Napomena: Ovaj materijal je radna verzija i podložan je izmjenema i dopunama.


OSNOVI MAŠINSTVA

OSOBINE MATERIJALA

Ocjena kvaliteta svakog materijala je osnova za njegovu upotrebu, a vrši se na osnovu poznavanja osobina materijala.

Osobine materijala, od značaja za izbor i upotrebu pojedinih materijala, mo­gu se svrstati u sljedeće grupe osobina: fizičke, kemijske (kemijske), mehaničke i tehnološke osobine.

U grupu fizičkih osobina spadaju: gustina materijala, temperatura topljenja, koeficijent toplotnog širenja, električna i toplotna vodljivost, magnetne osobine i dr.

Od hemijskih osobina materijala za metale i legure su najznačajnije hemijska otpornost prema dejstvu korozije i hemijski afinitet prema drugim materijalima (elementima).

Od značaja za izbor i upotrebljivost konstrukcionih materijala, kako u pogle­du odgovarajućih osobina tako i u pogledu najekonomičnijih postupaka obrade, jesu mehaničke i tehnološke osobine materijala.

Mehaničke osobine materijala

Mehaničke osobine, govoreći uopšteno, karakterišu ponašanje materijala pod dejstvom sila koje izazivaju naprezanje u materijalu. Utvrđuju se posebnim po­stupcima ispitivanja uzoraka koji su napravljeni od materijala predviđenog za izra­du mašinskih elemenata i drugih konstrukcionih dijelova ili od samog mašinskog

elementa.

U grupu mehaničkih osobina spadaju: čvrstoća, elastičnost, plastičnost, žila­vost, tvrdoća, otpornost protiv trošenja — habanja i otpornost na trenje.

Čvrstoća. Čvrstoća materijala je otpor koji pruža materijal pri djelovanju spoljnih sila. Kod metala i legura (čvrstih i homogenih tijela) djelovanje sile spolja raspoređuje se podjednako po cijelom presjeku materijala. Uz djelovanje jednake sile materijal će biti manje opterećen u svakoj jedinici površine presjeka što mu je

presjek veći.

Zavisno od načina i smjera djelovanja vanjskih sila na materijal, čvr­stoća može biti: na zatezanje, pritisak, na savijanje, smicanje ili odrez, uvijanje ili torziju i izvijanje.

Pojedini mašinski elementi i konstrukcije mogu biti istovremeno izloženi dvje­ma vrstama ili,većem broju vrsta naprezanja (npr., pritisak i savijanje). Takva na­prezanja nazivamo složenim naprezanjima.

U stručnim priručnicima i svakodnevnoj praksi kao karakteristika materijala najčešće se navodi njegova zatezna čvrstoća.

Zatezna čvrstoća je maksimalno opterećenje (po jedinici površine prvobit­nog presjeka ( normalnog na silu zatezanja) koje materijal može izdržati:

Elastičnost. Elastičnost je osobina materijala da nakon prestanka djelovanja spoljašnjih sila koje su izazvale određenu promjenu oblika i dimenzija primi pono­vo svoj prvobitni oblik i dimenzije. Deformacija u materijalu koja nestaje kada prestanu da djeluju sile koje su je izazvale naziva se elastična deformacija.

Deformacija koja ostaje u materijalu i nakon prestanka opterećenja naziva se plastična deformacija.

Naprezanje koje leži na granici elastičnih i plastičnih deformacija nazivamo granica elastičnosti.

Plastičnost. Plastičnost je svojstvo materijala da se pod dejstvom spoljnih sila trajno deformiše, a da pri tom ne nastupi kidanje ili lom materijala.

Žilavost. Žilavost materijala je otpor koji materijal pruža udarnom opte­rećenju. Za materijale koji mogu izdržati veća udarna opterećenja kažemo da su žilaviji. Za materijale koji ne posjeduju žilavost, tj. kod kojih se prelom javlja skoro bez plastičnih deformacija, kažemo da su krti.

Tvrdoća. Tvrdoća materijala je otpor kojim se jedno tijelo suprotstavlja pro­diranju drugog tijela u njegovu povrišinu. Veličina i dimenzije tvrdoće za jedan te isti materijal zavise od primjene metode određivanja tvrdoće.

Koeficijent trenja. Na dodirnoj površini između dva tijela koja se re­lativno kreću jedno prema drugom javlja se sila trenja ili otpor trenja. Smjer joj je uvijek suprotan smjeru kretanja tijela.

Sila trenja zavisi od mnogo složenih faktora, kao što su: priroda i stanje tijela koja se dodiruju, uglačanost dodirnih površina, relativna brzina kretanja ti­jela, kao i prisustvo trećeg tijela (maziva) između dodirnih površina.

Eksperimentalnim putem je utvrđeno da je sila trenja proporcionalna nor­malnoj sili — normalnom pritisku. Koeficijent proporcionalnosti zavisi od na­vedenih svojstava. Taj koeficijent se naziva koeficijent trenja.

Otpornost na habanje. Otpornost na habanje je sposobnost materijala da se opire habanju, razrušavanju površine ili promjeni dimenzija pod dejstvom sile trenja.

Tehnološke osobine materijala

Tehnološke osobine pokazuju kako se pojedini metali i legure ponašaju pri različitim postupcima obrade, tj. da li se lakše ili teže daju obrađivati pojedinim, postupcima obrade.

Za potrebe u praksi utvrđuje se veliki broj tehnoloških osobina metalnih ma­terijala, kao što su: livkost, kovnost, zavarljivost, obradivost rezanjem strugotine i dr.

Livkost. Pod livkosti podrazumijevamo sposobnost metala i legura da u stopljenom stanju pri livenju ispune šupljinu u kalupu, a nakon očvršćavanja da na površini odlivka obezbij'ede oštre konture reljefa kalupa.

Od materijala koji posjeduju dobru livljivost mogu se dobiti odlivci željene konture i dobrog kvaliteta.

Kovnost. Kovnost je osobina metala i legura da se mogu, u većoj ili manjoj mjeri, oblikovati plastičnom deformacijom. Ova osobina je veoma važna za obra­du materijala svim tehnologijama oblikovanja koje se zasnivaju na plastičnosti materijala.

Zavarljivost. Zavarljivost je sposobnost materijala da podvrgnut postupku za­varivanja ostvari takav spoj zavarenih dijelova, da bude obezbijeden njihov metal­ni kontinuitet, a da pri tom zavareni dijelovi zadovoljavaju uslove postavljene za taj stepen zavarljivosti. U praksi su poznate dvije grupe postupaka zavarivanja: za­varivanje pod pritiskom i zavarivanje topljenjem.

Obradivost rezanjem strugotine. To je osobina materijala da se može obrađi­vati rezanjem strugotine na alatnim mašinama uz minimalne troškove i dobar iz­gled površine.

Sivi liv

Sivi liv je vrsta livenog gvožđa koje ima najširu primje­nu i u njemu je ugljenik većim dijelom po cijelom presjeku izlučen kao grafit.

Prema standardu JUS C.J2.020, razlikujemo više vrsta sivog liva: sivi, tvrdi, nelegirani i legirani sivi liv, sivi liv s kuglastim grafitom (nodularni liv).

Normalni sivi liv odlikuje se dobrom livkosti, što omogućava lijevanje odliva- ka vrlo složenog oblika. Otporan je na habanje, dobro se oblikuje i rezanjem stru­gotine.

Odlivci od sivog liva se proizvode u raznim oblicima i dimenzijama sa deblji­nom zidova u granicama 4 i 50 mm, sa zateznom čvrstoćom od 110 do 300 N/mm².

Razlikujemo više vrsta normalnog sivog liva:

Obični sivi liv negarantovane zatezne čvrstoće od koga se izrađuju neoptereće­ni i malo opterećeni dijelovi mašina i pribora, odlivci za peći, za štednjake, ukrasni liv itd.

Obični sivi liv zatezne čvrstoće 110 do 180 N/mm², koji se upotrebljava za malo opterećena postolja i oklope malo opterećenih mašina, za dijelove poljopriv­rednih mašina, kanalizacioni i sanitarni liv itd.

Sivi liv srednje čvrstoće (dvije vrste) od koga se izrađuju malo opterećeni dije­lovi (cilindri, kućišta, remenice, vodovodne cijevi i dr.) i srednje opterećena po­stolja mašina, doboši kočnica automobila i drugih motornih vozila itd:

Sivi liv velike čvrstoće (2 vrste) od koga se izrađuju cijevi i armatura pod pri­tiskom, jako opterećeni dijelovi mašina, kao i najopterećeniji dijelovi od normal­nih vrsta sivog liva.

