Chẩn đoán kỹ thuật động cơ điêzen trên cơ sở phân tích tính chất lý hoá của dầu bôi trơn và hạt mài chứa trong dầu

Mục lục Danh mục ký hiệu chữ viết tắt d Danh mục hình vẽ đồ thị f Danh mục bảng h Mở đầu Chơng Tổng quan chẩn đoán động đốt 1.1 Khái niệm chẩn đoán ®éng c¬ ®èt 1.1.1 VÊn ®Ị chung cđa chẩn đoán động đốt 1.1.2 Chẩn đoán động sở mô hình trợ giúp 1.1.3 Phơng pháp chẩn đoán động đợc dùng ô tô 1.2 Tình hình nghiên cứu nớc 12 1.2.1 Tình hình nghiên cứu nớc 12 1.2.2 Tình hình nghiên cứu nớc 14 Chơng 17 Cơ sở lý thuyết mòn chi tiết động đốt phân tích dầu bôi trơn chẩn đoán mòn 17 2.1 Cơ sở lý thuyết chẩn đoán mòn động 17 2.1.1 Phơng trình nồng độ hạt mài dầu tốc độ mòn không tính đến hiệu lọc 17 2.1.2 Phơng trình nồng độ hạt mài tốc độ mòn bề mặt ma sát có tính đến hiệu lọc 24 2.2 Cơ sở lý thut vỊ h háng mßn cđa vËt liƯu 27 2.2.1 Thông số vật liệu ma sát 27 2.2.2 Vật liệu cặp ma sát 28 2.2.3 Tập hợp tải ma sát 29 2.2.4 Điều kiện tiếp xúc 29 2.3 Quy luật mòn chi tiết ma sát động 32 2.3.1 Các dạng hao mòn h hỏng bề mặt ma sát 32 2.3.2 Quy luật mòn chi tiết ma sát động 32 2.4 Dầu bôi trơn động 36 2.4.1 Thành phần hoá học phân đoạn dầu mỏ 36 2.4.2 Thành phần dầu bôi trơn 36 2.4.3 Biến chất dầu bôi trơn động Điezen 37 2.5 Các tính chất lý- hoá dầu bôi trơn động dùng chẩn đoán 39 Chơng 45 Phơng pháp thiết bị phục vụ chẩn đoán động qua phân tích hạt mài mòn dầu bôi trơn 45 3.1 Phơng pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử để xác định khối lợng hạt mài mòn dầu bôi trơn 45 3.1.1 Sự xuất phổ hấp thụ nguyên tử 45 3.1.2 Nguyên tắc phép đo phỉ hÊp thơ nguyªn tư (AAS) 46 3.1.3 Kü tht nguyên tử hoá mẫu 46 3.1.4 Trang bị phép đo AAS 47 3.2 Phơng pháp tách hạt mài dầu bôi trơn 48 3.2.1 Phơng pháp tách hạt mài mòn kim loại dầu bôi trơn 49 3.2.1.1 Đặc tính kỹ thuật máy Ferrograph 49 3.2.1.2 Đặc tÝnh kü tht cđa Ferroscope TFX-X1 50 3.2.1.3 Sù ph©n bố hạt mài mòn Ferrogram 51 3.2.2 Kỹ thuật lấy mẫu dầu 52 3.2.3 Chuẩn bị pha lo·ng mÉu 53 3.2.4 Kü thuËt Ferrograph 54 3.2.5 §äc c¸c Ferrogram 55 3.2.6 Xư lý nhiƯt c¸c Ferrogram 56 3.3 Các Hạt mài mòn nguồn gốc chúng 58 3.3.1 Hình thái dạng mài mòn chủ yếu hạt mài mòn tơng ứng từ chi tiết chịu ma sát động Điezen 58 3.3.1.1 Hạt mài mòn chế độ động hoạt động bình thờng 59 3.3.1.2 Hạt mài mòn cắt 59 3.3.1.3 Hạt mài hình cầu 60 3.3.1.4 Mòn trợt khốc liệt 61 3.3.1.5 Hạt mài mòn bạc lót (các phận quay) 61 3.3.1.6 Hạt mài mòn bánh (sự liên kết trợt lăn) 62 3.3.2 Các