đồ án tốt nghiệp tổng quan về dầu nhờn.DOC

áp dụng lý thuyết bôitrơn thuỷ động học vào thiết kế, chế tạo và sử dụng máy móc Khi trục quay trong vòng bi thì lớp dầu hoàn toàn ngăn cách các bề mặtlàm việc với nhau và nh vậy nó ngă

Mở đầu

Trên thế giới hiện nay, dầu nhờn vẫn là chất bôi trơn chủ yếu trong cácngành công nghiệp và dân dụng Với vai trò quan trọng của mình, dầu nhờn đãtrở thành một loại vật liệu công nghiệp không thể thiếu Cùng với sự phát triểncủa xã hội các loại máy móc, thiết bị, công cụ đợc đa vào ứng dụng trong côngnghiệp và dân dụng ngày càng nhiều, dẫn đến mức tiêu thụ dầu bôi trơn tănglên không ngừng trong những năm qua Theo thống kê mức tiêu thụ dầu mỡ bôitrơn hiện nay khoảng 40 triệu tấn mỗi năm ở nớc ta tuy mức tiêu thụ dầu mỡbôi trơn thấp hơn nhiều so với các nớc phát triển nhng cũng đạt ở mức 100.000tấn mỗi năm đối với dầu bôi trơn và mức tăng trởng là 4-8% mỗi năm Toàn bộlợng dầu này nớc ta phải nhập từ nớc ngoài dới dạng thơng phẩm hoặc ở dạngdầu gốc cùng với các phụ gia rồi tự pha chế, nh vậy hàng năm nhà nớc ta phải

bỏ ra một ngoại tệ lớn để đáp ứng nhu cầu về bôi trơn cho các ngành côngnghiệp và dân dụng trong nớc Nền công nghiệp dầu khí Việt Nam tuy mới chỉdừng lại ở mức khai thác song đã đóng góp một nguồn ngoại tệ đáng kể chonền kinh tế quốc dân Ngày nay dầu khí Việt Nam đang là một trong nhữngngành công nghiệp mũi nhọn và dự án với xu hớng phát triển mạnh, đặc biệt là

dự án nhà máy Dung Quất đi vào hoạt động Khi đó đáp ứng đợc một phần lớnnhu cầu về dầu bôi trơn trong nớc và tiết kiệm đợc một lợng lớn ngoại tệ mà dựkiến để nhập khẩu dầu bôi trơn

Trớc vấn đề cấp thiết đó, các tập thể khoa học lớn đang không ngừngnghiên cứu thành phần, tính chất của dầu mỏ nói chung và các cấu tử nói riêng

để hoàn thiện các phơng pháp khai thác và chế biến nguồn tài nguyên quý giánày Khi sử dụng dầu nhờn làm chất lỏng bôi trơn giữa các bề mặt lớp tiếp xúccủa các chi tiết máy móc nhằm mục đích giảm mài mòn, giảm ma sát, tảnnhiệt, làm mát Nhờ vậy giảm đợc tiêu hao năng lợng để thắng lực ma sát sinh

ra khi các chi tiết máy chuyển động, Nói chung, dầu nhờn có ứng dụng rất rộngrãi trong đời sống hiện nay Đặc biệt nó có tầm quan trọng lớn đối với các loạimáy móc, nếu thiếu chúng thì máy móc thiết bị không thể làm việc đợc

Chơng I Tổng quan về dầu bôi trơn

Có nhiều dạng ma sát:

+ Ma sát trợt: Khi một vật khác trợt trên một vật khác, bề mặt của chúngtiếp xúc với nhau thì sinh ra một lực ma sát gọi là lực ma sát trợt

+ Ma sát lăn: Khi một vật hình tròn hoặc cầu lăn trên bề mặt của vật khác

và hai vật tiếp xúc với nhau tại một điểm hoặc một đờng thì sinh ra một lực masát gọi là ma sát lăn Ma sát trợt thờng lớn gấp 10  100 lần ma sát lăn ( trongtrờng hợp so sánh của các bề mặt khô, tức là ma sát xuất hiện khi một vật rắnchuyển động trên bề mặt một vật khác và giữa hai vật đó không có chất bôitrơn)

+ Ma sát khô

- Nguyên nhân của ma sát khô:

* Do sự liên kết cơ học của các chỗ lỗi trên bề mặt vật rắn

* Do tác động tơng hỗ giữ các phân tử của các bề mặt làm việc tại các

điểm tiếp xúc

+ Ma sát tĩnh: là ma sát đo đợc ở trạng thái bắt đầuchuyển động của bềmặt

+ Ma sát động: là ma sát đo đợc trong quá trình chuyển động của bề mặt

Ma sát tĩnh lớn hơn ma sát động là do khi chuyển động không phải toàn bộhai bề mặt tiếp xúc với nhau mà sự tiếp xúc thực sự chỉ xảy ra ở một số điểmcủa bề mặt, ngay cả khi bề mặt tiếp đợc gia công rất nhẵn, lực ma sát phụ thuộcvào tiếp điểm và năng lợng liên kết của các tiếp điểm này Hơn nữa, khi bắt đầuchuyển động thì các bề mặ phải có một gia tốc đủ lớn để thắng đợc lực quántính cản trở chuyển động

Hiện tợng ma sát luôn kéo theo sự hao phí công nhằm khắc phục ma sát vàlàm toả nhiệt, gây mài mòn các chi tiết làm việc.

Trong khi cố gắng giảm bớt hao phí sức để khắc phục ma sát khi các bềmặt làm việc đợc bôi trơn bằng dầu thì ma sát giảm xuống rất nhiều, thậm chí

ma sát trợt ở các bề mặt đợc bôi trơn có thể nhỏ hơn ma sát lăn nữa Khi có hai

bề mặt chuyển động lên nhau đợc ngăn cản bởi một lớp dầu thì sẽ xuất hiện masát lỏng, tức là một lợng ma sát trong bản thân lớp dầu giữa các phân tử dầu, l-ợng tổn thất ma sát lỏng so với ma sát khô thì nhỏ hơn rất nhiều

Ma sát lỏng so với ma sát khô có nhiều u điểm hơn nh:

+ Độ mài mòn các chi tiết giảm đi rất rõ

+ Tổn thất công suất chống ma sát giảm đi

+ Các chi tiết bị nóng ít hơn

+ Các vật ma sát có thể chịu đợc tải trọng lớn hơn

+ Nâng cao độ bền và kéo dài thời gian hoạt động của các chi tiết làm việc

1.2 Bôi trơn và vai trò của dầu bôi trơn.[5]

1.2.1.Bôi trơn

Bôi trơn là biện pháp làm giảm masat và mài mòn đến mức thấp nhất bằng cách tạo ra giữa bề mặt masat một lớp chất đợc gọi là chất bôi trơn Hầu hết cácchất bôi trơn là chất lỏng

Chất lỏng để làm vật liệu bôi trơn cần có các tính chất sau:

Yêu cầu chất lỏng phải có khả năng chảy loang trên bề mặt kim loại Tínhchất này còn có nhiều tên nh: “ Tính bôi trơn, khả năng bôi trơn, tính bámdính ” Chất lỏng có tính chất bôi trơn thì dễ chảy loang trên bề mặt kim loại,

đi vào những khe nhỏ và bám chắc lên bề mặt Lực liên kết giữa các phân tửchất lỏng với nhau cũng là tính chất cần thiết của chất lỏng dùng làm chất bôitrơn Lực liên kết giữa các phân tử của một chất lỏng càng lớn thì lực ma sátgiữa các phân tử chuyển động của chất lỏng càng lớn áp dụng lý thuyết bôitrơn thuỷ động học vào thiết kế, chế tạo và sử dụng máy móc

( Khi trục quay trong vòng bi thì lớp dầu hoàn toàn ngăn cách các bề mặtlàm việc với nhau và nh vậy nó ngăn cản không cho các bề mặt kia tiếp xúctrực tiếp với nhau ) ngời ta đã khẳng định đợc các yếu tố cơ bản sau: + Số lợng ma sát của các chi tiết làm việc phụ thuộc vào các điều kiện làmviệc chủ yếu của chúng

+ Bề dày để đảm bảo bôi trơn lỏng

+ Tác dụng làm mát của dầu nhờn

+ Dầu có độ nhớt phù hợp với từng điều kiện làm việc.

Để thực hiện bôi trơn lỏng ổ đỡ với lợng hao phí công suất do ma sát nhỏnhất cần phải tính đến hàng loạt các yếu tố Độ nhớt của dầu, tải trọng trên ổ

đỡ, Tốc độ chuyển động của các chi tiết làm việc, diện tích các bề mặt làmviệc, khe hở giữa các chi tiết làm việc, tình trạng nhiệt độ của ổ đỡ

Các nguyên lý bôi trơn lỏng đều đợc biểu diễn bằng những công thức toánhọc Ngày nay có nhiều phơng pháp tính toán lỏng bôi trơn cho các chi tiết masát nhng đều dựa trên cơ sở những nguyên lý bôi trơn thuỷ động do Petrop đara

+ Trong trờng hợp ma sát lỏng, nếu độ nhớt của dầu, tốc độ trợt của các chitiết làm việc và bề mặt tiếp xúc của chúng tăng thì lợng tổn thất do ma sát sẽtăng lên

+ Đối với các chi tiết làm việc có chuyển động nhanh cần dùng dầu có độnhớt thấp và ngợc lại

+ Khe hở giữa các chi tiết làm việc càng lớn thì dầu bôi trơn càng cần độnhớt cao

+ Tải trọng trên các chi tiết làm việc càng lớn thì độ nhớt càng cao

Vậy bôi trơn là một vấn đề hết sức quan trọng trong công nghiệp hiện đạicũng nh trong các lĩnh vực công nghệ từ trớc đến nay Có nhiều tác nhân bôitrơn, với các cơ chế khác nhau nhng có chung một đặc điểm là giảm ma sáttrong quá trình chuyển động Có thể nói hai vấn đề ma sát và bôi trơn có quan

hệ mật thiết với nhau luôn luôn có mặt cùng nhau trong các quá trình côngnghệ

1.2.2.Vai trò của dầu bôi trơn [5]

12.2.1.Dầu nhờn bôi trơn máy.

