa kahta, yleensä metallista, pin­

taa liu'utetaan toisiaan vastaan. Voitelukykyä arvioidaan

tutkimalla syntyneiden kulumisjälkien suuruutta, osien pai nohäviöitä tai.kappaleissa vaikuttavia voimia.

FALEX AIHE N

THREE LOWER BAUS STATIONARY ROLLERS ROTATE AT

OFFERENT SPEEDS

FOUR-BALL

Bearing pairs of typical lubricant film strength test machines

Kuva 2.3. Koejärjestelyjä voiteluominaisuuksien tutkimiseksi /50/

Edellä esiteltyjä penkkikokeita käytetään öljyjen valikoin­

tiin. Mäissä kokeissa parhaiten menestyneet öljyt pääse­

vät edelleen jatkokokeisiin. Halvan hintansa ja nopeutensa ansioista penlckikolceet ovat suosittuja.

Osaa penkkikokeista kutsutaan ns. traditionaalisiksi eli joku joskus on keksinyt jonkun kokeen ja päättänyt sitten hankkia itselleen kuolemattomuuden nimeämänä kokeen itsensä mukaan.

Lääketieteessä erittäin yleinen ilmiö.

Traditionaalisista kokeista voidaan saada jotain irti,jos olosuhteet ja laitteet ovat aina samanlaiset. Pam sas koeai- neisto auttaa tilastollisessa mielessä,ja jos tuloksia voi­

daan esim. taulukoiden avulla tulkita, voivat nämä olla hy­

viäkin kokeita.

Kuvassa 2.3 esitellyt penkkikokeet ovat nopeita suorittaa, liitteissä 1 ja 2 on esitetty hydraulinesteiden

kulumisen-esto-ominaisuuksia tutkittaessa käytettäviä pumppukokeita, joista lyhyemmän koeaika on 100 tuntia ja pitemmän 1000 tun­

tia.

■ Penkkikokeet vastaavat paremmin todellisia olosuhteita kuin laboratoriokokeet,mutta näissäkin on todettu tapauksia joissa kahdesta yhtä hyvin menestyneestä öljystä on toinen ollut käyttökelvotonta /20/.

2,1.3 Täysimittaiset kokeet

Paras ja luotettavin tapa tutkia hydraulinesteitä on käyttää - niitä täysimittaisissa järjestelmissä tai ainakin sellaisissa,

joissa käytetään täysimittaisia komponentteja. Hydrauliikassa

■tyydytään toisinaan käyttämään vain muutamia, järjestelmän toiminnan kannalta tärkeimpiä komponentteja,joilla teetetään samoja toimintoja kuin ne tekevät todellisuudessakin.

Moottoriöljyä on jo kauan kokeiltu erityisillä koemoottoreil- la, joista on kuitenkin vaikea sanoa ovatko ne penkki- vai täysimittaisia kokeita,koska moottorit voivat olla täysin tavanomaisia sarjatuotteita mutta koe-ol. o suhteet ja -aika eivät vastaa käytännössä esiintyviä. Koemoottoreita ovat mm. Caterpillar L-1 ja L-5 sekä Petter AV-1 ja ¥-1 /20/.

Täysimittaisten kokeiden haittana on niiden kalleus, usein pitkä kestoaika ja loppujen lopuksi neste ehkä sopii vain koelaitteistolle.

Mikäli halutaan olla varmoja valitun hydraulinesteen sopi­

vuudesta, joudutaan se kokeilemaan juuri siinä järjestelmäs­

sä ja olosuhteissa johon se on tarkoitettu. Ja se tulee kal­

liiksi.

2.2 Standardisoimisjärjestöt

Menetelmiä öljyjen ja muiden hydraulinesteiden kokeilemi­

seksi ovat kehittäneet monet eri järjestöt ja tutkimuslai­

tokset. Kehitys on yleensä käynyt yleisistä öljykokeista

erikoistuotteille tehtäviin. Hydraulinesteille on toistai­

seksi suhteellisen vähän omia testejä tai standardeja.

Muille tuotteille tarkoitettuja kokeita voidaan kuitenkin usein soveltaa.

Hydraulinesteiden standardisoinnista ja öljykokeista kiin­

nostuneen kannattaa etsiä käsiinsä ainakin seuraavien järjestöjen standardikirjät :

- A S' T M (American Society for Testing and Materials)

- DIN (Deutsche Industrie Normen)

- ISO (International Standardiation Organisation) - MIL (US. Military Specification)

- SAE (Society of Automotive Engineers)

- CEC (Coordinating European Council for the Development of Performance Tests for Fuels and Lubricants)

- SFS (Suomen standardisoimisliitto) - SMR (Svenska Mekanisters Riksförening)

Erityisen paljon työtä öljyjen tutkimiseksi ja koemenetelmien kehittämiseksi on tehnyt ASTM. Sen hyväksymiä koemenetelmiä käyttävät hyväkseen lähes kaikki standardisoimisjärjestöt.