kim loại tách từ chi tiết động 63 3.3.2.1 Hạt không từ tính màu trắng 64 3.3.2.2 Hạt hợp kim đồng 65 3.3.2.3 Hạt hợp kim Ba bít 66 3.3.2.4 Các dạng nhiễm bẩn 67 3.3.2.5 Biến chất sản phẩm dầu bôi trơn Polyme ma sát 68 3.3.2.6 Hạt từ tính 70 Chơng 74 Chẩn đoán động Điezen 3408 lắp xe CAT 769C 74 4.1 theo dõi Chẩn đoán động Điezen 3408 lắp xe CAT 769C 74 4.1.1 Các thông số kỹ thuật động 3408 74 4.1.2 Các thông số dầu dùng để chạy chẩn đoán động 3408 74 4.2 Hệ thống bôi trơn động 3408 75 4.2.1 Sơ đồ đờng dầu bôi trơn từ te dầu đến đờng dầu 75 4.2.2 Sơ đồ đờng dầu bôi trơn bên động điezen 3408 76 4.3 Chẩn đoán động phơng pháp kiểm tra lấy mẫu định kỳ 77 4.3.1 Phơng pháp lấy mẫu phân tích mẫu dầu bôi trơn định kỳ 77 4.3.2 Phơng pháp chạy chẩn đoán động 78 4.3.3 Những triệu chứng dùng chẩn đoán 79 4.3.4 Trình tự chẩn đoán động 3408 79 4.4 Kết theo dõi chẩn đoán động 3408 lắp xe CAT 769C 82 4.4.1 Kết theo dâi xe 02 82 -d4.4.2 4.4.3 4.4.4 4.4.5 KÕt qu¶ theo dâi xe 13 87 KÕt qu¶ theo dâi xe 15 91 Kết theo dõi xe lấy theo thời điểm 200 250 94 Đánh giá kết xe theo dõi thời điểm 200 250 103 4.5 Các hạt mài mòn khác đà phát trình theo dõi 110 KÕt ln chung cđa ln ¸n 116 Danh mơc công trình có liên quan đến luận án đợc công bố Tài liệu tham khảo Phần phụ lục Danh mục ký hiệu chữ viết tắt Ký hiệu La tinh A0 - DiƯn tÝch h×nh häc tiÕp xóc ma s¸t A1 - Tỉng diƯn tÝch danh nghÜa Aa - DiƯn tÝch tiÕp xóc danh nghÜa Ar - DiƯn tÝch tiÕp xóc thùc Ari - DiƯn tÝch tiÕp xóc vĩ mô a - Nửa chiều rộng tiếp xúc điểm cặp ma sát có lớp phủ a0 - Nửa chiều rộng tiếp xúc điểm cặp ma sát không cã líp phđ b - ChiỊu réng tiÕp xóc ®êng cặp ma sát có lớp phủ b0 - Chiều rộng tiếp xúc đờng cặp ma sát lớp phủ C - Nồng độ hạt kim loại mài mòn dầu c - Tốc độ ánh sáng chân không Cov- Hệ số trùng khít D- Cờng độ hấp thụ vạch phổ d- Đờng kính trung bình vết tiếp xúc E- Mô đun đàn hồi tổng hợp E0, Em - lợng nguyên tử trạng thái trạng thái kích thích m Ff- Lực ma sát Fn- Tải pháp tuyến H- Độ cứng chi tiết mềm cặp ma sát HK- Độ cứng kim loại HM- Độ cứng hạt mài -eHV- Độ cứng tế vi chi tiết ma sát mềm h - Chiều sâu mòn bề mặt ma sát I- Cờng độ chùm sáng sau qua môi trờng hấp thụ Ig- Cờng độ mòn theo khối lợng It - Cờng ®é mßn tÝnh theo thĨ tÝch K λ - HƯ số hấp thụ vạch phổ L- Chiều dài đờng ma sát m- Khối lợng hạt mài mòn kim loại vào hệ thống bôi trơn đơn vị thời gian N- Số lợng điểm tiếp xúc vi mô P H - áp lực Hertz lớn cặp ma sát có lớp phủ PH - áp lực