Dầu nhờn có nhiều công dụng trong đó có công dụng quan trọng nhất là bôitrơn các bề mặt có chuyển động trợt giữa các chi tiết, làm giảm ma sát, do đólàm giảm tổn thất cơ giới trong động cơ, tăng hiệu suất có ích của toàn độngcơ, tức là tăng tính hiệu quả kinh tế cho hoạt động của động cơ Nguyên nhâncủa việc giảm ma sát là do khi bôi trơn sẽ có sự thay thế trực tiếp giữa các chitiết máy bằng ma sát nội tại của màng chất lỏng ngăn cách các chi tiết máy Masát nội tại giữa các màng chất lỏng này luôn luôn nhỏ hơn rất nhiều so với cácdạng ma sát khác

1.2.2.2 Dầu nhờn giảm mài mòn máy:

Dầu nhờn có tác dụng ngăn chặn tối đa sự mài mòn xảy ra ở các nơi cónhiều chuyển dịch tơng đối giữa các bề mặt với tốc độ thấp, ở giữa các bề mặtchịu tải cao.

ở điều kiện nhiệt độ và áp lực cao, màng dầu bôi trơn dễ có khả năng bịphá huỷ nên yêu cầu trong dầu bôi trơn phải có những phụ gia chống mài mòndầu, tạo thành trên các chi tiết kim loại một màng chất bảo vệ bền vững chúng

sẽ trợt dọc theo nhau mà không gây hiện tợng mài mòn các bề mặt kim loại

1.2.2.3 Dầu nhờn chống ăn mòn kim loại.

Nớc là một nguyên nhân gây nên sự gỉ sét của các chi tiết đợc chế tạo từkim loại Mỗi một thể tích nhiên liệu đốt cháy trong động cơ sản ra hơn một thểtích nớc, mặc dù phần lớn lợng nớc này ở thể hơi và thoát ra qua ống xả, tuynhiên còn một ít đọng lại trong lòng xi lanh hay lọt qua xecmăng và ngng lạitrong cacte Hiện tợng này thờng xảy ra khi thời tiết lạnh hay khi động cơ cha

đợc sởi ấm Thêm vào đó các sản phẩm phụ sinh ra do nhiên liệu cháy dở

Nh-ng khi cháy có tính ăn mòn cùNh-ng lọt qua xecmăNh-ng rồi Nh-ngNh-ng lại hoặc hoà tantrong dầu, ngoài ra còn các chất axít đợc tạo thành do sự oxy hoá dầu Vì vậykhả năng tạo gỉ sét và ăn mòn càng trở nên trầm trọng Các chi tiết cần đợc bảo

vệ chống lại sự ăn mòn và chống gỉ

Màng dầu bôi trơn phủ lên bề mặt các chi tiết ma sát có tác dụng chống gỉsét cho máy móc trong thời gian ngừng hoạt động, các bộ phận ẩm ớt nh tuốcbin hơi, máy móc làm việc trên công trờng, đồng ruộng Ngoài ra chúng còn cótác dụng hạn chế tối đa sự lan truyền của chất axit, một sản phẩm của quá trìnhcháy các loại nhiên liệu nhiều lu huỳnh trong động cơ diezel Tuổi thọ của

động cơ phụ thuộc một phần vào khả năng trung hoà của dầu máy đối vớinhững hợp chất có tác dụng ăn mòn Để dầu nhờn đảm bảo đợc tính năng nàyphải sử dụng các phụ gia mang tính kiềm có tác dụng trung hoà các axit tạo rakhi nhiên liệu cháy Thông thờng trong quá trình sử dụng dầu nhờn, hàm lợngphụ gia ngày sẽ giảm dần khi phụ gia thấp dới quy định cho phép thì dầu khôngcòn đủ phẩm chất và phải thay thế

1.2.2.4 Dầu nhờn làm mát máy.

Do ma sát tại các bề mặt làm việc nh piston- xylanh trục khuỷu – bậc lót

đều phát sinh nhiệt Mặt khác một số chi tiết nh piston, vòi phun còn nhận nhiệtcủa khí cháy truyền đến Do đó nhiệt độ ở một số chi tiết là rất cao, có thể pháhỏng các điều kiện làm việc bình thờng của động cơ nh gây ra bó kẹt, giảm độ

bền của các chi tiết, kích nổ ở động cơ xăng, giảm hệ số nạp Nhằm giảm nhiệtcho các chi tiết máy cần có hệ thống làm mát trong quá trình động cơ hoạt

động Làm mát động cơ dựa vào hệ thống làm mát chỉ thực hiện đợc 60% côngviệc làm mát Nớc làm mát phần trên động cơ là các đỉnh xylanh, lòng xylanh

và các van, còn trục khuỷu các ổ đỡ, trục cam, các bánh răng, piston và cáccụm chi tiết khác đợc làm mát bằng dầu máy Dầu máy cacte theo hệ thống bôitrơn ( có nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ chi tiết ) đợc dẫn đến các bề mặt có nhiệt

độ cao để tải bớt nhiệt đi và cacte lại đợc làm mát bằng bộ tản nhiệt không khí

Đặc biệt dầu bôi trơn là phơng tiện chính làm mát piston Thực tế cho thấy khidòng dầu làm mát dẫn đến đỉnh dới của piston gặp trục trặc thì piston sẽ bị kẹtngay Nếu vì một lý do nào đó lợng dầu không đủ để tản bớt nhiệt, khiến nhiệt

độ vợt ngỡng an toàn sẽ làm cho kim loại của vòng bị nóng chảy ra và bị pháhuỷ

Chức năng làm mát này đòi hỏi phải chịu nhiệt độ cao nghĩa là dầu giữ đợctính ổn định, không bị biến chất do tác dụng của oxy trong không khí ở nhiệt

độ cao Để đạt đợc tính ổn định đó trên thực tế phải nhờ tới các phụ gia chốngoxy hoá Muốn tản nhiệt tốt phải thay dầu trớc khi độ nhiễm bẩn của dầu quácao nằm tại các hệ thống dẫn dầu, đồng thời giữ mức dầu trong cacte cao hơnmức dầu tối thiểu cho phép

1.2.2.5 Dầu nhờn làm kín máy

Màng dầu bôi trơn ngăn cách các chi tiết chuyển động trong động cơ, ngoàitác dụng bôi trơn, giảm ma sát, chống mài mòn còn có tác dụng làm kín Trênthực tế bề mặt của xecmăng, rãnh xecmăng và thành xylanh không trơn tru.Qua kính hiển vi ta sẽ thấy bề mặt của chúng nhấp nhô Chính vì thế xecmăngkhông thể hoàn toàn ngăn cản hơi đốt từ trong buồng đốt có áp suất cao lọt rangoài vào cacte là nơi có áp suất thấp, do vậy làm giảm công suất của động cơ.Dầu máy có chức năng lấp vào các khoảng trống giữa các bề mặt xecmăng vàthành xylanh, có tác dụng làm kín, ngăn cản tối đa không cho các khí nóngtrong quá trình đốt cháy đi qua xecmăng của piston đi vào cacte Độ kín của hệpiston – xecmăng – xylanh phụ thuộc vào độ nhớt của dầu bôi trơn Vì vậykhi lắp ráp cụm chi tiết máy phải bôi trơn dầu vào rãnh xecmăng và bề mặtxylanh

1.2.2.6 Dầu nhờn làm sạch.

Trên bề mặt ma sát, trong quá trình làm việc thờng có vảy rắn tróc ra khỏi

bề mặt Dâù bôi trơn sẽ cuốn trôi các vảy tróc, sau đó giữ lại trong các bầu lọc

của hệ thống bôi trơn tránh cho bề mặt bị cào xớc Vì vậy khi động cơ chạy ràsau khi lắp ráp hoặc sửa chữa thờng có nhiều mạt kim loại còn sót lại trong quátrình lắp ráp và nhiều vảy tróc ra khi chạy rà nên phải dùng dầu bôi trơn có

dộ nhớt nhỏ để tăng khả năng rửa trôi các mạt bẩn trên bề mặt và sau đó chạy

rà phải thay nhớt mới phù hợp hơn Ngoài ra, trong động cơ diezen khi nhiênliệu cháy tạo ra muội than, càn tránh hiện tợng muội bám cặn trên thành pístonnhiều gây cháy xecmăng, cũng nh muội làm nghẽn bộ lọc các đờng dẫn dầubôi trơn Trong động cơ xăng pha chì khi xăng cháy cũng tạo ra một lợng muộichì, cần tránh sự đóng cặn của muội chì Tất cả hiện tợng vừa nói trên góp phầntạo ra hai loại cặn trong dầu máy trong quá trình làm việc là cặn bùn và cặncứng

Cặn bùn đợc tạo thành do sự kết hợp giữa hơi nớc, bụi, sản phẩm xuống cấp

và nhiên liệu cháy dở Ban đầu cặn bùn tồn tại ở dạng những hạt rất nhỏ màkhông có bầu lọc nào có thể tách chúng ra đợc Lúc ban đầu tác hại không lớnvì chúng ít và rời rạc Nhng cùng với thời gian cặn bùn tích tụ nhiều, đóng cụclại và sẽ gây tác hại, làm hạn chế sự lu thông của dầu