Navedene vrste sivog liva ne mogu udovoljiti svim zahtjevima u pogledu mehaničkith i posebnih osobina, kao što su: vatrootpornost, otpornost na habanje, ot­pornost protiv hemijskog nagrizanja itd. zbog toga se za ove svrhe proizvode vrste sivog liva za posebnu upotrebu gdje spadaju:      

-       Termički obrađljiv liv

-       Kokilni liv

-       Vatrostalni sivi liv

-       Hemijski postojan sivi liv

-       Sivi liv s magnetnim osobinama

Temperovani liv (JUSC.J2.021)

Temperovani liv spada u kvalitetna livena gvožđa čiji je hemijski sastav tako podešen da u njemu nakon hlađenja nema slobodnog ugljenika. Dobija se u kupol- noj ili elektropeći iz specijalnog bijelog sirovog gvožđa, otpadaka čelika i drugih dodataka. Tvrdi i neobradivi odlivci podvrgavaju se temperovanju, odnosno dugo­trajnom žarenju (koje traje i nekoliko dana). Nakon žarenja odlivci postanu meki i obradivi, žilavi i djelimično kovni.

Razlikujemo dvije vrste temperliva: bijeli i crni temperliv.

Bijeli temperovani liv dobije se žarenjem odlivaka u oksidacionoj atmosferi,, što ima za cilj razlaganje željeznog karbida i razugljeničenje u većoj ili manjoj mje­ri. Pri tome je površinski sloj potpuno razugljeničen, dok je razugljeničenje prema sredini sve slabije, tako da se od površine prema jezgru pojavljuju različite struk­ture. Zbog toga će na prelomu sloj bliži površini imati bijelu boju, prelazna zona u sredini biće tamnija, dok će jezgro biti potpuno tamne boje.

Srednja debljina zidova odlivaka od bijelog temperovanog liva kreće se u gra­nicama između 4 i 30 mm, a zatezna čvrstoća 340 do 380 N/mm².

Postupak temperovanja sastoji se u tome da se odliveni komadi stavljaju u gvozdene kutije ili lonce za temperovanje, zajedno sa gvozdenim oksidom u prahu i oksidnom gvozdenom rudom. Lonci se zatim hermetički zatvore i unose u peć za temperovanje; tu se vrši zagrijavanje na temperaturi između 800 i 1 000°C._ Zagri­javanje do navedene temperature postiže se relativno brzo, a zatim se postignuta temperatura održava 50 do 100 sati; nakon toga se vrši hlađenje. Za vrijeme održa­vanja određene temperature u peći se iz gvozdenog oksida oslobađa kisik (kiseo- nik), koji po površini odlivka, u dubini do 10 mm, vezuje ugljenik. Na taj način se sadržaj ugljenika u odlivcima smanjuje sa 2,5 do 3,5% C na 0,5 do 1,5% C. Samo kod predmeta debljine 2 do 3 mm postiže se ujednačeno razugljeničenje, dok deblji komadi imaju neravnomjernu strukturu čija je površina meka i žilava, a jezgro čvrsto i tvrdo, uz manju žilavost.

Od bijelog temperliva izrađuju se mali dijelovi ravnomjerne debljine zidova od 3 do 20 mm, kao što su: lanci, ključevi, mali točkovi i razni okovi u građevi­narstvu.

Crni temperovani liv dobije se žarenjem odlivaka od bijelog livenog gvožđa u neutralnoj atmosferi. Odlivci se stavljaju u lonce za temperovanje i zasipaju kvarc- nim pijeskom. Lonci se zatim hermetički zatvore i unose u peć za temperovanje. Zagrijavanje se vrši na temperaturi između 800 i 900^CC koja se održava u tra­janju oko 25 sati. Žarenjem odlivaka u neutralnoj atmosferi gvožđe ne gubi ugljenik, već se cementit razlaže na ferit i temperugljenik. Površina preloma temperova- nog komada može biti potpuno tamna ili sa neito svjetlijim vanjskim pojasom.

Crni temperovani liv se upotrebljava za dijelove većih dimenzija s ravnomjer­nom debljinom 3 do 40 mm, za dijelove mašina za domaćinstvo i razne sitne dije­love. Nije pogodan za dijelove izložene povišenim temperaturama.

Čelik

Čelici su legure željeza i ugljenika sa sadržajem do 2°/o C (prema novijim re­zultatima istraživanja 2,14% C), ili legure željeza s ugljenikom i drugim elemen­tima.

Sve vrste čelika sadrže, iz procesa proizvodnje, još i manje količine mangana (Mn), silicijuma (Si), sumpora (S) i fosfora (P). Da bi se postigle odgovarajuće osobine čelika, namjerno im se dodaju pojedini legirajući elementi.

Čelici se mogu kovati, valjati, liti, obrađivati rezanjem, spajati lemljenjem i zavarivanjem.

Od posebnog je značaja to što se mehaničke i tehnološke osobine čelika mogu poboljšati odgovarajućim postupcima termičke obrade.

Zbog širokih mogućnosti obrade i prilagođavanja zahtjevima savremene tehni­ke, čelik je osnovni konstruktivni materijal u mašinogradnji i mnogim drugim gra­nama tehnike. Otuda su i potrebe za čelikom iz godine u godinu sve veće, pa je sasvim razumljivo što se i u našoj zemlji ulažu maksimalni napori s ciljem da se poveća proizvodnja čelika i poboljša kvalitet pojedinih vrsta čelika.

Podjela čelika

Podjela (razdioba) čelika moguća je na više načina. Mi ćemo se ovdje upozna­ti sa sljedećim podjelama:

-                  prema načinu (postupku) proizvodnje,

-                  prema tretmanu kod proizvođača (prema čistoći),

-                  prema hemijskom sastavu i

-                  prema namjeni.

-                  

1.                 Prema postupku proizvodnje, čelici se dijele na:

-                  Konverlorski (Besemerov i Tomasov) čelik,

-                  Simens-Martenov čelik i

-                  Eleklročelik, L-D, Rotor, Kaldo i dr.

2.                 Prema čistoći, čelici se dijele na:

-                  Obične čelike, čelike trgovačkog kvaliteta kod kojih je sadržaj sumpora i fosfora dozvoljen (pojedinačno) do 0,05%.

-                  Kvalitetne čelike, kod kojih je sadržaj sumpora i fosfora (pojedinačno) dozvoljen do 0,045% i

-                  Plemenite čelike, sa maksimalnim sadržajem sumpora i fosfora do 0,035%. Ovi čelici dobivaju se rafinacijom ili rafinacijom i legiranjem u električ­nim pećima.

3.                 Prema hemijskom sastavu, čelici se dijele na:

-                  Ugljenične, kod kojih odlučujući uticaj na osobine ima ugljenik. Drugih elemenata može biti samo u količinama koje nemaju bitnog uticaja na osobine če­lika.

-                 Ugljenični čelici mogu biti'sa niskim sadržajem ugljenika (do 0,25%) ili nis- kougljenični, srednjim (0,25 do 0,6% C) i visokim (više od 0,6% C) ili visokouglje- nični čelici.

-                  Legirane čelike, kod kojih odlučujući uticaj na osobine imaju legirajući elementi, tj. elementi koji se namjerno dodaju čeliku kako bi se dobio čelik sa od­govarajućim osobinama.

Ako legirani čelici sadrže do 5% legirajućih elemenata nazivaju se niskolegira- ni ili malolegirani, a ako imaju više od 5% legirajućih elemenata, nazivaju se viso- kolegirani (jako legirani) čelici.

4.                 Prema namjeni ili upotrebi, čelici se dijele na konstrukcijske (konstruktiv­ne) i alatne.

a)                 Konstrukcijski čelici mogu biti ugljenični (sa sadržajem do 0,6% C) ili legi­rani. Njihova namjena može biti veoma različita:

-                  za opšte svrhe,

-                  za noseće konstrukcije,

-                  za cementaciju,

-                  za poboljšavanje,

-                  za automate,

-                  za opruge,

-                  za ležaje,

-                  nerđajući i hemijski otproni,

-                  vatrootporni itd.

b)                 Alatni čelici su plemeniti čelici sa sadržajem više od 0,6% C (do 2,14% C) ili legirani. Upotrebljavaju se za izradu alata. Alatni legirani čelici mogu biti nami­jenjeni za hladnu i za toplu obradu.

