Đang tải... (xem toàn văn)
LỜI MỞ ĐẦU Loài người xa xưa đã biết sử dụng các cơ cấu đơn giản như cáp tời, trục quay hay các guồng, ròng rọc, các công cụ này chuyển hóa các dạng năng lượng của con người hoặc thiên nhiên thành các.
LỜI MỞ ĐẦU Loài người xa xưa biết sử dụng cấu đơn giản cáp tời, trục quay hay guồng, rịng rọc, cơng cụ chuyển hóa dạng lượng người thiên nhiên thành dạng động khác phục vụ đời sống Chúng sử dụng cần trục tầu thuyền thời Hy Lạp cổ đại, hầm mỏ thời La Mã cổ đại Các tàu chiến trước sử dụng lượng nhân tạo thông qua động đơn giản dạng địn bẩy để tạo động tự chèo Nhiều phát minh dựa nguyên lý động ứng dụng vào sinh hoạt Ngày động áp dụng rộng rãi sống sinh hoạt thường ngày phục vụ công tác lao động sản xuất Để loại động hoạt động, cần phải cung cấp cho chúng chủng loại nhiên liệu phù hợp Ngồi nhiên liệu ra, động hoạt động cịn cần chất bôi trơn Dù lượng chất bôi trơn cần dùng khoảng 10% so với nhiên liệu, thiếu khơng phù hợp khơng loại động cơ, máy móc từ đơn giản đến phức tạp hoạt động lâu dài Việc sử dụng chất bôi trơn cách khoa học hợp lý góp phần tăng cơng suất máy móc tiết kiệm nhiều Ở nước ta, mức độ giới hóa đời sống sản xuất chưa thực cao, theo đánh giá chuyên gia ngành khí, tổn hại ma sát mài mịn với chi phí bảo dưỡng, sửa chữa hàng năm lên đến vài trăm triệu đô la Mỹ Những tổn thất ma sát mài mịn gây có nhiều ngun nhân, thiếu vật liệu bôi trơn sử dụng chất bôi trơn không quy định, chất lượng chiếm tới 30% so với tổng số tổn thất Nếu sử dụng tốt vật liệu bôi trơn, theo quy định kĩ thuật đòi hỏi nhà chế tạo hạn chế tối đa tổn thất tượng ma sát mài mòn gây ra, góp phần kéo dài tuổi thọ, hiệu suất làm việc độ tin cậy máy móc, trang thiết bị Phần : Lịch sử hình thành phát triển dầu nhờn Cách 100 năm, chí người chưa có khái niệm dầu nhờn Tất loại máy móc lúc bơi trơn dầu mỡ lợn sau dùng dầu ơliu Khi dầu ơliu khan người ta chuyển sang sử dụng loại dầu thảo mộc khác Ví dụ, để bơi trơn cọc sợi máy dệt người ta sử dụng đến dầu cọ Khi ngành chế biến dầu mỏ đời, sản phẩm chủ yếu nhà máy chế biến dầu mỏ dầu hỏa, phần lại mazut ( chiếm 70 – 90 %) không sử dụng coi bỏ Nhưng ngành cơng nghiệp dầu mỏ phát triển lượng cặn mazut ngày lớn, buộc người phải nghiên cứu để sử dụng vào mục đích có lợi Lúc đầu người ta lấy cặn dầu mỏ pha thêm vào dầu thực vật mỡ lợn với tỉ lệ thấp để tạo dầu bôi trơn, lâu sau người ta biết dùng cặn dầu mỏ để chế tạo dầu nhờn Năm 1870 Creem (Nga), nhà máy Xakhanxkiđơ bắt đầu chế tạo dầu nhờn từ dầu mỏ, chất lượng thấp Nhà bác học người Nga tiếng D.I.Mendeleev người ý đến vấn đề dùng mazut để chế tạo dầu nhờn Năm 1870 – 1871, Ragorzin xây dựng xưởng thí nghiệm dầu nhờn nhỏ, đến năm 1876 – 1877, Ragorzin xây dựng Balakhan nhà máy chế biến dầu nhờn giới có cơng suất 100.000 put/năm Nhà máy sản xuất bốn loại dầu nhờn: dầu cọc sợi, dầu máy, dầu trục cho toa xe mùa hè mùa đông Các mẫu dầu nhờn Ragorzin mang đến triển lãm quốc tế Pari năm 1878 gây nhiều hấp dẫn chuyên gia nước Phát huy kết đó, năm 1879, Ragorzin cho xây dựng Conxtantinơp nhà máy thứ hai chuyên sản xuất dầu nhờn để xuất Chính Mendeleep làm việc phịng thí nghiệm phân xưởng nhà máy vào năm 1880 – 1881 Dưới đạo trực tiếp ông, nhiều sở khoa học ngành sản xuất dầu nhờn xây dựng vịng năm sau đó, ngành chế tạo dầu nhờn thực phát triển đánh dấu bước ngoặt lịch sử chế tạo chất bôi trơn Các tác phẩm nghiên cứu nhà bác học Nga tiếng N.P.Petrop tạo điều kiện để dầu nhờn sử dụng rộng rãi Trong tác phẩm mình, ơng nêu lên khả dùng hồn tồn dầu nhờn thay cho dầu thực vật mỡ động vật, đồng thời nêu lên nguyên lý bôi trơn… Cùng với tiến khoa học không ngừng, người xây dựng tháp chưng cất chân không đại thay cho nhà máy chưng cất cũ kỹ, bước phát triển mạnh mẽ ngành công nghiệp dầu mỏ Chúng ta sống thời đại khoa học công nghệ, công nghiệp đại xâm nhập vào hang cùng, ngõ hẻm giới xu hướng quốc tế hóa nên đời sống kinh tế ngày phát triển mạnh mẽ Tất đặc điểm nêu thời đại đặt nhiệm vụ to lớn cho quốc gia phải xây dựng công nghiệp dầu mỏ đại, đáp ứng thỏa