TỔNG QUAN
Vai trò của dầu bôi trơn đối với thiết bị công nghiệp
Đối với ngành công nghiệp không thể hoạt động nếu thiếu dầu, mỡ bôi trơn Tất cả các máy móc thiết bị ở các dạng và kích cở khác nhau sẽ không thực hiện được chức năng hiệu quả nếu không có các chất bôi trơn thích hợp Do đó có rất nhiều chủng loại dầu bôi trơn có cấp chất lượng từ thấp đến cao được dung để đáp ứng các nhu cầu được dùng nhằm đáp ứng các nhu cầu sử dụng đặt biệt đến các loại dầu đa dụng dung rộng rãi trong nhiều lĩnh vực
Các nước trên thế giới sản xuất dầu bôi trơn theo các tiêu chuẩn, quy định riêng phù hợp với điều kiện sử dụng của nước đó Thông thường việc bôi trơn thiết bị phải sử dụng dầu do nhà chế tạo quy định.
Tổng quan về công nghiệp dầu, mỡ bôi trơn công nghiệp và tình hình nghiên cứu
Hiện tại ngành công nghiệp Việt Nam hiện diện gần như đầy đủ các nhãn hiệu dầu, mỡ lớn của thế giới như BP/Castrol, Shell, Chevron… Điều đáng nói hơn là các thương hiệu này đã có nhà máy sản xuất tại Việt Nam để tiếp tục duy trì vị thế của mình
Bên cạnh đó còn có các nhãn hiệu dầu nhớt nhập khẩu từ Hàn Quốc, Thái Lan, Mỹ,
Singapore… và một số nhãn hiệu được pha chế tại Việt Nam nhưng ghi nguồn gốc xuất xứ ngoại Một số loại dầu được nhà sản xuất thiết bị chỉ định và khuyến cáo sử dụng riêng cho thiết bị đó Sự tranh giành thị trường giửa các nhà sản xuất và đại lý phân phối sẵn sàng chọn nhãn hiệu khác khi những điều kiện về giá, mức lợi nhuận, lãnh địa… hấp dẫn hơn
Do đó trong những năm qua trên thị trường Việt Nam có rất nhiều loại dầu bôi trơn cùng tính năng nhưng có giá thành và thương hiệu khác nhau Việc sử dụng chất bôi trơn phù hợp sẽ góp phần rất lớn đảm bảo cho thiết bị hoạt động ổn định, giảm chi phí bảo dưỡng, nâng cao độ bền và ôn định khi vận hành thiết bị
Các nghiên cứu trong nước về dầu mỏ, khai thác và chế biến các sản phẩm dầu khí, chủ yếu thuộc các đơn vị của Tập Đoàn Dầu Khí Quốc gia Việt Nam (PVN) Tiêu biểu như để tài “Nghiên cứu chế tạo các thiết bị cho phản ứng cracking dầu thô phức hợp’’ nhóm nghiên cứu của TS.Vũ Xuân Hoàn Dựa trên các kết quả cho thấy đa phần là các phản ứng hoá học
Mặt khác việc nghiên cứu về đặc tính của dầu bôi trơn gặp rất nhiều khó khăn do không đủ thiết bị phân tích các thành phần có trong dầu bôi trơn Việc phân tích và đánh giá chất lượng chất bôi trơn rất ít được đề cập và nghiên cứu chuyên sâu.
Chức năng của dầu bôi trơn đối với thiết bị công nghiệp
Chất bôi trơn hay dầu bôi trơn có chức năng cơ bản đó là :
− Làm giảm ma sát, giảm cường độ mài mòn, ăn mòn của các bề mặt ma sát nhằm đảm bảo cho thiết bị đạt công suất tối đa
− Lưu lượng và áp suất của dòng bôi trơn giúp cuốn trôi các cặn bẩn, giải nhiệt làm mát thiết bị
− Ngoài ra chất bôi trơn còn có chức năng làm kín, bảo vệ bề mặt chi tiết.
Tình hình nghiên cứu về dầu bôi trơn ở nước ngoài
Với sự phát triển nhanh của các ngành công nghiệp nặng, việc nghiên cứu và sản xuất dầu bôi trơn đang được các nước công nghiệp chú trọng phát triển Tuy nhiên các nghiên cứu thường đi sâu vào sự đáp ứng phù hợp của dầu bôi trơn đối với từng ngành riêng, phù hợp cho từng thiết bị
Bôi trơn sau cho cho đúng kỹ thuật, có thể tăng hiệu suất năng lượng và giảm hỏng hóc sớm trên vòng bi và thiết bị, kéo dài thời gian hoạt động của máy Các thực nghiệm và nghiên cứu đó được hãng vòng bi SKF triển khai, tuy nhiên kết quả không được phổ biến và ứng dụng.
Độ nhớt
2.1.1 Khái niệm Độ nhớt là một đại lượng vật lý đặt trưng do trở lực ma sát nội tại sinh ra giửa các phân tử khi chúng có sự chuyển động trượt lên nhau Vì vậy độ nhớt có liên quan đến nhiệt độ, khả năng thực hiện quá trình bơm, vận chuyển chất lỏng, chất keo trong các hệ đường ống chứa lưu chất
2.2.2 Phân loại độ nhớt và phương pháp xác định độ nhớt Độ nhớt được chia làm hai loại: Động lực và động học a Độ nhớt động lực Độ nhớt được định nghĩa là khả năng chống chảy của chất lỏng khi bị biến dạng do ứng suất trượt; mô tả sức cản nội bộ trong chất lỏng đối với dòng chảy và có thể được coi là thước đo của ma sát chất lỏng Một chất bôi trơn lỏng giữa hai bề mặt nằm ngang hoặc giữa các vật rắn, trong đó một vật cố định và một vật chuyển động với vận tốc không đổi, có thể được sử dụng để minh họa về độ nhớt (Hình 1)
Chất bôi trơn có thể được xem bao gồm nhiều lớp chuyển động với các vận tốc khác nhau, trong đó lớp dầu càng gần với bề mặt cố định sẽ có vận tốc càng gần bằng 0; lớp dầu càng gần với bề mặt chuyển động, vận tốc bôi trơn càng tiến đến bằng với vận tốc của bề mặt chuyển động Ứng suất trượt 𝜏, sinh ra khi di chuyển vật rắn chuyển động phía trên với vận tốc không đổi 𝑢, được định nghĩa bởi định luật Newton
Trong đó: 𝑢 là vận tốc của vật rắn chuyển động Đối với dòng chảy tầng có độ nhớt động lực học 𝜂 và 𝑦 là khoảng cách giữa hai bề mặt rắn Sự thay đổi vận tốc theo khoảng cách
𝑦, được gọi là vận tốc trượt, 𝜕𝑢 𝜕𝑦⁄ Độ nhớt động lực được đo bằng máy đo lưu tốc (lưu biến kế), trong đó lưu chất được đặt giữa hai hình trụ đồng tâm (Hình 2) Máy đo lưu tốc kiểu này còn được gọi là nhớt kế quay Xy lanh bên trong có vận tốc đã biết, độ hở được cho trước và mô-men xoắn cần thiết để giữ cố định cho xylanh ngoài được đo Ta sẽ tìm được ứng suất trượt cho một
Bề mặt rắn chuyển động
Bề mặt rắn đứng yên
Hình 1 Mô tả vận tốc tuyến tính của lớp bôi trơn vận tốc trượt nhất định Các phép đo được thực hiện ở nhiệt độ phù hợp tương ứng với ứng dụng thực tế điển hình
Hình 2 Độ nhớt động lực được đo bằng máy đo lưu tốc Đơn vị của độ nhớt động lực là Pas hoặc thường được sử dụng là cP (centipoise), trong đó 1 mPas = 1 cP Nước ở nhiệt độ phòng có độ nhớt động lực khoảng 1 mPas và dầu động cơ là khoảng vài trăm mPas b Độ nhớt động học