LEGURE OBOJENIH METALA

 Podjela obojenih metala i opšte karakteristike njihovih legura

Gvožđe i čelik, i pored niza povoljnih osobina ne mogu udovoljiti svim zahtje­vima koje tehnika postavlja pred mašinske i druge materijale. Zbog toga obojeni metali i njihove legure nalaze Široku primjenu, ne samo u mašinstvu nego i u osta­lim granama tehnike.

Obojeni metali se djjele na teške i lake metale. U teške spadaju metali čija je gustimnižrod 5 kg/gmVdolrse metali čija jegastmamanjaod 5 kg/dm³ ubrajaju

Najvažniji teški obojeni metali su: bakar, cink, kalaj, olovo, nikl, hrom (krom)/volfram, molibden i dr.

Laki metali su aluminiium, magnezijum i berllijum.

Većina obojenih metala ima malu tvrdoću i čvrstoću; zbog toga im je i upotre­ba ograničena. Međutim, i ovdje se, kao i kod čelika, osobine mogu poboljšati le- jtiraniem. a kod nekih i termičkim taloženjem/

Zavisno od svojstva elemenata koji ulaze u sastav legura (prvenstveno od tač­ke topljenja) za dobijanje legura primjenjuju se najčešće ovi postupci:

-                  elementi koji ulaze u sastav legure tope se zajedno u određenim količins­kim odnosima,

-                  elementi se tope odvojeno, pa se komponente miješaju u tečnom stanju, zavisno od osobina koje želimo postići i

-                  topljenjem komponente sa najvišom tačkom topljenja kojoj se onda doda­ju druge komponente u čvrstom stanju.

Legure dobijaju naziv (najčešće) prema elementu koji količinski prevladava u leguri ili kada je količinski sadržaj dva ili više elementa podjednak, prema elemen­tu koji vrši odlučujući uticaj na osobine legure za određenu namjenu.

Osnovni karakter legure zavisi od osobina i koncentracije glavnih elemenata, dok sporedni elementi samo u izvjesnoj mjeri poboljšavaju osobine legure.

Legiranjem se, u većini slučajeva, postižu ove osobine:

-                  čvrstoća i tvrdoća se gotovo uvijek poboljšavaju,

-                  provodljivost toplote i električne struje obično opada,

-                  tačka topljenja legure je niža od one koju ima komponenta s najvišom tač­kom topljenja,

-                  poboljšava se obradivost rezanjem strugotine,

-                  mijenjaju se i ostala svojstva, kao što su: otpornost prema hemijskim uti- cajima, boja, specifična težina, pojedine tehnološke i druge osobine.

Prema načinu tehnološke prerade, sve legure obojenih metala se dijele u dvije osnovne grupe:   

-                 legure za obradu gnječenjem i       

-                 legure za obradu livenjem.

NEMETALNI MATERIJALI

DRVO, AZBEST, KOŽA I GUMA

 Drvo

Drvo spada među materijale koji imaju veliki značaj za svakodnevnu i široku upotrebu. Da bi se, međutim, postupcima prerade poboljšala njegova upotreblji­vost i, prema namjeni, izvršio pravilan izbor kvaliteta, neophodno je poznavanje njegovih tehničkih osobina (estetske, mehaničke, fizikalne, flzikalnohemijske i dr.).

Osobine drveta

Estetske osobine drveta su naročito važne kod drveta za namještaj, dok one za mašinstvo nisu od nekog posebnog inačaja. Najvažnije među ovim osobinama su boja i tekstura. Po boji drveta je, naime, moguće prosuditi da li je ono zdravo ili trulo, a ona opet zavisi od više faktora: unutrašnje građe, hemijskih promjena, vanjskih uticaja sunca, vlage itd.

Teksture (šare) drveta zavise od njegove anatomske građe, oblika stabla, čvo­rova i kvrga, a na osnovu nje se može utvrditi vrsta drveta i neke druge osobine.

Mehaničke osobine drveta zavise najviše od anatomske građe, hemijskog sa­stava i sadržaja vlage, ali su naročito važne tvrdoća, čvrstoća, elastičnost i cjeplji- vost drveta. Tako je, na primjer, kod drveta namijenjenog za građu, izloženu ha- banju, poželjna veća tvrdoća, dok za rezbarenje, namještaj i druge stolarske ra­dove bolje odgovara meko drvo.

Gustina drveta zavisi od vrste, starosti, hemijskog sastava, unutrašnje građe, načina uzgoja i sadržaja vlage. Kreće se od 0,138 do 1,33 kg/dm³. Količina vode se pri sušenju drveta smanjuje isparavanjem, pa dolazi do skupljanja drveta, za koje kažemo da drvo ’’radi“. Skupljanje, međutim, nije jednako u svim pravcima, jer ono po dužini iznosi 0,1 .. . 0,35%, u radijalnom pravcu 2 . . . 8,5%, a u tan­gencijalnom pravcu 4 . . . 14%. Ako je sadržaj vlage u okolini drveta veći od sadržaja u samom drvetu, ono će onda poprimiti vlagu iz svoje okoline, što nazi­vamo bujanjem ili bubrenjem drveta. Stezanje i bubrenje vrlo su neugodne osobine za tehničko drvo. Trajnost drveta zavisi od više faktora, kao što su: vrsta drveta, starost, vrijeme sječe, način prerade i si.

Upotreba drveta

Tehničko drvo se najviše upotrebljava u građevinske svrhe i proizvodnju nam­ještaja,_ali nalazi primjenu i u mašinstvu: za izradu modela za livenje, drveni če­kići, drške ručnog alata (čekići, turpije, pile i si.), kao presovano drvo za ležaje, zupčanike, frikcione točkove, obloge kočnica, spojnica itd.

Hemijskom preradom drveta dobijaju se proizvodi koji imaju vrlo široku primjenu:

-                  drveni ugljen (koks) koji se upotrebljava kao gorivo u metalurgiji i za proizvodnju ugljenih elektroda,

-                  celuloza za proizvodnju papira i umjetnih vlakana,

-                  ocatna kiselina za potrebe hemijske industrije i galvanizaciju i

-                  smole za proizvodnju lakova i drugih vještačkih proizvoda.

Azbest

Azbest je po hemijskom sastavu magnezijumov silikat i ima vlaknastu struk­turu. Najčešće je bijelosive, zatim svijetlozelene ili tamnožute boje. Podnosi vrlo visoke temperature, a otporan je i prema kiselinama.

Odgovarajućim hemijskim djelovanjem i mehaničkim postupcima može se rasplesti, osposobiti za pletenje, predenje i upotrijebiti kao mineralno tekstilno vlakno. Obično se miješa s vlaknima pamuka, vune ili s tankim žicama.

Azbestna vlakna upotrebljavaju se za izradu gajtana za zaptivanje, kao i za tkanine od kojih se rade zaštitne kecelje i odijela metalurga i varilaca. Kratka vlak­na se upotrebljavaju za izradu tzv. azbestnih ploča koje se koriste kao izolacioni i zaptivni materijal. Azbest se lako spaja i sa drugim materijalima, kao što su guma, cement i vodeno staklo, koji pri presovanju služe kao vezivno sredstvo. Ovako do­bivene ploče dolaze u trgovinu pod različitim trgovačkim nazivima, kao, npr., klingerit koji se upotrebljava kao zaptivač između glave i bloka motora. Azbest sa infuzorijskom zemljom upotrebljava se za izradu kompozicija za izolovanje parovodnih cijevi. Primjenjuje se kao toplotni izolator za oblaganje brodskih pregrada, za izolaciju parnih kotlova i cjevovoda, kao i u drugim granama industrije.

Koža

Koža se dobija preradom sirove kože domaćih i divljih životinja. Da bi se sirovoj koži obezbijedili mekoća, elastičnost i savitljivost, kao i otpornost prema truljenju neophodno je štavljenje kože. Postupak štavljenja sastoji se u tome da se sirova koža dovodi u dodir s rastvorima koje nazivamo štavila, a koji pri tome prodiru u tkivo sirove kože i utiču na poboljšanje njene žilavosti i savitljivosti. U tehnici se danas za ovaj proces prerade kože iskorištavaju pretežno biljna i hromna štavila. Koža Stavljena u biljnim štavilima ima mrku boju na površini presjeka, a na tem­peraturi iznad 60°C postaje tvrda i lomljiva, dok koža Stavljena u hromnim štavili­ma na površini presjeka ima plavosivu ili zelenkastu boju. Vrlo malo je osjetljiva na vlagu, a podnosi temperaturu i do 90°C.