Cặn cứng ( Vecni ) là sản phẩm của quá trình oxy hoá các hợp phần kém ổn

định có trong dầu trong nhiệt độ và áp suất cao Cặn cứng làm thành một lớpcứng trên các chi tiết có nhiệt độ cao của động cơ Các bộ phận bơm, xecmăng,piston và các ổ đỡ rất dễ bị đóng cặn cứng Nếu để cho các cặn cứng tích tụ trêncác chi tiết này động cơ không thể làm việc một cách bình thờng đợc

Dầu nhờn với phụ gia tẩy rửa sẽ có tác dụng ngăn cản sự tích tụ của cặnbùn, cặn cứng, giữ cho bề mặt các chi tiết luôn đợc sạch và tạo điều kiện cho

động cơ hoạt động một cách trơn tru

Để đảm bảo các công dụng của dầu bôi trơn yêu cầu dầu bôi trơn có thànhphần và có chất lợng phù hợp Thành phần và chất lợng đó phụ thuộc vào cácloại dầu nhờn gốc và các phụ gia sử dụng trong pha chế cũng nh điều kiện tạixởng pha chế dầu nhờn

II Phân loại dầu nhờn[1]

2.1 Phân loại theo nguồn gốc

2.1.1 Dầu gốc khoáng

Các dầu gốc khoáng đợc sản xuất từ dầu mỏ bằng các quá trình tinh chếchọn lọc Do nguyên liệu để sản xuất dầu mỏ có giá thành rẻ nên chúng đợc sửdụng phổ biến nhất Bản chất của dầu thô và công nghệ sản xuất quyết địnhtính chất vật lý và hoá học của dầu gốc tạo thành Dầu gốc khoáng là hỗn hợp

của các phân tử đa vòng có đính mạch nhánh parafin Dầu gốc khoáng đợcphân thành dầu gốc parafin, naften tuỳ theo loại nào chiêm u thế Quá trình sảnxuất dầu gốc khoáng phải qua các công đoạn nh: Chng cất chân không, táchchiết bằng dung môi, tách sáp, làm sạch Việc lựa chọn dầu gốc để pha chếchất bôi trơn phụ thuộc vào độ nhớt, mức độ tinh chế,độ ổn định nhiệt và khảnăng tơng hợp với các phụ gia hoặc vật liệu mà dầu sẽ tiếp xúc trong qúa trình

sử dụng làm nguyên liệu sản xuất có độ nhớt nằm trong khoảng 11  150mm2/

s ở 400C, trong khi độ nhớt của các phân đoạn cặn lại khoảng 140  1200mm2/

s ở 400C

Cách gọi tên tạo ra sự phân biệt các phân đoạn dầu chng cất và dầu cặn theo

độ nhớt Hiện nay các loại dầu gốc có chỉ số độ nhớt trên 85 đợc coi là dầu cóchỉ số độ nhớt cao (HVI), dầu gốc có chỉ số độ nhớt dới 30 đợc coi là dầu cóchỉ số độ thấp (LVI), còn lại là dầu có chỉ số độ nhớt trung bình (MVI); ngoài

ra nếu chỉ số độ nhớt cao hơn140 thì đợc gọi là dầu có chỉ số độ nhớt rất cao(VHVI) hoặc xiêu cao (XHVI)

2.1.2 Dầu gốc tổng hợp.

Dầu gốc tổng hợp là các chất bôi trơn đợc tổng hợp bằng phản ứng hoá học

từ các hợp chất có phân tử lợng thấp Dầu khoáng bị hạn chế bởi nguồn gốc dầuthô nên không đủ các tính năng bôi trơn thích hợp cho tất cả các loại động cơ,máy móc kể cả khi đã đợc xử lý sâu và thêm các phụ gia Do có các tính chấtbôi trơn rất tốt, khoảng nhiệt độ làm việc rộng (-550C đến 3200C), nhiệt độ

đông đặc thấp, độ bền nhiệt cao nên dầu tổng hợp thờng đợc sử dụng cho cácmục đích đặc biệt Các dầu tổng hợp đợc chia thành các nhóm hoá chất độc lập,quan trọng nhất là:

ớc, tuy nhiên do giá thành cao nên cha đợc sử dụng rộng rãi

Các hydrocacbon tổng hợp gồm các hợp chất chỉ chứa cacbon và hydro đợctạo thành bởi các quá trình polyme hoá, ankyl hoá hoặc ngng tụ Chúng có chỉ

số độ nhớt cao có thể đạt tới 170 với độ linh động tốt,điểm đông thấp, bền oxy

hoá và bền nhiệt tới 3150C, vì thế thờng đợc sử dụng làm dầu động cơ, dầutuabin, dầu máy nén, dầu truyền động và dầu thuỷ lực.

Các este hữu cơ gồm các hợp chất chứa cacbon, hydro, oxy với một hoặcnhiều liên kết este trong phân tử đợc tạo thành từ các axit đa chức hoặc rợu đachức Do có các tính chất bôi trơn tốt, độ bay hơi thấp, bền oxy hoá và bềnnhiệt, đặc biệt là độ linh động ở nhiệt độ thấp rất tốt nên đợc sử dụng hầu hết ởcác động cơ phản lực máy bay hoặc pha vào dầu động cơ, dầu máy nén, dầutruyền động

Các polyglycol là các polyme có liên kết oxy trong phân tử đợc sử dụngphổ biến nhất với khoảng độ nhớt rộng Chúng là các chất bôi trơn rất tốt, độdẫn nhiệt cao, điểm đông thấp và ít hoà tan các tác nhân hoá học nên rất tốt chocác loại dầu máy nén, dầu thuỷ lực

Các este photphat gồm nhiều hợp chất đa dạng với cấu trúc gốchydrocacbon liên kết với nhóm photphat Ngoài các tính chất bôi trơn tốtchúng còn có một đặc điểm nổi bật là khả năng chịu lửa rất tốt nên thờng đợc

sử dụng làm các dầu chịu lửa trong công nghiệp Ngoài ra còn có một số chất ợng chuyên dùng nh hợp chất chứa halogen, silic, nitơ với số lợng nhỏ cho cácmục đích đặc biệt

l-Những u điểm chung của dầu nhờn tổng hợp so với dầu gốc khoáng

+ u điểm kỹ thuật

Độ bền ôxy hoá cao, đặc tính nhiệt nhớt cao, độ bay hơi thấp, nhiệt độ đông

đặc thấp, độ bôi trơn tốt, không độc hại

+ u điểm ứng dụng

Nhiệt độ làm việc cao hơn, khoảng làm việc rộng hơn, giảm tiêu hao dầu, làmviệc đợc ở nhiệt độ thấp hơn, tiết kiệm năng lợng, không gây độc hại khi tiếpxúc với thực phẩm

2.2 Phân loại theo đối tợng sử dụng.

2.2.1.Dầu nhờn động cơ.[5]

Dầu nhờn động cơ đợc sản xuất chủ yếu từ dầu chng cất và dầu cặn Mặt khác có thể đi từ dầu tổng hợp tuy nhiên loại dầu sản xuất từ dầu tổng hợp có giá trị cao Dầu nhờn động cơ có nhiều chủng loại nhằm đáp ứng tính năng kỹ thuật của các loại động cơ Để thuận lợi cho việc sử dụng và thay thế ngời ta th-ờng phân loại dầu động cơ theo phạm vi sử dụng và theo độ nhớt của chúng

a Phân loại theo phạm vi sử dụng:

ở Liên Xô cũ, dầu nhờn động cơ đợc phân loại theo GOST 17476 – 72 ởcác nớc t bản dầu nhờn động cơ đợc phân thành nhóm theo phạm vi sử dụngtheo cách phân loại của API – 1970 (American-Petroleum-Institute) Hiệp hội

kỹ s ô tô Mỹ (SAE) đã đa ra cách phân loại dầu động cơ theo cấp độ nhớt SAE.Theo đó dầu động cơ đợc phân thành 11 cấp gồm: 0W, 5W, 10W,15W, 20W,25W, 20, 30, 40, 50, 60 Trong đó các cấp độ nhớt có kèm chữ W chỉ dầu mùa

đông, các cấp độ nhớt không chỉ chữ cái W chỉ dầu mùa hè, dầu 4 mùa là loạidầu đồng thời thoả mãn yêu cầu của cả 2 nhóm trên

VD: 20W-50 có nghĩa là dầu này khi sử dụng ở môi trờng có nhiệt độ thấpthì sẽ có độ nhớt tơng đơng với dầu SAE 20W nhng ở môi trờng có nhiệt độcao thì độ nhớt tơng đơng với dầu SAE-50 Chính vì vậy dầu này có thể sửdụng quanh năm ở các nớc có các mùa nhiệt độ chênh lệch nhau

Nhóm dầu nhờn Phạm vi sử dụng

B2 Động cơ xăng cờng hóa ít

V2 Động cơ diezel cờng hoá trung bình

G2 Động cơ diezel cờng hoá cao

D Động cơ diezel cờng hóa cao làm việc ở điều kiện nặng

Nhóm Phạm vi sử dụng

Nhóm S: Dùng cho động cơ xăngSA

Động cơ kiểu cũ, làm việc ở tải trọng nhẹ, cha có yêu cầu về phụgia

SB

Dùng cho động cơ xe tải cực nhẹ, chỉ cần một lợng phụ gia bảo vệtối thiểu

SC

Dùng cho các loại xe con và một số xe tải sản xuất trớc năm 1964

đợc chế tạo cho dịch vụ bảo hành, bảo dỡng động cơ xăng, có khảnăng hạn chế cặn, gỉ, mài mòn ở nhiệt độ cao