Tại các vị trí tiếp xúc, ta sử dụng độ nhớt động học Độ nhớt động học dễ đo hơn và thường được sử dụng để chỉ định chất bôi trơn Độ nhớt động học 𝜈 là tỉ số giữa độ nhớt động lực và trọng lượng riêng của nó:
𝜌 (2) trong đó 𝜂 là độ nhớt động lực và 𝜌 là trọng lượng riêng Độ nhớt động học được đo bằng cách cho chất bôi trơn chảy qua một ống mao quản với đường kính xác định và chỉ bị tác động bởi trọng lực Ta tiến hành đo thời gian lượng chất bôi trơn nhất định chảy qua ống mao quản Hệ thống này được gọi là nhớt kế mao quản (Hình 3) Độ nhớt động học thường được đo ở 40 0 C (KV40) Kinematics Viscosity và 100 0 C
(KV100), có thể bao quát các dãy nhiệt độ của các ứng dụng phổ biến Đơn vị của độ nhớt động học là mm 2 /s hoặc cSt (centistokes), trong đó 1 mm 2 /s = 1 cSt Nước ở nhiệt độ phòng có độ nhớt động học khoảng 1 mm 2 /s
Mức dừng Phần mao quản
Hình 3 Độ nhớt động học được đo bằng nhớt kế mao quản Đối với tất cả các chất bôi trơn, trọng lượng riêng sẽ giảm khi nhiệt độ tăng Do đó, độ nhớt động lực và trọng lượng riêng phải được đo ở cùng nhiệt độ để có được phép đo chính xác cho độ nhớt động học
2.2.3 Chỉ số độ nhớt (Viscosity Index-VI)
Chỉ số độ nhớt (VI) là đại lượng để đánh giá sự thay đổi của độ nhớt dầu bôi trơn theo nhiệt độ
− Nhiệt độ khác nhau thì độ nhớt của dầu sẽ khác nhau
Hình 4 Độ nhớt của dầu thay đổi theo nhiệt độ
− Ở nhiệt độ thấp thì độ nhớt có chỉ số cao
Hình 5 Mối quan hệ giữa nhiệt độ và độ nhớt
Chỉ số độ axit tổng (TAN)
Chỉ số axit tổng (TAN) là thước đo tình trạng dầu bôi trơn (hoặc tình trạng của dầu gốc) Chất bôi trơn mới (chưa sử dụng) có thể chứa các thành phần axit như axit hữu cơ, axit vô cơ, este hoặc một số chất phụ gia có tính axit Axit cũng hình thành khi chất bôi trơn bị lão hóa Do đó, tình trạng của chất bôi trơn có thể được đánh giá bằng cách đo giá trị axit Chỉ số TAN cao thường thấy ở một chất bôi trơn đã cũ Số axit là một chỉ số về tuổi thọ còn lại của chất bôi trơn Việc theo dõi giá trị axit cho phép ta có thể thay chất bôi trơn trước khi xảy ra ăn mòn nghiêm trọng trong hệ thống Đối với hầu hết các loại dầu bôi trơn đều có chỉ số TAN ban đầu tương đối nhỏ và tăng dần trong quá trính sử dụng Khi TAN tăng lên sẽ đánh mất tính năng chống oxy hóa của dầu nhờn và lúc đó dầu lại bị oxy hóa làm cho TAN trong dầu lại tiếp tục tăng lên và sẽ làm giảm tuổi thọ của dầu
Chỉ số TAN của dầu đã sử dụng olà một đại lượng đánh giá mức độ biến chất của dầu do quá trình oxy hóa Tuy nhiên đó không phải là tiêu chuẩn duy nhất để xác định sự biến chất của dầu do quá trình oxy hóa mà phải còn phải xem xét đến thông số khác như: độ nhớt, hàm lượng tạp chất cơ học và cặn
2.2.2 Phương pháp xác định chỉ số axit tổng (TAN)
Có các phương pháp sau; a Phương pháp chỉ thị màu [1]
Hàm lượng axit, hoặc chỉ số axit tổng, có thể được xác định bằng phương pháp chuẩn độ Trong đó, chất bôi trơn được pha loãng trong cốc thủy tinh Kali hydroxit (KOH) được thêm vào mẫu trong quá trình trộn OH − từ KOH phản ứng với H + từ các thành phần axit trong chất bôi trơn và tạo thành nước Khi tất cả các thành phần axit đã phản ứng với
KOH, lượng axit được tính theo mg KOH/g chất bôi trơn, tương ứng với lượng KOH đã được thêm vào để đạt đến điểm cân bằng Điểm cân bằng có thể được xác định tại thời điểm xuất hiện sự thay đổi màu sắc của chất bôi trơn
Hoà tan phần mẫu thử trong một dung môi hỗn hợp (Dietyl ete và etanol 95% hoặc hỗn hợp của etanol và toluene), sau đó chuẩn độ axit béo tự do với dung dịch kali hydroxit trong etanol với chỉ thị phenonphtalein
Phương pháp này áp dụng xác định thành phần axit hoặc kiềm có trong sản phẩm dầu mỏ, các chất bôi trơn tan được hoặc tan gần hết trong hỗn hợp toluen và rượu izopropylic Và để xác định axit hoặc kiềm có hằng số phân ly trong nước lớn hơn 10 −9 ; những axit hoặc kiềm cực yếu có hằng số phân ly nhỏ hơn 10 −9 sẽ không ảnh hưởng đến phép thử Nhƣng nếu hằng số thủy phân của muối lớn hơn 10 −9 thì chúng sẽ gây ảnh hưởng
Chú thích: Trong các loại dầu mới và dầu đã sử dụng Các thành phần được coi là có tính axit bao gồm cả axit vô cơ và hữu cơ este, hợp chất phenol, lacton, các chất nhựa; muối của các kim loại nặng và chất phụ gia như các chất tẩy rửa, các chất ức chế Tương tự các thành phần được coi là tính kiềm, bao gồm kiềm vô cơ và hữu cơ, các hợp chất amin, muối của các axit yếu (xà phòng), các muối của kiềm polyaxit, muối của các kim loại nặng, và các chất phụ gia như các chất tẩy rửa, các chất ức chế b Phương pháp chuẩn độ điện thế
Mẫu được hòa tan trong hỗn hợp tôluen và rượu izo propylic có chứa một ít nứớc rồi được chuẩn độ điện thế với dung dịch rượu kali hydroxit Sử dụng điện cực thủy tinh làm điện cực chỉ thị và điện cực calomen làm điện cực so sánh Các số liệu hiển thị trên máy được vẽ thành đồ thị bằng tay hoặc ghi tự động theo thể tích dung dịch chuẩn độ tương ứng Các điểm cuối chỉ được xác định bằng các điểm uốn nhận thấy rõ trên đường cong chuẩn độ Nếu các điểm uốn không rõ ràng thì các điểm cuối được lấy theo số đọc tương ứng trên máy khi đo các dung dịch đệm không nước (axit hoặc kiềm) mới được chuẩn bị
Phương pháp này cũng được dùng để phát hiện sự thay đổi tương đối của dầu nhờn trong quá trình sử dụng dưới điều kiện oxy hóa mà không kể tới màu sắc và các tính chất khác của dầu đã bị oxi hóa Mặc dù việc chuẩn độ được tiến hành dưới những điều kiện cân bằng xác định, phương pháp này không dự kiến để đo độ axit tuyệt đối dùng để dự đoán tính năng của dầu nhờn trong điều kiện sử dụng.