mãn nhu cầu ngày tăng kinh tế giới Các tập đoàn tư lớn liên quan đến dầu nhờn như:BP, Castrol, Esson, Mobil, Total, Esso… có mặt hầu giới Họ áp dụng rộng rãi thành tựu khoa học, đưa công nghiệp dầu mỏ năm tăng trưởng không ngừng sản xuất dầu nhờn không ngừng nâng cao mặt chất lượng số lượng, sáng tạo thêm nhiều chủng loại dầu nhờn Phần : Dầu nhờn 2.1 Định nghĩa: Dầu nhờn để bôi trơn cho động vận hành thực tế hỗn hợp bao gồm dầu gốc phụ gia, hay người ta thường gọi dầu nhờn thương phẩm Phụ gia thêm vào với mục đích giúp cho dầu nhờn thương phẩm có tính chất phù hợp với tiêu đề mà dầu gốc khơng có Dầu gốc sử dụng nhiều phân đoạn dầu khoáng gốc dầu mỏ, chế biến theo cơng nghệ truyền thống Ngồi cịn dùng số loại dầu gốc tổng hợp hay dầu gốc động thực vật 2.2 Công dụng dầu nhờn hoạt động động cơ: 2.2.1 Dầu nhờn bơi trơn máy: Dầu nhờn có nhiều cơng dụng, quan trọng bơi trơn bề mặt có chuyển động trượt chi tiết, làm giảm ma sát, giảm tổn thất giới động nên làm tăng hiệu suất có ích tồn động cơ, tức tăng tính hiệu kinh tế cho hoạt động động Nguyên nhân việc giảm ma sát bơi trơn có thay ma sát trực tiếp chi tiết máy ma sát nội màng chất bôi trơn thể lỏng ngăn cách chi tiết máy Ma sát nội màng chất lỏng nhỏ nhiều so với dạng ma sát khác Ví dụ hệ số ma sát động học trục thép: - Ma sát trực tiếp, khơng có dầu bơi trơn: 0.80 – 1.00 - Có dầu động vật chế độ bơi trơn giới hạn: 0.05 – 0.10 - Có dầu nhờn chế độ bôi trơn thủy động: 0.001 – 0.01 - Có dầu nhờn chế độ bơi trơn thủy tĩnh: 0.000001 – 0.001 2.2.2 Dầu nhờn giảm mài mịn máy: Cơng dụng bơi trơn dầu nhờn làm giảm ma sát khơng tăng hiệu suất hữu ích động mà cịn có tác dụng ngăn chặn tối đa mài mòn xảy nơi có chuyển dịch tương đối bề mặt với tốc độ thấp, bề mặt chịu tải cao,… Trong trường hợp màng dầu bôi trơn dễ có khả bị phá hủy nên yêu cầu dầu bơi trơn phải có phụ gia chống mài mịn Khi điều kiện nhiệt độ áp lực cao, dầu có khả tạo thành chi tiết kim loại màng chất bảo vệ bền vững, chúng trượt dọc theo mà khơng gây nên hiên tượng mài mịn bề mặt kim loại 2.2.3 Dầu nhờn chống ăm mòn kim loại: Nước nguyên nhân gây nên gỉ sét chi tiết chế tạo từ kim loại Mỗi thể tích nhiên liệu đốt cháy động sản thể tích nước mặ dù phần lớn lượng nước thể qua ống xả, nhiên cịn đọng lại lòng xilanh hay lọt qua xecmăng ngưng lại cacte Hiện tượng xảy thời tiết lạnh hay động chưa sưởi ấm Thêm vào sản phẩm phụ sinh nhiên liệu cháy dở, khí cháy có tính ăn mịn lọt qua xecmăng ngưng lại hịa tan dầu cacte Ngồi cịn có chất acid tạo thành oxi hóa dầu, khả tạo gỉ sét ăn mòn trở nên trầm trọng Các chi tiết cần bảo vệ chống lại ăn mòn chống gỉ Màng dầu bôi trơn phủ bề mặt chi tiết ma sát có tác dụng chống gỉ cho máy móc thời gian ngừng hoạt động, phận ẩm ướt tuốc bị nước, máy móc làm việc cơng trường, đồng ruộng, Ngồi ra, chúng cịn có tác dụng hạn chế tối đa lan truyền chất acid – sản phẩm trình cháy loại nhiên liệu nhiều lưu huỳnh động diesel Tuổi thọ động phụ thuộc phần vào khả trung hòa dầu máy hợp chất có tác dụng ăn mịn Để dầu nhờn bảo đảm chức phải dùng loại phụ gia mang tính kiềm, có tác dụng trung hịa acid tạo nhiên liệu cháy Thông thường trình sử dụng dầu nhờn, hàm lượng phụ gia giảm dần, tỉ lệ phụ gia thấp quy định cho phép dầu khơng cịn đủ phẩm chất phải thay 2.2.4 Dầu nhờn làm mát máy: Do ma sát, bề mặt làm việc piston – xilanh, trục khuỷu – bạc lót… phát sinh nhiệt Mặt khác, số chi tiết piston, vịi phun cịn nhận nhiệt khí cháy truyền đến Do đó, nhiệt độ số chi tiết cao, phá hỏng điều kiện làm việc bình thường động gây bó kẹt, giảm độ bền chi tiết, kích nổ động xăng, giảm hệ số nạp, Nhằm giảm nhiệt độ chi tiết máy cần có hệ thống làm mát trình động hoạt động Nhiều người cho việc làm mát động hoàn toàn dựa vào hệ thống nước làm mát Trên thực tế hệ thống nước làm mát thực 60% công việc làm mát Nước làm mát phần động đỉnh xilanh, lòng xilanh van Còn trục khuỷu, ổ đỡ, trục cam, bánh răng, piston nhiều cụm chi tiết khác làm mát dầu máy Dầu máy cacte theo hệ thống bơi trơn(có nhiệt độ thấp nhiệt độ chi tiết) dẫn đến bề mặt có nhiệt độ cao để tải bớt nhiệt dầu cacte lại làm mát nhờ tản nhiệt khơng khí Đặc biệt dầu bơi trơn phương tiện làm mát piston, thực tế cho thấy dòng dầu làm mát dẫn đến phần đỉnh piston gặp trục trặc piston bị kẹt Qua số liệu thực nghiệm thấy nhiệt độ cháy thường 1090 - 1650C Những phần van lên tới 540 - 1095C, nhiệt độ piston tới 540C nhiệt độ truyền xuống tay biên, vòng bi Thiếc chì hai kim loại có nhiệt độ nóng chảy thấp, dùng chế tạo chi tiết bạc đỡ Chúng thường mềm 180C nóng chảy 232C 327C tương ứng với loại Khi dầu cacte thường có nhiệt độ khoảng 90 – 120C chúng đưa tới ổ đỡ để hấp thụ bớt lượng nhiệt đây, trì nhiệt độ ổn định khoảng 120 - 135C nhiệt độ an tồn cho vịng bi Nếu lý đó, lượng dầu khơng đủ để tản bớt nhiệt, khiến nhiệt độ vượt ngưỡng an tồn làm cho kim loại vịng bị nóng chảy ra, bị phá hủy, tượng thường gọi “lột dên” Chức làm mát đòi hỏi dầu phải chịu nhiệt cao, nghĩa dầu giữ tính ổn định, khơng bị biến chất tác dụng oxi khơng khí nhiệt độ cao Để đạt tính ổn định thực tế phải nhờ tới loại phụ gia chống oxi hóa Người sử dụng động phải hiểu rằng, muốn tản nhiệt tốt phải thay dầu trước độ nhiễm bẩn dầu cao làm tắc hệ thống dẫn dầu, đồng thời phải giữ mức dầu cacte cao mức tối thiểu cho phép 2.2.5 Dầu nhờn làm kín máy: Màng dầu bôi trơn ngăn cách chi tiết chuyển động động cơ, ngồi tác dụng bơi trơn, giảm ma sát, chống mài mịn, cịn có tác dụng làm kín Trên thực tế bề mặt xecmăng, rãnh xecmăng thành xilanh không trơn tru Quan sát qua kính hiển vi ta thấy bề mặt chúng nhấp nhơ Chính xecmăng khơng thể hồn tồn ngăn cản đốt từ buồng đốt có áp suất cao lọt vào cacte nơi áp suất thấp, làm giảm công suất động Dầu máy có chức lấp vào khoảng trống bề mặt xecmăng thành xilanh, có tác dụng làm kín, ngăn cản tối đa khơng cho loại khí nóng q trình đốt cháy qua xecmăng piston vào cacte Độ kín hệ piston – xecmăng – xilanh phụ thuộc vào độ nhớt dầu bơi trơn Vì lắp ráp cụm chi tiết phải bôi dầu vào rãnh xecmăng bề mặt xilanh 2.2.6 Dầu nhờn làm máy: Trên bề mặt ma sát, q trình làm việc thường có vảy rắn tróc khỏi bề mặt Dầu bơi trơn trơi vảy tróc, sau giữ lại bầu lọc hệ thống bôi trơn, tránh cho bề mặt ma sát bị cào xước Vì động chạy rà sau lắp ráp sửa chữa, thường có nhiều mạt kim loại cịn sót lại q trình lắp ráp nhiều vảy tróc chạy rà, nên phải dùng dầu bôi trơn có độ nhớt nhỏ để tăng khả rửa trơi mạt bẩn bề mặt sau chạy rà phải thay nhớt phù hợp Ngoài ra, động diesel, nhiên liệu cháy tạo muội than, cần tránh tượng muội bám cặn thành piston nhiều gây cháy xecmăng, muội làm nghẽn lọc, đường dẫn dầu bôi trơn Trong động dùng xăng pha chì, xăng cháy tạo lượng mi chì, cần tránh đóng cặn muội chì Tất tượng vừa nói góp phần tạo hai loại cặn dầu máy trình làm việc: cặn bùn cặn cứng Cặn bùn tạo thành kết hợp nước, bụi, sản phẩm xuống cấp nhiên liệu cháy dở Ban đầu cặn bùn tồn dạng hạt nhỏ mà không bầu lcoj tách chúng Lúc ban đầu tác hại khơng lớn chúng cịn rời rạc Nhưng với thời gian, cặn bùn tích tụ nhiều, đóng cục lại gây tác hại, làm hạn chế lưu thông dầu Cặn cứng(vecni) sản phẩm q trình oxi hóa hợp phần ổn định có dầu nhiệt độ áp suất cao Cặn cứng làm thành lớp áo cứng chi tiết có nhiệt độ cao động Các phận bơm, xecmăng, piston ổ đỡ dễ bị đóng cặn cứng Nếu cặn cứng tích tụ chi tiết này, dĩ nhiên động làm việc cách bình thường Dầu nhờn với phụ gia tẩy rửa có tác dụng ngăn cản tích tụ cặn bùn, cặn cứng, giữ cho bề mặt chi tiết tạo điều kiện cho động hoạt động cách trơn tru Tầm quan trọng tương đối công dụng dầu nhờn thay đổi nhiều tùy thuộc vào chế bôi trơn tùy theo loại máy móc bơi trơn Ví dụ thiết bị quay chức giảm ma sát trục ổ trục quan trọng nhất, loại máy cán mịng tơn có tốc độ lớn chức làm nguội dầu nhờn lại quan trọng Thêm nữa, công dụng lại phụ thuộc lần thực tế phải chấp nhận nhân nhượng Ví dụ, để giảm mài mịn dùng dầu bơi trơn có tính ăn mịn dầu có khả tạo nên lượng cặn bám bề mặt kim loại Để đảm bảo công dụng dầu bôi trơn, yêu cầu dầu bơi trơn phải có thành phần chất lượng phù hợp Thành phần chất lượng phụ thuộc vào loại