Nghiên cứu đánh giá khả năng tải của một số loại dầu công nghiệp theo tiêu chuẩn astm

Đại học Bách khoa Hà Nội GVHD: PGS.TS Bùi Tuấn Anh ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG TẢI CỦA MỘT SỐ LOẠI DẦU CÔNG NGHIỆP THEO TIÊU CHUẨN ASTM ĐÀO TIẾN CƯỜNG Cuong.DT211057M@sis.hust.edu.vn Ngành: Kỹ thuật khí Giảng viên hướng dẫn: PGS TS Bùi Tuấn Anh Khoa: Trường: Chế tạo máy Cơ khí Chữ ký GVHD HÀ NỘI, 4/2023 Đại học Bách khoa Hà Nội GVHD: PGS.TS Bùi Tuấn Anh ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ Nghiên cứu đánh giá khả tải số loại dầu công nghiệp theo tiêu chuẩn ASTM ĐÀO TIẾN CƯỜNG Cuong.DT211057M@sis.hust.edu.vn Ngành: Kỹ thuật khí Giảng viên hướng dẫn: PGS TS Bùi Tuấn Anh Khoa: Trường: Chế tạo máy Cơ khí Chữ ký GVHD HÀ NỘI, 4/2023 Đại học Bách khoa Hà Nội GVHD: PGS.TS Bùi Tuấn Anh CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên tác giả luận văn: ………………………………… …………… Đề tài luận văn: ………………………………………… …………… .… Chuyên ngành:…………………………… ………………… … Mã số SV:………………………………… ………………… … Tác giả, Người hướng dẫn khoa học Hội đồng chấm luận văn xác nhận tác giả sửa chữa, bổ sung luận văn theo biên họp Hội đồng ngày… .………… với nội dung sau: …………………………………………………………………………………………………… ……… …………………………………………………………………………………………… …………………… ……………………………………………………………………………… ………………………………… ………………………………………………………………… ……………………………………………… …………………………………………………… …………………………………………………………… ……………………………………… ………………………………………………………………………… ………… Ngày Giáo viên hướng dẫn tháng năm Tác giả luận văn CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG Đại học Bách khoa Hà Nội GVHD: PGS.TS Bùi Tuấn Anh LỜI CẢM ƠN Tác giả xin chân thành cảm ơn thầy giáo PGS.TS Bùi Tuấn Anh - Trường Cơ khí, Đại học Bách Khoa Hà Nội, người hướng dẫn giúp đỡ tận tình từ định hướng đề tài đến q trình viết hồn chỉnh Luận văn Tác giả bày tỏ lòng biết ơn Ban lãnh đạo Viện đào tạo Sau đại học, Trường Cơ khí, Đại học Bách Khoa Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi để hoàn thành Luận văn Do lực thân nhiều hạn chế nên Luận văn khơng tránh khỏi sai sót, tác giả mong nhận đóng góp ý kiến Thầy, Cô giáo, nhà khoa học bạn đồng nghiệp Tác giả Đào Tiến Cường Đại học Bách khoa Hà Nội GVHD: PGS.TS Bùi Tuấn Anh TÓM TẮT NỘI DUNG LUẬN VĂN Vấn đề cần thực hiện: Nghiên cứu đánh giá khả tải số loại dầu công nghiệp theo tiêu chuẩn ASTM Nội dung nghiên cứu luận văn chia thành bốn phần : 1- TỔNG QUAN VỀ DẦU MỠ BƠI TRƠN VÀ CƠNG NGHIỆ P DẦU KHÍ VIỆT NAM 2- CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ MA SÁT, MÒN VÀ BƠI TRƠN 3- THIẾT BỊ VÀ QUY TRÌNH THỰC NGHIỆM 4- KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ✓ Phương pháp thực hiện: Thực khảo sát khả tải loại dầu bôi trơn thiết bị ma sát bốn bi, áp dụng tiêu chuẩn ASTM D4172 để đánh giá khả tải dầu Công cụ sử dụng: Sử dụng thiết bị ma sát bốn bi để thực thí nghiệm, sử dụng phần mềm để phân tích liệu thu từ thiết bị ✓ Kết quả: Luận văn cho thấy khả tải dầu phụ thuộc nhiều vào độ nhớt động học dầu, dầu có độ nhớt cao khả tải