SD

Dùng cho xe con và xe tải sản xuất trớc năm 1968 chịu tải trọngcao có các tính năng tốt hơn cấp SC

SE

Dùng cho xe con và xe tải chịu tải trọng nặng, sản xuất trớc 1972,

Có khả năng chống oxy hoá cao,chống tạo cặn, gỉ, ăn mòn ở nhiệt

độ cao tốt hơn cấp SD

SF

Dùng cho động cơ tải trọng nặng và dùng xăng không chì, sảnxuất trớc 1980, có độ ổn định oxy hoá, chống mài mòn cao hơncấp SD

SG

Tiêu biểu cho các loại dầu động cơ xăng hiện nay của xe con, xetải, xe du lịch chịu tải trọng nặng và dùng xăng không chì, sảnxuất trớc năm 1989, khả năng chống oxy hoá, ăn mòn tốt hơn cấpSF

SJ

Tiêu biểu cho các loại dầu động cơ xăng mới nhất hiện nay, dùngcho xe con, xe tải, xe đua chịu tải trọng nặng, dùng xăng khôngchì sản xuất trớc năm 1995

Bảng 2: Phân loại dầu nhờn động cơ xăng theo tiêu chuẩn API

CC

Dùng cả cho động cơ xăng và động cơ diezel có tang áp làmviệc ở điều kiện tải trọng nặng

Hiệp hội kỹ s ô tô Mỹ (SAE) đã đa ra cách phân loại dầu động cơ theo cấp

độ nhớt SAE Theo đó dầu động cơ đợc phân thành 11 cấp gồm: 0W, 5W,10W,15W, 20W, 25W, 20, 30, 40, 50, 60 Trong đó các cấp độ nhớt có kèmchữ W chỉ dầu mùa đông, các cấp độ nhớt không chỉ chữ cái W chỉ dầu mùa

hè, dầu 4 mùa là loại dầu đồng thời thoả mãn yêu cầu của cả 2 nhóm trên

VD: 20W-50 có nghĩa là dầu này khi sử dụng ở môi trờng có nhiệt độ thấpthì sẽ có độ nhớt tơng đơng với dầu SAE 20W nhng ở môi trờng có nhiệt độcao thì độ nhớt tơng đơng với dầu SAE-50 Chính vì vậy dầu này có thể sửdụng quanh năm ở các nớc có các mùa nhiệt độ chênh lệch nhau

10W 2.500 -200C  35000C -25

Bảng 5: So sánh loại độ nhớt theo 2 cách phân loại SAE.

c Phân loại theo đặc chủng dầu động cơ sử dụng cho quân đội.

+ Đặc chủng MIL-L2104C dùng cho động xăng và diezel nhóm SD/CD vớicấp độ nhớt SAE 10W

+ Đặc chủng MIL-L21260B dùng cho động cơ xăng và diezel có tính chấtbảo quản với cấp độ nhớt SAE 10W và SAE30, SAE50

+ Đặc chủng MIL-9000F dùng cho động cơ diezel tàu thuỷ và tàu ngầm với

độ nhớt ở 1000C thấp nhất là 5,4mm2/s

+ Đặc chủng MIL-L46157 là dầu tổng hợp dùng quanh năm cho các độngcơ tăng cờng làm việc trong điều kiện khắc nghiệt từ –540C đến 40C với độnhớt ở 1000C ít nhất là 5,75mm2/s

+ Đặc chủng MIL-L46152A dùng cho máy vận chuyển kèm động cơ xăng

và động cơ diezel nhám SE/CC với cấp độ nhớt 5W/20, 10W hoặc 30

Các nớc Châu Âu lại có các loại dầu đặc chủng riêng phù hợp với điều kiệntừng nớc, hoặc từng hãng

2.2.2 Dầu nhờn truyền động.[1]

Dầu truyền động là loại dầu bôi trơn các bánh răng giúp cho việc truyềnchuyển động và công suất từ một trục quay này sang một trục quay khác hoặc

để thay đổi hớng chuyển động Các loại bánh răng thờng gặp là: Bánh răngthẳng, bánh răng nghiêng, bánh răng côn xoắn, bánh răng trục vít

Chức năng chính của dầu truyền động bánh răng là tạo ra một màng bôitrơn giữa các bề mặt ma sát và các răng tiếp xúc với nhau, trong trờng hợp cácbánh răng kín thì dầu truyền động còn tải nhiệt sinh ra trong quá trình các răngtiếp xúc với nhau

Dầu truyền động phải đảm bảo chống ăn mòn và mài mòn tốt, Do phải chịutrợt dọc giữa các răng nên dầu có thể bị đẩy ra ngoài không tạođợc màng bôitrơn Dầu phải có độ bám dính cao, bền oxy hoá và bền cơ để chống va đậptrong hộp số

a Phân loại theo SAE

Theo SAE dầu truyền động đợc phân thành 6 loại với độ nhớt khác nhau:75W, 80W, 85W, 90W, 140W, 250W.

độ nhớt Độ nhớt ở –

180C mPa.s –max

-Bảng 6: Phân loại dầu nhờn truyên động theo SAE-J-306(10/1979)

Trong bảng trên ba chủng loại đầu tiên yêu cầu có tính nhiệt thấp Độ nhớtcủa chúng đợc đo bằng nhớt kế Breufil đạt tới 150.000 Mpa và ở nhiệt độ thấp.Ngời ta cho rằng dầu nhờn có độ nhớt nh vậy sẽ làm cho hệ truyền động dễkhởi động và hoạt động bền vững Với chủng loại dầu khác thì độ nhớt củachúng đợc xác định ở nhiệt độ dơng

b Phân loại theo API

Theo API dầu truyền động đợc phân thành 6 nhóm tơng ứng với các điềukiện vận hành khác nhau, các loại truyền động khác nhau

Dùng cho hệ truyền động trục vít làm

việc trong điều kiện nh GL1 nhng có

yêu cầu cao hơn về tính chống ma sát

Nhóm này có phụ giachống ma sát

GL4

Dùng cho ôtô có hệ truyền động

hypoit, làm việc ở tốc độ cao, momen

quay thấp và ở tốc độ thấp momen

quay cao

Có phụ gia chống kẹt xớc,chất lợng cao

GL5

Dùng cho ôtô có hệ truyền động

hypoit, làm việc ở tốc độ cao, momen

quay thấp Hệ truyền động có tải trọng

GL6

Dùng cho truyền động hypoit ôtô có sự

dịch chuyển dọc theo trục của hệ

truyền động gây ra mô men quay lớn

khi tăng tốc độ và tải trọng va đập

Có phụ gia chống kẹt xớcchứa photpho và la huỳnhnhiều hơn nhóm GL5

Bảng 7: Phân loại dầu nhờn truyền động theo API.

Theo phân loại API, dầu nhờn đợc chia tơng ứng với từng kiểu và mức độtải trọng của truyền động bánh răng, gồm 6 nhóm: GL1, GL2, GL3,GL4,GL5,

GL6

Nhóm GL4 và GL5 đợc gọi là dầu truyền động tổng hợp dùng cho hệ truyền

động ôtô kiểu hypoit và các kiểu truyền động khác có tốc độ và tải trọng khácnhau để phù hợp với các loại ôtô hiện đại

2.2.3 Dầu nhờn tổng hợp.[1]

a Đặc điểm và ứng dụng.

Dầu mỏ là nguyên liệu chính cung cấp dầu gốc để pha chế một số lớn cácloại dầu nhờn, đặc biệt là dầu động cơ Tuy nhiên các tính chất của dầu gốckhoáng không đủ để cung cấp tính năng bôi trơn thích hợp cho tất cả các loại

động cơ, máy móc, thiết bị Điều này liên quan đến dầu khoáng vì đợc chiếttách từ gốc dầu thô có thành phần hoá học giống nhau, làm hạn chế tính bôitrơn Ngợc lại vì các dầu tổng hợp đợc tổng hợp bằng phản ứng hoá học từ cáchợp chất có phân tử lợng thấp hơn có thể cho loại dầu nhờn nh đã định trớc.Hơn nữa thành phần của dầu khoáng bị hạn chế bởi nguồn gốc dầu thô dùng

để sản xuất dầu nhờn Thậm chí với sử lý sâu nh sử lý bằng hydro Thì thànhphẩm vẫn là một hỗn hợp của rất nhiều thành phần mà không có phơng phápnào tách riêng đợc các chất có thuộc tính bôi trơn tốt ra khỏi hỗn hợp thànhphần trên Vì vậy dầu khoáng sản xuất ra chỉ có các thuộc tính trung bình đạidiện cho những thành phần chính trong dầu Mặt khác các hợp chất tổng hợp cóthể có các tính chất của các chất tốt nhất trong dầu khoáng Chúng cũng có thể

có các tính chất riêng, nh hoàn toàn không cháy hoặc hoà lẫn với nớc màkhông thể tìm thấy bất kỳ ở dầu khoáng nào

Gần đây trên thị trờng dầu động cơ, sự chú ý đáng kể đã đợc tập trung vàocác dầu nhờn tổng hợp Mặc dù những sản phẩm này tơng đối mới mẻ, việc sửdụng các dầu tổng hợp đã đợc ứng dụng trong nhiều năm trong các ngành côngnghiệp

Ưu điểm cơ bản của các dầu tổng hợp là khoảng nhiệt độ làm việc rộng(khoảng từ –550C  3200C) Dầu tổng hợp có nhiệt độ đông đặc thấp và độbền nhiệt cao, do đó thờng đợc dùng trong những mục đích đặc biệt, cần loạidầu chịu lửa hay những yêu cầu đặc biệt khác