Koža se u mašinstvu najviše upotrebljava za izradu remenja (kaiša) i za zapti- vače. Pogonsko remenje se izrađuje od leđnog dijela goveđe kože koji ima dobru čvrstoću i elastičnost, kao i otpornost prema truljenju.

Za prenos malih sila upotrebljavaju se okrugli i zavoj no upleteni remeni (uza­ni i pljosnati) od kože, koji imaju prednost u tome što se lako na krajevima sa­stavljaju, nisu osjetljivi prema mastima i uljima i ne zahtijevaju naročito održa­vanje. Ako se zahtijeva da remen ima visoku čvrstoću, izrađuje se kao višeslojni remen, sastavljen od slojeva hromno Stavljene kože i sintetičke mase. Koža na taj način omogućava dobro prianjanje remena na remenicu, a sintetička masa mu daje visoku zateznu čvrstoću.

Zaptivke od kože su u vidu zaptivnih koturova i prstenova (pljosnatih) i upo­trebljavaju se kod klipova vodnih pumpi, za prirubnice vodovodnih cijevi itd.

Koža se upotrebljava i za izradu zupčanika s malim opterećenjem, od kojih se zahtijeva bešuman rad. Ovdje se, međutim, upotrebljava sirova koža, sastavljena iz više slojeva koji se spajaju lijepljenjem pod velikim pritiskom.

Guma

Za proizvodnju gume upotrebljava se prirodni kaučuk, koji je visokomoleku- larni ugljovodonik dobiven iz mlječnog soka (lateksa) raznih, pretežno tropskih biljaka. Sušenjem ovog mlječnog soka dobije se sirovi kaučuk u obliku grudvi, što se ranije obavljalo dimljenjem na vatri, a danas dejstvom kiselina (ocatne i mravlje). Sirovi kaučuk je na normalnoj (sobnoj) temperaturi elastičan, na 100°C je ljepljiv, na 180°C prelazi u smolastu tekućinu, a na nižim temperaturama (oko 0°C) postaje tvrd i lomljiv.

Nedostaci sirove gume otklanjaju se vulkanizacijom, koja predstavlja mi­ješanje i spajanje sirovog kaučuka sa sumporom pod određenim pritiskom i tempe­raturom. Prije vulkanizacije se, međutim, dodaju razna sredstva radi ubrzanja procesa, boje i podešavanja osobina gume.

Meka guma se dobije vulkaniziranjem sirovog kaučuka i dodatkom 5 . . . 10% sumpora (računato prema težini kaučuka). Od nje se izrađuju zaptivke, klina­sto remenje (guma miješana s tekstilnim vlaknima), membrane pumpi, transportne trake, gume za točkove motornih vozila i bicikla, crijeva za vodu, izolacija za elek­trične vodove itd.

Tvrda guma se dobije vulkanizacijom smjese sirovog kaučuka s dodatkom 30 . . . 40% sumpora. Upotrebljava se za upravljače, razne drške, kutije za akumula­tore, kao vezivno sredstvo za brusne ploče itd., te kao izolacioni materijal u elek- troindustriji.

Vještački kaučuk (sintetički) je sličan prirodnom, ali nema elastičnost kao pri­rodni kaučuk, što je opet moguće postići odgovarajućim dodacima. Osnovne siro­vine za dobijanje vještačkog kaučuka su acetilen i nafta. Upotrebljava se za izradu automobilskih i avionskih guma, za točkove, za električnu izolaciju, trake za tran­sportere, crijeva, zaptivke itd. U trgovinu dolazi najčešće pod nazivom buna.

 VJEŠTAČKI MATERIJALI

Vještački materijali se proizvode hemijskim putem iz raznih prirodnih sirovi­na, a dijelimo ih na organske i neorganske (anorganske). Mi ćemo, međutim, ovd­je upoznati samo organske vještačke materijale koji se najčešće primjenjuju u maš- instvu. Najvažniji sastojci vještačkih materijala su izgrađeni od makromolekular- nih organskih spojeva koji nastaju vejštački ili preradom prirodnih materijala. One su prilikom prerade, uz određene uslove pogodne za plastično oblikovanje, ili su plastično oblikovane, pa ih obično i nazivamo plastične mase. Danas ih ubraja­mo u važne materijale u mašinstvu i elektrotehnici, a imaju široku primjenu i u ostalim granama'industrije.

Plastične mase, u odnosu na ostale materijale, imaju svojih prednosti i nedo­stataka, a u prve možemo svrstati niz kvaliteta:

-                  mala zapreminska težina,

-                  dobri izolatori električne struje,

-                  dobra otpornost prema koroziji, kiselinama i bazama,

-                  dobra obradivost rezanjem i bez rezanja strugotine,

-                  mogućnost bojadisanja u raznim bojama i

-                  relativno niska cijena koštanja.

Međutim, plastične mase imaju, u odnosu na metale, i nepovoljnih osobina:

-                  slaba otpornost prema toploti,

-                  veliko ¡stezanje na toplo,

-                  mala čvrstoća i

-                  laka zapaljivost.

Primjena plastičnih masa je dosta široka:

-                  za proizvodnju predmeta široke potrošnje,

-                  za opremu motornih vozila, aviona, brodova i si.,

-                  za izradu raznih tehničkih aparata i opreme,

-                  za električne izolacione materijale,

-                  zamjena za prirodnu kožu, folije za pakovanje, zaptivači itd.

Plastične mase se mogu dobiti različitim hemijskim postupcima od kojih su najznačajniji polimerizacija i polikondenzacija.

Polimerizacija je hemijska reakcija koja se sastoji u sakupljanju nezasićenih malih (većinom istih) molekula u veće, pri djelovanju odgovarajućeg pritiska i temperature.

Pri polikondenzaciji, kao hemijskom procesu, više malih molekula sakupljaju se u vrlo velike uz izdvajanje manjih molekula vode, alkohola i još nekih vodonikovih jedinjenja.

VATROSTALNI MATERIJALI

U metalurgiji se za zidanje unutrašnje obloge peći upotrebljavaju vatrostalni materijali čija je postojanost na visokim temperaturama (vatrootpornost) osnovna osobina koja omogućava njihovu primjenu na visokim temperaturama u intervalu 1 500 ... 1 790°C. Ovakvi proizvodi moraju, pored postojanosti na visokim tem­peraturama, biti i otporni prema velikom broju drugih uticaja, kao što su hemijski uticaj materijala i sirovina koji se unose u peći, te raznih jedinjenja nastalih za vri­jeme procesa u peći. Oni su, osim toga, istovremeno izloženi i naglim promjenama temperatura i mehaničkim opterećenjima.

Vatrostalne opeke, prema osnovnoj sirovim, dijelimo na: šamotne, silikatne, magnezitne, hromne i dr.

ZAPTIVNI I IZOLACIONI MATERIJALI

Materijali za toplotnu i elektroizolaciju

Materijali za toplotnu izolaciju se upotrebljavaju tamo gdje je potrebno zašti­titi pojedine dijelove od štetnog uticaja toplote ili je potrebno spriječiti gubljenje toplote.

Veliki broj različitih materijala za toplotnu izolaciju, kao što su, npr.: stakle­na vuna, infuzorijska zemlja, azbest ponjijefan sa infuzorijskom zemljom, šamot­ne opeke i si. upotrebljava se tamo gdje je, pored toplotne izolacije, potrebno obezbijediti i otpornost prema dejstvu kiselina.

Materijali za električnu izolaciju (izolatori) su vrste tehničkih materijala koji uopšte ne provode električnu struju ili je provode veoma slabo. Njihov zadatak je da međusobno izoluju provodnike električne struje, kao i provodnike od zemlje, spoljnih metalnih dijelova mašina i uređaja i istovremeno zaštite čovjeka od struj­nog udara.

Danas je u upotrebi veliki broj prirodnih i vještačkih izolacionih materijala, a mi ćemo, ovdje, između velikog broja njih u materijale za elektroizolaciju spadaju:

-       liskun

-       azbest

-       staklo

-       proizvodi celuloze, a među njima su najpoznatiji: prešpan, tvrdi papir i fibra.