cao ngược lại Các kết sử dụng làm sở để lựa chọn loại dầu bôi trơn phù hợp đảm bảo khả tải, khả chống mòn nhằm nâng cao tuổi thọ thiết bị ✓ Tính khoa học thực tiễn: Luận văn có tính khoa học thực tiễn, giúp nhà nghiên cứu chuyên gia lĩnh vực ma sát có thơng tin mức độ ảnh hưởng độ nhớt động học đến khả tải khả chống mòn dầu Nghiên cứu cung cấp thơng tin hữu ích cho nhà sản xuất dầu bôi trơn để phát triển sản phẩm cải tiến sản phẩm có ✓ Định hướng phát triển mở rộng luận văn: Có thể nghiên cứu tác động loại vật liệu, phụ gia khác đến khả tải dầu bôi trơn Tác giả Đào Tiến Cường Đại học Bách khoa Hà Nội GVHD: PGS.TS Bùi Tuấn Anh MỤC LỤC MỞ ĐẦU 11 Lý chọn đề tài 11 Tính cấp thiết tính thời đề tài 11 Mục tiêu c đề tài 12 Đối tượng nghiên cứu 12 Phương pháp nghiên cứu 12 Cấu trúc luận văn 12 CHƯƠNG TỔNG QUAN DẦU MỠ BƠI TRƠN VÀ CƠNG NGHIỆP DẦU KHÍ VIỆT NAM 13 Tổng quan dầu mỡ bôi trơn 13 1.1 Dầu mỡ bôi trơn 13 1.2 Vai trị phân loại bơi trơn 14 1.3 Vật liệu bôi trơn 16 1.1.4 Sự phát triển công ngh ệ bôi trơn 19 1.2 Cơng nghiệp dầu khí Việt Nam 22 1.2.1 Tổng quan v ề công nghiệp dầu khí 22 1.2.2 Liên doanh dầu khí Việt - Nga “Vietsovpetro” 25 1.2.3 Khu Kinh tế Dung Qu ất Công ty TNHH Một Thành Viên Lọ c Hóa Dầu Nghi Sơn 27 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ MA SÁT, MÒN VÀ BÔI TRƠN 30 2.1 Đặc trưng ma sát 30 2.1.1 Định nghĩa, thuật ng ữ 30 2.1.2 Các đặc trưng ma sát 30 2.1.3 Phân lo ại ma sát 32 2.2 Lý thuyết mòn 34 2.2.1 Định nghĩa phương pháp tính mịn 34 2.2.2 Tổ ng quan mòn 35 2.3 Một số tính chất lý hóa điển hình dầu bơi trơn theo ASTM 37 2.3.1 Khái niệm độ nhớt 37 2.3.2 Độ nhớt theo ASTM D445 38 2.3.3 Chỉ số độ nhớt theo ASTM D2270 39 2.3.4 Điểm chớp lửa theo ASTM D92 40 2.3.5 Điểm đông đặc theo ASTM D97 41 2.3.6 Hàm lượng tro sunfat theo ASTM D874 41 2.3.7 Tỷ trọng theo ASTM D1298 42 2.3.8 Hàm lượng nước theo ASTM D95 .42 2.3.9 Tr ị số kiềm tổng TBN theo ASTM D2896 42 2.3.10 Cặn không tan theo ASTM D893 .43 2.3.11 Hàm lượng kim loạ i theo ASTM D4628 44 2.4 Giới thiệu tiêu chuẩn ASTM D4172 45 CHƯƠNG 3: THIẾT BỊ VÀ KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 48 Đại học Bách khoa Hà Nội GVHD: PGS.TS Bùi Tuấn Anh 3.1 Giới thiệu máy đo độ nhớt kiểu trụ quay VR2 Rheotest 48 3.2 Giới thiệu máy ma sát bi 49 3.3 Quy trình thực nghiệm 50 3.3.1 Chu ẩn bị 51 3.3.2 Trình tự đo 51 3.4 Kết thực nghiệm 55 3.4.1 Kết đo độ nhớt thực nghiệm 55 3.4.2 Đánh giá khả tải dầu 60 3.4.3 Đánh giá khả chống mòn dầu 61 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 67 Kết luận 67 Kiến nghị 67 Đại học Bách khoa Hà Nội GVHD: PGS.TS Bùi Tuấn Anh DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Đặc tính vật lý hóa học lo ại dầu khoáng 16 Bảng 1.2 Thành phần dầu động SAE30 SAE40 19 Bảng 1.3 Cơ cấu sản phẩm nhà máy lọc dầu Dung Quất 28 Bảng 2.1.B ảng đơn vị đo độ nhớt 38 Bảng 2.2 Những thay đổi độ nhớt có khả xảy đố i với dầu động trình hoạt động 39 Bảng 3.1 Các thông số kỹ thuật thiết bị đo 49 Bảng 3.2 Các cấp tốc độ thiết bị đo 49 