Hertz lớn cặp ma sát lớp phủ T- Tổng số thời gian hoạt động động t- Thời gian U- Lợng mòn V- Thể tích dầu dùng hệ thống bôi trơn Vd - Thể tÝch mßn cđa chi tiÕt VE- ThĨ tÝch vËt liƯu bị mòn đờng ma sát L y- Độ cao vành w - Chiều sâu thâm nhập chi tiết ma sát cứng vào chi tiết mềm ASTM- Héi thư nghiƯm vµ vËt liƯu Mü Ký hiƯu Hy lạp: - Bán kính cong đỉnh tổng hợp độ nhám hai bề mặt - Tỷ số diƯn tÝch danh nghÜa vµ diƯn tÝch thùc cđa bỊ mặt ma sát e - Hiệu suất có ích động - Hệ số ma sát - Số lợng đỉnh nhấp nhô diện tích tiếp xúc danh nghÜa ϕ - ChØ sè dỴo τ f - ứng suất cắt ma sát - Sai lệch phân bố chuẩn độ nhấp nhô vĩ mô eff - ứng suất bong hạt mòn n - áp lực pháp tuyến - Mật độ vật liệu mòn E - Năng lợng tia sáng đà bị nguyên tử hấp thụ G - Khối lợng mòn trình ma sát -fDanh mục hình vẽ đồ thị Chơng I Hình 1: Phơng pháp nhận biết lỗi sở mô hình trợ giúp H×nh 2: Quan hƯ h háng- TriƯu chøng theo ý nghĩa vật lý chẩn đoán Chơng II H×nh H×nh H×nh H×nh H×nh H×nh H×nh H×nh H×nh H×nh 2 2 2 2 2 1: Đồ thị ảnh hởng nồng độ hạt mài theo thời gian 2: Đờng cong thay đổi nồng độ hạt mài mòn 3: Những thông số quan trọng hệ thống ma sát 4: Cấu tạo khu vực bề mặt kim loại 5: Các dạng tải ma sát 6: Các loại ma sát động 7: Đồ thị phụ thuộc lợng mòn U vào thời gian 8: Sơ đồ đơn giản trình biến chất dầu động 9: Nhớt kế chảy ngợc 10: Dụng cụ đo nhiệt độ chớp cháy cốc hở Chơng III Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình H×nh H×nh 3 3 3 3 1: 2: 3: 4: 5: 6: 7: 8: 9: Thể mẫu lắng đọng Ferrogram Máy phân tích Ferrograph Ferroscope Sự phân bố hạt mài Ferrogram Đờng truyền ánh sáng kính hiển vi lỡng sắc Phơng pháp đọc Ferrogram Giao thoa ánh sáng bề mặt hợp kim Cơ chế tạo thành hạt mài hình cầu Hạt mài hình cầu Chơng IV 18 20 27 28 29 30 34 38 42 43 50 51 51 51 54 55 56 60 61 H×nh 1: Sơ đồ đờng dầu bôi trơn 75 Hình 2: Sơ đồ đờng dầu bôi trơn 76 Hình 3: Lu đồ chẩn đoán động Điezen 3408 81 Hình 4: Đồ thị biến đổi độ nhớt 40 C 83 Hình 5: Đồ thị biến đổi độ nhớt 1000C 83 Hình 6: Đồ thị biến đổi nhiệt độ chớp cháy cốc hở 83 Hình 7: Đồ thị biến đổi trị số kiềm tổng (TBN) 84 Hình 8: Hạt mài mòn ổ bi 85 Hình 9: Hạt mài mòn hình cầu phân bố không theo quy luật Ferrogram 85 Hình 10: Hạt mài mòn khốc liệt 86 Hình 11: Hạt mài mòn hợp kim nhôm trớc sau xử lý hoá chất 86 Hình 12: Đồ thị biến đổi độ nhớt 40 C 88 Hình 13: Đồ thị biến đổi độ nhớt 1000C 88 Hình 14: Đồ thị biến đổi nhiệt độ chớp cháy 88 Hình 15: Đồ thị biến đổi trị số kiềm