Sau đây là một số u điểm chung của dầu nhờn tổng hợp so với dầu nhờnkhoáng

b Phân loại dầu tổng hợp:

Có nhiều phơng pháp đợc sử dụng để phân loại dầu tổng hợp tuy nhiên chỉ

có hai trong số này đợc dùng phổ biến nhất Chúng đợc mô tả nh sau:

Phơng pháp thứ nhất là phân nhóm theo loại dầu có cùng những tính chất

đặc thù nh đặc trng nhớt, độ bay hơi bỏ qua sự giống nhau giữa các loạinguyên liệu chính vì vậy phơng pháp này có những u điểm cơ bản trong việclựa chọn và ứng dụng các loại dầu nhờn tổng hợp Tuy nhiên cũng có nhữngphức tạp đáng kể trong việc miêu tả các sản phẩm theo một chuỗi lôgic

Phơng pháp thứ hai: Phân nhóm các loại dầu tổng hợp theo tính chất hoáhọc cơ bản của chúng Do đó các sản phẩm có thể đợc xem xét nh các nhóm

hoá chất độc lập, cho phép khái quát hoá đáng kể sự khác nhau giữa các nhóm

và trong cùng một nhóm Từ quan điểm thực tiễn, những loại dầu tổng hợpquan trọng nhất bao gồm:

Hydrocacbon tổng hợp Dầu động cơ tuabin, dầu máy nén, dầu bánh

răng, dầu/ chất lỏng thuỷ lực

lực, dầu máy nén, dầu tuabin, dầu bánh răng

bánh răng

Bảng 8: ứng dụng của bốn nhóm dầu tổng hợp quan trọng.

2.2.3 Dầu thuỷ lực.[1]

Dầu thuỷ lực là một môi trờng truyền năng lợng trong các hệ thống thuỷlực mà ở đó có sự biến đổi cơ năng thành thuỷ năng của chất lỏng Dầu thuỷlực cũng có tính chất bôi trơn làm giảm ma sát, chất chống mài mòn nh cácchất bôi trơn điển hình khác, tuy nhiên tính chất đặc trng cho dầu thuỷ lực làkhả năng chịu nén Dầu thuỷ lực phải thật sự không bị nén để truyền lực tốt,phải tơng thích với các vật liệu làm kín tránh rò rỉ làm giảm áp suất trong hệthống Ngoài ra, dầu thuỷ lực phải có tỷ trọng cao để tăng công suất, có độ bềnnhớt lớn trong điều kiện chịu áp lực cao, không tạo bọt, độ ổn định ôxy hoá

cao Dầu thuỷ lực đợc sử dụng rộng rãi trong các máy công cụ, các cơ cấu thuỷlực, cơ cấu phanh, cơ cấu trợ lực tay lái ở đó cần khuyếch đại lực hay các cơcấu cần sự hoạt động chính xác theo tiêu chuẩn ISO 6743/4 thì dầu thuỷ lực đ-

ợc phân loại thành:

- HH: Dầu khoáng tinh chế không chứa các chất ức chế

- HL: Dầu khoáng tinh chế có chứa các chất ức chế rỉ và chống ôxy hoá

- HM: Kiểu HL có tính chất chống mài mòn đợc cải thiện hơn

- HR: Kiểu HL có chỉ số độ nhớt đợc cải thiện hơn

- HV: Kiểu HM có chỉ số độ nhớt đợc cải thiện hơn

- HG: Kiểu HM có tính chất chống kẹt, bảo đảm chuyển động không trợt,nhảy

- HS: Chất lỏng tổng hợp không có tính chất chống cháy đặc biệt

- HFAE: Nhũ tơng chống cháy của dầu trong nớc có chứa tối đa 20%trọng lợng các chất có thể cháy

- HFAS: Dung dịch chống cháy của hoá chất pha trong nớc chứa tối thiểu80% nớc

- HFB: Nhũ tơng chống cháy của nớc trong dầu chứa tối đa 25% các chất

- HFDR: Chất lỏng chống cháy trên cơ sở các clo hydrocacbon

- HFDT: Chất lỏng tổng hợp chống cháy trên cơ sở hỗn hợp của HFDR vàHFDS

Các loại dầu thuỷ lực gốc khoáng bao gồm những nhóm sản phẩm quantrọng nhất đợc sử dụng rộng rãi nh HH, HV, HR và HC Chúng có khoảng nhiệt

độ làm việc rộng, khả năng bôi trơn tốt, tơng thích với các vật liệu trong hệthống, tiếp nhận phụ gia tốt và tơng đối rẻ tiền nhng khả năng chống cháy kém.Các chất lỏng thuỷ lực tổng hợp có khả năng chịu lửa tốt, thích hợp với các

điều kiện ở mỏ than, xởng sản xuất thép, lò nung nhng có giá thành cao Chúnggồm các loại este của axit photphoric, các polyglycol, este photphat, silicon

Các chất nhũ tơng gồm nhũ tơng dầu trong nớc và nớc trong dầu đợc sửdụng nhiều vì có giá thành thấp, nhng khả năng chống mòn không cao Chúng

đợc xếp vào nhóm HFAE và HFB và khó bị cháy khi hàm lợng nớc cao

Các chất lỏng gốc nớc là các dung dịch nớc đợc làm đặc bằng các polyme

có khả năng chống mài mòn cao hơn nhũ tơng Các chất lỏng này là hỗn hợpcủa glycol và các polyeste tan trong nớc với các chất ức chế rỉ, ăn mòn và ứcchế ôxy hoá, có tính chất chống lửa tốt khi hàm lợng nớc trên 35%

2.2.4 Dầu nhờn dùng cho thiết bị công nghiệp.[5]

Dầu nhờn dùng cho thiết bị công nghiệp đợc chia làm hai loại chính:

- Dầu công nghiệp thông dụng:

Là dầu dùng cho các cơ cấu hoạt động của máy móc thiết bị ở tải trọng thấp

và nhiệt độ thấp không có những yêu cầu đặc biệt về chất lợng đó là những loạidầu dùng cho cơ cấu truyền động máy cái, máy dệt, máy xây dựng, xe tải nâng,thiết bị luyện kim, thiết bị mỏ và các thiết bị khác trong nghành công nghiệpnhẹ, công nghiệp nặng, công nghiệp thực phẩm Dầu này không có phụ gia và

có thể sử dụng trong bất cứ cơ cấu thiết bị nào hoạt động với tải trọng nhẹ

- Dầu công nghiệp loại đặc biệt:

Là loại dầu nhờn chuyên dụng, dùng để bôi trơn từng thiết bị riêng biệt (cótừng chi tiết, bộ thiết bị, máy móc ) Dầu này đảm bảo khả năng làm việc củacác loại máy móc thiết bị công nghiệp, các máy gia công kim loại và các thiết

bị khác có chế độ hoạt động chuyên dụng

VD: Dầu máy nén, dầu tuabin, dầu xylanh

Tóm lại số lợng chủng loại dầu bôi trơn rất lớn Để sử dụng đúng các loạidầu bôi trơn đòi hỏi ngời tiêu dùng sử dụng phải nắm bắt đợc các cách phânloại và ứng dụng của mỗi loại dầu khác nhau Từ đó ta thấy việc lựa chọn và sửdụng dầu bôi trơn có một ý nghĩa vô cùng quan trọng trong quá trình vận hànhmột loại máy móc nào đó Nh vậy trong thực tế không có một loại dầu đa năngnào đáp ứng yêu cầu đặt ra cho tất cả các loại máy móc

2.2.5 Dầu gia công kim loại.[1]

Dầu gia công kim loại có chức năng bôi trơn để làm giảm ma sát, cải thiện

độ nhẵn bề mặt gia công, bảo vệ bề mặt sau gia công không bị rỉ, ăn mòn vàcác cặn bẩn, làm giảm mài mòn dụng cụ, chúng làm mát vật gia công và phoi

để nâng cao tuổi thọ dụng cụ cho phép nâng cao tốc độ làm việc, giảm độ biếndạng không mong muốn và đạt đợc độ chính xác về kích thớc Ngoài hiệu quả

làm mát, chuyển các mạt kim loại, giảm ma sát, mài mòn và tải nhiệt chúngcòn hoạt động nh các chất tải nhiệt và bôi trơn Trong quá trình gia công kimloại, nhiệt lợng phát sinh do ma sát và dụng cụ có thể lên đến 10000C hoặc caohơn áp suất cắt gọt có thể lên tới 5000N/mm2 gây ra sự hàn dính cục bộ.