Bảng 3.3 Thông số kỹ thu ật loại dầu thử nghiệm 51 Bảng 3.4 Thông số tốc độ trượt ứng suất trượt dầu Petrolimex 55 Bảng 3.5 Thông số tốc độ trượt ứng suất trượt dầu Havoline 55 Bảng 3.5 Thông số tốc độ trượt ứng suất trượt dầu Havoline 56 Bảng 3.6 Thông số tốc độ trượt ứng suất trượt dầu Castrol 56 Bảng 3.7 Kết đo đường kính trung bình vết mịn viên bi 61 Bảng 3.8 Kết đo chiều rộng trung bình vết mòn viên bi 63 Đại học Bách khoa Hà Nội GVHD: PGS.TS Bùi Tuấn Anh DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1: Chủ tịch Hồ Chí Minh chuyến thăm Liên Xô 23/07/1959 22 Hình 2: Khai thác dầu khí m ỏ Đại Hùng 23 Hình 3: Khai thác d ầu khí Vietsovpetro 26 Hình 4: Hình ảnh Khu kinh tế Dung Quất 27 Hình 5: Thủ tướng Nguyễ n Xuân Phúc tham d ự lễ vận hành thương mại dự án 29 Hình 2.1: Mơ hình chuyển động tịnh tiến vật rắn 31 Hình 2.2: Mộ t số dạng ma sát có thực tế [1] 32 Hình 2.3: Các dạng chuyển động trượt [1] 32 Hình 2.4: Các dạng chuyển động lăn [1] 33 Hình 2.5: Các dạng chuyển động xoay [1] 33 Hình 2.6: Mơ hình dạng ma sát hỗ n hợp [1] 33 Hình 2.7: D ạng ma sát hỗn h ợp điển hình thực tế [1] 34 Hình 2.8: Đường cong mịn [1] 36 Hình 2.9: S ự thay đổi độ nhớt dầu bôi trơn theo nhiệt độ 39 Hình 3.1: Hình ảnh máy đo độ nhớt kiểu trụ quay 48 Hình 3.2: Kết cấu máy đo độ nhớt kiể u trụ quay Rheotest 48 Hình 3.3: Hình ảnh máy ma sát bi 50 Hình 3.4 : Sơ đồ nguyên lý ho ạt động máy ma sát bi 50 Hình 3.5: Hình ảnh viên bi dùng cho thử nghiệm 51 Hình 3.6: Hình ảnh đường kính v ết mòn viên bi với dầu Petrolimex 62 Hình 3.7: Hình ảnh đường kính v ết mòn viên bi với dầu Havoline 62 Hình 3.8: Hình ảnh đường kính v ết mịn viên bi với dầu Castrol 63 Hình 3.9: Hình ảnh chiều rộng vết mịn viên bi với dầu Petrolimex 64 Hình 3.10 Hình ảnh chiều rộng vết mịn viên bi với dầu Havoline 64 Hình 3.11 Hình ảnh chiều rộng v ết mịn viên bi với dầu Castrol 64 Đại học Bách khoa Hà Nội GVHD: PGS.TS Bùi Tuấn Anh DANH MỤC CÁC ĐỒ THỊ Đồ thị 1: Ứng suất trượt vớ i dầu Petrolimex 57 Đồ thị 2: Ứng suất trượt vớ i dầu Havoline 57 Đồ thị 3: Ứng suất trượt vớ i dầu Castrol 58 Đồ thị 4: Biểu đồ thay đổi độ nhớt theo nhiệt độ dầu Petrolimex 59 Đồ thị 5: Biểu đồ thay đổi độ nhớt theo nhiệt độ dầu Havoline 59 Đồ thị 6: Biểu đồ thay đổi độ nhớt theo nhiệt độ dầu Castrol 59 Đồ thị 7: Biểu đồ so sánh độ nhớt loại dầu 60 Đồ thị 8: Đường kính trung bình v ết mịn viên bi loại dầu th nghiệm 62 Đồ thị 9: Chiều rộ ng trung bình vết mịn viên bi loại d ầu thử nghiệm 63 10 Gia nhiệt cho nhiệt độ dầu ổn dịnh 75 o C Cho trục máy quay tốc độ n = 1200 vòng/phút Vận hành cho trục máy quay với tải trọng tác dụng lên viên bi 392N Thời gian thử tính tải 60 phút Tháo viên bi, đo đường kính vết mịn để so sánh đánh giá Bước 4: Đo kết - Lấy mẫu bi lau để tiến hành đo kính hiển vi vết mịn máy tính xử lý đưa hình máy tính Trình tự thí nghiệm lặp lại với lần thử cho loại dầu khác 54 3.4 Kết thực nghiệm Kết thực nghiệm cho thấy khả tải dầu đặc trưng độ nhớt, độ nhớt dầu bôi trơn biến đổi phi tuyến theo nhiệt độ, nhiệt