dầu nhờn gốc loại phụ gia sử dụng pha chế điều kiện xưởng pha chế dầu nhờn 2.3 Phân loại dầu nhờn: Có nhiều cách phân loại dầu nhờn, có cách cơng nhận chung tồn giới, có cách áp dụng phạm vi nước Nhưng thuận lợi phân loại theo tính sử dụng dầu Theo phân chia dầu nhờn thành hai nhóm: Nhóm 1: dầu chủ yếu để bơi trơn, gồm có dầu bơi trơn động cơ, dầu bôi trơn công nghiệp thiết bị, dầu truyền động, dầu xilanh, dầu máy nén,… Nhóm 2: dầu không để bôi trơn mà chủ yếu dùng cho mục đích khác, bao gồm dầu biến thế, dầu thủy lực, dầu bảo quản, dầu kĩ thuât, dầu khoáng trắng,… Trong chủng loại dầu lại có phân cấp riêng 2.3.1 Dầu bôi trơn động cơ: Dầu bôi trơn động chiếm tỉ lệ cao tổng lượng dầu nhờn nói chung, khoảng 40% Về chất lượng dầu bôi trơn động ngày cải tiến nâng cao nhằm đáp ứng điều kiện làm việc hệ động đời ngày tạo công suất tốc độ cao hơn, với điều kiện làm việc khắc nghiệt trước Hầu hết loại dầu bơi trơn có pha lượng phụ gia từ – 25%, tùy nhãn hiệu Phẩm chất loại dầu bôi trơn động hệ biểu chủ yếu điểm sau: - Có tính nhớt nhiệt tốt Ở nhiệt độ cao có tính bơi trơn tốt, nhiệt độ thấp bảo đảm dễ nổ máy - Có tính ổn định nhiệt – oxi hóa tốt phạm vi nhiệt độ làm việc động 100-150oC (ở cacte) 100-350 oC (ở vùng đỉnh piston) - Có khả tẩy rửa, làm phân tán tốt cặn bẩn, hạn chế tối đa tác hại mài mòn máy - Có độ kiềm tổng đủ trung hịa lượng acid tạo thành nhiên liệu cháy, bảo vệ bề mặt kim loại khỏi ăn mịn, gỉ sét Dầu bơi trơn động pha chế chủ yếu từ dầu cặn dầu gốc chưng cất, từ dầu gốc tổng hợp, loại có giá thành cao 2.3.1.1Có thể phân loại dầu bơi trơn động theo: a Phân loại dầu bôi trơn động theo cấp chất lượng: - Cấp chất lượng API, Viện Dầu mỏ Hoa Kì(American Petroleum Institute) - Cấp chất lượng Liên Xô cũ(GOST 17479 – 72) b Phân loại dầu bôi trơn động theo cấp độ nhớt: - Cấp độ nhớt SAE(Society of Automotive Engineer- hội kĩ sư ô tơ) Theo tiêu chuẩn J-3000d dầu nhờn động phân loại theo giá trị độ nhớt dầu đo đơn vị giây Saybolt chia cho 2.Đối với dầu mùa hè có cấp độ nhớt SAE 20,SAE 30, SAE 40, SAE 50,SAE 60 xác định độ nhớt 100oC Đối với dầu mùa đơng có cấp độ nhớt SAE O W,SAE W, SAE 10 W, SAE 15 W, SAE 20 W, SAE 25 W xác định độ nhớt -18oC.Đối với dầu dùng quanh năm biểu thị cấp độ nhớt theo dạng phân số SAE 20 W/50 có nghĩa -18oC tương đương với mùa đông cấp SAE 20 W, cịn 100oC tương đương với dầu mùa hè SAE 50 - Cấp độ nhớt Liên Xô(cũ) Ở Liên Xô cũ, theo GOST 17479-72 người ta sử dụng độ nhớt động học 100oC, dầu thường độ nhớt -18oC dầu đặc nhằm phân biệt loại dầu bôi trơn động 2.3.1.2 Nhãn hiệu yêu cầu kỹ thuật loại dầu động a Dầu bôi trơn động xăng: Sử dụng chủ yếu cho xe con, xe chở khách… Yêu cầu kỹ thuật phải :có độ nhớt thích hợp để đảm bảo khởi động máy dễ dàng , lưu chuyển nhanh vừa đảm bảo bôi trơn tốt, chống mài mịn điều kiện tốc độ cao, máy nóng góp phần tiết kiệm nguyên liệu - Dầu bôi trơn máy bay cánh quạt - Dầu bôi trơn động xăng bốn kỳ - Dầu bôi trơn động hai kỳ b.Dầu bôi trơn dùng cho động diezen Động diezen cao tốc dùng cho xe tải, thiết bị xây dựng…Trong động hệ thống bôi trơn đồng thời có xylanh gối đỡ nên dầu chịu tác dụng oxy hóa, phân hóa nhiệt cao.Dầu nhờn phải thêm phụ gia nhằm nâng cao chất lượng dầu Động trung bình đầu máy xe lửa, tàu thủy… động bị mài mịn nên dầu nhờn chuyên dụng Nhưng thường dùng nhiên liệu có hàm lượng lưu huỳnh cao nên dầu phải có độ kiềm phù hợp để trung hịa Động diezen tốc độ thấp dùng cho tàu thủy chở hàng dùng nguyên liệu nặng có hàm lượng lưu huỳnh cao nên dầu bơi trơn phải có trị số lưu huỳnh cao c Dầu bôi trơn dùng cho tàu thuyền: Thường dùng cho loại dầu bôi trơn sau: - Dầu tuốc bin T46, dầu xilanh 52, dầu cơng nghiệp I-50A - Dầu tuốc bin khí tàu thủy , dầu bôi trơn động diezen d Dầu bôi trơn máy phản lực 2.3.2 Dầu truyền động: Dầu truyền động gọi dầu bánh thuộc nhóm dầu có chức chủ yếu để bơi trơn Dầu truyền động dùng cho cấu truyền động loại động cơ, máy móc Cơ cấu truyền động phận học truyền chuyển động công suất từ phận sang phận khác máy móc Chúng có tác dụng làm