Các dầu khoáng (kể cả dầu este và dẫn xuất dầu béo) đợc sử dụng nh cácdầu gốc, dầu este và các dẫn xuất dầu béo phần chính dùng nh các phụ gia Cácchất tạo nhũ anion hoạt tính và chất tạo nhũ không ion đợc thêm vào các chấtlỏng gốc nớc, các sản phẩm anion hoạt tính hoạt động nh các tác nhân chống

gỉ, các chất tạo nhũ không ion ít nhạy đối với nớc cứng.Các chất ức chế rỉ đợccho vào để ngăn ngừa rỉ cho các cặp làm việc bằng thép, ngăn ngừa sự xuấthiện các đốm trắng cho các hợp kim nhẹ và sự mất màu của các kim loại khôngchứa sắt Các xà phòng kim loại, rợu cao và silicon đợc thêm vào nh các tácnhân chống tạo bọt, dầu silicon khó bị tẩy sạch bằng cách rửa Để tăng tínhnhớt, các dẫn xuất dầu béo, axit béo, các hợp chất clo, lu huỳnh, photpho đợcthêm vào để hình thành các lớp màng trên bề mặt kim loại

III Các tiêu chuẩn cơ bản đánh giá chất lợng

dầu nhờn [1]

Dầu nhờn bao gồm các sản phẩm, các phân đoạn nhỏ lấy ra từ quá trình

tr-ng cất chân khôtr-ng, nhữtr-ng sản phẩm đó đợc gọi là dầu khoátr-ng Dầu khoátr-ng tuỳtheo mức độ sử dụng mà tiếp tục đợc tinh chế kỹ: Rửa axít, trung hoà kiềm, ch-

ng cất, lọc đất trắng, pha trộn phụ gia, các loại ta đợc dầu nhờn Dầu nhờn đợc

sử dụng trong kỹ thuật với mục đích chủ yếu là bôi trơn, giảm masat, ngoài radầu nhơn đồng thời đảm bảo các chức năng nh làm mát, tẩy rửa, bảo vệ, cách

điện, giảm rung, truyền lực

Để đánh giá đầy đủ chất lợng dầu nhờn cần phải xác định các tiêu chuẩn kỹthuật sau:

3.1 Độ nhớt động học.

Độ nhớt của một phân đoạn dầu nhờn là một đại lợng vật lý đặc trng chotrở lực do masat nội tại của nó sinh ra khi chuyển động Do vậy độ nhớt có liênquan đến khả năng bôi trơn của dầu nhờn

Theo đơn vị SI thì độ nhớt đợc định nghĩa là lực tiếp tuyến trên một đơn vịdiện tích ( N/m2) cần dùng trong quá trình chuyển động tơng đối (m/s) giữa haimặt phẳng nằm ngang đợc ngăn cách bởi một lớp dầu dầy 1mm Đó là độ nhớt

động lực đợc tính bằng pascal giây (Pa.s)

1Pa.s = 1Ns/m2 = 10P = 1000cP

Việc đo độ nhớt trong nhớt kế mao quản dới tác dụng của trọng lợng chấtlỏng phụ thuộc vào gia tốc và tỷ trọng dẫn đến độ nhớt động học :

 = /d

Trong đó  là độ nhớt động lực và d là tỷ trọng của chất lỏng

Độ nhớt của dầu thờng đợc đo bằng Poazơ (P), Centi Poazơ (CP), đối với độnhớt động lực Đối với độ nhớt động học đơn vị đo là Stoc(St), Centi Stoc(cSt),(1m2/s = 104St = 106cSt, 1mm2/s = 1Cst) Trong đơn vị SI độ nhớt động học còn

đợc tính bằng m2/s

Để thực hiện nhiệm vụ bôi trơn dầu nhờn phải có độ nhớt phù hợp, phảibám chắc lên bề mặt kim loại và không bị đẩy ra ngoài, có nghĩa là nó phải cómasat nội tại bé Độ nhớt của dầu nhờn phụ thuộc chủ yếu vào thành phần hoáhọc

+ Các hydrocacbon parafin có độ nhớt thấp hơn so với các loại khác Nếuchiều dài và độ phân nhánh càng lớn thì độ nhớt sẽ tăng lên

+ Các hydrocacbon thơm và naphten có độ nhớt cao Đặc biệt số vòng càngnhiều thì độ nhớt lại càng lớn Các hydrocacbon hỗn hợp giữa thơm và naphten

Khi dầu bôi trơn lẫn nhiên liệu sẽ làm giảm độ nhớt, do đó trong bảo quảncần tuyệt đối tránh điều đó nhằm bảo đảm chất lợng của dầu đáp ứng yêu cầubôi trơn các loại máy móc động cơ

Có nhiều phơng pháp và thiết bị đợc dùng để đo độ nhớt, nhng quan trọng

là những dụng cụ mao quản mà trong mao quản đó thời gian chảy của dầu tỷ lệvới độ nhớt động học

đổi theo nhiệt độ ta nói rằng dầu đó có chỉ số độ nhớt cao Nếu độ nhớt thay

đổi nhiều theo nhiệt độ có nghĩa là dầu có chỉ số độ nhớt thấp

Chỉ số độ nhớt (VI) là một giá trị bằng số dùng để đánh giá sự thay đổi độnhớt của dầu bôi trơn theo nhiệt độ dựa trên cơ sở so sánh khoảng thay đổi tơng

đối về độ nhớt của hai loại dầu chọn lọc chuyên dùng Hai loại dầu này khácbiệt rất lớn về VI

Quy ớc dầu gốc parafin có độ nhớt ít thay đổi theo nhiệt độ VI = 100 Họdầu gốc naften có độ nhớt thay đổi nhiều theo nhiệt độ VI = 0

Trong đó:

U: độ nhớt động học ở 400C của dầu có chỉ số độ nhớt cần tính(mm2/s).L: độ nhớt động học đo ở 400C của một loại dầu có chỉ số độ nhớt bằng 0

và cùng độ nhớt động học ở 1000C với dầu cần tính chỉ số độ nhớt mm2/s

H: độ nhớt động học đo ở 400C của một loại dầu có chỉ số độ nhớt bằng

100 và cùng độ nhớt động học ở 1000C với dầu mà ta cần đo chỉ số độ nhớt

U L VI







Nếu U > L thì VI sẽ là số âm, dầu này có tính nhớt nhiệt kém.

Nếu L > U > H thì VI sẽ trong khoảng 0  100

Nếu H > U thì VI > 100, dầu này có tính nhớt nhiệt tốt

Thông thờng các loại dầu bôi trơn có VI = 95 Loại có VI > 100 hiếm hơn tuyvậy ngày càng phổ biến.Trong thực tế, phân loại dầu nhờn gốc theo VI nh sau:Dầu có chỉ số độ nhớt thấp (LVI): VI < 30

Dầu có chỉ số độ nhớt trung bình (MVI): VI = 30  85

Dầu có chỉ số độ nhớt cao (HVI): VI > 85

Dầu có chỉ số độ nhớt rất cao(VHVI): VI > 105

Nếu nhiệt độ làm việc của máy ít thay đổi, ngời ta ít chú ý tới chỉ số độnhớt Nếu nhiệt độ máy thay đổi trong phạm vi rộng thì chỉ số độ nhớt là mộtchỉ tiêu chất lợng cần đợc coi trọng

Trong quá trình sử dụng, chỉ số độ nhớt dầu nhờn luôn có biểu hiện thay

đổi, là do dầu bị nhiễm bẩn bởi các tạp chất khác hoặc sự phá vỡ cấu trúc phân

tử của các phụ gia polyme trong dầu

3.3 Hàm lợng lu huỳnh.

Lu huỳnh có thể có sẵn trong dầu gốc, dầu khoáng hay trong các loại phụgia Nó có thể ở dạng hoá học hay ở dạng tơng đối trơ trong trạng thái kết hợpvới chất khác Lu huỳnh hoạt động đợc là loại tác dụng vời đồng kim loại ở

1490C

Hậu quả không mong muốn của lu huỳnh là gây ăn mòn Tuy nhiên donhững hiệu ứng cực áp có lợi điều tiết quá trình chạy máy đã bù trừ tác dụng ăn

mòn này Theo ASTM D 1662 lu huỳnh hoạt động trong các chất lỏng cắt gọtthì mẫu đợc đun với bột đồng đến 1500C sau đó bột đồng đợc lọc ra khỏi hỗnhợp Lợng lu huỳnh hoạt động là hiệu số giữa hàm lợng lu huỳnh của mẫu trớc

và sau khi xử lý với đồng xác định theo phơng pháp ASTM D 129(Lu huỳnhtrong các sản phẩm dầu mỏ – phơng pháp dùng bom), dùng để xác định tổnghàm lợng lu huỳnh trong mọi loại dầu bôi trơn với điều kiện hàm lợng lu huỳnh

ít nhất phải là1% Phơng pháp đèn ASTM D 1266 dùng để xác định hàm lợng

l-u hl-uỳnh tổng có nồng độ từ 0,01 đến 0,4% trong các sản phẩm dầl-u lỏng có sửdụng đèn đốt

Phơng pháp ASTM D 129 xác định lu huỳnh trong các phụ gia đậm đặc

3.4 Điểm đông đặc

Điểm đông đặc là nhiệt độ thấp nhất mà ở đó dầu bôi trơn giữ đợc tính linh

động ở điều kiện đã cho

Hầu hết dầu nhờn đều chứa một số sáp không tan và khi dầu nhờn đợc làmlạnh những sáp này đợc tách ra ở dạng tinh thể, đan cài với nhau tạo thành mộtlớp cấu trúc cứng giữ dầu ở trong cái túi rất nhỏ của các cấu trúc đó Khi cấutrúc tinh thể của tháp này tạo thành đầy đủ, dầu không luân chuyển đợc Đểgiảm nhiệt độ đông đặc của dầu ngời ta dùng phụ gia hạ nhiệt độ đông đặc Do

điểm đông đặc của hầu hết các loại dầu liên quan đến quá trình kết tủa của sápnên một số loại dầu không chứa sáp thì liên quan đến điểm đông đặc giới hạn

Đối với loại dầu này độ nhớt của chúng tăng lên khi nhiệt độ giảm đến mộtnhiệt độ nào đó thì dâù mất tính linh động Ngời ta có thể dùng phụ gia để hạthấp nhiệt độ đông đặc của các loại dầu này vì các phụ gia đó chỉ có tác dụngngăn cản sự lớn lên và bao bọc của cấu trúc tinh thể sáp