độ cao độ nhớt giảm khả bôi trơn hay khả tải giảm ngược lại Như nghiên cứu tập trung đánh giá tiêu độ nhớt động học loại dầu để đánh giá khả tải chúng bên cạnh tiêu chống mòn 3.4.1 Kết đo độ nhớt thực nghiệm Bảng 3.4 Thông số tốc độ trượt ứng suất trượt dầu Petrolimex Dr τ25 τ 40 τ65 τ75 23,55 6.237 26,17 8.505 2.835 39,25 11.340 5.103 2.268 1.701 47,10 15.309 9.072 4.536 3.402 70,65 18.711 11.907 9.639 6.237 78,50 22.113 17.577 12.474 10.206 117,75 25.515 22.113 17.577 14.175 141,30 33.453 25.515 21.546 17.577 211,95 41.391 34.587 28.917 22.680 235,50 39.690 33.453 26.649 353,25 43.659 36.288 423,90 39.690 635,85 Bảng 3.5 Thông số tốc độ trượt ứng suất trượt dầu Havoline τ85 1.134 2.835 4.536 5.670 9.639 13.041 16.443 19.845 25.515 31.752 39.690 Dr 26,17 39,25 47,10 70,65 78,50 117,75 141,30 211,95 235,50 353,25 423,90 635,85 τ85 2.835 5.103 8.505 11.907 15.309 17.577 22.680 27.216 34.587 τ25 3.402 6.237 9.072 15.876 18.711 23.247 27.216 33.453 37.989 50.463 - τ40 1.701 5.670 9.639 14.175 22.680 27.783 32.319 43.659 51.597 - τ65 1.134 4.536 7.938 11.907 17.010 22.113 23.814 32.886 39.123 - τ 75 3.402 6.237 10.773 14.175 19.845 22.680 29.484 34.020 43.659 55 Bảng 3.5 Thông số tốc độ trượt ứng suất trượt dầu Havoline Dr τ25 τ40 τ65 τ 75 26,17 3.402 39,25 6.237 47,10 9.072 1.701 1.134 70,65 15.876 5.670 4.536 3.402 78,50 18.711 9.639 7.938 6.237 117,75 23.247 14.175 11.907 10.773 141,30 27.216 22.680 17.010 14.175 211,95 33.453 27.783 22.113 19.845 235,50 37.989 32.319 23.814 22.680 353,25 50.463 43.659 32.886 29.484 423,90 51.597 39.123 34.020 635,85 43.659 Bảng 3.6 Thông số tốc độ trượt ứng suất trượt dầu Castrol τ85 2.835 5.103 8.505 11.907 15.309 17.577 22.680 27.216 34.587 Dr τ25 τ40 τ65 τ 75 τ85 47,10 567 - - - - 70,65 2.268 - - - - 78,50 3.402 567 567 - - 117,75 8.505 3.969 1.701 567 567 141,30 11.907 6.237 2.835 1.701 1.701 211,95 17.010 11.907 10.773 5.103 5.103 235,50 22.113 14.742 12.474 7.371 8.505 353,25 27.216 23.247 16.443 13.041 11.340 423,90 34.587 30.051 23.247 18.711 17.577 635,85 47.061 37.989 29.484 22.680 20.412 706,50 - 44.793 34.587 28.917 22.680 1271,70 - - 53.865 44.226 37.989 Giá trị ứng suất trượt tính tốn vào tốc độ trượt tương đối, biểu đồ ứng suất trượt loại dầu thể Đồ thị 3.1, 3.2, 3.3 56 Equation Plot Weight Intercept Slope Residual Sum of Squares Pearson's r R-Square (COD) Adj R-Square t25 y = a + b*x t65 No Weighting 500.67254 ± 1453.5624 130.91137 ± 8.332 4.25231E7 0.98612 0.97243 0.96849 t40 4863.68656 ± 1319.95491 183.54556 ± 12.85388 3.6275E7 0.98326 0.96681 0.96207 584.04009 ± 1275.44492 168.50619 ± 9.88577 3.12367E7 0.98817 0.97647 0.97311 t75 t85 845.95719 ± 1283.459 98.97067 ± 6.02621 4.59185E7 0.98549 0.97119 0.96759 1317.33078 ± 1095.37833 66.07616 ± 3.92229 4.89765E7 0.98451 0.96926 0.96585 50000 Shear stress (N/m ) 40000 30000 20000 25 40 65 75 85 10000 0 100 200 300 400 Shear rate (s 500 600 700 -1 ) Đồ thị 1: Ứng suất trượt với dầu Petrolimex Equation Plot t25 Weight Intercept Slope