thay đổi tốc độ quay trục, thay đổi momen xoắn, thay đổi chiều quay 2.3.2.1Phân loại dầu truyền động: - Phân loại dầu truyền động theo cấp độ nhớt SAE - Phân loại dầu truyền động theo chức API - Phân loại dầu truyền động Liên Xô(cũ) 2.3.3Dầu thủy lực: Dầu thủy lực hay gọi xác chất lỏng thủy lực sử dụng hệ thống thủy lực trang bị ô tô, máy kéo, máy làm đường, xe tải, tàu thủy… Thiết bị thủy lực điển hình hệ thống tuần hồn gồm năm phận là: Thùng chứa chất lỏng thủy lực Bơm để chuyển đổi thành dòng chảy chất lỏng Hệ thống đường ống để dẫn chất lỏng từ phận sang phận khác Các cấu kiểm tra dòng chảy chất lỏng bao gồm van điều áp, van điều hướng van tiết lưu Bộ dẫn động nhằm chuyển đổi dòng chảy chất lỏng thành để sử dụng vào mục đích cụ thể để phanh xe lại tự đổ hàng từ thùng xe tải xuống Ngồi tính chất loại dầu độ nhớt cần phù hợp, tính chống oxi hóa , chống mài mịn… tính chất đặc trưng chất lỏng dầu thủy lực : - Độ nén nhỏ - Khả thích hợp cao vật liệu làm kín - Khả tách khí chống tạo bọt - Khả bảo đảm độ cao - Có độ trượt ổn định 2.3.3.1 Phân loại dầu thủy lực: 2.3.3.1.1 Phân loại theo thành phần a Dầu thủy lực gốc dầu khoáng b.Dầu thủy lực tổng hợp c Dầu thủy lực dạng nhũ tương d Dầu thủy lực gốc nước 2.3.3.1.2 Phân loại theo tiêu chuẩn ISO: 2.3.1.1Các tiêu chất lượng dầu nhờn gốc chế biến từ dầu mỏ: Dầu gốc chế biến từ dầu mỏ có nhiều chủng loại Tuy chúng sản xuất từ quy trình pha trộn sở bốn loại nguyên liệu là: - Phân đoạn dầu nhẹ: sôi khoảng 350 - 400C - Phân đoạn dầu trung bình: sơi khoảng 400 - 450C - Phân đoạn dầu nặng: sôi khoảng 450 - 500C - Phân đoạn dầu cặn: sôi khoảng 500C Những phân đoạn dầu nguyên liệu thu phân xưởng chế biến dầu nhờn nhà máy lọc dầu nhờ công nghệ chế biến dầu nhờn truyền thống Cơ sở công nghệ chế biến dầu nhờn truyền thống hồn tồn dựa vào cơng nghệ tách lọc để loại bỏ hợp phần khơng có ích cho dầu nhờn khỏi chúng Trong quy trình chế biến dầu truyền thống hồn tồn khơng có q trình chuyển hóa làm thay đổi thành phần có dầu Cụ thể để chế biến dầu nhờn, công nghệ truyền thống sử dụng quy trình chưng cất, làm loại dung môi, tách lọc parafin kết tinh dung môi làm bổ sung hấp phụ hay tẩy rửa Thông thường có bốn loại dầu gốc tương ứng với bốn phân đoạn chưng cất nói là: dầu gốc N 150, dầu gốc SN 300, dầu gốc SN450 dầu gốc cặn BS 150 với ghi SN(Solvent Neutral – dầu trung tính làm dung mơi) BS(Bright Stock – dầu cặn) Cũng cần lưu ý bốn phân đoạn dầu nhờn với độ sôi tương đối Trong sản xuất, tùy thuộc loại dầu thô đem chế biến yêu cầu kĩ thuật kinh tế, người ta phân chia bốn phân đoạn dầu nhờn theo phạm vi độ sôi khác cho hợp lý kinh tế Từ ba phân đoạn dầu chưng cất dầu cặn, người ta pha chế thành loại dầu nhờn gốc khác Có nhiều loại dầu gốc phân biệt thành phần hóa hoc, từ có độ nhớt khác Thực tế người ta thường sản xuất loại dầu gốc từ dầu mỏ naphten dầu mỏ parafin Hiện nay, có công nghệ đại sản xuất dầu dây truyền hydrocracking, hydro tách lọc parafin, hydro đồng phân hóa, tạo sản phẩm dầu gốc có chất lượng cao, kinh phí đầu tư lớn Do để sản xuất dầu nhờn gốc, công nghệ truyền thống sử dụng phổ biến 2.3.1.2 Thành phần hydrocacbon dầu gốc: Thành phần chủ yếu dầu bôi trơn hợp phần hydrocacbon, bao gồm nhóm khác nhau: a Nhóm hydrocacbon naphten – parafin: Đây nhóm hydrocacbon chủ yếu có dầu bơi trơn, hàm lượng chúng lên tới 40 – 80% tùy thuộc loại dầu mỏ Nhóm có cấu trúc chủ yếu hydrocacbon vịng naphten, có kết hợp với nhánh alkyl iso – alkyl Số nguyên tử cacbon phân tử từ 20 – 70 ngun rử cacbon Loại hydrocacbon có tính bơi trơn tốt, tính ổn định hóa học tốt, chúng thành phần tốt dầu bơi trơn Ngồi cịn có hydrocacbon dạng n – parafin iso – parafin với hàm lượng không lớn Mạch cacbon không q 20 ngun tử Loại hydrocacbon có tính ổn định tốt, tính bơi trơn thay đổi theo nhiệt độ, độ nhớt thấp, nhiệt độ đông đặc cao b Nhóm hydrocacbon thơm naphten thơm: Nhóm bao gồm hợp chất dãy đồng đẳng benzen, naphtalen Đơi cịn có đồng đẳng phenatren antraxen Một hợp phần hydrocacbon hỗn tạp, bao gồm phân tử kế vòng thơm naphten