nghiên cứu hệ thống nhiên liệu và bôi trơn
GVHD: Hồ Đức Tuấn SVTH : Nhóm 10 Đặng Thanh Tuấn Phạm Văn Hưởng Đoàn Văn Thành Chủ đề: Phân tích lựa chọn loại dầu bôi trơn và chất pha cho phép tăng tuổi thọ của Động cơ Đốt trong. 48 AUTO Trong quá trình chuyển động, giữa các chi tiết trong Động cơ Đốt trong(ĐCĐT) có sự tiếp xúc và chuyển động tương đối với nhau luôn xuất hiện lực ma sát làm tiêu hao năng lượng có ích và hao mòn các chi tiết máy. Ma sát - tỏa nhiệt - hao mòn là các hiện tượng luôn đi kèm nhau, chúng sẽ nhanh chóng gây ra sự hư hỏng ở ĐCĐT. Để loại trừ, hạn chế những hiện tượng này thì giải pháp sử dụng chất bôi trơn, chất pha phù hợp là tối ưu nhất hiện nay. Tuy nhiên không phải loại dầu bôi trơn, chất pha nào cũng giống nhau và cũng không thể sử dụng chất phụ gia một cách tùy ý. Để tăng tuổi thọ, tăng hiệu suất làm việc của động cơ thì việc hiểu rõ và biết cách sử dụng dầu nhờn,chất phụ gia là yêu cầu quan trọng đối với người sử dụng máy. I. Đặt vấn đề Dầu bôi trơn là sản phẩm cuối cùng pha từ hai thành phần là dầu gốc và chất phụ gia(là những sản phẩm chưng cất từ dầu mỏ dưới áp suất thấp hoặc tổng hợp chủ yếu gồm từ cac parafin, isoparafin, naphthene được gọi là dầu bôi trơn khi chúng dùng để bôi trơn - còn gọi là dầu nhớt, dầu nhờn). Dầu bôi trơn ĐCĐT(gọi tắt là dầu động cơ) là nhóm dầu bôi trơn chiếm tỉ trọng lớn nhất và không ngừng được nghiên cứu và hoàn thiện để đáp ứng những yêu cầu của ĐCĐT có cường độ làm việc ngày càng cao. Dầu gốc chứa các phân tử hydrocacbon nặng và có tính chất lý hóa tương tự dầu thành phẩm. Tuy nhiên chưa thể sử dụng được bởi tính chất của nó chưa đáp ứng được yêu cầu bảo vệ động cơ. Chất pha(chất phụ gia-chất thêm) là những chất hữu cơ, vô cơ, thậm chí là những nguyên tố hóa học được pha với một tỉ lệ rất nhỏ vào nhiên liệu, chất bôi trơn, chất lỏng chuyên dùng, v v để cải thiện các tính chất tự nhiên của chúng hoặc tạo cho chúng các tính chất mới đem lại lợi ích sử dụng, vận chuyển và bảo quản. Một chất phụ gia có thể chỉ có ảnh hưởng đến một tính chất(tác dụng đơn) hoặc tác dụng đồng thời đến nhiều tính chất(tác dụng kép) của sản phẩm dầu mỏ. Tuổi thọ của ĐCĐT là khả năng làm việc của động cơ trong một thời gian xác định mà không bị hư hỏng. II. Khái niệm 1. Dầu bôi trơn Có rất nhiều chất có thể bôi trơn, như mỡ động vật, dầu thực vật, nước… Trong một số trường hợp, người ta còn dung cả chất rắn và chất khí để bôi trơn, ví dụ:graphite, molybdenum disunfide, một số khí hydrocacbon. Có thể phân loại dầu bôi trơn theo những tiêu chí khác nhau: III. Phân loại 1.1 PHÂN LOẠI DẦU BÔI TRƠN THEO ĐỘ NHỚT Cấp độ nhớt của dầu nhờn động cơ được sử dụng theo hệ thống phân cấp độ nhớt của Hiệp hội kỹ sư ô tô Hoa kỳ- SAE (Society of Automoive Engineers) tại bảng 1. SAE đã