Residual Sum of Squares Pearson's r 4093.31094 ± 1639.40511 139.79912 ± 9.89324 7.82873E7 0.98055 0.96148 R-Square (COD) Adj R-Square 0.95666 y = a + b*x t65 No Weighting t40 -813.05132 ± 1806.57887 128.9008 ± 8.06081 6.29949E7 0.98659 0.97335 t75 -159.8857 ± 1383.02173 96.37477 ± 6.17093 3.6919E7 0.98595 0.9721 0.96955 t85 2888.03076 ± 1715.91706 69.76956 ± 5.56994 6.13039E7 0.97841 0.95729 0.96812 2369.70188 ± 1293.89485 54.83071 ± 4.20004 3.48573E7 0.98008 0.96055 0.95119 0.95491 60000 Shear stress (N/m ) 50000 40000 30000 25 40 65 75 85 20000 10000 0 100 200 300 400 Shear rate (s 500 -1 600 700 ) Đồ thị 2: Ứng suất trượt với dầu Havoline 57 Equation Plot Weight Intercept Slope Residual Sum of Squares Pearson's r R-Square (COD) Adj R-Square t25 -1135.35351 ± 1248.58007 80.31503 ± 4.26664 4.66171E7 0.9889 0.97792 0.97516 t40 -2826.49783 ± 1338.7771 68.49388 ± 3.45889 3.44162E7 0.99119 0.98246 0.97996 y = a + b*x t65 No Weighting -393.48111 ± 1519.81444 45.47455 ± 2.79087 7.61111E7 0.98527 0.97075 0.96709 t75 t85 -1654.67647 ± 1466.06539 38.3652 ± 2.55668 5.00424E7 0.98481 0.96985 0.96554 -522.52941 ± 1347.95617 31.86587 ± 2.35071 4.23042E7 0.98148 0.96331 0.95806 60000 Shear stress (N/m 2) 50000 40000 30000 20000 25 40 65 75 85 10000 0 200 400 600 800 Shear rate (s 1000 -1 1200 1400 ) Đồ thị 3: Ứng suất trượt với dầu Castrol Dựa đồ thị ứng suất trượt loại dầu ta có nhận xét: - Khi nhiệt độ tăng ứng trượt giảm đồng nghĩa với việc độ nhớt giảm ngược lại - Giả thuyết dầu thí nghiệm chất lỏng Newton, theo đường đặc tính ta thấy ứng suất trượt tốc độ trượt có quan hệ với theo đồ thị hàm bậc có dạng y=ax+b, gọi góc nghiêng tạo đường đặc tính tốc độ trượt tương đối  ta có: tg=  =η Dr (mPas) Như tag góc  tạo đường đặc tính với tốc độ trượt tương đối giá trị độ nhớt dầu thử nghiệm Với giá trị thu q trình thí nghiệm sở lý thuyết nêu ta tính độ nhớt loại dầu Bảng 3.4 Độ nhớt loại dầu thực nghiệm TT D ầu Độ nhớt (mPas) 25 oC 40 oC 65 oC 75 oC 85 oC Petrolimex 183,54 168,51 130,91 98,97 66,08 Havoline 139,80 128,90 96,38 69,77 54,83 Castrol 80,32 68,49 44,58 38,37 31,87 Biểu đồ thay đổi độ nhớt dầu theo nhiệt độ biểu diễn Đồ thị 3.4, 3.5, 3.6 58 Đồ thị 4: Biểu đồ thay đổi độ nhớt theo nhiệt độ dầu Petrolimex Đồ thị 5: Biểu đồ thay đổi độ nhớt theo nhiệt độ dầu Havoline Đồ thị 6: Biểu đồ thay đổi độ nhớt theo nhiệt độ dầu Castrol Biểu đồ so sánh độ nhớt loại dầu theo nhiệt độ biểu diễn Đồ thị 3.7 59 Đồ thị 7: Biểu đồ so sánh độ nhớt loại dầu Nhận xét: Qua kết đo độ nhớt loại dầu đồ thị thay đổi độ nhớt dầu cho thấy loại dầu giảm độ nhớt nhiệt độ tăng Tuy nhiên thay đổi không tuyến tính (phi tuyến) mà khác dải nhiệt độ với loại dầu, cụ thể: - Cả loại dầu đề giảm nhiều độ nhớt tăng nhiệt độ từ 40 o C lên 65oC - Đối với dầu Petrolimex độ nhớt giảm nhiều dải 40 oC, 65oC sau đến dải 65 oC, 75oC dải 75 o C, 85o C giảm tương đương, giảm dải 25 oC, 40oC - Đối với dầu Havoline độ nhớt giảm nhiều dải 40 oC, 65 oC sau đến dải 25 oC, 40oC, tiếp đến dải 75 o C, 