Často opomíjenou kapitolou je specifikace a vlastnosti provozních kapalin zemědělských strojů. Tato problematika leží v poslední době ve stínu častěji diskutované problematiky paliv v zemědělství, zejména s ohledem na využití obnovitelných zdrojů pro výrobu paliv. Opomíjena je přitom zcela neprávem – protože je nesmírně důležitá pro bezproblémový provoz zemědělské techniky.
Tento příspěvek by měl přispět uživatelům techniky (a to obecně, nejen v zemědělství) k objasnění rozdělení a výběru správné kapaliny z jejich nepřeberného množství, které se dnes na trhu nachází.
Orientovat se jen podle informací prodejců kapalin již v dnešní době nestačí a je nutné nejen z hlediska ceny, ale i kvality umět správně zvolit vhodnou provozní kapalinu!
Motorové oleje
Pro motorové oleje jsou určující dva základní parametry – viskozita oleje a jeho výkonnostní kategorie. Na základě těchto parametrů vznikly i nejdůležitější klasifikace motorových olejů. Viskozitou olejů se zabývá pouze klasifikace SAE. Výkonnostními kategoriemi se zabývají např. klasifikace API, ACEA a další. Těmto kategoriím se věnují rovněž firemní značení jednotlivých výrobců.
Viskozita oleje
Viskozita (míra vnitřního tření) oleje není konstantní veličina a je závislá na okolních podmínkách. Při provozu spalovacího motoru dochází ke změnám teplot a tlaku. Při těchto různorodých podmínkách by se viskozita příslušného oleje měla měnit co nejméně.
Závislost viskozity oleje na teplotě uvádí viskozitní index. Čím vyšší je hodnota viskozitního indexu, tím méně se mění viskozita při změnách teploty v motoru. Označení viskozitních vlastností motorového oleje uvádí výhradně klasifikace SAE.
Klasifikace SAE
Tato klasifikace vznikla na americkém kontinentu a dnes je uznávána na celém světě. Zásluhu na tom má Society of Automotive Engineers (Společnost automobilových inženýrů). Norma má označení SAE J300 a rozděluje oleje do šesti zimních tříd s číselným označením a písmenem W (winter-zima), a pěti letních tříd označených pouze číslem. Číselná označení jsou pouze názvem tříd a nevyjadřují vztah k žádné fyzikální veličině.
Zimní označení (0W až 25W) vymezuje tzv. startovatelnost motoru při nízkých teplotách. Čím nižší je číslo zimní třídy, tím nižší může být teplota okolí při zachování dostatečné viskozity (tekutosti) oleje. To má za následek také to, že je zajištěno, aby se olej dostal v dostatečném čase ke všem mazaným místům spalovacího motoru.
Letní označení (20 až 60) garantuje dostatečnou viskozitu oleje za vysokých letních teplot. Čím vyšší je číslo letní třídy, tím vyšší může být teplota okolí, při zabezpečení dostatečného mazání.
Dynamická viskozita [mPa/s] je poměr tečného napětí mezi stykovými plochami dvou vrstev kapaliny a gradientu rychlosti ve směru kolmém na směr proudění. Gradient rychlosti je poměr rychlosti ku vzdálenosti vlákna kapaliny. Dynamická viskozita závisí na teplotě a u kapalin s rostoucí teplotou klesá.
Kinematická viskozita [1 cst = 10–6 m2/s = 1 mm2/s] je poměr dynamické viskozity a hustoty. Se vzrůstajícím tlakem stoupá a se vzrůstající teplotou klesá. Jako porovnávací údaj její teplotní závislosti se udává viskozitní index.
Mez čerpatelnosti při teplotě [°C] je nejnižší teplota, při níž olejové čerpadlo spalovacího motoru zajistí po nastartování bezproblémovou dodávku na všechna mazaná místa.
Evropským klimatickým podmínkám vyhovují letní třídy 40 a 50. Oleje třídy 60 mohou zapříčinit mírné snížení výkonu.