Nhóm hydrocacbon dễ bị oxi hóa tạo hợp chất keo nhựa, đồng thời có tính bơi trơn thay đổi nhiều theo nhiệt độ, chúng hợp phần làm giảm chất lượng dầu thương phẩm c Nhóm hydrocacbon rắn: Các hydrocacbon rắn có nguyên liệu sản xuất dàu bôi trơn, lên đến 40 – 50% tùy thuốc chất dầu thô Phần lớn hợp chất loại khỏi dầu bôi trơn nhờ quy trình tách lọc parafin Tùy kĩ thuật tách lọc mà nhóm hydrocacbon rắn tách triệt để hay khơng, dù chúng cịn tồn dầu với hàm lượng nhỏ Sự có mặt nhóm hydrocacbon làm tăng nhiệt độ đơng đặc, giảm khả sử dụng dầu nhiệt độ thấp, lại làm tăng tính ổn định độ nhớt theo nhiệt độ tính ổn định chống oxi hóa Nhóm có hai loại hydrocacbon rắn parafin rắn(>20C) xerezin(là hỗn hợp hydrocacbon naphten có mạch nhánh alkyl dạng thẳng dạng nhánh lượng không đáng kể hydrocacbon rắn có vịng thơm mạch nhánh alkyl) Ngoài thành phần chủ yếu kể trên, dầu bơi trơn cịn có hợp chất hữu chứa lưu huỳnh, nito, oxi tồn dạng hợp chất nhựa, asphalten Nhìn chung hợp phần làm giảm chất lượng dầu bôi trơn, chúng có màu sẫm, dễ bị biến chất, tạo cặn dầu làm việc nhiệt độ áp suất cao Tuy có măt chúng với hàm lượng nhỏ thích hợp dầu thương phẩm cần thiết làm tăng tính bám dính dầu bề mặt kim loại, giúp cho khả chống ăn mòn, mài mòn chi tiết máy 2.3.2 Dầu nhờn tổng hợp: Dầu nhờn nói chung, đặc biệt dầu nhờn động chế biến chủ yếu từ dầu khống gốc dầu mỏ Ngồi cịn có loại dầu nhờn có nguồn gốc sản phẩm phản ứng hóa học, gọi dầu nhờn tổng hợp Dầu nhờn tổng hợp đời đòi hỏi phát triển công nghiệp chế tạo động loại thiết bị Chế độ làm việc bề mặt ma sát, chi tiết máy ngày khắc nghiệt phức tạp Trong điều kiện dầu nhờn gốc khống biểu nhược điểm khơng dễ khắc phục tính ổn định hóa học, tính ổn định nhiệt khơng cao, khả làm việc nhiệt độ thấp không tốt, không đáp ứng địi hỏi bơi trơn tốt phạm vi nhiệt độ rộng.Do từ năm 30 kỉ XX, người ta đề xuất việc sử dụng số hợp chất hữu để bơi trơn, dầu nhờn tổng hợp Nhờ tính ưu việt dầu tổng hợp làm việc phạm vi nhiệt độ rộng hơn, trơ mặt hóa học, tiêu hao, tiết kiệm lượng, không gây độc hại… mà dầu tổng hợp ngày có nhiều ứng dụng lĩnh vực khác dùng làm dầu nhờn động cơ, dầu bánh răng, dầu phanh Trong ngành hàng không dùng dầu tổng hợp để bôi trơn tuốc bin khí làm dầu thủy lực Trong cơng nghiệp dùng làm dầu máy nén, tuốc bin khí, chất lỏng thủy lực chống cháy, Có bốn nhóm chủ yếu dầu tổng hợp hydrocacbon tổng hợp, este hữu cơ, este phosphate polyglycol 2.3.2.1 Nhóm hydrocacbon tổng hợp: Các hydrocacbon tổng hợp thích hợp làm chất bơi trơn sản xuất nhờ q trình polyme hóa olefin, alkyl hóa olefin hay clo – parafin benzen, ngưng tụ - khử clo dẫn xuất clo – parafin, Trên thực tế thường dùng chất polyizobuten, oligome olefin, polyalkylbenzen Bản chất hóa học chúng loại hydrocacbon tinh khiết Hydrocacbon tổng hợp loại dầu tổng hợp phát triển nhanh nhất, chúng thường sản xuất từ nguyên liệu lấy từ dầu thô Khác với dầu bơi trơn gốc khống, hydrocacbon có giới hạn sơi hẹp, nhiệt độ đơng đặc thấp(do khơng có parafin mạch dài), độ nhớt thay đổi theo nhiệt độ Về chất lượng nhóm dầu tổng hợp không thua dầu chế biến công nghệ hydrocracking Ngoài khả tiếp nhận phụ gia chúng tốt Một loại dầu tổng hợp thuộc nhóm dùng phổ biến dầu polyalphaolefin(PAOs) dùng bôi trơn động ôtô công nghiệp, phổ biến Mỹ châu Âu, có nhiệt độ đơng đặc thấp -40C, 2.3.2.2Nhóm este hữu cơ: Các este hữu dùng làm dầu nhờn tổng hợp bao gồm este diacid este polyol a Các este diacid điều chế từ phản ứng diacid với rượu chứa nhóm hydroxyl Các acid thường dùng acid adipic(n=4), acid azelaic(n=7) acid sebasic(n=8) Các rượu dùng 2-etylhexyl(C8), trimethylhexyl(C9), izodexyl(C10) tridexyl(C13) Dầu tổng hợp gốc este diacid có nhiệt độ đơng đặc thấp -50 đến -60C, độ bền nhiệt cao khả tẩy rửa tốt Chúng dùng chủ yếu làm dầu gốc thành phần dầu gốc pha chế dầu động ôtô dầu máy nén khí Chúng cịn sử dụng cho loại động máy bay phản lực kiểu cũ số tuốc bin phản lực dùng công nghiệp b Các este polyol điều chế từ polyglycol monoacid no Các acid điển hình dùng có từ 5-10 nguyên