Analiza porownawcza wybranych wlasciwosci olejow smarujacych uklad tnacy pilarki lancuchowej

Tom XXIV Rośliny Oleiste 2003 Roman Wojtkowiak, Robert Jacek Tomczak* Akademia Rolnicza im. Augusta Cieszkowskiego w Poznaniu Katedra Techniki Leśnej, *Instytut Inżynierii Rolniczej Analiza porównawcza wybranych właściwości olejów smarujących układ tnący pilarki łańcuchowej Comparative analysis of some selected properties of oils lubricating the cutting system of chainsaws Słowa kluczowe: olej rzepakowy, środki smarne, smarowanie, pilarka, układ tnący Key words: rapeseed oil, lubricating agents, lubrication, chainsaw, cutting system Opracowanie zajmuje się analizą możliwości stosowania olejów pochodzenia roślinnego w układach smarowania. Przeprowadzona analiza dotyczy wybranych właściwości fizycznych i chemicznych olejów mineralnych i rzepakowych stosowanych jako środek smarny w układzie transportu narzędzia tnącego pilarki łańcuchowej. Dokonano porównania wybranych właściwości obu rodzajów olejów i możliwości zastąpienia dotychczas stosowanych do tych celów olejów mineralnych, znacznie bardziej przyjaznymi dla środowiska olejami roślinnymi. W pracy nie zajmowano się oceną smarności badanych olejów, czy innymi ważnymi cechami takimi jak zdolność transportu ciepła, czy ochrona przed korozją. The article focuses on the analysis of the possibilities of application of plant-derived oils in lubricating systems. The analysis was carried out on some selected physical and chemical properties of mineral oils and rapeseed oils, which were used as a lubricating agent in the transport system of the cutting device of the chainsaw. The performed investigations involved the comparison of selected properties of both types of oils as well as of possibilities of substituting mineral oils, which have been widely used for these purposes, so far, by plant-derived oils, which are far more environmentally friendly. This study was not concerned with the estimation of the lubricaty of the examined oils or other important characteristics such as their capability for heat transfer or protection against corrosion. Wstęp W pilarkach łańcuchowych używane są dwa rodzaje olejów smarowych: do silnika i do układu tnącego. Oba pracują w obiegu przelotowym, tzn. po wykonaniu swego zadania — smarowaniu, czyli niedopuszczeniu do stykania się za sobą metalowych części — olej opuszcza układ — jest wyrzucany do atmosfery i spada na podłoże, w miejscu gdzie był używany, a więc najczęściej w lesie — miejscu, które uznaje się za zdrowe i czyste, nieskażone ludzką działalnością. Jeżeli będzie 318 Roman Wojtkowiak ... to olej mineralny (inaczej zwany skalnym, czyli produkt rafinacji ropy naftowej) to środowisko leśne pozostanie zanieczyszczone przez wiele lat, bardzo niebezpiecznymi związkami węglowodorowymi. Zarówno silnik spalinowy, jak i układ tnący pilarki łańcuchowej, mogą być smarowane olejami, które nie zanieczyszczają gleb leśnych i nie są wypłukiwane do wód gruntowych. Są to oleje łatwo ulegające rozpadowi pod wpływem mikroorganizmów na związki przyjazne człowiekowi. Nazywane są wtedy biodegradowalnymi. Mogą to być oleje syntetyczne, m.in. estrowe, zbliżone budową chemiczną do trójglicerydów naturalnych lub oleje produkowane na bazie olejów roślinnych. W Polsce najczęściej wykorzystywane są do tych celów bardzo popularne oleje rzepakowe, które wbrew powszechnie panującej opinii posiadają z punktu technicznego ich wykorzystania znacznie więcej zalet niż wad. Niewątpliwą zaletą, oprócz najważniejszej jaką jest biodegradowalność, jest