V současné době se používají tzv. celoroční náplně mazacích soustav spalovacích motorů. Označují se kombinací zimní a letní třídy (např. 10W-40, 15W‑40 aj.). Během jízdy se studeným motorem má méně viskózní olej (5W) též menší vnitřní odpor a to způsobuje snížení spotřeby paliva. V případě syntetických olejů (0W-30 nebo 5W-30) se úspora paliva projeví i při jízdě se zahřátým spalovacím motorem na provozní teplotu. Je však zapotřebí při volbě oleje si všímat i jiné klasifikace – výkonové, protože některé oleje mají sníženou viskozitu při vysokých teplotách, a proto nejsou vhodné pro každý motor.
Výkonnostní kategorie
Klasifikace pomocí výkonnostní kategorie charakterizuje okamžité i dlouhodobé vlastnosti motorového oleje při různých formách provozního zatížení. Hodnocena je např.: ochrana proti otěru, oxidaci a korozi stěn válců, ochrana proti vzniku úsad za vysokých teplot, pěnění oleje, úspora paliva aj. Výkonnostní kategorie uvádí mnoho norem (API, CCMC, MIL-L aj.). V současnosti se nejčastěji používá klasifikace API – American Petroleum Institute (Americký petrochemický institut), a firemní normy předních výrobců motorů.
Klasifikace API
Označení olejů podle této klasifikace je pomocí dvou písmen, případně číslic. První písmeno označení rozlišuje typ motoru a druhé písmeno výkonnostní stupeň oleje. Norma dělí motorové oleje podle typu motoru na oleje používané v zážehových (benzínových) motorech s označením S (Service) a oleje v motorech vznětových (naftových) s označením C (Commercial). Výkonnostní stupeň je pro daný typ motoru vyjádřen dalším písmenem od A výše. Obecně platí, že čím je druhé písmeno dále v abecedě, tím je olej kvalitnější.
Moderní oleje splňují požadavky kladené na mazání zážehových i vznětových motorů, a proto bývají označovány oběma symboly (např. SG/CF-4).
Výhody při používání „příliš teplého oleje“ jsou dobré odlučování vody, nižší sklon k pěnění, rychlejší usazování mechanických nečistot, odpařování vody a paliva. Naopak nevýhody „příliš teplého oleje“ jsou oxidace oleje, tvorba karbonu, nižší viskozita a menší tloušťka mazacího filmu a možné poškození těsnění.
Převodové oleje
Převodové oleje se od motorových liší podstatou užití. Nepřichází sice do styku s vysokými teplotami a zbytky hoření, zato musí odolávat vysokým tlakům uvnitř dílčích převodů. Oleje převodové se rovněž rozdělují podle viskozity oleje a výkonnostní kategorie.
Viskozitní klasifikace podle SAE
Klasifikace SAE také používá číslicový symbol, popř. doplněný písmenem W označujícím zimní vlastnosti z hlediska viskozity. Oleje vhodné pro provoz za nižších teplot mají čtyři třídy: 70W, 75W, 80W a 85W.
Oleje vhodné pro letní provoz mají třídy tři: 90, 140 a 250. Opět stejně jako u motorových olejů se moderní oleje vhodné pro celoroční provoz označují jako vícestupňové (multigrade), např. SAE 80W-90, což znamená, že olej splňuje nízkoteplotní požadavky kladené na třídu 80W a vysokoteplotní požadavky kladené na třídu 90 z hlediska viskozity.
Výkonnostní klasifikace podle API
Norma API rozděluje převodové oleje podle jejich výkonnosti a možných oblastí použití. Označení se skládá z písmen GL (Gear Lubricant) a čísla 1 až 6 udávajícího výkonnostní stupeň.
Převodové oleje jsou zatěžovány jiným druhem namáhání než motorové oleje, a proto obsahují jiné přísady, např. tzv. vysokotlaké EP (Extreme Pressure). Z těchto důvodů se nesmí používat převodový olej pro mazání spalovacích motorů, ale naopak některé druhy motorových olejů se mohou použít pro mazání převodů. Kromě výše zmíněných klasifikací se používají též klasifikace jednotlivých výrobců převodovek (ZF, MAN).