tử cacbon lấy từ nguồn dầu độn, thực vật - - - Dầu tổng hợp gốc este polyol có nhiệt độ đơng đặc -30 đến -70C, số độ nhớt 120-160, độ bền nhiệt cao Hiện chúng dùng phổ biến để pha chế dầu máy bay phản lực kiểu mới, đồng thời dùng pha chế dầu bôi trơn môt số động tuốc bin khí tàu biển cơng nghiệp, dùng pha chế dầu động ôtô máy nén khí… 2.3.2.3 Nhóm este phosphate : Đặc trưng chung este phosphate tính chịu nhiệt cao nhiều so với dầu khống tính bơi trơn tốt Một lượng đáng kể snr phẩm dùng làm chất bôi trơn cho máy nén nơi nhiệt độ cao, tránh bén lửa thường xảy loại dầu khống thơng thường Este phosphate dùng làm phụ gia chống mài mịn Dầu có nhiệt độ đơng đặc từ -5 đến -20C 2.3.2.4 Nhóm polyalkyl glycol : Nhóm polyalkyl glycol(PAGs) hợp chất polyme tổng hợp sở monome, mà chất giản đơn nhóm etylen glycol có cơng thức cấu tạo : HO – CH2 – CH2 – OH Ngồi cịn có polyme etylen propylen oxid hai Cũng có dạng polyglycoete : H – (OCH2 – CH2)n – OH Các polyalkyl glycol có hai loại tan không tan nước Polyalkyl glycol tan nước dùng rộng rãi làm dầu phanh(dầu thắng) thủy lực, làm chất lỏng thủy lực chịu lửa gia công cắt gọt kim loại, chế biến cao su tổng hợp, Polyalkyl glycol không tan nước dùng pha chế loại dầu thủy lực công nghiệp, dầu bơi trơn máy nén lạnh kiểu trục vít… Nhìn chung chất polyglycol nhóm chất bơi trơn tuyệt vời Chúng sử dụng tốt nhiệt độ môi trường thấp, đồng thời đảm bảo bôi trơn nhiệt độ cao 2.3.2.5 Các nhóm dầu tổng hợp khác : a Các hợp chất chứa halogen : Thông thường việc đưa nguyên tử halogen vào phân tử hữu làm tăng tính chịu nhiệt, tăng tỉ tọng, độ nhớt nhiệt độ đông đặc so với hợp chất ban đầu Flocacbon bền nhiệt bền oxi hóa,chúng trơ mặt hóa học chịu lửa trường hợp Các dẫn xuất hữu chứa clo, flo dùng riêng rẽ pha trộn với este phosphate sử dụng làm thể lỏng thủy lực chịu lửa, dầu máy nén oxi, dầu cho bơm chân không bơm sản phẩm có tính ăn mịn b.Các hợp chất hữu chứa silic este silicat, silicon silan Các este silicat có tính bơi trơn tốt, độ nhớt thay đổi theo nhiệt độ, độ bền nhiệt tốt, độ bền oxi hóa trung bình Được dùng pha chế dầu bơi trơn có phạm vi nhiệt độ sử dụng rộng Silicon có tính chịu nhiệt chịu oxi hóa tốt, chịu lửa chịu nước tốt, tính bơi trơn Silicon dùng làm thể lỏng truyền nhiệt, thể lỏng thủy lực, dầu máy nén, dầu phanh… Đồng thời cịn có loại dầu tổng hợp chuyên dụng khác amin thơm, dẫn xuất carbamit, hợp chất dị vòng chứa nitơ, bo, phospho Tóm lại dầu nhờn gốc tổng hợp phát triển chủng loại tăng nhanh khối lượng sử dụng 2.4 Phụ gia dầu nhờn : Phụ gia hợp chất hữu cơ, vô cơ, kim, chí ngun tốc hóa học pha vào sản phẩm dầu mỡ với nồng độ thông thường 0.01 – 5% kl Trong số trường hợp vài phần triệu tới 10% Có thể sử dụng phụ gia riêng biệt, dùng hỗn hợp số phụ gia pha trộn thành phụ gia đóng gói Trường hợp sau thuận tiện cho sở pha chế dầu nhờn Một số phụ gia có tác dụng nâng cao phẩm chất có sẵn dầu, số khác tạo cho dầu có phẩm chất cần thiết Các loại phụ gia khác hỗ trợ lẫn nhau, tạo hiệu ứng tương hỗ Có phụ gia lại có hiệu ứng đối kháng với nhau, nghĩa là, làm giảm tác dụng nhau, tương tác với tạo sản phẩm phụ không tan ảnh hưởng xấu đến phẩm chất dầu Do việc dùng tổ hợp phụ gia cần có khảo sát cụ thể với loại dầu để khắc phục hậu không ý muốn điều chỉnh yếu tố tương hỗ nhằm đạt hiệu tối đa Vì có khả cải thiện phẩm chất dầu rõ rệt nên ngày chủng loại dầu bơi trơn có loại phụ gia Một số loại dầu đòi hỏi chất lượng cao dầu nhờn động cơ, dầu hộp số, bánh có nhiều loại phụ gia khác Do phụ gia cải thiện nhiều tính chất dầu bôi trơn, nên tân tiến Có nhiều nhãn hiệu phụ gia khác nhau, gồm nhóm phụ gia chống oxi hóa, phụ gia chống gỉ, phụ gia khuyếch tán, phụ gia chống kẹt máy, phụ gia cải thiện độ nhớt, phụ gia hạ điểm đông, phụ gia chống tạo bọt phụ gia chống khử nhũ,… 2.4.1 Phụ gia chống oxi hóa : Khi động cơ, máy móc làm việc, dầu chịu tác dụng oxi khơng khí, tạo sản phẩm oxi hóa, sản phẩm ngưng tụ lại, hình thành chất khó tan, gây cản trở cho hoạt động bình thường động cơ, máy móc Để hạn chế q trình cần