Chỉ số độ bazơ tổng TBN
2.3.1 Khái niệm Độ kiềm trong dầu nhờn được biểu thị bằng giá trị kiềm tổng (TBN) cho biết lượng axit clo hydric hay percloric, được quy chuyển sang KOH tương đương cần thiết để trung hoà hết các hợp chất mang tính kiềm có mặt trong 1g mẫu
Chỉ số bazơ tổng (TBN) là một thước đo khác cho tình trạng dầu bôi trơn Chỉ số
TBN cao sẽ thể hiện tình trạng tốt của dầu Dầu bôi trơn mới chưa sử dụng thường chứa các chất phụ gia cơ bản như chất tẩy rửa và chất phân tán cho chỉ số TBN cao Các chất phụ gia cơ bản này được thêm vào để trung hòa các thành phần axit có thể hình thành trong quá trình chất bôi trơn hoạt động Do đó, giá trị TBN sẽ dần được hạ xuống khi các chất phụ gia này bắt đầu phát huy tác dụng và thường theo sau là quá trình oxy hóa, tăng độ nhớt Vì vậy, TBN là một chỉ số tốt về tuổi thọ còn lại của dầu bôi trơn
Dầu có độ kiềm cao thì khả năng chống ăn mòn tốt Khi TBN giảm đến một giá trị giới hạn sẽ mất đi các chức năng bảo vệ bề mặt kim loại, thì dầu cần phải được thay mới
2.3.2 Phương pháp xác định độ kiềm tổng TBN
Cách tiến hành như sau:
− Cân lượng mẫu theo quy định phụ thuộc vào TBN dự đoán:
Lượng mẫu m(g)= 10/TBN dự đoán
− Lần lượt cho 40ml Cloruabenzen và 20g axit acetic vào mẫu
− Đưa mẫu lên máy đã nạp số liệu sẵn và chờ máy chạy đến kết thúc quy trình chuẩn độ, máy sẽ tự động cho kết quả
Hàm lượng lưu huỳnh
Lưu huỳnh có sẵn trong dầu gốc hay phụ gia Nó có thể ở dạng hoạt động hoặc trơ khi kết hợp với các chất khác
Lưu huỳnh hoạt động là loại tác dụng được với kim loại đồng ở nhiệt độ cao và hậu quả không mong muốn của lưu huỳnh là gây ăn mòn đồng Chính từ lý do đó cho nên trong dầu biến thế người ta phải yêu cầu dầu không có tính năng ăn mòn bởi surphure
2.4.2 Phương pháp xác định hàm lượng lưu huỳnh
Phương pháp đốt Wickbold: Đưa mẫu thử lỏng hoặc khí vào ngọn lửa oxy-hydro của đèn hút, và đốt với một lượng dư oxy đáng kể Các mẫu rắn hoặc quá nhớt cần được hòa tan trong hỗn hợp toluene và dầu mỏ nhẹ, sau đó xử lý như mẫu lỏng hoặc có thể được đốt trong một dòng oxy trong thuyền đốt
Lưu huỳnh oxit sinh ra được chuyển thành axit sunfuric bằng cách hấp thụ chúng vào dung dịch hydro peoxit Tùy thuộc vào hàm lượng lưu huỳnh của mẫu
Hình 6 Máy xác định độ kiềm tổng thử, lượng ion sunfat trong dung dịch hấp thụ được xác định bằng các phương pháp khác nhau như chuẩn độ hay trọng lượng.
Hàm lượng nước
Nước trong dầu bôi trơn không những đẩy nhanh sự ăn mòn và oxy hoá mà còn gây ra hiện tượng nhũ tương Trong một vài trường hợp nó còn gây ra hiện tượng thủy phân các phụ gia tạo ra cặn bùn
2.5.2 Phương pháp xác định hàm lượng nước a Xác định nước bằng chuẩn độ điện lượng Karl Fischer
Bơm một lượng mẫu vào bình chuẩn độ của thiết bị điện lượng Karl Fischer trong đó có iốt dùng cho phản ứng sinh ra điện lượng tại anốt Khi tất cả nước được chuẩn độ, lượng iốt dư được phát hiện bằng detector tại điểm cuối và kết thúc sự chuẩn độ Dựa vào phép tính tỷ lượng của phản ứng, cứ 1 mol iốt phản ứng với 1 mol nước, do vậy lượng nước là tỷ lệ với tổng dòng điện hợp nhất theo định luật
Faraday b Phương pháp chưng cất
Mẫu được đun hồi lưu với một dung môi không tan trong nước nhưng có khả năng cất đẳng phí với nước chứa trong mẫu Dung môi và nước ngưng tụ được tách pha liên tục trong bẫy lỏng, nước lắng xuống trong phần chia vạch của bẫy và dung môi quay trở lại bình chưng cất.
Hàm lượng cặn không tan
Trong quá trình làm việc của thiết bị luôn bị bẩn do nhiều sản phẩm khác nhau tích tụ lại trong dầu như : Các hạt mụi than, bụi, mạt kim loại sinh ra do mài mòn, sản phẩm của phản ứng oxy hoá,… Sự pha trộn lẫn các cặn này sẽ trôi lơ lửng trong dầu, hoặc lắng xuống đáy bồn chứa, hay được giữ lại trong bầu lọc dầu
Hiện tượng cáu cặn nhiều sẽ là nguyên nhân dẫn đến thiết bị hoạt động không ổn định, có thể làm hư hỏng như:
− Cặn có thể làm tắc ống dầu, lọc dầu, phá huỷ quá trình bôi trơn dẫn đến hư hỏng vòng bi, bạc đỡ, gây ra nhiều sự cố
− Cặn có thể làm cho dầu mới giảm đi phẩm chất ngay khi cho vào thiết bị
Hàm lượng cặn không tan (cặn cơ học) là số mg thu được sau khi đem lọc 100ml mẫu dầu tương ứng.