85oC, giảm dải 25 oC, 40o C - Đối với dầu Castrol độ nhớt giảm nhiều dải 25 oC, 40oC sau đến dải 40 oC, 65oC, dải 75 oC, 85oC, giảm dải 65 oC, 75oC thay đổi tương đương - Dầu Petrolimex có độ nhớt cao nhất, đo 85oC 66,08 (mPas), tiếp đến dầu Havoline 54,83 (mPas), thấp dầu Castrol 31,87 (mPas) 3.4.2 Đánh giá khả tải dầu Từ kết thực nghiệm ta thấy: - Giá trị ứng suất trượt thay đổi theo nhiệt độ, nhiệt độ tăng ứng suất trượt giảm đồng nghĩa với độ nhớt giảm ngược lại Tuy nhiên thay đổi khơng tuyến tính (phi tuyến) nhiệt độ khác tính linh động phân tử dầu hoạt động khác nhau, cụ thể: 60 Ở nhiệt độ 25 oC: + Dầu Petrolimex ứng suất trượt bắt đầu xuất tốc độ trượt 23,55 (s-1) với giá trị 6237 N/m2 + Dầu Havoline ứng suất trượt bắt đầu xuất tốc độ trượt 26,17 (s-1 ) với giá trị 3407 N/m2 + Dầu Castrol ứng suất trượt bắt đầu xuất tốc độ trượt 47,1 (s-1) với giá trị 567 N/m2 Ở nhiệt độ 85 oC: + Dầu Petrolimex ứng suất trượt kết thúc tốc độ trượt 635,85 (s -1) với giá trị 39.690 N/m 2) + Dầu Havoline ứng suất trượt kết thúc tốc độ trượt 635,85 (s-1) với giá trị ứng suất thấp với giá trị 34587 N/m2) + Dầu Castrol kết thúc tốc độ trượt 1271,70 (s -1) gấp đôi loại dầu nêu với giá trị ứng suất 37.989 N/m2 - Căn theo Bảng 3.4 ta thấy ứng suất trượt loại dầu thay đổi theo nhiệt độ cịn xuất khơng đồng nhiệt độ khác Tuy nhiên với dầu Petrolimex ứng suất trượt thay đổi nhỏ nhất, tiếp đến dầu Havoline, lớn dầu Castrol - Như tăng nhiệt độ, ứng suất trượt giảm đồng nghĩa với độ nhớt dầu bôi trơn giảm xuống Điều cho thấy độ nhớt dầu bôi trơn phụ thuộc vào nhiệt độ, nhiệt độ tăng lên, phân tử dầu bôi trơn di chuyển nhanh hơn, chiều dày màng dầu giảm làm giảm độ nhớt dầu Dầu Petrolimex có độ nhớt cao nhất, đo 85oC 66,08 (mPas), tiếp đến dầu Havoline 54,83 (mPas), thấp dầu Castrol 31,87 (mPas) Từ kết thực nghiệm nhận xét nêu ta đến kết luận khả tải dầu đặc trưng thông số độ nhớt dầu Theo đó, độ nhớt lớn tức khả tải dầu lớn Ở nghiên cứu này, tập trung xác định độ nhớt dầu thay đổi theo nhiệt độ nhằm đánh giá khả tải số loại dầu công nghiệp thông dụng Với kết đo độ nhớt loại dầu sơ ta khẳng định dầu Petrolimex có khả tải lớn nhất, tiếp đến dầu Havoline, thấp dầu Castrol 3.4.3 Đánh giá khả chống mòn dầu a Đường kính vết mịn viên bi Các viên bi sau thí nghiệm đo kích thước kính hiển vi, kết đo đường kính vết mòn viên bi theo Bảng 3.7 Bảng 3.7 Kết đo đường kính trung bình vết mịn viên bi Loại dầu Petrolimex -Racer Độ lệch 0,3526  vết xước 0,3311 TB 0,338 chuẩn viên bi (mm) 0,012 0,3312 Cartex - Havoline 0,4056 0,4360 0,4356 TB 0,426 Castrol - GPS Độ lệch 0,4456 chuẩn 0,4696 0,017 0,4686 TB 0,461 Độ lệch chuẩn 0,014 61 Đồ thị 8: Đường kính trung bình vết mịn viên bi loại dầu thử nghiệm Hình ảnh đường kính vết mịn bi đo thực tế loại dầu thể Hình 3.6; 3.7; 3.8 Hình 3.6: Hình ảnh đường kính vết mịn viên bi với dầu Petrolimex Hình 3.7: Hình ảnh đường kính vết mịn viên bi với dầu Havoline 62 Hình 3.8: Hình ảnh đường kính vết mòn viên bi với dầu Castrol Nhận xét: - Đường kính vết