Kapaliny pro hydraulická zařízení
Specifikací hydraulických kapalin se mj. zabývá norma ISO 6743/4 nebo DIN 51524. Označení se skládá podle původu kapaliny ze dvou až tří písmen a podle viskozitního stupně ze dvou až tří číslic. Dále se kapaliny pro hydrostatická zařízení člení podle třídy ohrožení vody (WEC – water endenger class). Stupnice tohoto třídění je od 0 – neohrožuje, až po 3 – silně ohrožuje vodu.
Rozdělení podle původu kapaliny
Minerální oleje (WEC-2)
HH – nejméně kvalitní oleje (např. ložiskové).
HL – mnohoúčelové oleje (bez přísad ke zmenšení opotřebení). Používají se v hydraulických mechanismech s provozními teplotami okolo 50 °C.
HM – kvalitní oleje s přísadami proti korozi, pěnění, snížení opotřebení. Jsou určeny pro stroje pracující celoročně v nechráněném prostředí.
HV – obdobně jako HM, vyhovují požadavkům na nízkou závislost viskozity na teplotě. Používají se v hydraulických mechanismech mobilních strojů, které pracují v širokém rozsahu teplot okolí.
Ekologické kapaliny (WEC-1)
na bázi rostlinných olejů (u nás řepky)
– HETG – trigliceridy,
na bázi syntetických médií
– HEE – syntetické esterové oleje,
– HEPG – polyglykoly.
Těžkozápalné kapaliny (WEC-0 až 1)
– voda,
– voda + olej nebo voda + glykol HFA až HFD.
Kapaliny se značí kvalitativně dvou- nebo tříciferným číslem podle kinematické viskozity v mm2/s při 40 OC tzv. viskozitní třídy – gradient (VG).
Pro použití v hydraulických obvodech vyhovují zejména oleje výkonových tříd HM a HV. Nejčastěji se v mobilních strojích používají oleje ISO VG 32 a 46, výjimečně 32 a 68.
Ekologické hledisko je třeba brát v úvahu zejména u hydraulických zařízení přicházejících přímo do kontaktu s vodou v přírodě, v zemědělství, lesnictví, u stavebních strojů a mobilní techniky vůbec. Mazací schopnosti ekologických kapalin jsou zhruba stejné jako u minerálních olejů.
V některých případech se obsluha domnívá, že oleje se stejným číselným označením podle SAE a ISO VG jsou vzájemně zaměnitelné. Klasifikace SAE a ISO VG se týká viskozity olejů, ale není znakem jejich výkonnosti. Např. ložiskový olej a hydraulický olej se stejným číselným označením ISO budou mít stejnou viskozitu při 40 °C. Nemohou se však vzájemně zaměňovat a používat v hydraulických systémech strojů, protože ložiskový olej je určen pro mazání a hydraulický pro přenos tlakové energie obsažené v kapalině. Dále pak ložiskový olej má nižší (asi poloviční) index viskozity oproti hydraulickému oleji. Rovněž tak bod tuhnutí je u ložiskových olejů jiný než u hydraulických olejů stejné viskozitní třídy.
Podmínky pro záměnu minerálních hydraulických olejů za ekologické kapaliny u již provozovaných strojů
Poměrně zásadní věcí jsou postupné legislativní změny, které v některých sférách přikazují používání ekologických olejů namísto dosavadních minerálních. Tato změna se zcela jistě neobejde bez komplikací a technických problémů. V následujících několika bodech je uveden obecný postup takovéto změny.
Hydraulický systém naplnit rostlinným olejem (1. náplň) a použít nové filtrační vložky. Důkladně tímto olejem propláchnout celý systém. Všechny činnosti hydraulického systému je nutné vícekrát opakovat, aby se vypláchly veškeré staré zbytky oleje.
Po tomto prvním naplnění rostlinným olejem se kompletně vymění náplň (2. náplň) v celém hydraulickém systému včetně filtračních vložek.
Výměna této 2. náplně se dělá vzhledem k rozpouštějícím se usazeninám již po 10 až 20 provozních hodinách zařízení.