Đặc tính về tuổi thọ của dầu bôi trơn
Đặc tính về tuổi thọ của chất bôi trơn bao gồm quá trình oxy hóa và ổn định thủy phân, cũng như ức chế quá trình ăn mòn Các đặc tính tuổi thọ còn có thể được gọi là tính chất hóa học, vì đều liên quan đến những thay đổi hóa học của chất bôi trơn
Việc lựa chọn chất bôi trơn là rất quan trọng sao cho phù hợp với từng ứng dụng để kéo dài tuổi thọ của cả chất bôi trơn và các thiết bị trong ứng dụng đó Ngoài việc chọn chất bôi trơn phù hợp, cần phải xử lý và lưu trữ nó một cách tốt nhất Chất bôi trơn sẽ nhanh chóng bị lão hóa khi tiếp xúc với nhiệt, ánh sáng mạnh, nước, oxy, kim loại và tạp chất
2.7.1 Tính chất nhiệt độ thấp và cao của chất bôi trơn
Cả nhiệt độ thấp và cao đều ảnh hưởng đến các tính chất khác ngoài độ nhớt của chất bôi trơn: có thể đông cứng ở nhiệt độ thấp hoặc có thể bay hơi, bị lão hoá và bắt lửa ở nhiệt độ cao a Điểm rót chảy Điểm rót chảy của dầu bôi trơn là nhiệt độ thấp nhất mà dầu sẽ chảy Tùy thuộc vào đặc điểm và nhu cầu khác nhau trên thế giới, ví dụ ở bắc bán cầu sẽ đòi hỏi nhiều về điểm rót chảy do nhiệt độ lạnh vào mùa đông Giá trị điểm rót chảy là một dấu hiệu ban đầu cho biết nhiệt độ thấp nhất mà tại đó dầu có thể bơm được Chất bôi trơn có thể không đến được vị trí tiếp xúc cần bôi trơn khi có điểm rót chảy không phù hợp với nhiệt độ môi trường, gây nguy cơ mài mòn và hỏng hóc
Các phân tử dầu gốc có thể di chuyển tự do trong chất bôi trơn lỏng, nhưng chuyển động này sẽ giảm khi chất bôi trơn được làm nguội Do đó, cả độ nhớt và trọng lượng riêng đều tăng khi hạ thấp nhiệt độ Các phân tử dầu gốc luôn tự định vị theo một mô hình thuận lợi về mặt năng lượng, do đó ở nhiệt độ đủ thấp, một mạng tinh thể được hình thành và chất bôi trơn sẽ đông đặc lại Điểm rót chảy có thể được xác định bằng cách đổ chất bôi trơn vào cốc thủy tinh và làm nguội dần Cốc được nghiêng mỗi khi nhiệt độ giảm đi 3 0 C Điểm rót đạt được khi chất bôi trơn không còn chảy khi nghiêng cốc b Khả năng bay hơi
Chất bôi trơn sẽ bay hơi khi được gia nhiệt Độ bay hơi là thước đo tính có thể bốc hơi của dầu nhờn và phụ thuộc vào áp suất hơi của nó Trong các hệ kín, hơi ở trạng thái cân bằng với chất lỏng Một chất bôi trơn có áp suất hơi cao sẽ dễ bay hơi hơn loại có áp suất hơi thấp ở bất kỳ nhiệt độ nào Sự bay hơi khác nhau giữa các loại dầu gốc Các phân tử có trọng lượng phân tử thấp thì có áp suất hơi cao và sẽ bay hơi dễ dàng hơn so với các phân tử có trọng lượng cao Dầu gốc có độ nhớt thấp sẽ dễ bay hơi hơn dầu gốc có độ nhớt cao Đối với các ứng dụng ở nhiệt độ cao, một hỗn hợp cân bằng của dầu gốc là cần thiết để chất bôi trơn hoạt động tốt Do đó, chất bôi trơn chất lượng cao luôn được pha chế với dầu gốc ít bay hơi
Lượng chất bôi trơn bị giảm trong hệ thống khi bị bay hơi Vì vậy cần phải đảm bảo có đủ chất bôi trơn tại vị trí tiếp xúc ở bất kỳ nhiệt độ làm việc nào Bay hơi cũng làm thay đổi tính chất của chất bôi trơn khi một lượng dầu gốc dễ bay hơi bị mất đi Bên cạnh đó, độ bay hơi rất quan trọng đối với chất bôi trơn được sử dụng trong các ứng dụng nhiệt độ cao, nơi dầu nhờn có thể có nguy cơ bị bắt lửa Độ bay hơi Noack của chất bôi trơn được đo bằng cách gia nhiệt đến 250 0 C trong 60 phút trong một cái chụp hút khói (xem Hình 7) Độ bay hơi được đánh giá bằng cách cân chất bôi trơn trước và sau khi gia nhiệt Thử nghiệm này được thiết kế cho các ứng dụng nhiệt độ cao như dầu động cơ c Điểm chớp cháy
Như đã mô tả ở trên, chất bôi trơn bay hơi ở nhiệt độ cao Tuy nhiên, nếu ta gia nhiệt đến một nhiệt độ nhất định, sẽ đạt được điểm chớp cháy Điểm chớp cháy của chất bôi trơn dễ cháy là nhiệt độ thấp nhất mà tại đó nó có thể tạo thành hỗn hợp bắt lửa trong không khí Ở nhiệt độ này, hỗn hợp hơi có thể ngừng cháy khi cắt nguồn lửa
Thông số về điểm chớp cháy được sử dụng để đảm bảo an toàn và xử lý tốt các loại chất bôi trơn Điều quan trọng là phải chọn chất bôi trơn có điểm chớp cháy cao hơn nhiệt độ ứng dụng cao nhất để tránh hỏa hoạn Điểm chớp cháy chủ yếu có ý nghĩa quan trọng trong toàn ứng dụng (nghĩa là nhiệt độ chung của một lượng lớn dầu bôi trơn) thay vì chỉ tại vị trí tiếp xúc cục bộ
Hình 7 Đo tính dễ bay hơi dầu bôi trơn bằng phương pháp Noack
Hình 8 Chất bôi trơn được làm nóng trong quá trình đo điểm chớp cháy bằng phương pháp cốc hở Cleveland (COC)