-       vlaknaste materije, kao što su pamuk, svila, lan, najlon, staklena vuna i dr

-       prirodne smole (šelak i kolofonijum)

-       prirodna i vještačka guma i razne vrste plastičnih masa

-       gasovi: azot, ugljen-dioksid, argon, neon, helijum, pa i vazduh

Materijali za zaptivanje i hidroizolaciju

Pod materijalima za zaptivanje podrazumijevamo materijale koji sprečavaju propuštanje tečnosti, pare i gasova na sastavCima spajanja mašinskih dijelova, ure­đaja pod pritiskom i sl. Za ove svrhe se upotrebljavaju razne vrste materijala: koža, prirodna i vještačka guma, konoplja, azbest itd. U nekim slučajevima, opet, kad se radi o visokim pritiscima i temperaturama, upotrebljavaju se i metalni prstenovi. Kada se radi o nižim radnim temperaturama, upotrebljavaju se prstenovi od olova i aluminijuma, a za više temperature prstenovi od bakra i njegovih le­gura.

 MAŠINSKI ELEMENTI

 Programske sadržaje za ovaj dio gradiva nožete pronaći u okviru skripte MAŠINSKI ELMENTI  na ovoj stranici.

MOTORI

MOTORI SA UNUTRAŠNJIM SAGORIJEVANJEM

Toplotni (termički) motori proizvode mehanički rad nizom toplotnih procesa.

Ukoliko se sagorijevanje obavlja u samom moto­ru, u kome se i proizvodi mehanički rad, tada je riječ o motoru s unutrašnjim sa­gorijevanjem, a tipični su predstavnici automobilski i traktorski motori.

Glavne odlike motora s unutrašnjim sagorijevanjem, u odnosu na motore sa spoljašnjim sagorijevanjem su: zbijena i jednostavnija konstrukcija, manja težina, lakši smještaj, brže i lakše stavljanje u rad, lakše i brže promjene režima rada, kao i manji troškovi izrade. Zbog ovih preimućstava motori s unutrašnjim sagorije­vanjem su potisnuli ostale motore, naročito u oblasti svih vrsta vozila.

Podjela motora s unutrašnjim sagorijevanjem

Motori SUS dobili su ime po tome što se sagorijevanje goriva obavlja u sa­mom motoru (cilindru).

Njihovu podjelu možemo izvršiti:

1.      prema načinu rada: na dvotaktne i četvorotaktne motore,

2.      prema procesu u cilindru: na motore s oto-procesom i motore s dizel-pro- cesom,

3.      prema načinu izvedbe: na stojeće, ležeće, na motore s cilindrima u jed­nom redu ili u dva reda u obliku slova V, slova Y, slova X, u obliku zvi­jezde, trokuta itd.,

4.      prema upotrebi goriva: na plinske motore (s pogonom na rasvjetni, gene- ratorski, zemni i druge plinove), na motore s tekućim gorivom (benzin, petrolej, benzol, plinsko ulje i dr.),

5.      prema načinu hlađenja: na motore hlađene vodom i hlađene vazduhom,

6.      prema načinu upotrebe: na stabilne (stacionarne — nepokretne) i pokret­ne motore,

7.      prema broju obrtaja: na sporohodne i brzohodne motore.

Oto (Otto) — motor

Oto-motor dobio je svoje ime 1876. god. po svom izumitelju njemačkom inženjeru N. A. Otto, pa motori koji rade po ovom ciklusu zovu se oto-motori. Ovi motori se nazivaju i benzinski motori jer kao gorivo najčešće upotrebljavaju benzin. Po kružnom procesu oto, rade i motori koji upotrebljavaju gas od drveta, uglja ili prirodni gas i takvi motori zovu se još i gasni motori.

Glavni dijelovi četvorotaktnog oto-motora

Na sl. šematski je prikazan četvorotaktni oto-motor sa svojim glavnim dijelovima.      

Ti dijelovi su sljedeći:

Kućište motora  Ovaj dio motora nosi cijelu konstrukciju motora i, prema tome, on je tako reći glavni nosač na kome je sve izgrađeno.

Cilindar motora. To je dio motora po kome se, odnosno u kome se kreće  klip motora. Pošto su temperature sagorijevanja gasne smješe velike, te se cilindar redovno hladi vodom ili vazduhom da ne bi došlo do pretjeranog zagrijavanja.

Glava cilindra. Cilindar motora završava se na svom gornjem dijelu glavom cilindra koja u stvari zatvara cilindar. Redovno se u glavi cilindra obavlja sagorijevanje gasne smješe i taj prostor nazivamo komora za sagorijevanje. U glavi cilindra nalazi se i svjećica koja pali smješu, a isto tako i usisni i izduvni ventil.

Klip motora. Pri sagorijevanju gasne smješe dolazi do velikog pritiska usljed čega se klip motora kreće po cilindru motora dolje-gore i na taj način gura, odnosno vuče klipnjaču koja okreće radilicu motora.

Klipnjača motora. Kako smo već vidjeli, ona spaja klip i radilicu motora.

Radilica motora. To je glavno vratilo motora koje se preko svojih ležaje­va oslanja na kućicu motora. Na nju se preko klipa i klipnjače motora prenosi dejstvo sagorijevanja, pa prema tome sav rad koji od ovog sagori­jevanja dobijemo koristimo preko radilice.

Svjećica motora. Pomoću nje vršimo paljenje gasne smješe -varnicom u određenom trenutku.

Usisni-ventil. Preko ovog ventila, kada je ovaj otvoren, ulazi gasna smješa koja dolazi iz karburatora motora.

Usisna cijev. Iz karburatora gasna smješa u komoru za sagorijevanje dolazi preko usisne cijevi i usisnog ventila.

Izduvni ventil. Kada u komori — cilindru gasna smjeSa sagori. ona izlazi u atmosferu preko izduvnog ventila koji se u određenom momentu otvori, k) Izduvna cijev. Sagorjela gasna smješa odlazi, poslije izduvnog ventila, u atmosferu preko izduvne cijevi.

Bregasto vratilo. Usisni i izduvni ventil otvara bregasto vratilo pomoću bregova. Svaki brijeg otvara po jedan ventil. Ventile vraćaju na svoja sje­dišta, odnosno zatvaraju ih opruge.

To su uglavnom dijelovi motora koji su potrebni za dalja razmatranja rada četvorotaktnog oto-motora.

Princip rada četvorotaktnog oto-motora

Za dobijanje mehaničkog rada u motoru potrebno je ulaganje određene koli­čine toplotne energije ksoz proces sagorijevanja, a kako se ovo odvija u samom motoru ili cilindru mora se prethodno pripremiti smješa za sagorijevanje.

Uvođenje smješe, sagorijevanje i pražnjenje cilindra od produkata sagorije­vanja predstavljaju posebne procese, koji svi skupa obezbjeđuju postavljeni cilj, a to je dobijanje mehaničkog rada iz uložene energije goriva. Tako se jedan kom­pletni energetski ciklus sastoji od procesa: usisavanja, sabijanja, sagorijevanja, ši­renja i izduvavanja. Kompletan teorijski ciklus četvorotaktnog oto-motora sastoji se od četiri takta:        

I takt — usisavanje. Prvi takt počinje kretanjem klipa od gornje mrtve tačke koja se označava sa GMT, pri otvorenom usisnom ventilu, prema donjoj mrtvoj tački DMT (sl. ). Dolaskom klipa u donju mrtvu tačku završava se prvi takt (usisavanje). Kod ovog takta gasna smješa struji Kroz usisnu cijev i preko otvore­nog usisnog ventila ulazi u cilindar, te ga tako popunjava jer se klip kreće napolje.

II takt — 'sabijanje. Kada je klip stigao u donju mrtvu tačku usisni ventil se zatvara, a klip kreće prema gornjoj mrtvoj tački i tada počinje drugi takt (sabi­janje) (sl. ) u kome rastu pritisak i temperatura gasne smješe. Dolaskom klipa u gornju mrtvu tačku završava se drugi takt, pali se smješa i sagorijeva krajem drugog i početkom trećeg takia, pri čemu rastu temperatura i pritisak. U ovom taktu i usisni i izduvni ventil je zatvoren.