tổng (TBN) 89 Hình 16: Ferrogram động hoạt động bình thờng 90 Hình 17: Đồ thị biến đổi độ nhớt 400C 92 -gH×nh H×nh H×nh H×nh H×nh H×nh H×nh H×nh H×nh H×nh H×nh H×nh H×nh H×nh H×nh H×nh H×nh H×nh H×nh 4 4 4 4 4 4 4 4 4 18: 19: 20: 21: 22: 23: 24: 25: 26: 27: 28: 29: 30: 31: 32: 33: 34: 35: 36: §å thị biến đổi độ nhớt 1000C Đồ thị biến đổi nhiệt độ chớp cháy Đồ thị biến đổi trị số kiềm tổng ( TBN) Hạt hợp kim đồng trớc xử lý nhiệt Hạt hợp kim đồng loại sau đà đợc xử lý nhiệt Hạt mài mòn bánh Hạt hợp kim cao thép Hạt Silicát bụi than Sợi giấy lọc sau đợc xử lý nhiệt Hạt mài oxit sắt đỏ Hạt mài oxit sắt đen Cổ trục khuỷu động bị mài xớc nghiêm trọng Bạc lót động bị chảy dẻo Hạt mài cắt Hạt mài mòn oxit Pb/Sn trớc xử lý nhiệt Hạt mài mòn hợp kim babít Hạt mài mòn oxit Pb/Sn sau xử lý nhiệt Hạt mài MoS2 Hạt mài oxit kim loại đen 92 92 93 94 94 106 106 107 108 110 110 111 111 112 112 112 112 113 114 -hCh¬ng II Danh mơc bảng Bảng 1: Những tiêu đánh giá dầu bôi trơn động Bảng 2: Các nguyên nhân chủ yếu làm thay đổi độ nhớt Chơng III B¶ng B¶ng B¶ng B¶ng 3 3 1: 2: 3: 4: Độ phóng đại kính hiển vi quang học Thời gian lấy mẫu cho thiết bị Cách nhận biết hạt mài mòn không từ tính màu trắng Vật liệu số chi tiết chịu ma sát động Điezen Chơng IV Bảng Bảng Bảng B¶ng B¶ng B¶ng B¶ng B¶ng B¶ng B¶ng B¶ng B¶ng B¶ng B¶ng B¶ng B¶ng B¶ng B¶ng B¶ng giê 39 42 51 53 65 72 1: Các thông số kỹ thuật động 3408 74 2: Các thông số giới hạn sử dụng dầu chạy chẩn đoán 75 3: áp suất dầu bôi trơn động xe CAT 02 82 4: Kết phân tích mẫu dầu xe CAT 02 82 5: áp suất dầu bôi trơn động xe CAT 13 87 6: Kết phân tích mẫu dầu xe CAT 13 87 7: áp suất dầu bôi trơn động xe CAT 15 91 8: Kết phân tích mẫu dầu xe CAT 15 91 9: áp suất dầu bôi trơn động xe CAT 01 95 10: áp suất dầu bôi trơn động xe CAT 03 95 11: áp suất dầu bôi trơn động xe CAT 04 96 12: áp suất dầu bôi trơn động xe CAT 05 96 13: áp suất dầu bôi trơn động xe CAT 07 96 14: áp suất dầu bôi trơn động xe CAT 08 96 15: áp suất dầu bôi trơn động xe CAT 09 97 16: áp suất dầu bôi trơn động xe CAT 10 97 17: áp suất dầu bôi trơn động xe CAT 12 97 18: áp suất dầu bôi trơn động xe CAT 14 98 19: Kết phân tích tiêu dầu bôi trơn thời điểm 200 250 98 -1- Mở đầu ợc Đ tạo cách kỷ, động Điezen mang tên ngời phát minh đến đà đợc sử dụng rộng rÃi mäi lÜnh vùc cđa nỊn kinh tÕ, tõ ngµnh vËn tải đờng bộ, đờng thuỷ, đờng sắt đến ngành lợng, nông nghiệp, quân sự, khai khoáng, xây dựng Trong ngành khai khoáng đặc biệt