Až 3. náplň hydraulické kapaliny je možné ponechat v hydraulické soustavě takovou dobu provozu, jakou určuje výrobce. Pro další výměny filtračních vložek platí stejné zásady jako u nového zařízení.
Plastická maziva
Plastická maziva se na strojích používají pro mazání čepů, ložisek, uložení aj. a dále pro ochranu strojních částí proti korozi. Nejsou to kapaliny ani tuhé látky. Specifikací plastických maziv se zabývá norma ISO 6743/9. Označení se skládá z několika částí podle níže uvedených tabulek.
Postup při výběru správného oleje
Řídit se pokyny výrobce motoru, převodů nebo hydraulického systému, popř. vozidla uvedenými v příručce pro údržbu. Výrobci doporučují příslušné oleje podle viskozitní a výkonnostní specifikace, popř. i jiné. U takto doporučených olejů jsou pak určeny i výměnné lhůty.
Pro oleje stejné výkonnostní specifikace je doporučena stejná lhůta výměny náplně.
Pokud uživatel nemá příručku k vozidlu nebo k mechanismu, doporučuje se dotázat u výrobce stroje či mechanismu na druh oleje podle výkonnostní a viskozitní, popř. i jiné specifikace. V případě, že výrobce již neexistuje, je možné získat příručku v knihovně anebo u jiných uživatelů stejné techniky. Až v poslední řadě je možné zvolit druh oleje podle výše uvedených popisů v tabulkách.
Pokud olej splňuje požadované specifikace, je možné ho použít. Vyšší výkonnostní třída nevadí, ale bývá často dražší a příliš velké zlepšení provozu nepřinese.
Pokud se mění olej nízké výkonnostní specifikace za olej vyšší výkonnostní třídy, doporučuje se zkrácení první výměnné lhůty, protože pravděpodobně dojde k vymytí úsad.
Nikdy nevyměňovat olejovou náplň bez výměny vložky olejového čističe.
Při první instalaci čističe s velkou filtrační schopností (menšími oky ve filtrační vložce) je nutné očekávat častější výměny této filtrační vložky.
Nedoporučuje se míchat minerální motorové oleje (SAE 15W-40, 15W-50, 20W-30, 40) se syntetickými motorovými oleji (SAE 0W a 5W-30, 40 a 50).
Pro synchronizované převodovky se používají takřka výhradně oleje API GL-4. Pro hypoidní převody se používá olej API GL-5. Nedoporučuje se používat oleje API GL-5 místo API GL-4 a naopak. Při takové záměně by mohlo dojít k poruše synchronizace nebo hypoidního převodu.
V mechanických převodovkách neautomatických se používají většinou celoživotní náplně, tak jak je určena životnost stroje nebo příslušné skupiny.
Čistič na odvětrání nádrže hydraulického oleje by měl mít stejnou filtrační schopnost jako plnoprůtokový olejový čistič.
Závěr
V uvedeném popisu a klasifikacích vybraných provozních kapalin by se uživatel strojů měl dobře orientovat. Je to hlavně z důvodu, aby při výměně náplní či dolití nedošlo k záměně a následnému poškození motoru, převodovky, čerpadla aj. nebo naopak, aby nepoužíval příliš kvalitní a drahou kapalinu na starém zařízení, kde nepřinese moc velký užitek (např. syntetický a minerální olej).
Existuje celá řada výrobců olejů, kapalin a maziv, kteří dodávají na trh nepřeberné množství druhů, a jejich uvedení zde je nad rámec tiskových možností.
Klíčové informace
– Provozní kapaliny jsou nedílnou součástí mobilních i stacionárních strojů v zemědělství.
– Zajišťují správnou funkci příslušného celku, například spalovacího motoru, převodovky, rozvodovky, hydraulického systému a jiných.
– Motorové, převodové a hydraulické oleje plní v příslušných funkčních skupinách (spalovací motor, převody a hydraulický systém) funkci mazací, chladicí, těsnicí, čisticí a konzervační.
Ing. Jiří Mašek, Ph.D.
Ing. Petr Novák
Česká zemědělská univerzita v Praze
Technická fakulta
Katedra zemědělských strojů