III takt — širenje. Po završetku sagorijevanja počinje treći takt (širenje), u kome se postojeća potencijalna energija gasova pretvara jednim dijelom u mehani­čki rad sve do kraja širenja (sl. ). Kad klip stigne u DMT otvara se izduvni ventil (usisni ostaje i dalje zatvoren) i treći takt je završen.

IV takt — izduvavanje. Kada klip polazi iz DMT prema GMT počinje posljednji — četvrti takt (izduvavanje) (sl. ). U ovom taktu sagorjeli gasovi napuštaju cilindar kroz izduvni vnetil, odnoseći sa sobom znatnu količinu neisko­rištene energije. Ovaj takt traje do dolaska klipa u GMT, čime je ciklus završen.

Dok se obavi jedan ciklus, tj. izvrše četiri takta, koljenasto vratilo-radilica na­pravi dva okreta, tj. 720°.

Novi ciklus počinje ponovnim otvaranjem usisnog ventila i polaskom klipa iz GMT prema DMT.

Kod dvotaktnog oto-motora potpuni ciklus se obavi u dva takta umjesto četiri kao što je to slučaj kod četvorotaktnog motora. Na sl.  prikazan je tipičan dvo- taktni motor sa tri otvora.


Na sl.  klip se nalazi u donjoj mrtvoj tački, a iznad njega sagorjela gasna smješa kroz izduvni otvor A izlazi iz cilindra, a ispod "njega svježa gasna smješa potiskivana klipom prolazi kroz otvor C iznad klipa. Gasna smješa popunjavajući prostor iznad klipa dijelom izlazi sa sagorjelim gasovima van cilindra. Kad klip pođe ka GMT on prvo zatvori izduvni otvor A i počinje da sabija svježu smješu koja se nalazi iznad njega. Nešto prije (sl. ) nego što stig­ne na GMT svojim donjim dijelom klip otvara otvor B koji je u vezi sa usisnom cijevi i karburatorom. Kako je ispod klipa podpritisak (karter je hermetički zatvoren), kroz otvor B će ulaziti u prostor ispod klipa gas­na smješa. Kad klip stigne blizu GMT na svjećici se pojavi varnica, gasna smješa koja je sabijena se za­pali, klip polazi prema DMT. U svome kretanju nadolje donja stra­na klipa prvo zatvori usisni otvor B i klip počinje da sabija gasnu smje- štu koja se nalazi ispod njega. Ma­lo iza toga gornji dio klipa otvara izduvni otvor A i sagorjela gasna smješa počinje da izlazi iz cilindra.

Kretanje klipa dalje prema DMT otvara kanal C neposredno iza ka­nala A tako da gasna smješa koja se nalazi pod pritiskom ispod klipa počinje da struji kroz otvor C u prostor iznad klipa potiskujući sa- gorjele gasove iz cilindra koji su zatečeni. Kada klip stigne u DMT stanje je kao što se vidi na sl.  i ciklus se ponavlja.

Dakle, za svega jedan obrtaj radilice imali smo cio ciklus, dok je taj ciklus kod četvorotaktnog obavljen za dva obrtaja. Da bi gasna smješa što bolje iščistila komoru za sagorijevanje od sagorijelih gasova na klipu se nalazi naročiti ispust ta­ko da je svježa gasna smješa koja dolazi iz prostora ispod klipa u prostor iznad klipa primorana da pravi zaokret i na taj način čisti i uglove u komori za sagorije­vanje dok se klip kreće prema DMT.

Dizel-motor

Dizel-motor dobio je svoje ime po svom pronalazaču njemačkom inženjeru R. Dizelu 1897. god. Ovaj motor kao gorivo upotrebljava plinsko ulje (udomaćen iz­raz za ovo gorivo je — nafta).

Princip rada četvorotaktnog dizel-motora

Princip rada četvorotaktnog dizel-motora je prikazan na sl. (slika će biti naknadno dodata).

I takt — usisavanje. Klip se kreće od GMT prema DMT. Usisni ventil je otvo­ren i usljed podpritiska koji se javlja u cilindru vazduh ulazi u cilindar popunjava­jući prostor iznad klipa. Kada klip stigne u DMT, usisni ventil se zatvara (izduvni ventil je i dalje zatvoren) i time je završen prvi takt.

II takt — sabijanje. Kretanjem klipa od DMT prema GMT klip ispred sebe sa­bija usisni vazduh na 30 do 50 [ bar] koji se zagrije na temperaturu 400 do 700° C. Znači da ovi motori imaju visok stepen kompresije koji se kreću od 12 : 1 do 22 : 1. Što je veći stepen kompresije to je viša temperatura sabijenog vazduha i obratno.

III  takt — širenje. Ako uzmemo da je stepen kompresije 15:1, onda je tem­peratura sabijenog vazduha (na kraju drugog takta) oko 415° C, a pritisak oko 35 bara. Pošto se klip nalazi u GMT tada pumpa za ubrizgavanje goriva u cilindar, preko brizgaljke, ubaci određenu količinu goriva, koja se usljed visoke temperatu­re sabijenog vazduha pali. Ubrizgavanje goriva u cilindar ostvaruje se sa pritiskom od 90 do 300 [ bar]. U procesu sagorijevanja dolazi do povećanog pritiska i temperature iznad klipa i tako povećani pritisak snažno potiskuje klip prema dolje, tj. prema DMT. Dok traje proces širenja oba vent'la su zatvorena.

IV takt — izduvavanje. Kada klip stigne u DMT izduvni ventil se otvara i klip idući ka GMT izbacuje iz cilindra sagorjelu smješu. To je četvrti ili takt izduva- vanja sa kojim se završava ciklus rada četvorotaktnog dizel-motora.

Uloga, osobine i vrste goriva

Goriva su većinom organski spojevi sastavljeni, uglavnom, od ugljenika, vo- donika, kiseonika, sumpora i azota, te pepela i vlage. Goriva, uz prisustvo kisika iz vazduha, na određenoj temperaturi sagorijevaju; pri tome se oslobađa odgova­rajuća količina toplote.

Goriva imaju veoma široku primjenu u raznim granama industrije: u metalur­giji, termoelektranama, za pokretanje toplotnih mašina i dr., kao i u drugim dje­latnostima.

Osnovna klasifikacija goriva vrši se ili po njihovom agregatnom stanju na: čvrsta, tečna i gasovita, ili po porijeklu na: prirodna i vještačka.

U prirodna goriva spadaju:

-                  od čvrstih goriva: ugalj, drvo, treset i škriljci;

-                  od tečnih goriva: nafta i

-                  od gasovi tih goriva: prirodni (zemni) gas.

Preradom prirodnih goriva dobiju se odgovarajuća vještačka goriva.

Važnije opšte osobine goriva su karakteristike paljenja i sagorijevanja i to­plotna moć goriva. Od karakteristika paljenja i sagorijevanja goriva zavisi način primjene goriva i konstrukcija uređaja za njegovo izgaranje.

Toplotna ili ogrevna moć goriva je količina toplote (izražena kilodžulima) ko­ju masa od 1 kg, odnosno 1 m³ gasovitog goriva, osolobodi kad potpuno sagori u normalnim uslovima.

Tečna goriva

Tečna goriva imaju značajnu primjenu kao pogonska goriva motora s unu­trašnjim sagorijevanjem. Najvažnija prirodna goriva dobijaju se preradom nafte.

Po svom hemijskom sastavu nafta je mješavina velikog broja različitih ugljovodo- nika i malih količina ostalih spojeva (O, S i N). I pored toga što je nafta odavno poznata čovjeku, njena prava upotreba i važnost su vezani za pronalazak automo­bila i spoznaju da je zagrijavanjem nafte moguće iz nafte dobiti i druga goriva.

Najveći dio nafte podvrgava se procesima prerade; pri tome se dobiju mnogi derivati, koji se izdvajaju na bazi različitih temperatura ključanja. Postupak izdva­janja zove se frakciona destilacija, a izdvojene grupe spojeva zovu se frakcije. Prva frakcija, izdvojena u području ključanja 50—200°C, je benzin, koji se može ponovnom destilacijom rastaviti na laki, srednji i teški benzin. Druga frakcija, u području ključanja 150—300°C, zove se petrolej, a treća (u području ključanja 200—350°C) plinsko ulje. Teški ostaci, koji zaostaju u destilacionim uređajima nakon spomenutih frakcija, upotrebljavaju se kao mazut ili loživo ulje ili se dalje frakciono destiliraju u posebnim uređajima i rafiniraju, pa se dobiju ulja za pod­mazivanje.