Tập đoàn Than khoáng sản Việt nam, động Điezen đợc trang bị xe ô tô vận tải, máy khai thác, dẫn động thiết bị khoan, máy phát điện, máy nén khí v.v Động Điezen thực thiết bị thiếu hoạt động khai thác Ngay từ năm đầu thời kỳ đổi Tổng công ty than Việt Nam trớc đây, Tập đoàn Than khoáng sản Việt Nam đà đổi thiết bị nh công nghệ khai thác đáp ứng yêu cầu ngày cao trình sản xuất Để thay dần thiết bị từ hệ cũ lạc hậu, độ tin cậy không cao, thiết bị khai thác vận tải Tập đoàn hầu hết đợc nhập từ nớc phát triển nh Thụy Điển, Nhật Bản, Mỹ, Hàn Quốc phong phú số lợng nh đa dạng chủng loại Những thơng hiệu tiếng thiết bị vận tải khai th¸c nh: Caterpillar, Volvo, Komatsu, Hyundai, Hitachi, Samsung, Yamaha, Kawasaki đà quen thuộc với công nhân khai thác cán quản lý vùng mỏ Đặc thù thiết bị khai thác hoạt động địa hình phức tạp giao thông khó khăn (nh Công ty than Cọc Sáu thiết bị hoạt động địa hình âm 100 m so với mực nớc biển) đồng thời phải phục vụ ca/ngày suốt thời gian khai thác yêu cầu trớc hết thiết bị phải có tính kinh tÕ kü tht cao, cã ®é tin cËy lín Đi kèm với việc vận hành thiết bị đại này, công tác sửa chữa, bảo trì máy móc đơn vị quản lý chiếm vị trí quan trọng Kỹ thuật bảo dỡng thiết bị hầu hết đơn vị sản xuất Việt Nam kỹ thuật cổ điển, lạc hậu vµ chđ u dùa vµo kinh nghiƯm cđa ngêi sư dụng Các phơng pháp bảo dỡng chủ yếu đợc áp dụng đơn vị quản lý thiết bị Việt Nam sửa chữa đà xảy h hỏng bảo dỡng thiết bị theo định kỳ thời gian hay -2số km xe đà chạy Các phơng pháp đà bộc lộ hàng loạt nhợc điểm: - Gây h hỏng bất thờng làm dừng toàn thiết bị - Gây bị động việc quản lý sản xuất, tiêu thụ vật t nh công tác quản lý bảo dỡng - Khối lợng chi tiết thay cần chuẩn bị nhiều không định trớc đợc h hỏng gây lÃng phí - Trong bảo dỡng thiết bị theo định kỳ thời gian phải tháo kiểm tra thay số chi tiết sử dụng đợc tiếp gây lÃng phí không cần thiết Chính vậy, chi phí bảo dỡng hàng năm lớn mà hiệu bảo dỡng không cao Do đó, để giảm đợc chi phí tăng suất hoạt động thiết bị, việc áp dụng kỹ thuật bảo dỡng tiên tiến tất yếu khách quan tất thiết bị khai thác điều kiện sản xuất Việt Nam naytức Phơng pháp bảo dỡng phòng ngừa theo tình trạng thiết bị Bản thân thiết bị khai thác vận tải đợc nhập từ nớc nh đà nói đà có phần mềm chuyên dụng để chẩn đoán trạng thái kỹ thuật thiết bị, nhiên không đề cập đến trạng thái mài mòn chi tiết chịu ma sát nh chế độ bôi trơn bất thờng động để khẳng định chất lợng thiết bị trình sử dụng Các