đề xuất hệ thống phân loại dầu động cơ theo độ nhớt và được nhiều quốc gia áp dụng theo. Hệ thống phân loại của SAE có ưu điểm là đơn giản. Nhiều hãng chế tạo động cơ đã sử dụng cách phân loại này để quy định cấp độ nhớt của dầu bôi trơn cho động cơ của mình. Tuy nhiên, hệ thống phân loại dầu động cơ theo độ nhớt của SAE chưa thể hiện được chất lượng của dầu bôi trơn phù hợp với chủng loại động cơ và điều kiện làm việc cụ thể. Bảng 1: CÁC CẤP ĐỘ NHỚT CỦA DẦU ĐỘNG CƠ PHÂN LOẠI THEO SAE Cấp độ nhớt SAE Độ nhớt ở 100 0 C, cSt Nhỏ nhất Lớn nhất 0W 3,8 - 5W 3,8 - 10W 4,1 - 15W 5,6 - 20W 5,6 - 25W 9,3 - 20 5,6S < 9,3 30 9,3 < 12,5 40 12,5 < 16,3 50 16,3 < 21,9 60 21,9 < 26,1 1.2 PHÂN LOẠI DẦU ĐỘNG CƠ THEO CHẤT LƯỢNG Cấp chất lượng của dầu nhờn động cơ được sử dụng theo hệ thống cấp chất lượng của Viện nghiên cứu dầu mỏ Hoa kỳ- API (American Petroleum Institute). • API-1947 Vào năm 1947, API đã đề xuất hệ thống phân loại dầu động cơ căn cứ vào chất lượng của dầu. Theo đó, dầu động cơ được chia ra thành 3 loại: - Regular type - Không có chất phụ gia, chất lượng của chúng phụ thuộc hoàn toàn vào loại dầu mỏ và công nghệ chế biến. - Petroleum type - Chỉ có chất phụ gia hạn chế tốc độ lão hóa và chống ăn mòn bạc lót, trục khuỷu. - Heavy Duty type - Có nhiều loại phụ gia, đảm bảo cho động cơ làm việc an toàn ở chế độ nặng. Tuy vậy hệ thống phân loại API-1947 chưa thể hiện được những điều kiện cụ thể, ở đó mỗi loại dầu bôi trơn cụ thể có thể phù hợp. • API-1952 Hệ thống phân loại API-1952 phân biệt 5 loại dầu động cơ và ký hiệu là: MA SÁT, MM, ML, DG và DS. Chữ M ở đầu mã hiệu của 3 loại dầu MA SÁT, MM và ML ký hiệu loại dầu dùng cho động cơ Xăng; các chữ S, M và L tiếp theo ký hiệu loại dầu dùng trong điều kiện nặng (severe), trung bình (medium) và nhẹ (light). Dầu dùng cho động cơ Diesel được ký hiệu bằng chữ D ở đầu mã hiệu; chữ G và S tiếp theo ký hiệu điều kiện làm việc bình thường (general service conditions) và nặng (severe service conditions). • API-ASTM-SAE API-ASTM-SAE là hệ thống phân loại dầu bôi trơn do 3 tổ chức API, ATS và SAE hợp tác và đề xuất vào năm 1970. Theo đó, dầu bôi trơn ĐCĐT được phân ra thành 3 nhóm lớn như ở Bảng 2. Bảng 2 : CÁC CẤP CHẤT LƯỢNG CỦA DẦU NHỜN ĐỘNG CƠ PHÂN LOẠI THEO API-ASTM-SAE Loại dầu nhờn Cấp chất lượng Dầu nhờn động cơ dùng cho động cơ xăng(chữ S_Service Station Oils) SA, SB, SC, SD, SE, SF, SG, Dầu nhờn động cơ dùng cho động cơ diesel(chữ C_Commercial Oils) CA, CB, CC, CD, CE, Dầu nhờn động cơ đa năng dùng cho cả động cơ xăng và diesel bao gồm cả hai ký hiệu trên SA/CB, SG/CD, Các chữ tiếp theo trong mỗi mã hiệu(A, B, C, D…) là ký hiệu tính chất của dầu. API-ASTM-SAE là một hệ thống phân loại kiểm mở, tức là có thể bổ sung vào hệ thống đó các loại dầu mới nếu nó xuất