niższa lepkość kinematyczna w temperaturze 20oC i wyższa lepkość kinematyczna w temperaturze 100oC. Oleje te posiadają większą gęstość w temperaturze otoczenia, wyższą temperaturę zapłonu i zamarzają w nieco niższych temperaturach. Znaczną wadą jest utlenianie kwasów tłuszczowych powodujące tworzenie się lepkiej lub twardej warstewki wyschniętego oleju, która to warstwa zwiększa opór tarcia przemieszczającej się piły łańcuchowej po prowadnicy. Funkcjonalność oleju Układ tnący pilarki łańcuchowej składa się z kilku elementów (Szczerek, Wiśniewski 2000). Z punktu widzenia trybologii możemy wyróżnić następujące składniki tego systemu: element podstawowy, którym jest piła łańcuchowa, element współpracujący główny w postaci prowadnicy, kolejny element współpracujący pomocniczy — kółko napędowe, środek smarowy w postaci oleju do smarowania układu i atmosferę — jako medium otoczenia. Bardzo istotnym składnikiem tego układu jest środek smarowy. Olej do smarowania układu tnącego pilarki łańcuchowej ma za zadanie zapewnienie tarcia płynnego, występującego przy całkowitym rozdzieleniu powierzchni trących warstwą środka smarnego. W tym przypadku ma on nie dopuścić do bezpośredniego kontaktu piły łańcuchowej z prowadnicą. Nie powinien on również dopuścić do bezpośredniego kontaktu piły łańcuchowej z kółkiem napędowym. Nie mniej ważnym zadaniem, jakie ma do spełnienia olej smarujący układ tnący pilarki jest chłodzenie trących się elementów, tłumienie drgań i hałasu, wypłukiwanie żywic, garbników i wody z solami ścinanych drzew oraz ochrona przed korozją. W przypadku takiej maszyny jak pilarka, olej silnikowy, jak i olej do smarowania układu tnącego pilarki łańcuchowej po spełnieniu swego zadania — rozdzieleniu trących się elementów i wypłukaniu żywic oraz garbników zostaje Analiza porównawcza wybranych właściwości olejów smarujących ... 319 „wyrzucony” z prowadnicy i spada na powierzchnię, na której dokonywana była obróbka drewna. Związane jest to ze sposobem smarowania w tym węźle, który jest obiegiem otwartym, czasami nazywanym systemem przelotowym. W wyniku takiego sposobu smarowania cały olej doprowadzany do układu po wykonaniu swego zadania jest wyrzucany do otoczenia. Olej stanowi duże zagrożenie dla środowiska — należy pamiętać, że „jeden litr oleju czyni niezdatnym do spożycia milion litrów wody pitnej” (Stelmaszuk i in. 1994). Jest to tym bardziej istotne, że prace pilarkami powodujące „rozlewanie” oleju prowadzone są w przeważającej większości na powierzchni zalesionej. A to właśnie lasy spełniają podstawową funkcję filtrowania i magazynowania wody. Jeżeli do smarowania układu tnącego pilarki łańcuchowej będzie stosowany olej nie rozkładający się lub, co dość często się zdarza, zużyty olej silnikowy z zawartymi w nim związkami trującymi (Wiślicki i in. 1995, Wojtkowiak 1999), środowisko leśne nie będzie czyste i bezpieczne dla fauny i flory. Ocenia się, że w Polsce do smarowania układów tnących pilarek spalinowych używanych przy pozyskaniu drewna w Lasach Państwowych zużywa się przeszło 5 mln litrów oleju (Wojtkowiak 1999) lub 4,5 mln litrów (Giefing 1991), choć niektórzy autorzy (Laurow 1999) uważają, że zużycie to wynosi tylko 3,43 mln litrów olejów smarnych. Na świecie coraz powszechniej do smarowania pilarek wykorzystuje się zamiast dotychczas stosowanych olejów mineralnych, środki smarne, które ulegają stosunkowo łatwo rozpadowi na związki nieszkodliwe — oleje biodegradowalne. Do produkcji biodegradowalnych olejów smarnych mogą być stosowane oleje syntetyczn (...truncated)