ASTM julkaisee vuosittain yli 30-osaisen kirjasarjan, johon on koottu kaikki sen standardit. Öljytuotteita varten on kaksi yli 1200-sivuista kirjaa.

Saksalaisen DIN-standardin sisällysluettelossa on sivu­

kaupalla öljytuotteisiin liittyviä standardeja, joukossa paljon myös hydrauliikkaan liittyviä. DIN-standardit ilmes­

tyvät samoin vuosittain.

ISO:11a on useampia komiteoita tutkimassa hydrauliikan stan­

dardisointia.

MIL on Yhdysvaltain armeijan standardis ointiorganis aatio, joka on määrittänyt sotilaskäytön asettamat vaatimukset hydraulinesteille. MI1-standardeis s a on useita

hydrauli-nesteluokkia eri käyttöolosuhteille.

SAE on keskittynyt autoalalle, mutta standardisoinut silti eräitä hydraulinesteisiin liittyviä koemenetelmiä ja vaa­

timuksia.

CEO on eurooppalainen keskusjärjestö, joka on vakioinut mm.

koemoottorin Petter AV-1 Euroopan vakiomoottoriksi.

CEC-toimintaan on Suomi liittynyt v. 1978, joten tulevai­

suudessa on odotettavissa tämän merkityksen kasvavan ai­

nakin jossain määrin erityisesti moottorien voitelututki- muksessa.

VTT käyttää öljyjä tutkiessaan lähinnä ASTM:n, DIN: n ja SÄE:n kehittämiä ja hyväksymiä menetelmiä.

3, ELÄIN- JA KASVIÖLJYT

3.1 Voiteluaineiden historiaa /5, 25, 20/

Hydraulinesteiden historia on voitelun historiaa, voitelun historia on kitkan historiaa.

Eläin- да kasvikunnan rasvat ja öljyt ovat veden jälkeen vanhimpia ihmisen käyttämiä voiteluaineita. Dowson /25/

epäilee näitä käytetyn jo n. v. 2500 e.Kr alkeellisissa ovensaranoissa estämässä kitinää. Noin vuodelta 2000 e.Kr on löydetty savenvalajan sorvin jäännöksiä,joista on jälji-

■ tetty bitumia. Raakaöljyähän on aikoinaan ollut vapaana

maan pinnalla. Lampaan tai härän rasvaa on löydetty n. vuodel ta 1400 e.Kr peräisin olevien vaunujen pyörien laakereista.

Egyptissä on n. vuoden 2400 e.Kr jälkeen käytetty pyramidien rakennustyömailla vettä voiteluaineena kiviä siirrettäessä.

Pienenä esimerkkinä voiteluaineasiantuntijoiden, tribolo- gien, statuksen kohoamisesta ovat kuvat 3.1 ja 3.2. Kuvassa 3.1 ensimmäinen tunnettu tribologi kaataa voiteluainetta Ti:n patsasta kannattavan kelkan alle n. v. 2400 e.Kr kulkien itse sen edellä.

fig. Ç__First recorded Iribologist-seen pouring lubricant in front of sledge in transport of Statue of Ti (c 2,400 P.C.). (After Stc-indorff,

1913.)

Kuva 3.1. Voitelua n.v. 2400 e.Kr Egyptissä /25/

Kuvassa 3.2 siirretään EL-Bersheh:issä, Egyptissä, Colossuk- sen patsasta n. v. 1880 e.Kr. Tribologi on päässyt kelkan kyytiin.

Kuva 3.2. Voitelua n.v. 1880 e.Kr Egyptissä /25/

Vielä keskiajalla käytettiin voiteluaineina pääasiassa vain kasvi- ja eläinkunnan tuotteita. Maaöljyä käytettiin lähinnä rakennus- ja saostusaineena sekä lääketieteessä ja sodankäyn­

nissä. Välimeren alueella oli suosituin oliiviöljy, pohjois- Euroopassa käytettiin eläinrasvoja. Rapsia ja unikkoa alet­

tiin viljellä niistä saatavan öljyn vuoksi noin kolmannel­

latoista vuosisadalla j.Kr.

Ensimmäisiä kitkan tutkijoita oli Leonardo da Vinci (1452-

Ensimmäisiä kitkan tutkijoita oli Leonardo da Vinci (1452-