hiện. 2. Chất phụ gia Mỗi chất phụ gia hay mỗi kết hợp các chất phụ gia vào trong dầu đều có lý do riêng biệt nên chúng ta có thể chia chất phụ gia thành những loại sau: 1. Chất phụ gia chống mài mòn 2. Chất phụ gia ức chế ăn mòn` 3. Chất phụ gia biến tính, giảm ma sát 4. Chất phụ gia ức chế oxy hóa 5. Chất phụ gia chống rỉ sét 6. Chất phụ gia cải tiến chỉ số độ nhớt 7. Chất phụ gia làm giảm điểm chảy 8. Chất phụ gia tăng áp suất 9. Chất phụ gia tẩy rửa 10.Chất phụ gia ức chế bọt 11.Chất phụ gia phân tán 12.Chất phụ gia tăng khả năng bám dính 13.Chất phụ gia trung hòa axit 14.Chất phụ gia tạo mùi 15.Chất phụ gia chống và tạo nhũ tương 16.Chất phụ gia phục hồi trạng thái 17.Chất phụ gia đa chức năng, v v IV. Nội dung 4.1 Các thông số đánh giá tuổi thọ của ĐCĐT Tuổi thọ Độ tin cậy Độ bền Không hư hỏng Tuổi bền Tb Cơ Pz Nhiệt Tz - Độ tin cậy của động cơ là khả năng duy trì trong một giới hạn xác định của thời gian những giá trị của tất cả các thông số đặc trưng cho khả năng hoàn thành những yêu cầu ở các chế độ và điều kiện xác định về sử dụng, bảo dưỡng kỹ thuật, sửa chữa… - Không hư hỏng là giới hạn và thời gian nào đó trong quá trình làm việc hư hỏng không xuất hiện ở động cơ. - Tuổi bền là khả năng làm việc của động cơ trong thời gian nhất định. - Độ bền cơ là khả năng chịu được tải trọng va đập khi làm việc. - Độ bền nhiệt là khả năng hoạt động trong điều kiện nhiệt sinh ra trong quá trình làm việc. [...]... bôi trơn phế thải VI Tài liệu tham khảo 1 PGS.TS Nguyễn Văn Nhận,ThS Hồ Đức Tuấn Nhiên liệu và môi chất chuyên dùng Đại học Nha Trang 2 Lưu Văn Hy, Chung Thế Quang, Nguyễn Phước Hậu, Huỳnh Kim Ngân, Đỗ Tấn Dân Nhiên liệu dầu nhờn và chất tải nhiệt NXB Giao thông vận tải 3 Phạm Minh Tuấn Động cơ đốt trong NXB Khoa học kỹ thuật 4 Đình Liên Ma sát học 5 Tạp chí Công nghiệp hóa chất Số 7/năm 2002 6 Nguyễn... chống bọt Chúng còn được gọi là các chất hủy hoặc phá bọt như hợp chất silicon và hydro có khả năng làm tan sủi bọt nhưng được pha với tỉ lệ rất nhỏ: 0,001 dến 0,004% - Chất phụ gia chống và tạo nhũ tương: Là các chất có hoạt tính bề mặt tác động tại ranh giới pha lỏng – lỏng (nước- dầu) Nó được pha vào dầu bôi trơn khi cần nhanh chóng tách nước khỏi dầu bôi trơn - Chất phụ gia trung hòa tính axit: Có... các chất bẩn, nước và dầu nhiên liệu ra khỏi dầu bôi trơn phế thải thì các tính năng của nó được phục hồi và sau khi bổ sung thêm các phụ gia thì dầu bôi trơn có thể được tái sử dụng theo công dụng ban đầu Đây cũng là một biện pháp có hiệu quả để giải quyết vấn đề tiết kiệm tài nguyên Viện Khoa học và Công nghệ về việc sử dụng kỹ thuật và sản phẩm dầu mỏ trong nông nghiệp của Nga đã đưa ra công nghệ và. .. Hiệu quả của các chất ức chế oxy hóa là nguyên nhân đưa đến các quá trình làm tăng: độ nhớt, chỉ số axit, hàm lượng keo nhựa và làm mất lắng cặn, điều đó có tác dụng kéo dài thời hạn thay thế dầu nhớt và làm tăng thời gian hoạt động của động cơ - Chất phụ gia biến đổi các tính chất lưu biến: Nó được pha vào dầu để tăng độ nhớt bằng các hợp chất polime có phân tử lớn, với khối lượng vào khoảng 10.000... với bề mặt ma sát và điền đầy những chỗ bị hao mòn V Đề xuất của nhóm về vấn đề Với tầm quan trọng của dầu bôi trơn và các chất phụ gia đi kèm theo những mục đích cụ thể của nó do vậy việc chọn lựa dầu bôi trơn và chất phụ gia cần phải thích hợp tùy vào từng bộ truyền ví dụ như bôi trơn cho hộp giảm tốc khác với bôi trơn cho ĐCĐT Cơ khí phát triển thể hiện rõ nét ở công nghệ ôtô và máy bay nhưng bôi... ngừng lâu thì dâu nhờn với chất phụ gia phù hợp sẽ làm chức năng chống rỉ( ngăn cản các chi tiết tiếp xúc trực tiếp với môi trường ) tương đối tốt vì ngừng trong thời gian ngắn thì dầu chưa kịp chảy hết khỏi các chi tiết Có nhiều hợp chất được dùng để chống rỉ như: các axit béo, các este của axit napteic và axit béo, các amin hữu cơ… thường pha vào dầu với tỉ lệ 0,1 đến 1% - Chất phụ gia biến tính, giảm... trong phạm vi hẹp và các bề mặt kim loại – kim loại xảy ra Chúng làm giảm ma sát, ngăn chặn sần sùi, trầy xước, mắc kẹt và mòn - Chất phụ gia tẩy rửa: Với nồng độ 2 đến 10%, các chất tẩy rửa có thể ngăn cản, loại trừ các cặn không tan, cặn sạn, cacbon và các hợp chất chì trên các bộ phận của ĐCĐT Qua đó giữ sạch các chi tiết nâng cao độ tin cậy trong thời gian làm việc của động cơ - Chất phụ gia chống... tổng được xác định bằng công thức: TBN = [mg KOH/g] g 0 Trong đó: S – hàm lượng Lưu huỳnh trong nhiên liệu, [%wt] K – hệ số tính đến lượng Lưu huỳnh đọng lại trên thành xylanh dưới dạng axit, K = 0,001 – 0,002 ge - suất tiêu hao nhiên liệu có ích, [g/HP.h] g - suất tiêu thụ dầu bôi trơn, [g/Hp.h] 0 Với nhiên liệu có hàm lượng lưu huỳnh đến 5%, động cơ cần bôi trơn bằng dầu có TBN = 30 – 80 mg KOH/g Trị... làm giảm hệ số ma sát , bảo tồn được năng lượng, tiết kiệm được 2 đến 3% nhiên liệu cho Ô tô Phụ gia FM bao gồm nhiều loại hợp chất chứa oxy, nitơ, lưu huỳnh molipden, đồng và các nguyên tố khác Phụ gia này thường được pha với tỉ lệ 0,1 đến 0,3% - Chất phụ gia ức chế tạo bọt: Bọt do không khí trộn trong dầu ảnh hưởng xấu tới tính chất bôi trơn, làm tăng sự oxy hóa, làm dầu bị tổn thất, ngăn cản sự lưu... rung động và tiếng ồn khi làm việc Nhờ đó giảm được những va chạm do rung động gây ra giúp cho động cơ làm việc ổn định lâu bền Công dụng của chất pha( chất phụ gia) - Chất phụ gia chống mài mòn: Cơ chế hoạt động của nó là tạo thành lớp dầu gồm các phần tử có tính phân cực bám chặt trên bề mặt của vật rắn, ngăn chặn tiếp xúc kim loại – kim loại, không cho hình thành hợp chất hóa học cứng và các liên