mịn bi dầu Petrolimex nhỏ nhất, tiếp đến dầu Havoline, lớn dầu Castrol - Ở nhiệt độ 75 oC (nhiệt độ thử nghiệm) dầu Petrolimex có độ nhớt cao đường kính vết mịn viên bi nhỏ nhất, tiếp đến dầu Havoline, dầu Castrol có độ nhớt thấp đường kính vết mịn viên bi lớn b Chiều rộng vết mòn viên bi Kết đo chiều rộng vết mòn viên bi theo Bảng 3.8 Bảng 3.8 Kết đo chiều rộng trung bình vết mòn viên bi Loại dầu Petrolimex -Racer Độ lệch Chiều rộng 0,456 vết xước 0,452 TB 0,461 chuẩn 0,012 viên bi (mm) 0,475 Cartex - Havoline 0,764 0,753 0,742 TB 0,753 Độ lệch chuẩn 0,011 Castrol - GPS 0,799 0,781 0,771 TB 0,784 Độ lệch chuẩn 0,014 Đồ thị 9: Chiều rộng trung bình vết mịn viên bi loại dầu thử nghiệm Hình ảnh chiều rộng vết mòn bi đo thực tế loại dầu thể Hình 3.9; 3.10; 3.11 63 Hình 3.9: Hình ảnh chiều rộng vết mịn viên bi với dầu Petrolimex Hình 3.10 Hình ảnh chiều rộng vết mịn viên bi với dầu Havoline Hình 3.11 Hình ảnh chiều rộng vết mòn viên bi với dầu Castrol 64 Nhận xét: Từ kết tính tốn thực nghiệm, biểu đồ so sánh nêu cho thấy: Độ nhớt 03 loại dầu thương mại 03 hãng sản xuất thông dụng thị trường Việt Nam giảm nhiệt độ tăng, nhiên đo nhiệt độ khác dầu Petrolimex có độ nhớt cao nhất, dầu Havoline, thấp dầu Castrol Đường kính vết mịn viên bi chiều rộng vết mòn viên bi đo sau thử nghiệm dầu Petrolimex nhỏ nhất, dầu Havoline, dầu Castrol có vết mịn lớn Từ đánh giá nhận xét kết thực nghiệm đo độ nhớt dầu đo kích thước vết mịn viên bi thử nghiệm nhận xét dầu Petrolimex có khả tải lớn khả chống mịn tốt sau tới dầu Havoline Dầu Castrol có khả tải khả chống mòn thấp Dựa theo kết thực nghiệm cho thấy dầu có độ nhớt động học cao khả tải khả chống mòn lớn ngược lại 65 Kết luận chương Độ nhớt dầu bôi trơn biến đổi phi tuyến theo nhiệt độ, nhiệt độ cao độ nhớt giảm khả bơi trơn giảm, tính chống mịn Tuy nhiên, với phát triển khoa học công nghệ dầu bôi trơn đại bổ sung thêm chất phụ gia ổn định nhiệt, chống tạo bọt, chống bám cặn, để giảm mức độ ảnh hưởng nhiệt độ đến độ nhớt Phương pháp đo khả tải khả chống mịn dầu bơi trơn theo tiêu chuẩn ASTM máy ma sát bi cho phép đánh giá xác khả tải dầu hay tính chống mịn bên cạnh tiêu độ nhớt dầu Hiện có nhiều thiết bị đo ma sát bi theo tiêu chuẩn ASTM hãng sản xuất thiết bị thí nghiệm khác cung cấp Máy đo ma sát bi cho phép xác định khả tải dầu bôi trơn với độ xác phù hợp điều kiện Việt Nam Nó tạo điều kiện để đánh giá nhanh xác loại dầu bơi trơn thương mại có thị trường nhằm định hướng người tiêu dùng sử dụng dầu mỡ bơi trơn thích hợp với thiết bị Kết khảo sát khả tải khả chống mòn loại dầu bơi trơn thương mại cho thấy dầu Petrolimex có có độ nhớt cao khả tải lớn khả chống mịn tốt sau tới dầu Havoline, dầu Castrol có độ nhớt thấp khả tải khả chống mòn thấp Như khả tải dầu phụ thuộc nhiều vào độ nhớt động học dầu Điều lý giải hãng sử dụng loại phụ gia cải tiến số nhớt, phụ gia chống mòn khác nhằm nâng cao tính khả tải dầu, bí hãng cơng nghệ sản xuất dầu bôi trơn 66 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Dầu