Phơng pháp xác định điểm đông đặc của dầu theo TCVN- 3753 Theo

ph-ơng pháp này, trớc tiên dầu đợc đun nóng để đảm bảo các cấu tử trong dầu tanhoàn toàn, sau đó làm sạch theo tốc độ quy định, cứ 30C lại kiểm tra tính linh

động của dầu một lần Nhiệt độ đông đặc của dầu bằng nhiệt độ mà tại đó dầukhông linh động đợc nữa(khi ta nghiêng bình đựng nó) +30C Còn đo điểm

đông đặc của dầu theo phơng pháp ASTM- D 2500

3.5 Trị số axit và kiềm.

Trị số axit và kiềm liên quan đến trị số trung hoà dùng để xác định độ axit

và độ kiềm của dầu bôi trơn Độ axit thờng đợc biểu hiện qua trị số axit tổng(TAN) cho biết lợng KOH cần thiết tính bằng miligam cần thiết để trung hoàtất cả các hợp chất mang tính axit có mặt trong 1g mẫu dầu Độ kiềm trong dầubôi trơn đợc xác định bằng trị số kiềm tổng (TBN) cho biết lợng axit clohydric

hay percloric đợc quy chuyển sang lợng KOH tơng đơng tính bằng miligamcần thiết để trung hoà các hợp chất mang tính kiềm có trong một gam mẫu dầu.Chỉ số axit tổng của dầu là đại lợng đánh giá mức độ biến chất của dầu do quátrình oxy hóa.Đối với tất cả các loại dầu bôi trơn TAN có giá trị ban đầu nhỏ

và tăng dần trong quá trình sử dụng, do một số phụ gia chống mài mòn có tínhaxit cao nên TAN ban đầu không dùng để đánh giá chất lợng của dầu Axit tantrong nớc biểu thị sự có mặt của axit vô cơ đợc phát hiện định tính theo sự đổimàu của chất chỉ thị đối với lớp nớc tách khỏi dầu nhờn khi làm kiểm nghiệm.Quy định tuyệt đối không đợc có axit vô cơ trong dầu

3.6 Độ bền ôxy hóa.

Độ bền ôxy hoá là một chỉ tiêu đặc trng quan trọng của dầu nhờn

Sự ôxy hoá dầu nhờn phụ thuộc vào nhiệt độ, lợng ôxy chứa trong dầu và khảnăng xúc tác của kim loại Các sản phẩm do ôxy hoá dầu sẽ sinh ra các chất tạocặn, axit, làm tăng độ nhớt, tăng cờng ăn mòn Do vậy khả năng chống ôxy hoácao là một nhu cầu quan trọng đối với những dầu làm việc trong các điều kiện

có nớc, nhiệt độ cao, áp suất lớn, thời gian thay dầu lâu

3.7 Hàm lợng tro.

Tro là phần còn lại sau khi đốt cháy, đợc tính bằng (%) khối lợng các thànhphần không thể cháy đuợc trong nó sinh ra từ phụ gia chứa kim loại, từ các chấtbẩn và mạt kim loại bị mài mòn Trong dầu nhờn động cơ bao giờ cũng có mộtlợng tro và các tạp chất cơ học do nguyên nhân sau đây

+ Các chất vô cơ trong quá trình rửa, tinh chế, rửa axit, lọc đất trắng khôngkỹ

+Thành phần tro của thuốc thêm

3.8 Hàm lợng cacbon.

Cặn cacbon là lợng cặn còn lại đợc tính bằng % trọng lợng sau khi dầu trảiqua quá trình bay hơi, cracking và cốc hóa trong những điều kiện nhất định.Các loại dầu khoáng thu đợc từ bất kỳ loại dầu thô nào đều có lợng cặn tăngtheo độ nhớt của chúng Các loại dầu chng cất có lợng cặn cacbon nhỏ hơn cácloại dầu cặc có cùng độ nhớt Các loại dầu parafin thờng có hàm lợng cặn cao

hơn dầu naften Phơng pháp xác định cặn cacbon đợc sử dụng chủ yếu cho cácloại dầu gốc dùng vào việc sản xuất dầu động cơ và một vài sản phẩm dầuxylanh nặng.

Dầu bôi trơn càng đợc tinh chế nghiêm ngặt bao nhiêu thì hàm lợng cặncàng thấp đi bấy nhiêu Vì vậy hàm lợng cặn cacbon để tính mức độ tinh luyệncủa một loại dầu

Các phụ gia có mặt trong dầu nhờn ảnh hởng lớn đến lợng cặn mà ta xác

sử dụng thì dầu động cơ tối màu rất nhanh

3.10 Khối lợng riêng và tỷ trọng.

Khối lợng riêng là khối lợng của một đơn vị thể tích của một chất ở nhiệt

độ tiêu chuẩn

Tỷ trọng là tỉ số giữa khối lợng riêng của một chất đã cho ở nhiệt độ quy

định với khối lợng riêng của nớc ở nhiệt độ quy định đó

Tỷ trọng và khối lợng riêng của một loại dầu bằng nhau nếu khối lợngriêng của nớc là 1

Khối lợng riêng của dầu nhờn là thông số quan trọng cho việc nhận biết vàquản lý chất lợng, việc vận chuyển đổi thể tích khối lợng trong giao nhận Vớinhững loại dầu dùng cho mục đích bôi trơn hoặc cần phải liên tục tuần hoàn thìkhối lợng riêng phần nào phản ánh khả năng tốc độ tuần hoàn của dầu trong hệthống

3.11 Điểm bắt cháy - chớp cháy.

Điểm chớp cháy của dầu đợc định nghĩa là nhiệt độ thấp nhất tại khi quyển,mẫu đợc nung nóng đến bốc hơi và bắt lửa trong điều kiện đặc biệt của phơngpháp thử Mẫu sẽ chớp cháy khi có lửa và lan truyền tức khắc bề mặt của mẫu

Điểm bắt cháy là nhiệt độ thấp nhất mà ở đó mẫu sau khi chớp cháy sẽ liêntục cháy trong 5 giây.

Dầu có độ nhớt cao hơn sẽ có điểm bắt cháy và chớp cháy cao hơn, ở nhiệt

độ chớp cháy của dầu nhờn biểu thị và nói lên độ nguy hiểm có thể xảy ra khicháy nổ

Với động cơ diezel tải trọng thấp mà bôi trơn bằng các loại dầu khoáng cần

lu ý việc thay các bộ phận lọc hay dùng các phơng pháp làm sạch khác khi lợngcặn không tan trong toluen theo cách thứ nhất đạt đến giá trị 0,2% Khi hàm l -ợng cặn không tan trong pentan vợt hơn lợng cặn không tan trong toluenkhoảng 0,3% thì phải thay dầu Với dầu động cơ có độ phân tán cao thì lợngcặn không tan có đạt đến 34% vẫn chấp nhận đợc

3.13 Sức căng bề mặt.

Sức căng bề mặt là lực liên kết bên trong tác dụng lên các phân tử nằm trên

bề mặt chất lỏng Sức căng bề mặt đặc trng cho khả năng tạo bọt của các sảnphẩm thể lỏng Sức căng càng lớn thì khả năng tạo bọt càng thấp Vì vậy tínhchống tạo bọt cũng cao Sức căng bề mặt còn là chỉ tiêu đánh giá mức độ biếnchất của dầu trong quá trình sử dụng

Thông thờng qua giá trị sức căng bề mặt ngời ta dự đoán đợc khả năng bềnoxy hoá của dầu Mặt khác sức căng bề mặt giảm còn có nghĩa là dầu bị lẫn cácchất phân cực, trong quá trình sử dụng các chất chống ăn mòn bị tiêu hao dầncũng làm cho sức căng bề mặt tăng lên Bất kỳ sự thay đổi nào của sức căng bềmặt cũng đều đợc xem xét cùng với các thuộc tính khác và chủng loại dầu

3.14 Chỉ số kết tủa.

Chỉ số kết tủa là lợng cặn kết tủa tách ra từ 10% là dầu và 90% là dung môinaften bằng phơng pháp li tâm ở những điều kiện nhiệt độ nhất định Chỉ số

này nhằm xác định hàm lợng, tạp chất bị pha lẫn trong dầu, đặc biệt là nhữngchất không tan trong naften hay những chất nhựa Những hợp chất này làmgiảm chất lợng dầu vì chúng là chất kém bền nhiệt và kém bền oxy hoá Xác

định chỉ số kết tủa dầu bôi trơn theo phơng pháp ASTM-D 91, phép đo này chỉxác định tổng các chất rắn hay các chất không tan trong dầu để nhận biết từngthành phần cần phải tách chúng ra rồi mới phân tích

3.15 Chỉ số khúc xạ tán sắc ánh sáng.

Chỉ số khúc xạ là tỷ số tốc độ một sóng ánh sáng trong không khí so với tốc

độ của sóng ánh sáng đó trong dầu ở điều kiện nhất định

Tán sắc khúc xạ là hiệu số của hai chỉ số khúc xạ của một loại dầu khidùng hai bớc sóng ánh sáng khác nhau Cả hai chỉ số khúc xạ đều đo ở cùngmột nhiệt độ

Chỉ số khúc xạ và tán sắc khúc xạ là những thuộc tính vật lý cơ bản chúng

đợc dùng cùng với những tính chất khác để đánh giá chất lợng dầu khoáng

Ph-ơng pháp ASTM D 1218(chỉ số khúc xạ và độ tán sắc khúc xạ của cáchydrocacbon lỏng) ở nhiệt độ từ 20 đến 300C Phơng pháp (ASTM D 1747 chỉ

số khúc xạ của các chất nhớt quánh) ở nhiệt độ từ 80 đến 1000C Phơng phápnày có thể dùng để phân loại các hydrocacbon trên cơ sở tơng quan thực tế với