Potrošnja naftinih destilata naglo je rasla u posljednjih dvadesetak godina, jer je nafta imala vrlo nisku cijenu na svjetskom tržištu, pa je u odnosu na ostala goriva (naročito čvrsta) bila jevtina. Međutim, posljednjih nekoliko godina došlo je do značajnijeg povećanja cijene nafte i njenih derivata, što za uvoz nafte zahti­jeva i povećana devizna sredstva. Zbog toga se provode maksimalne mjere štednje sa ciljem smanjenja potrošnje nafte i njenih destilata i zamjene, gdje god je to mo­guće, drugim jevtinijim gorivom.

Benzin se dobije kao najlakše ispariva frakcija pri frakcionoj destilaciji nafte. Velike količine benzina proizvode se cijepanjem viših ugljovodonika nafte u niže pod uticajem visoke temperature (postupak poznat pod nazivom ”krekovanje“). Sintetički benzin se može dobiti posebnim postupcima kao što su hidrogenizacija ugljenog praha i polimerizacija.

Motorni benzin ima značajnu primjenu kao gorivo motora SUS na motornim vozilima, naročito za putničke automobile. Za pravilan rad motora veoma je zna­čajno da benzin izgara mirno, bez stvaranja čađi i bez detonacionog sagorijevanja. Benzin ne smije sadržavati sastojke koji ne mogu isparili ili sagorjeti u prostoru' vrućeg cilindra, kao ni smolasto-gumaste ostatke koji bi sagorijevanjem ostali u si­stemu za napajanje gorivom.

Važna karakteristika motornog benzina je da se u motoru sa unutrašnjim sa­gorijevanjem može sabiti bez samozapaljenja. Otpornost goriva prema samoza- paljenju nazivamo otpornost prema detonaciji, a jedinica kojom se ova otpornost izražava je oktanski broj. Što je oktanski broj nekog goriva veći to je gorivo ot­pornije prema detonaciji. Goriva za benzinske motore treba da imaju najmanje 85 oktana, dok kvalitetniji benzin ima preko 90 oktana.

Kada kažemo da benzin ima, na primjer, 90 oktana, to znači da u posebnom motoru za ispitivanje pokazuje jednaku otpornost prema detonaciji kao pokusno gorivo od 90% izooktana i 10% normalnog heptana.

Dizel-gorivo u odnosu na benzin ima manju toplotnu moć, teže isparava i teže se pali. Kod nas se proizvode četiri vrste dizel-goriva: vrlo lako (D-l), lako (D-2), srednje (D-3) i teško (D-4).

Vrlo lako dizel-gorivo (D-l) je najkvalitetnije dizel-gorivo. Ima najveću či­stoću, najlakše se pali i ima najveću toplotnu moć. Upotrebljava se najviše za brzohode motore kod kojih se češće mijenja režim rada, odnosno opterećenje mo­tora u vožnji.

Lako dizel-gorivo (D-2) je nešto slabijeg kvaliteta u odnosu na prethodno go­rivo. Pogodno je za brzohode motore sa manjim zahtjevima. Upotrebljava se za pogon traktora, kao i za pogon znatnog broja dizel-motora na autobusima i ka­mionima.

Srednje (D-3) i teško (D-4) dizel-gorivo se upotrebljavaju, uglavnom, za sta­bilne dizel-motore sa manjim brojem obrtaja i u uslovima gdje se ne zahtijeva veli­ki kvalitet goriva.

MAZIVA

Pojam, značaj i upotreba maziva u mašinstvu

Prilikom izrade mašinskih dijelova nije moguće postići glatke površine, pa one ostaju, manje ili više, hrapave. To, međutim, gotovo i ne primjećujemo golim okom, dok bismo uvećanjem zapazili da, u vidu uzvišenja i udubljenja, postoje brojne sitne neravnine. Kada se jedna takva površina pomjera po drugoj, javlja se međusobno zahvatanje ovih neravnina, što dovodi do srubljivanja ispupčenja na površinama. Pri tome se istovremeno između dodirnih površina javlja trenje usljed koga dolazi do zagrijavanja dodirnih površina.

Sila koja je potrebna za savlađivanje otpora trenja predstavlja dio izgubljene energije koja se povećava porastom hrapavosti dodirnih površina i međusobnog normalnog pritiska površine. Svođenje ovih gubitaka na znatno manju mjeru može se postići (pored ostalih mogućnosti) ako se između dodirnih površina dovede vrlo tanki sloj odgovarajućeg sredstva zi podmazivanje — maziva. Ovako dovedeno mazivo obrazuje jedan tanki sloj, tzv. ’’film“, između površina dijelova koji se kreću jedan po drugome i sprečava njihov direktan dodir.

Mazivo ima zadatak da spriječi neposredan dodir mašinskih (i drugih) dijelo­va koji klize jedan po drugom i smanji toplotu koja se pri tome razvija, čime se istovremeno smanjuje trošenje površina i gubici energije, amortizuju udari i štite metalne površine od korozije. Pošto mašinski dijelovi, zavisno od njihove namje­ne, rade pod različitim uslovima, to je potrebno da i maziva posjeduju odgovara­juće osobine, koje odgovaraju datim uslovima rada. Posebno treba imati na umu da na jednom određenom mjestu za podmazivanje treba uvijek i redovno upo­trebljavati istu vrstu maziva.

Odlučujuću ulogu prilikom izbora maziva imaju njegove fizikalne i hemijske osobine: viskozitet, plamište, krutište, kapljište, neutralizacioni broj itd.

Viskozitet je jedna od najznačajnijih karakteristika ulja, vezana za vrstu, sa­stav ulja i uslove rada. Ulje za podmazivanje mora imati takvu tečljivost koja će omogućiti postojanje stalnog i homogenog ’’filma“ maziva koje dobro prianja na dodirne površine mašinskih dijelova.

Pošto viskozitet zavisi i od temperature ulja, to je pri unošenju podataka o viskozitetu potrebno navesti i temperaturu na kojoj je on utvrđen.

Ulje manjeg viskoziteta se upotrebljava za vratila sa velikim brojem obrtaja i malim opterećenjem, dok je za veća opterećenja i u uslovima povećanih temperatura potrebno ulje većeg viskoziteta. Kad se radi o promjenljivim pogonskim uslovi- ma treba koristiti i ulje promjenljivog viskoziteta.

Plamište je najniža temperatura pri kojoj se pare, nastale zagrijavanjem ulja, u posebnom uređaju upale kad im se približi plamen. Plamište u znatnoj mjeri za­visi od pritiska (povećava se sa povećanjem pritiska). Pogonske temperature ne smiju dostići plamište upotrijebljenog ulja.

Neutralizacioni ili kiselinski broj je važan podatak na osnovu koga se utvrđu­je količina kiseline u ulju. Ovaj broj označava količinu kalijumovog hidroksida (KOH) u miligramima, koja je potrebna za neutralizaciju slobodnih kiselina u jed­nom gramu mase ulja. Tako, na primjer, kod ulja za podmazivanje automobilskih motora kiselinski broj ne smije preći 0,05 KOH/g ulja.

Stinište ili krutište je temperatura pri kojoj ulje, usljed hlađenja, više ne teče. Ovo je značajna karakteristika prilikom upotrebe ulja u uslovima niskih tempera-

Vrste i primjena maziva

Maziva koja se danas upotrebljavaju možemo, prema porijeklu, preradi i namjeni, podijeliti u više grupa. Tako ih, na osnovu porijekla, dijelimo na mine­ralna ulja, biljna ulja i masti, životinjska ulja i masti, te ostala ulja i masti.

Ulja za podmazivanje

Mineralna ulja se dobijaju iz sirove nafte, masnih škriljaca, mrkog i kamenog uglja, ali se veći dio mazivih ulja dobija iz nafte u obliku destilata ulja s različitim osobinama, 's

Biljna ulja se dobivaju iz sjemena i plodova biljaka. Pokazuju dobro pri- janjanje, sklona su oksidaciji i lako se suše, a viskozitet im pri zagrijavanju sporo opada. Rjeđe se upotrebljavaju kao samostalno mazivo (ricinusovo ulje), a češće kao dodaci mineralnim uljima.