mỡ bơi trơn có vai trò đặc biệt quan trọng việc giảm thiểu ma sát mài mòn tổn hao lượng Trong nghiên cứu khả tải loại dầu phụ thuộc lớn vào độ nhớt động học dầu, dầu có độ nhớt động học cao khả tải lớn ngược lại Nghiên cứu cho thấy độ nhớt động học dầu thay đổi phi tuyến theo nhiệt độ, nhiệt độ cao độ nhớt giảm đồng nghĩa với khả tải giảm ngược lại Từ kết thực nghiệm loại dầu cho thấy dầu Petrolimex có khả tải lớn nhất, tiếp đến dầu Havoline, thấp dầu Castrol biểu thông số sau: - Thứ nhất: Độ nhớt động học đo dầu Petrolimex nhiệt độ lớn nhất, tiếp đến dầu Havoline, thấp dầu Castrol - Thứ hai: Khi đo kích thước vết mịn viên bi thử nghiệm dầu Petrolimex có vết mịn nhỏ nhất, tiếp đến dầu Havoline, vết mòn lớn dầu Castrol, điều lý dải độ nhớt cao làm tăng chiều dày màng dầu xen kẽ bề mặt ma sát từ làm tăng khả chống mịn bề mặt chi tiết dầu bôi trơn Như vậy, khả tải loại dầu bôi trơn phụ thuộc lớn vào độ nhớt động học dầu, độ nhớt cao ngồi việc nâng cao khả tải cịn làm tăng tính chống mịn bề mặt cặp ma sát bôi trơn Với kết thử nghiệm loại dầu công nghiệp thị trường Việt Nam cho thấy khác biệt khả tải tính chống mịn loại dầu bơi trơn Điều cho thấy phù hợp tiêu chuẩn ASTM việc đánh giá chất lượng bôi trơn để sử dụng hiệu loại dầu bôi trơn công nghiệp Việt Nam Kiến nghị Cần phải tiếp tục thử nghiệm nhiều loại dầu thương mại khác theo tiêu chuẩn ASTM (D4172) Mỹ, số lần lặp lại nhiều để đảm bảo độ tin cậy Tiếp tục cải tiến thiết bị thử nghiệm máy ma sát bi nhằm nâng cao khả tự động hóa, đồng thời trang bị bổ sung thiết bị để đo thông số sau thử nghiệm nhằm chủ động việc xử lý kết thí nghiệm 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Anh Tuấn, Phạm Văn Hùng, Ma sát học, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, 2007 [2] GS.TS Nguyễn Tuấn Anh, PGS.TS Nguyễn Văn Thêm, Kỹ thuật ma sát biện pháp nâng cao tuổi thọ thiết bị, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, 1990 [3] Nguyễn Dỗn Ý, Giáo trình ma sát mịn bơi trơn Tribology, Nhà xuất xây dựng, 2005 [4] TS Nguyễn Xn Tồn, Cơng nghệ bơi trơn, Nhà xuất Bách Khoa Hà Nội, 2007 [5] Phạm Văn Hùng, Trần Đức Tồn, Nghiên cứu đặc tính ma sát tiếp xúc bề mặt theo ASTM số loại dầu bơi trơn, Tạp chí Khoa học Công nghệ, 2019 [6] Phạm Văn Nghệ, Nguyễn Như Huynh, Ma sát gia công áp lực, Nhà xuất Đại học Quốc gia Hà Nội, 2005 [7] Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 3171:2007 (ASTM D445) Chất lỏng dầu mỏ suốt không suốt - Phương pháp xác định độ nhớt động học (và tính tốn độ nhớt động lực) [8] Czeslaw Kajdas, Ken'ichi Hiratsuka · 2018, Tribocatalysis, Tribochemistry, and Tribocorrosion [9] J A William, Engineering Tribology, Publisher in United State by Oxford University Press Inc NewY ork 1996 [10] Standard Test Method For Insolubles In Used Lubricating Oils, ASTM International D893-14 (2018) [11] ASTM International - ASTM D4628-14, Standard Test Method for Analysis of Barium, Calcium, Magnesium, and Zinc in Unused Lubricating Oils by Atomic Absorption Spectrometry 68