Cách phổ biến nhất để xác định điểm chớp cháy là làm nóng chất bôi trơn trong cốc hở (phương pháp cốc hở Cleveland hoặc phương pháp COC) Chất bôi trơn được đổ vào một cốc kim loại và được gia nhiệt dần (Hình 8) Ở một nhiệt độ nhất định, khi chất bôi trơn bắt đầu phát ra tia lửa, gọi là điểm chớp cháy Độ bay hơi và điểm chớp cháy có liên quan chặt chẽ với nhau (Hình 9) Nhìn chung, chất bôi trơn có độ bay hơi cao thì sẽ có điểm chớp cháy thấp
2.7.2 Đặc tính hút không khí và nước
Trong chất bôi trơn hầu như luôn chứa một ít không khí và nước ở các dạng khác nhau Thông thường, các chất bôi trơn có các chất phụ gia thì sẽ đảm bảo khả năng giải phóng không khí tốt, ít tạo bọt và có tính khử nhũ tương tốt nên sẽ có hiệu suất tốt hơn trong ứng dụng Tuy nhiên, khi chất bôi trơn bị ô nhiễm bởi các tạp chất, có thể gây ảnh hưởng xấu cho việc giải phóng không khí (khử khí) a Sự giải phóng khí
Không khí xuất hiện trong chất bôi trơn dưới dạng không khí tự do, bọt, không khí bị ràng buộc và không khí hòa tan Không khí tự do nằm ở mặt thoáng, có thể được hút vào chất bôi trơn thông qua các thiết bị truyền động, ví dụ như máy bơm Quá trình này có thể gây ra bọt và sự xâm nhập của không khí, làm tăng quá trình oxy hóa của chất bôi trơn
Trong khi đó, không khí hòa tan là vô hình và ở áp suất khí quyển có thể có tới 8% không khí hòa tan trong chất bôi trơn Không khí hòa tan ở trạng thái cân bằng với không khí trong môi trường xung quanh ở áp suất khí quyển, nhưng có thể được giải phóng nếu áp suất giảm Điều này có thể làm phát sinh các rối loạn trong hệ thống và gây ra xâm thực trong trường hợp nghiêm trọng Khả năng giải phóng không khí kém trong dầu thủy lực có
Nhóm I Điểm chớp cháy [ 0 C] Đ ộ bay hơ i [ % ]
Hình 9 Độ bay hơi là một hàm của điểm chớp cháy đối với một số loại dầu gốc thể gây ra hiện tượng xâm thực trong các máy bơm thủy lực và làm tăng khả năng nén Do đó, khả năng giải phóng không khí trong các ứng dụng như vậy là rất quan trọng
Sự giải phóng không khí xảy ra thông qua việc vận chuyển các bọt khí trong chất bôi trơn đến mặt thoáng Bọt khí được hình thành do hiện tượng căng bề mặt 𝛾 Mối quan hệ chênh lệch áp suất Δ𝑃 giữa bọt khí và chất bôi trơn xung quanh với bán kính bóng khí
𝑟, được mô tả bởi phương trình Young – Laplace:
Sự giải phóng không khí được tăng cường bởi sự phát triển của bọt khí, do kết tụ hoặc do giảm áp suất xung quanh bong bóng trong quá trình nổi lên bề mặt Về bản chất, phương trình Young – Laplace có thể áp dụng cho bong bóng hoặc giọt khí hình thành trong chất bôi trơn, đó là trường hợp giải phóng không khí, tạo bọt và khử nhũ tương
Tốc độ tăng bong bóng khí 𝑢 𝑏𝑢𝑏𝑏𝑙𝑒 có thể được mô tả bằng phương trình Stokes:
PHÂN TÍCH CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN ĐẶC TÍCH BÔI TRƠN KHI VẬN HÀNH KHAI THÁC THIẾT BỊ
Nhiệt độ
Nhiệt độ là đại lượng vật lý ảnh hưởng trực tiếp đến đặc tính độ nhớt của dầu bôi trơn Nhiệt độ khác nhau thì độ nhớt của dầu sẽ khác nhau, ở nhiệt độ cao thì chỉ số độ nhớt sẽ thấp và ngược lại, nhiệt độ thấp thì độ nhớt có chỉ số cao Độ nhớt xác định độ dày của màng dầu bôi trơn, do đó quyết định đến hiệu suất bôi trơn tại điểm tiếp xúc Độ nhớt cao sẽ cho màng dầu bôi trơn dày hơn và ngược lại độ nhớt thấp sẽ cho màng bôi trơn mỏng hơn (Hình 21) Nếu màng bôi trơn quá mỏng, các nhấp nhô bề mặt sẽ tiếp xúc với nhau làm ma sát tăng lên Mặt khác, nếu độ dày màng quá lớn, sẽ cần nhiều năng lượng hơn để thực hiện di chuyển các bề mặt Ngoài ra, độ nhớt cao làm giảm khả năng bơm nhớt, nên chất bôi trơn có độ nhớt quá cao có thể không bơm vào được vị trí tiếp xúc cần bôi trơn, dẫn đến khô kiệt Khi đó, các bề mặt tiếp xúc sẽ bị cọ xát và dẫn đến mài mòn
Nhiệt độ hoạt động bình được đo bằng các dụng cụ đo thông thường, hoặc cảm biến nhiệt Khi thiết bị hoạt động được khoản thời gian nhất định thì nhiệt độ đạt đến nhiệt độ ổn định Tuỳ vào từng loại thiết bị, tốc độ quay của trục, tải trọng khác nhau và nhiệt độ sẽ khác nhau Ở điều kiện bôi được đầy đủ thì nhiệt độ của dầu bôi trơn đực xem là hoàn hảo là nhỏ hơn 82 o C (Hình 22)
Khi các cảm biến nhiệt có thể theo dõi được nhiệt độ dầu bôi trơn khi đang hoạt động
Khi gặp tình huống dầu bôi trơn cao hơn mức bình thường thì chúng ta bắc buộc dừng thiết bị để tìm ra nguyên nhân và có phương án sửa chữa thiết bị ngay để tránh gây ra những hỏng hóc nặng cho thiết bị.