Životinjska ulja su po svojim osobinama slična biljnim uljima, a dobijaju se topljenjem ili kuhanjem životinjskih tkiva u ključaloj vodi. U industriji se, među­tim, upotrebljavaju ulje od rogova i koštano ulje, koja se, pošto dobro podmazuju i ne sadrže kiseline, upotrebljavaju za podmazivanje finih mehanizama.

U praksi se, s ciljem poboljšanja kvaliteta mazivih ulja, cesto vrši miješanje dvaju ili više vrsta navedenih ulja ili im se dodaju posebne primjese (dodaci). Pri tome se najčešće kao osnovno uzima mineralno ulje, pa se njemu dodaju ostali sa­stojci.

Emulziona ulja su mineralna ulja pomiješana s vodenim rastvorom specijal­nih sapuna, biljnih masti i alkohola.

Osobine motornih ulja se poboljšavaju dodavanjem izvjesnih specijalnih do­dataka (adi ti vi' zavisno od namjene, odnosno osobine ulja koje želimo poboljša­ti. Tako, na pi mjer, mogu biti aditivi za poboljšanje viskoziteta i mazivosti, za sprečavanje pjenušanja, antikorozioni aditivi i dr. Ova ulja se još zovu i deterdžentska ulja.

Masti za podmazivanje

Masti za podmazivanje se primjenjuju prilikom podmazivanja ležišta s kugli­cama i s valjcima, kod nekih zupčastih prenosa, kod ležišta željezničkih vozila, va­gona itd.

Mazive masti su pretežno sastavljene od mineralnih mazivih ulja, kalcijumo- vih, natrijumovih i metalnih (aluminijumskih, olovnih i cinkovih) sapuna, uz mali sadržaj vode. Proizvode se otapanjem suhog praha odgovarajućih mineralnih sa­puna u vrućem mineralnom ulju. Najčešće ih dijelimo prema vrsti sapuna, među kojima su najvažnije: masti na bazi natrijeva sapuna, masti na bazi kalcijeva sapu­na i masti na bazi aluminijevih sapuna.

Masti na osnovi kalcijeva sapuna imaju kapljište 80 . . . 100°C i pogodne su za podmazivanje ležišta čija radna temperatura ne prelazi 50°C. Ove se masti ne rastvaraju u vodi, pa su pogodne za podmazivanje mašinskih dijelova koji dolaze u dodir s vodom. U praksi ih obično nazivamo tovotne ili štauferove masti.

Masti na bazi natrijeva sapuna pokazuju veću stabilnost pri povećanim tem­peraturama (kapljište 120 . . . 200°C). Sadrže veću količinu vode u odnosu na kal­cijeve masti, toipive su u vodi. Upotrebljavaju se za podmazivanje srednje optere­ćenih kliznih i kotrljajućih ležaja izloženih većem zagrijavanju, ali koji ne dolaze u dodir s vodom.

Masti na bazi aluminijevih sapuna su otporne prema vodi i visokim pritisci­ma, ali nisu pogodne za radne uslove s višim temperaturama (kapljište oko 120°C). Upotrebljavaju se za podmazivanje mjenjača, visokoopterećenih zupčani­ka, diferencijala, kotrljajućih ležaja koji dolaze u dodir s vodom itd.

Kada se zahtijeva da masti imaju posebne osobine, na primjer, visoku tačku kapljišta (masti za radne uslove na visokim temperaturama i si.), onda se proizvo­de od miješanih sapuna.

Manipulisanje pogonskim sredstvima, mjere i sredstva zaštite pri radu

Tečna goriva i maziva se smatraju zapaljivim tekućinama  pa se, zbog sigur­nosti, promet pogonskih materijala reguliše posebnim propisima.

Promet goriva se vrši u tankovima (cisternama) i buradima, a rjeđe u kanta­ma, dok se mazivo transportuje u bačvama, kantama i plastičnim bocama. Bačve i kante za gorivo i mazivo moraju biti čiste i suhe kako ne bi došlo do kvarenja sadržaja u njima.

Transport goriva i maziva zavisi od količine. Veće količine transportuju se auto-cisternama i vagon-cisternama, prema posebnim propisima, kako bi se obezbijedila potpuna zaštita od požara i eksplozije. Manje količine transportuju se u bačvama (buradima). Bačve treba da su pažljivo složene i poduprte kako ne bi do­šlo do međusobnog udaranja ili udaranja o zidove vozila. Pri istovaru bačve treba spuštati po kosim gredama ili dizalicom, bez bacanja i tumbanja.

Prilikom uskladištenja treba strogo voditi evidenciju o vrsti i karakteristikama goriva i maziva kako prilikom izdavanja za njihovu upotrebu ne bi došlo do njihove zamjene.

Skladišta za goriva i maziva, kao i u pumpne stanice, grade se prema poseb­nim građevinskim propisima, a za njihovo lociranje izdaje se posebno odobrenje od strane nadležnih organa. Uskladištenje goriva i maziva na otvorenom prostoru može biti samo izuzetno i privremeno. U takvim slučajevima bačve treba postaviti na odgovarajuću podlogu (odignute od zemlje) sa čepom okrenutim prema gore. Ako bačve imaju čep na dnu, treba ih postaviti ukoso, kako bi se onemogućilo skupljanje vode oko otvora sa čepom.

Nafta i naftini derivati štetno djeluju na ljudski organizam u fizičkom i he- mijskom pogledu. Nafta, naftini derivati i tekući gasovi izazivaju, u dodiru sa ljudskim organizmom, promjene na površini, pa i ozljede u vidu rana. Benzin štet­no djeluje na nervni sistem i krvnu sliku čovjeka. Zbog toga treba izbjegavati pranje dijelova u benzinu, pranje ruku benzinom i pretakanje benzina usisivanjem ustima pomoću gumenog crijeva.

Razni ugljenovodici i olovni tetroetil koji se nalaze u benzinu unose se u orga­nizam putem organa^za disanje i veoma štetno djeluju. Ugljen-monoksid, takođe, koji se nalazi u sagorjelim gasovima, ima štetno djelovanje na ljudski organizam. Prvi simptomi lakšeg trovanja ugljen-monoksidom javljaju se kao glavobolja i nesvjestica. Međutim, ugljen-monoksid djeluje veoma jako i brzo, pa je moguće da nastupi jače trovanje, pa i smrtni slučaj. Zbog toga je neophodno da prostorije u kojima se motorna vozila stavljaju u pokret imaju veoma dobru ventilaciju. Na­ročito na to treba obratiti pažnju zimi zbog dužeg rada motora u mjestu radi zagri­javanja (prije polaska).

Goriva i maziva su veoma osjetljiva na požar i eksploziju u određenim okol­nostima. Najčešći su uzroci požara i eksplozije paljenje vatre, pušenje, uključi­vanje električnih grijalica, iskrenje i si. u prostorijama gdje se nalazi zapaljivi i eksplozivni materijal (benzin, nafta, maziva ulja, metan, acetilen, ugljena i druga zapaljiva prašina).

Smjese gasova i para sa vazduhom zapaljive su samo u određenom koncentra­cionom području (između donje i gornje granice zapaljivosti i eksplozije). Povišenjem temperature smješe gasa sa vazduhom snizuje se donja granica zapa­ljivosti.

Smjese vazduha i nekih prašina (npr., drvena prašina, prašina ugljena i dr.) u određenim uslovima mogu uzrokovati požar i eksploziju.

Da bi se blagovremeno spriječilo širenje i ugasio eventualni požar, u svakoj se prostoriji moraju nalaziti posebni aparati za gašenje vatre. Ovi aparati treba da su uvijek u ispravnom stanju i upotrebljivi. Uz odgovarajuće aparate drže se i drugi alati i sredstva za prekrivanje gorućih predmeta (lopata, suhi pijesak, impregnirani gunjevi i dr.).

Veoma je značajno znati koja se sredstva za gašenje požara upotrebljavaju u oojedinim, konkretnim, situacijama.

Vodom se, na primjer, gase požari čvrstih predmeta i dijelova objekata gdje temperatura vatre ne prelazi 1 000°C. Ne smiju se^odom gasiti benzin, zapaljive tekućine, električne instalacije i uređaji. U ovakvim slučajevima gašenje požara se može vršiti ugljičnim tetrahloridom, ugljen-monoksidom i suhim pijeskom. Ben­zin, ulje i zapaljive tekućine mogu se gasiti i pjenom, ali se pjena ne smije upotrije­biti za gašenje električnih uređaja.

                                                     Sl. 4

                                                 Sl. 5