nớc phát triển giới áp dụng công nghệ chẩn đoán thiết bị khí theo quy mô từ đơn giản đến phức tạp mặt bôi trơn, mài mòn tạo phạm vi rộng cho cán kỹ thuật nớc phát triển lựa chọn thiết bị giải pháp phù hợp đơn vị quản lý phơng tiện vận tải Nhng Việt Nam việc ứng dụng kỹ thuật tiên tiến công tác chẩn đoán kiểm soát tình trạng hoạt động động đốt hầu nh cha đợc áp dụng đơn vị vận tải Với kiến thức sâu thiết bị đặc biệt động Điezen cỡ lớn thông qua nhiều năm sửa chữa, thay thế, chế tạo phụ tùng với việc kết hợp thiết bị đo, phân tích đại nớc phát triển với ngành liên quan nh tribologi- khí ta hoàn toàn xây dựng đợc hệ thống giám sát phân tích tình trạng thiết bị mặt bôi trơn, mài mòn có giá thành rẻ -3và hiệu cao phù hợp với điều kiện sản xuất Việt Nam Vì vậy, việc áp dụng kỹ thuật giám sát chẩn đoán tình trạng thiết bị mặt bôi trơn, mài mòn thực tế sản xuất Việt Nam hoàn toàn thành thực Với mục tiêu tiếp cận thành đạt đợc giới lĩnh vực ma sát mài mòn kết hợp với điều kiện sử dụng động điêzen thiết bị đo lờng có Việt Nam tác giả lấy đề tài nghiên cứu: Chẩn đoán kỹ thuật động điêzen sở phân tích tính chất lý hoá dầu bôi trơn hạt mài chứa dầu làm nội dung luận án Mục đích nghiên cứu: Dựa vào kết phân tích tính chất lý hoá với hạt mài mòn kim loại lắng đọng dầu bôi trơn đà qua sử dụng tác giả muốn đánh giá chất lợng hệ thống bôi trơn động để kịp thời phát cố trình vận hành tránh h hỏng đáng tiếc xảy Phơng pháp chẩn đoán đợc lấy làm tiền đề cho phơng pháp bảo dỡng phòng ngừa theo tình trạng thiết bị thay cho phơng pháp bảo dỡng cũ lạc hậu Đối tợng nghiên cứu: áp dụng phơng pháp nghiên cứu tác giả trực dõi phân tích đánh giá chất lợng hệ thống bôi trơn thông qua mẫu dầu 14 động 3408 lắp xe ô tô vận tải CAT 769C chu kỳ thay dầu khác số mẫu dầu với cố gặp phải ô tô vận tải khác Phơng pháp nghiên cứu: Từ lý thuyết chung chẩn đoán động cơ, hệ thống bôi trơn động ô tô lý thuyết thực tiễn ma sát mài mòn chi tiết động đốt tác giả sử dụng phơng pháp nghiên cứu thực tế trờng, theo dõi chẩn đoán trình mài mòn không bình thờng động Điezen vận tải qua chu kỳ thay dầu qua rút đánh giá chất lợng hệ thống bôi trơn Với phơng pháp nghiên cứu tác giả đa quy trình chẩn đoán kỹ thuật động Diezen, công việc mà trớc đợc làm cách rời rạc qua theo dõi thông số thiết bị Bằng phơng pháp Ferroraph lần đợc áp dụng Việt Nam để tách hạt mài mòn kim loại có kích thớc lớn 5m khỏi dầu bôi trơn động nhằm phát trình mài mòn bất thờng cặp ma sát từ