Chuyển động sinh ra ma sát và toả nhiệt
Hình 21 Hai bề mặt cách nhau bởi lớp màng dầu bôi trơn
Lớp màng dầu bôi trơn
Hình 22 Nhiệt độ hoạt động tối ưu của dầu bôi trơn
Các dạng chuyển động trong cơ khí khi có tiếp xúc giửa hai bề mặt vật rắn, luôn tạo ra ma sát, mài mòn kim loại xảy ra Khi ma sát lớn thì nhiệt độ tăng, tác động ngược lại đến cao các đặc tính dầu bôi trơn sẽ giảm
Chất lượng bề mặt chi tiết có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình vận hành thiết bị, nó quyết định dung sai lắp ghép chi tiết và khe hở và quy định màng dầu bôi trơn (Hình 23)
Với điều kiện vận hành bình thường, các điều kiện vật lý, hoá học xảy ra trên bề mặt tiếp xúc được cân bằng ( Ta gọi thời gian đó là chạy rà máy)
Hình 23 Chuyển động giữa vật rắn và chất lỏng khi tiếp xúc được bôi trơn
Hình 24 Độ nhấp nhô bề mặt chuyển động tịnh tiến
Hình 25 Độ nhấp nhô bề mặt chuyển động quay
Các thông số hình học của bề mặt được đo bằng 𝜇𝑚 các đại lượng sau (Hình 18):
ℎ: khe hở lắp ghép hay độ dày lớp bôi trơn
𝑅 𝑧1, 𝑅 𝑧2 : Độ nhấp nhô bề mặt (độ bóng)
Sau thời gian vận hành thiết bị, do nhiều nguyên nhân khách quan, bề mặt tiếp xúc có nhiều thay đổi hình thành nhiều biến thể cặn bẩn (solid)
Các hạt rắn này (có thể là: Fe, Al, Cr, Pb, Si, Cu, ) trôi lơ lửng trong dầu bôi trơn và đi vào khe hở, vị trí tiếp xúc chuyển động, làm phá huỷ bề mặt bóng của chỉ tiết Từ đó ma sát và nhiệt độ sẽ tăng lên
Hình 27 Chuyển động tịnh tiến
1 Chiều chuyển động 2 Cặn bẩn không tan (solid)
Hình 26 Hình thành solid do mài mòn kim loại
Tải trọng và tốc độ vòng quay
Thiết bị làm việc ở ba chế độ; tải thấp, tải trung bình và quá tải Trong đó ở chế độ làm việc quá tải sẽ ảnh hưởng rất lớn đến các chi tiết chuyển động quay và trượt tăng lên theo tỷ lệ thuận Ma sát và nhiệt tăng lên sẽ phá huỷ màng dầu bôi trơn đáp ứng gây hỏng hóc chi tiết (Hình 29)
Hình 29 Vòng bi bị hỏng khi thiết bị quá tải
Hình 28 Phân tích nhiệt quang phổ
Áp suất trong lớp dầu
Điều kiện cơ bản để hình thành và tồn tại lớp bôi trơn, ngăn cách các bề mặt làm việc của trục và bạc, ngoài tính bám dính của chất bôi trơn vào các bề mặt làm việc, là áp suất trong lớp dầu, ngăn cách sự tiếp xúc của các bề mặt làm việc Ảnh hưởng của áp suất đến độ nhớt không đáng kể Nếu p < 20 MPa thì không cần xét tới sự thay đổi độ nhớt khi áp suất thay đổi
Sự thay đổi này được mô tả bằng phương trình (17): νp= ν (1+kp) (17) ν – Độ nhớt ứng với áp suất khí quyển k – Hệ số phụ thuộc loại dầu: k=0,002÷0,003 p – Áp suất (at) Áp suất hệ thống bôi trơn cưỡng bức là do bơm dầu tạo ra.
Vận tốc trong lớp dầu
Vận tốc và áp suất của dầu bôi trơn thông thường được tạo ra bởi bơm dầu Bơm dầu có nhiều dạng ( bơm trục vít, bơm bánh răng, bơm cánh quét…) Vận tốc của dầu bôi trơn nó phụ thuộc vào độ nhớt của dầu (Hình 30) Nếu độ nhớt thấp, vận tốc sẽ cao, ngược lại độ nhớt cao, vận tốc thấp Vận tốc của dòng dầu sẽ mang nhiệt từ chỗ vị trí làm việc của chi tiết đến vùng có nhiệt độ thấp hơn
Các yếu tố ngoại quan, kho chứa bảo quản chất bôi trơn
3.6.1 Bảo dưỡng định kỳ (Preventived Maintenance)
Hình 30 Các yếu tố ảnh hưởng đến đặc tính bôi trơn khi thiết bị đang vận hành η : Chỉ số độ nhớt L: Tải trọng
P: Áp suất dầu bôi trơn t: Chỉ số nhiệt độ u: Vận tốc H, Hs: Độ dày màng dầu
Bảo dưỡng định kỳ (BDĐK) là kiểm tra, sửa chữa nhỏ, và thay thế theo một lịch trình nhất định, để đảm bảo cho thiết bị hoạt động tốt nhất Bảo dưỡng định kỳ giúp thiết bị trách khỏi những hư hỏng nặng, tiết kiệm chi phí và đảm bảo an toàn cho thiết bị Đối với dầu bôi trơn sau thời gian hoạt động sẽ được thay thế định kỳ theo lịch trình, tần suất nhất định, được quy định bởi nhà sản xuất Việc chăm sóc và bảo dưỡng định kỳ không tốt sẽ ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng của dầu bôi trơn
3.6.2 Các hư hỏng hệ thống bôi trơn
Hệ thống bôi trơn thông thường bao gồm: Bồn chứa, bơm, lọc, trao đổi nhiệt, van, đường ống, điện trở điều khiển nhiệt độ… các thiết bị hoạt động trong hệ thống bị hỏng sẽ tác động trực tiếp đến chất lượng dầu
Bảo dưỡng định kỳ Đại tu thiết bị
Mục đích của BDĐK tăng thêm thời gian vận hành máy
Thời gian vận hành máy
Hình 32 Hệ thống bồn dầu bôi trơn Hình 31 Biểu diễn thời gian vận hành máy và BDĐK
Bồn chứa, các lỗ vent, là các đường dẫn cho các vật lạ như; bụi, nước xâm nhập vào hệ thống bôi trơn Hay hư hỏng trao đổi nhiệt dẫn đến nước làm mát đi vào dầu bôi trơn là một ví dụ
3.6.3 Lưu trữ và bảo quản
Lưu trữ ngoài trời nên tránh nếu có thể Vì thời tiết có thể xóa sạch các nhãn trên phuy và xô, dẫn đến có thể sai lầm trong việc lựa chọn chất bôi trơn cho các ứng dụng cụ thể Hơn nữa, nhiệt độ ngoài trời thay đổi rộng rãi Với sự giãn nở và co lại của hơi nước có thể dẫn đến rò rỉ và lãng phí, khả năng ô nhiễm cũng tăng lên
Nước có thể thấm vào trong phuy thông qua các seal Và gây ô nhiễm hoặc phá hủy chất bôi trơn qua hình thức gỉ mặt trong của phuy Điều này có thể xảy ra ngay cả khi seal chưa được mở bao giờ
- Sử dụng nắp đậy phuy nếu số lượng quá ít
- Phuy phải được lưu trữ tách biệt khỏi mặt đất Và kê nghiêng để nước mưa không tập trung ngập các nắp seal
- Với số lượng lớn, bạn nên đặt phuy nằm ngang và tách biệt với mặt đất Cố định sao cho các nắp seal hướng 9 giờ và 3 giờ Điều đó giúp giảm thiểu sự xâm nhập của nước
Khi lưu trữ trong kho:
− Được lưu trữ và bảo quản trong nhà kho có mái che luôn là tốt nhất Được bảo vệ khỏi sự khắc nghiệt của thời tiết (nóng, lạnh) & sự xâm nhập của nước
− Luôn được niêm phong nếu chưa sử dụng
− Kho chứa dầu nhớt nên được đặt cách xa tất cả các loại ô nhiễm công nghiệp, bụi bẩn, ẩm ướt Không gian kho luôn được vệ sinh sạch sẽ
− Kho chứa dầu phải là khu vực cấm hút thuốc lá và cách xa nguồn nhiệt
− Trang bị đầy đủ bình chữa cháy dạng hóa chất khô hoặc bọt Thêm cả khay thùng chứa đầy cát
− Loại dầu có điểm chớp cháy thấp dưới 55 0 C nên được bảo quản trong hộp kín tránh nhiệt và thoáng khí
− Dùng dán nhãn, mã màu để nhận dạng sản phẩm dễ dàng Tránh nhầm lẫn trong quá trình sử dụng.
