Voiteluöljyn viskositeetin vaikutus vaihteen voitelussa
Vaihteistoja käytetään monissa teollisissa prosesseissa, joten niiden kestävyys ja suorituskyky on erityisen tärkeää tuotannon tehokkuuden kannalta. Voiteluainekalvo on tavoista tehokkain vähentämään liikkuvien kosketuspintojen välistä kitkaa ja kulumista mekaanisissa järjestelmissä. Vaihteiston pitkäikäinen käyttövarmuus varmistetaan oikeanlaisella voitelulla, jonka avulla saavutetaan myös taloudellisia säästöjä. (Aarnio, 2013, 11.)
Teollisuusvaihteistot ovat mekaanisia järjestelmiä, jotka siirtävät voimaa ja muuntavat nopeuksia monenlaisissa teollisissa laitteissa. Vaihteistot voivat käyttää erilaisia voimansiirtomenetelmiä, kuten hammaspyöriä tai hihnavetoja. Käyttötarkoituksesta ja tarvittavista ominaisuuksista riippuen vaihteistojen osat ovat alttiina suurille kuormille ja nopeuksille, mikä tekee niiden voitelusta erityisen tärkeän.
Voitelun tulisi suojata vaihteiston osia kulumiselta, epäpuhtauksilta sekä vähentää kitkaa ja jäähdyttää osia estäen ylikuumeneminen. Ylikuumenemisen osalta tämä tehtävä ei toteutunut ja siihen pyrittiin löytämään tässä opinnäytetyössä ratkaisu. Lisäksi se auttaa vähentämään melua, tärinää, joka voi olla tärkeää herkissä tuotantoprosesseissa. Voiteluöljyn on oltava riittävän viskoosista muodostaakseen suojaavan kalvon osien välille, mutta samalla tarpeeksi virtaavaa voidakseen levitä tasaisesti ja tehokkaasti koko vaihteiston alueelle. Ylikuumenemisen osalta tämä tehtävä ei toteutunut hätäsyöttövesipumppukoneikon käynnistyessä ja siihen pyrittiin löytämään opinnäytetyössä ratkaisu (Mikkola, 2024).
Viskositeetti
Yksi tärkeimmistä tekijöistä voiteluöljyissä on sen viskositeetti. Sillä tarkoitetaan voiteluöljyn sisäisen kitkan suuruutta. Esimerkiksi voiteluöljy, jonka viskositeetti on 1000 senttistokia (cSt), tarkoittaa jäykkää ja vaikeammin virtaavaa öljyä. Vastaavasti 10 cSt voiteluöljy on notkeaa ja helposti virtaavaa.
Voiteluöljyn viskositeetillä on keskeinen rooli vaihteiston voitelussa, koska sen vaikutus vaihteiston suorituskykyyn ja kestävyyteen on merkittävä. Oikean viskositeetin valinta on tärkeä osa vaihteiston huoltoa ja ylläpitoa ja se edellyttää huolellista harkintaa ottaen huomioon vaihteiston käyttöolosuhteet ja vaatimukset.
Lämpötilalla on huomattava vaikutus viskositeettiin. Viskositeetti-lämpötila -kuvaajan avulla pystytään tarkastelemaan lämpötilan vaikutusta viskositeettiin paljon laajemmin eri lämpötiloissa, kuten työlle oleellisessa 20 ⁰C lämpötilassa, sillä voiteluaineiden viskositeetit ilmoitetaan yleensä lämpötiloissa 40 ⁰C ja 100 ⁰C.
Lämpötilalla on huomattava vaikutus viskositeettiin
Sopivan voiteluöljyn valinta vai olosuhteiden muutos?
Työssä tehtyjen eri viskositeettisten voiteluöljyjen koekäyttöjen perusteella selvisi, että vaihteisto täyttyy öljyllä ja samalla ylikuumenee, kun voiteluöljyn viskositeetti on yli 240 cSt. Valmistajan suositteleman 220 cSt voiteluöljyllä viskositeetti nousee 20 ⁰C olosuhteissa 850 cSt tasolle. Tämän myötä vaihteistoon pitäisi löytää voiteluöljy, jonka viskositeetti 20 ⁰C olosuhteissa olisi lähellä 220 cSt tai vaikuttaa vallitsevaan lämpötilaan. Vaihteeseen valittiin lopulta voiteluöljy, jonka ISO VG -luokitus 40 ⁰C olosuhteissa vastaa 70 cSt ja on 20⁰C olosuhteissa 190 cSt.
Matalamman viskositeetin voiteluöljyllä päästiin toivottuun lopputulokseen, vaikka vaihteiston oikeanlaisella lämmityksellä olisi myös saavutettu toivottu lopputulos, jossa vaihteisto toimii odotetusti eikä ylikuumene. Työn aikana hätäsyöttövesipumppukoneikon rakenteisiin tai läheisyyteen ei olisi ollut käytännöllistä tai turvallista erillisen lämmitysjärjestelmän asentaminen. (Mikkola, 2024.)
Lähteet
Aarnio, M. 2013. Teollisuusvoitelu: käsikirja. 5. uud.p. Helsinki : KP-Media, 2013.
Mikkola, K. 2024. Hätäsyöttövesipumpun vaihteiston kehitys – Theseus. Turun ammattikorkeakoulu opinnäytetyö