pha vào dầu loại phụ gia ức chế oxi hóa Tùy thuộc theo yêu cầu sử dụng, có hai nhóm phụ gia sau: Phụ gia ức chế oxi hóa nhiệt độ thấp dùng cho dầu tuốc bin, dầu biến chế, dầu cơng nghiệp, Đó dẫn xuất phenol, amin thơm… Phụ gia ức chế oxi hóa nhiệt độ cao dùng cho dầu nhờn động Đó muối acid hữu kẽm dialkyldithiophosphate, muối alkylsalycylate… 2.4.2 Những phụ gia chống gỉ,bảo vệ bề mặt kim loại: Những phụ gia có tác dụng chống lại ảnh hưởng acid ăn mòn ẩm Chúng vừa trung hòa chất acid vừa tạo bề mặt kim loại lớp màng bảo vệ Lớp màng có tính kị nước, có tác dụng chống ẩm, khơng cho nước thấm qua Tùy loại dầu mà người ta sử dụng chất chống gỉ khác nhau, dầu tuốc bin, thủy lực, dầu tuần hồn dùng acid alkennylsucxinic, alkylthioacetic, dẫn xuất chúng Đối với dầu bôi trơn động dùng sulfonate, amin phosphate, este, eter dẫn xuất acid dibazic dầu bánh dùng imidazolin Các amin phosphate, sulfonate trung tính hay kiềm chủ yếu dùng cho dầu bảo quản… 2.4.3 Phụ gia có tính tẩy rửa khuếch tán: Những phụ gia có tác dụng hạn chế lắng đọng sản phẩm oxi hóa giữ cho bề mặt kim loại Phụ gia tẩy rửa thường chất hoạt động bề mặt, dễ hấp phụ lên bề mặt kim loại, khiến chất cặn bẩn tích tụ lại Phụ gia khuếch tán ngăn cản sản phẩm oxi hóa, cặn học kết dính lại với nhau, khiến phần tử tồn trạng thái keo, lơ lửng dầu Những phụ gia thường muối kim loại với chất hữu có mạch cacbon dài có nhóm phân cực nhóm –OH, -C6H4OH, -COOH, -NH2, SO3H…cụ thể muối sulfonate, phenolate, salycilate… 2.4.4.Phụ gia chống mài mòn kẹt máy: Các phụ gia cải thiện tính bơi trơn dầu nhờn, chống tượng mài mịn máy Chúng thuộc nhóm chất hữu – lưu huỳnh, hữu – halogen, hữu – phospho… phụ gia chống mài mòn quan trọng có hiệu hệ thồng trục khuỷu kẽm dialkyldithiophosphate(cũng phụ gia chống oxi hóa) Ngồi cịn có phụ gia hợp chất phospho tricresyl phosphate, hợp chất lưu huỳnh sulfua, disulfua, dẫn xuất béo dithiocacbamte nhiều hóa chất khác 2.4.5.Phụ gia cải thiện độ nhớt số nhớt: Phụ gia loại tan dầu Chúng polyme có tác dụng tăng độ nhớt dầu, đặc biệt chúng làm tăng độ nhớt dầu nhiệt độ thấp, nhiệt độ cao lại tăng độ nhớt dầu cách đáng kể, nghĩa chúng làm cho độ nhớt dầu biến đổi theo nhiệt độ, chúng có tác dụng làm tăng số nhớt dầu Nguyên nhân đặc tính nhiệt độ thấp phân tử polyme dạng xoắn lại, chúng làm cho độ nhớt dầu tăng ngược lại nhiệt độ cao phân tử polyme duỗi dài làm tăng đáng kể độ nhớt dầu Các phụ gia chia làm hai nhóm: nhóm hydrocacbon nhóm este Nhóm hydrocacbon có chất copolyme etylen – propylen, polyizobuten, copolyme styren – izopren Nhóm este có chất polymetacrylat, polyacrylat… 2.4.6 Phụ gia hạ nhiệt độ đông đặc: Loại phụ gia có tác dụng hạ thấp nhiệt độ đông đặc dầu bôi trơn làm chậm trình tạo thành tinh thể có kích thước lớn parafin rắn, nhờ chúng bao bọc xung quanh kết tinh với parafin Do tạo tinh thể nhỏ thay tinh thể lớn dạng đám vẩn xốp hình thành khơng có phụ gia hạ điểm đơng Sự biến đổi hình dáng parafin rắn làm giảm khả tinh thể chồng chéo, đan cài vào nhau, cản trở dòng chảy dầu, nhờ dầu lưu chuyển tốt, không bị đông cứng lại Phần lớn phụ gia hạ nhiệt độ đơng đặc có chứa sản phẩm polyme hóa ngưng tụ Trong số chúng có số loại đồng thời phụ gia cải thiện độ nhớt số nhớt Những phụ gia chủ yếu nhóm gồm polyme alkylmetacrylat, polyme alphaolefin copolyme Các naphtalen alkyl hóa, alkyl phenol mạch dài dùng làm chất hạ nhiệt độ đông đặc cho dầu nhờn 2.4.7 Phụ gia chống tạo bọt: ... dầu bôi trơn, nên tân tiến Có nhiều nhãn hiệu phụ gia khác nhau, gồm nhóm phụ gia chống oxi hóa, phụ gia chống gỉ, phụ gia khuyếch tán, phụ gia chống kẹt máy, phụ gia cải thiện độ nhớt, phụ gia. .. sử dụng phụ gia riêng biệt, dùng hỗn hợp số phụ gia pha trộn thành phụ gia đóng gói Trường hợp sau thuận tiện cho sở pha chế dầu nhờn Một số phụ gia có tác dụng nâng cao phẩm chất có sẵn dầu, số... thiện phẩm chất dầu rõ rệt nên ngày chủng loại dầu bơi trơn có loại phụ gia Một số loại dầu đòi hỏi chất lượng cao dầu nhờn động cơ, dầu hộp số, bánh có nhiều loại phụ gia khác Do phụ gia cải thiện