Mục tiêu
Các phương án thiết kế thiết bị thuộc lĩnh vực cơ khí thiết bị động và đề cặp đến chất lượng dầu bôi trơn, sẽ được tìm hiểu và phân tích ưu nhược điểm Từ đó, phương án thiết kế phù hợp nhất được chọn theo tiêu chí nhỏ gọn, tích hợp nhiều tính năng như điều chỉnh được lực kẹp, đo và hiển thị các thông số về lực, tải trọng,cường độ dòng điện và thời gian kiểm mẫu Thiết bị phải thể hiện được tính ổn định, đáp ứng yêu cầu kiểm tra nhiều mẫu kim loại khác nhau với lực kẹp lớn trong thời gian dài Thiết kết chế tạo ra một thiết bị chạy kiểm tra (test) mẫu dầu, tham số hóa chất lượng dầu bôi trơn bằng các hiển thị đo đạt bằng độ mài mòn, nhiệt độ, tải trọng, nhiệt độ Giải pháp giúp cho người kỹ thuật có kết luận ngay về chất lượng dầu bôi trơn hiện hữu, kịp thời đưa ra các khuyến cáo trách xảy ra hư hỏng của thiết bị, mà nguyên nhân từ dầu bôi trơn.
Nguyên lý kiểm tra mài mòn tiếp xúc ma sát
Hiện tại dầu bôi trơn cho các thiết bị động trong Nhà máy công nghiệp, đơn vị Phân tích được chỉ số độ nhớt, hàm lượng nhiểm nước, còn các thông số kỹ thuật khác của dầu, mỡ bôi trơn vẫn còn là một ẩn số Để chọn biện pháp an toàn cho thiết bị, thay mới dầu bôi trơn khi tới thời gian bảo dưỡng định kỳ là lựa cho tối ưu Tuy nhiên sẽ rất lãng phí nếu dầu bôi trơn đó vẫn còn dùng tốt Tình trạng nhiểm nước các bồn dầu do rò trao đổi nhiệt,
Hình 33 Nguyên lý test mài mòn do ma sát
Mẫu thử Dầu bôi trơn
Trục quay dầu bôi trơn sẽ bị phân lớp, nhũ tương, biến chất…Việc đánh giá chất lượng chỉ bằng thị giác là chưa đủ cơ sở để kết luận
Từ nguyên lý ăn mòn do ma sát và mối quan hệ giữa các thông số tải trọng, tốc độ, nhiệt độ, độ rung máy, cường độ dòng điện ở cùng một điều kiện như nhau (Hình 33) Ta thay đổi dầu bôi hoặc chất bôi trơn khác nhau, sẽ cho ra kết quả khác nhau Nếu dầu ở trạng thái bôi trơn tốt, mẫu thử (mẫu test) sẽ ít bị mài mòn và ngược lại chất lượng bôi trơn kém thì mẫu thử sẽ bị mòn nhiều và rộng.
Thiết kế cụm chi tiết
Hình 34 Sơ đồ nguyên lý máy
1.Động cơ điện 2 Khớp nối 3.Cặp bánh răng I và II,III 4 Trục quay
5 Mẫu thử 6 và 7 Tay đòn
8 Đối trọng 9 Xy lanh nâng hạ
Nguyên lý hoạt động: Động cơ (1) truyền tốc độ quay sang 2 cặp bánh răng thẳng
(3) Tải trọng (5) tạo lực ép mẫu thử lên trục quay (4) thông qua cơ cấu tay đòn Sự tiếp xúc ma sát của mẫu thử với trục (4) tạo ra ma sát và sinh nhiệt Trục (4) được ngâm trong mẫu dầu bôi trơn Tương ứng với đặc tính của dầu tốt hay xấu mà cho ra kết quả nhiệt độ tiếp xúc tương ứng Ngoài ra vết mài mẫu thử cũng giúp ta đánh giá được chất lượng mẫu dầu đang kiểm tra
Yêu cầu của thiết kế máy test dầu là phải nhỏ gọn, nhẹ, tiện lợi sử dụng trên công trường Tải trọng của máy nhỏ (5kg) và hộp số bánh răng trụ thẳng nên các yếu tố lực, mômen quán tính có giá trị rất nhỏ Yêu cầu động cơ có thể lắp được biến tần để điều chỉnh tốc độ Truyền động từ động cơ qua hộp số là truyền động khớp nối và 3 cặp bánh răng thẳng ăn khớp với nhau nên có ;
Hiệu suất bộ truyền 𝜂 = 0.993 [Bảng 2.3, trang 19 – Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí, tác giả Trịnh Chất, Lê văn Uyển –NXB Giáo dục]
Bảng 4.1 :Bảng chọn thông số động cơ
Công suất 1.5HP 1.1Kw Điện áp 220v
Hộp giảm tốc gồm 4 trục và 3 cặp bánh răng trụ, răng thẳng Trong đó có 3 bánh răng trụ nhỏ có thông số gống nhau và 3 bánh răng trụ lớn có kích thước giống nhau Kết cấu gọn nhẹ Vỏ hộp số được làm từ hợp kim nhôm Phương án bôi trơn là ngâm dầu tiếp xúc với bánh răng
Bảng 4.2 : Chọn tỷ số truyền và tốc độ vòng quay
Thông số hình học của bánh răng trụ nhỏ, và bánh răng lớn răng thẳng:
- Mô đun m =2 [Dãy 1, trang 99, Sách Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí, tác giả
Trịnh Chất, Lê văn Uyển –NXB Giáo dục]
Số răng của bánh răng nhỏ : Z1= 41 răng
Số răng của bánh răng lớn : Z2= 61 răng
Hình 35 Các thông số hình học của báng răng trụ thẳng
− Đường kính vòng chia của bánh răng nhỏ : d 1 = m.Z 1 = 2.41= 82mm
− Đường kính vòng chia của bánh răng lớn : d 2 = m.Z 2 = 2.61= 122mm
− Đường kính vòng đỉnh răng của bánh răng nhỏ: d a =m(Z 1 +2)mm
− Đường kính vòng đỉnh răng của bánh răng lớn: d a =m(Z 2 +2)6mm
− Khoảng cách giửa 2 tâm trục : 𝑎 = 𝑑 1 +𝑑 2
− Chọn vật liệu chế tạo bánh răng : C45 hoặc 40X
Hình 40 Hình tách các cụm chính Hình 39 Thiết kế trục 4
Chọn vòng bi: Với đường kính trục 12mm, và bánh răng trụ thẳng nên lực dọc trục khi hộp số hoạt động là rất thấp Chọn vòng bi SKF6001
Stt Cụm/Chi tiết số Tên gọi
1 2.1 Cụm truyền động trục quay chính
2 2.2 Cụm đòn bẩy kẹp viên bi thử nghiệm
3 2.3 Cụm cấp tải tạo lực ma sát 2.3
Stt Cụm/Chi tiết số Tên gọi
4 3.4 Cốc chứa dầu bôi trơn
Stt Cụm/Chi tiết số Tên gọi
3 4.3 Viên bi/ con lăn thử nghiệm
Hình 42 Cụm đòn bẩy kẹp viên bi thử nghiệm
Stt Cụm/Chi tiết số Tên gọi
6 5.6 Xy lanh khí nén nâng hạ tay đòn
Hình 43 Cụm cấp tải tạo lực ma sát
Stt Cụm/Chi tiết số Tên gọi
10 6.10 Đồng hồ hiển thị tốc độ quay trục chính
11 6.11 Cảm biến nhiệt độ cốc dầu
12 6.12 Cảm biến nhiệt độ dầu trong hộp giảm tốc
Hình 44 Cụm bảng điều khiển
Hình 45 Máy test dầu bôi trơn sau khi lắp ghép
Hình 46 Máy test dầu bôi trơn sau khi lắp ghép thực tế
Quy trình vận hành
Bước 1: Xác định các thông số đầu vào của thử nghiệm: trọng lượng ban đầu của viên bi, tải trọng và thời gian thử nghiệm cần thiết Lập bảng ghi lại các giá trị trong quá trình thử nghiệm (gọi tắt là giá trị thử nghiệm) bao gồm: tốc độ vòng quay trục chính, giá trị cường độ dòng điện và nhiệt độ dầu bôi trơn tại cốc dầu
Bước 2: Gắn viên bi thử nghiệm vào vị trí, châm lượng dầu bôi trơn cần đánh giá vào cốc dầu ngang với vạch mức quy định trong cốc
Bước 3: Bật công tắc nguồn 6.1 để khởi động thiết bị, quan sát tình trạng hoạt động của thiết bị thông qua đèn trạng thái 6.3
Bước 4: Đặt các khối tạ tương ứng với tải trọng cần tác dụng lên viên bi, thiết lập thời gian thử nghiệm cần thiết
Bước 5: Nhấn nút Start để bắt đầu thử nghiệm Chú ý quan sát, ghi nhận lại các giá trị ban đầu khi dầu chưa kịp lan đến vị trí tiếp xúc giữa trục chính và viên bi thử nghiệm
Bước 6: Quan sát ghi nhận lại các giá trị thử nghiệm khi dầu bôi trơn đến được vị trí tiếp xúc giữa trục chính và viên bi thử nghiệm sau 30 giây
Bước 7: Quan sát ghi nhận lại các giá trị thử nghiệm khi kết thúc thời gian thử nghiệm được thiết lập
Bước 8: Tháo viên bi thử nghiệm ra và cân lại Ghi lại giá trị trọng lượng viên bi sau thử nghiệm.
Kết quả
Bảng 5.1: Kết quả chạy thực nghiệm loại dầu Castrol VG46 đã qua sử dụng
Khối lượng bi ban đầu (g)
Khối lượng bi sau Test (g)
Khối lượng tải trọng (g) t- 30 (s) t = 5 (ph) n (v/ph) I(A) Nhiệt độ n (v/ph) I (A) Nhiệt độ
VG46 đã qua sử dụng
Khối lương bi ban đầu (g)
Khối lượng bi sau Test (g)
Khối lượng tải trọng (g) t- 30 (s) t = 5 (ph) n (v/ph) I(A) Nhiệt độ n (v/ph) I (A) Nhiệt độ
Bảng 5 2 Kết quả chạy thực nghiệm loại dầu Castrol VG46 mới
Đánh giá
5.4.1 Sự mài mòn và giảm khối lượng của viên bi
Bảng 5.3: So sánh khối lượng
Khối lượng trung bình bi ban đầu (g)
Khối lượng trung bình bi sau test (g)
Dầu VG46 đã qua sử dụng 40.1 38.9
Dầu mới 40.1 39.7 a Mẫu viên bi ở cốc dầu VG46 đã qua sử dụng b Mẫu viên bi ở cốc dầu VG46 là dầu mới
Hình 50 Mẫu viên bi qua 2 lần chạy thử nghiệm
Hình 51 Biểu đồ hao mòn khối lượng
Kết quả hình ảnh cho thấy vết mòn (ở hình 47a) lớn hơn so với vết mòn ở (hình 47b)
Cân khối lượng viên bi (Bảng 03) cho thấy sự hao mòn khối lượng của viên ở dầu VG46 đã qua sử dụng là lớn hơn so với dầu VG46 còn mới
5.4.2 Sự thay đổi của cường độ dòng điện, tốc độ, nhiệt độ
Bảng 5 4: So sánh sự thay đổi của cường độ dòng điện, tốc độ, nhiệt độ
Loại dầu Tốc độ n (v/ph)
Cường độ dòng điện I(mA)
VG46 Đã qua sử dụng 172.7 16 38
VG46 Đã qua sử dụng VG46
Khối lượng trung bình của viên bi sau khi test
Khối lượng trung bình bi ban đầu (g)
Khối lượng trung bình bi sau test (g)
Hình 52 Biểu đồ thay đổi giá trị của cường độ dòng điện và nhiệt độ (t = 30s)
Bảng 5.5: So sánh sự thay đổi của cường độ dòng điện, tốc độ, nhiệt độ
Thời gian chạy máy t = 5 phút
Loại dầu Tốc độ n (v/ph)
Cường độ dòng điện I(mA)
VG46 Đã qua sử dụng
Cường độ dòng điện I(mA)
VG46 Đã qua sử dụng
Hình 53 Biểu đồ thay đổi giá trị của cường độ dòng điện và nhiệt độ (t = 5 phút)
Nhận xét – Đánh giá : Qua biểu đồ và các thông số thu thập sau số lần chạy máy Các tham số được hiển thị của dầu VG46 đã qua sử dụng luôn cao hơn giá trị của dầu VG46 còn mới Thông số tốc độ động cơ thay đổi nhỏ do động cơ dẫn động hộp số có Mô-men quán tính lớn Còn lại các thông số khác như nhiệt độ, cường độ dòng điện, khối lượng lượng viên bi, điều phụ thuộc vào đặt tính và chất lượng của dầu bôi trơn đó có tốt hay xấu Nghĩa là dầu có chất lượng tốt thông số thay đổi sẽ thấp và ngược lại, dầu có chất lượng kém thì thông số sẽ thay đổi lớn
Cường độ dòng điện I(mA)
Thời gian chạy máy t = 5 phút
VG46 Đã qua sử dụng
Thực hiện tương tự với các loại mẫu dầu khác ta có bảng ghi nhận kết quả như sau:
Bảng 5 6 : Kết quả các chỉ số của các loại dầu
STT Loại nhớt Số lần
Khối lương bi ban đầu (g)
Khối lượng bi sau test (g)
Khối lượng tải trọng (g) t = 30 (s) t = 5 (ph) n (v/ph) I(A) Nhiệt độ n (v/ph) I (A) Nhiệt độ
Dầu VG680 Đã qua sử dụng
Dầu VG220 Đã qua sử dụng
STT Loại nhớt Số lần
Khối lương bi ban đầu (g)
Khối lượng bi sau test (g)
Khối lượng tải trọng (g) t = 30 (s) t = 5 (ph) n (v/ph) I(A) Nhiệt độ n (v/ph) I (A) Nhiệt độ