độ nhớt và tỉ trọng

3.16 Chỉ số xà phòng hoá.

Chỉ số xà phòng hoá biểu thị lợng kiềm( miligam KOH) tác dụng với 1gdầu khi đun nóng theo một cách nhất định Nếu không có mặt các chất gây cẳntrở thì chỉ số xà phòng hoá cho biết lợng các chất béo có mặt trong dầu

Phơng pháp ASTM D 128 (phân tích các mỡ bôi trơn), dùng để xác địnhhàm lợng các chất có thể bị xà phòng hoá và loại trừ ảnh hởng của các tạp chấtkhác đến kết quả

Phơng pháp ASTM D 94 (chỉ số xà phòng hoá của các sản phẩm dầu mỏ),dùng xác định các axit tự do có mặt trong dầu cùng với các hợp chất khác nheste mà các hợp chất này cùng chuyển hoá thành xà phòng kim loại khi đunnóng Chỉ số xà phòng hoá tăng lên trong dầu khi sử dụng

3.17 Hàm lợng tro sunfat.

Tro sunfat là phần cặn còn lại sau khi than hoá mẫu sau đó phần cất đợc sử

lý bằng H2S04 và nung nóng đến khối lợng không đổi Hàm lợng tro sunfat gồm

có tro của phụ gia đa vào để nâng tính năng của dầu Còn khi thấy lợng tro tăng

quá mức có thể nghĩ đến sự có mặt của các tạp chất nh các chất bẩn cặn do màimòn và các loại tạp chất khác.

Việc sử dụng xăng pha chì đã làm tăng lợng tro sunfat trong dầu động cơ.Hàm lợng tro sunfat trong dầu động cơ ôto thờng nằm trong khoảng 0,8 1,5%, còn hàm lợng tro sunfat cho động cơ diezel là trên 17% Hàm lợng trosunfat dầu nhờn thờng đợc xác định theo phơng pháp TCVN 2689, tơng tự nhphơng pháp xác định tro Mẫu đợc đốt cháy cho đến khi chỉ còn lại tro và cặncác bon Sau khi để nguội chúng đợc sử lý một lần với H2SO4 và nung ở nhiệt

độ 7750C cho đến khi quá trình oxy hoá cacbon kết thúc Sau đó tro lại đợc làmlạnh, lại sử lý một lần nữa với H2SO4 và nung ở 7750C cho đến khi nhiệt độkhông đổi

Đặc biệt nó cực kỳ quan trọng đối với dầu biến thế Nớc trong dầu bôi trơnkhông những đẩy nhanh sự ăn mòn và sự ôxy hoá mà nó còn gây nên hiện tợngnhũ tơng Trong một số trờng hợp nớc còn làm thuỷ phân các phụ gia, tạo nênnhững bùn mềm, xốp Nếu hàm lợng nớc trong dầu công nghiệp lớn hơn lợngvết (trên 0,1%) thì ngời ta phải loại chúng ra bằng phơng pháp li tâm, lọc haychng cất chân không Hàm lợng nớc trong dầu bôi trơn đợc xác định theo ph-

ơng pháp TCVN 2692

3.19 Kiểm nghiệm ăn mòn mảnh đồng.

Tiêu chuẩn xác định TCVN 2694-1995, ASTM 130

Sự ăn mòn trên bề mặt các chi tiết gây tổn thất cho kim loại hoặc sự tích tụcác cặn bẩn, ổ trục làm bằng hợp kim đồng ống lót trục làm bằng đồng thaucần phải đợc bôi trơn bằng các loại dầu không ăn mòn Các loại dầu khác nhdầu thuỷ lực, dầu biến thế cũng cần phải không ăn mòn Để xem một loại dầu

có thích hợp cho một thiết bị có những bộ phận kim loại để bị ăn mòn haykhông, ngời ta phải tiến hành phép thử ăn mòn mảnh đồng đối với các sảnphẩm dầu mỏ bằng phép kiểm nghiệm độ mờ xỉn cuả mảnh đồng Theo phơngpháp này mảnh đồng đợc đánh bóng và ngâm ngập trong mẫu dầu, gia nhiệt tớinhiệt độ nhất định và giữ trong thời gian qui định Nhiẹt độ và thời gian qui

định tuỳ thuộc vào tổng loại dầu Khi kết thúc thử nghiệm mảnh đồng đợc lấy

ra, rửa sạch đem so với bảng tiêu chuẩn ASTM về ăn mòn mảnh đồngvà sẽ kếtluận cụ thể về tính ăn mòn của mẫu dầu thí nghiệm thuộc mức độ nào.

Vi các loại phụ gia cho dầu nhờn [1]

4.1 Đặc tính của phụ gia.

Phụ gia là những hợp chất hữu cơ, cơ kim và vô cơ, thậm chí cả nhữngnguyên tố đợc đa thêm vào các chất bôi trơn nh dầu mỡ nhờn chất lỏng chuyêndùng để nâng cao tính chất riêng biệt của sản phẩm cuối cùng Phụ gia đợc phavào sản phẩm dầu mỡ với nồng độ thông thờng 0,01  5% khối lợng Trong vàitrờng hợp có thể từ vài phần triệu đến 10%

Phụ gia có thể sử dụng riêng biệt, cũng có thể dùng hỗn hợp một số phụ gia

đợc pha trộn thành phụ gia đã đóng gói

Phụ gia có tác dụng nâng cao những phẩm chất có sẵn của dầu, một số kháctạo cho dầu có những có những phẩm chất mới cần thiết Các loại phụ gia khácnhau có thể hỗ trợ lẫn nhau tạo ra hiệu ứng tơng hỗ Có những phụ gia lại cóhiệu ứng đối kháng với nhau nghĩa là làm giảm tác dụng của nhau, tơng tác vớinhau tạo ra những sản phẩm phụ không tan hoặc ảnh hởng xấu tới tới phẩmchất của dầu Do đó khi dùng phụ gia phải khảo sát với từng loại dầu để khắcphục các hậu quả không mong muốn Vì có khả năng cải thiện phẩm chất củadầu khá rõ rệt nên ngày nay các chủng loại dầu bôi trơn đều có ít nhất một loạiphụ gia Do phụ gia đã cải thiện nhiều tính chất của dầu bôi trơn nên cũng tạokhả năng cho làm việc cải thiện cải thiện các loại xe và máy móc ngày càng tântiến hơn Dầu gốc có ảnh hởng đến phụ gia có hai tính năng chính Tính hoà tan

và tính tơng hợp Tính tơng hợp phụ gia phụ thuộc rất nhiều vào dầu gốc (thànhphần của dầu gốc) Tính hoà tan có thể giải thích do sự hình thành các chấtphụ gia hoạt động bề mặt phụ thuộc nhiều vào khả năng của chúng hấp thụ trên

bề mặt máy ở thời gian và vị trí nhất định

4.2 Chất ức chế oxy hoá.

4.2.1 Quá trình ôxy hoá.

Phản ứng ôxy hoá là phản ứng trong đó ôxy kết hợp với các chất khác haybất cứ phản ứng nào trong đó có sự trao đổi điện tử đây là một khía cạnh quantrọng của quá trình bôi trơn khi mà oxy không khí có thể tác dụng với các hợpphần của dầu bôi trơn ở những điều kiện vận hành khác nhau Hầu hết các hợpphần của dầu bôi trơn đều tác dụng nhanh hoặc chậm với oxy, khả năng bền

ôxy hoá của các hợp chất này tăng dần theo thứ tự sau

Hydrocacbon không no < hợp chất dị nguyên tố < hydrocacbon thơm <

naphten < parafin

Vì dầu nhờn thờng làm việc ở điều kiện tiếp xúc trực tiếp với oxy không

khí chúng có thể tác dụng dần dần với oxy trong không khí Tốc độ của quá

trình oxy hoá chịu ảnh hởng của nhiều yếu tố nh nhiệt độ tăng thì tốc độ của

quá trình oxy hoá tăng Sự tiếp xúc với không khí hoặc sự trộn lẫn thờng

xuyên với chúng cũng làm tăng tốc độ oxy hoá Nh vậy quá trình oxy hoá là

quá trình biến chất dầu động cơ Mặc dù cơ chế của quá trình oxy hoá rất phức

tạp, nhng nói chung đợc xác định là phản ứng dây chuyền của các gốc tự do

Những gốc hoạt động đầu tiên đợc hình thành từ những phân tử dầu không

bền, chịu tác động của ôxy không khí tạo ra những gốc peroxyt (ROO.) sau đó

lại tác động với dầu cha bị ôxy hoá tạo thành những hạt nhân phản ứng mới

và hydro peroxyt (ROOH)

Những hydro peroxyt này không bền lại sinh ra các gốc mới để phát triển

phản ứng

Trong khi phản ứng oxy hoá tiếp diễn các hợp chất chứa oxy bị polime hoá

tạo thành những chất có độ nhớt rất cao, mà đến một nhiệt độ nào đó trở nên

không tan trong dầu, tạo nên cặn

4.2.2 Quá trình ức chế.

Để làm giảm sự tạo thành các sản phẩm oxy hoá từ dầu nhờn, ngời ta sử

dụng các chất ức chế oxy hoá Chúng có tác dụng làm giảm bớt các peroxyt

hữu cơ, do đó kết thúc các phản ứng và vì thế làm giảm tối đa sự tạo thành axit,

muội, polyme và cặn bùn

Phản ứng ức chế:

ROO. + InhH  ROOH + Inh.

Inh. + .OOR  InhOOR ( hợp chất không hoạt động)

Trong đó Inh là chất ức chế ôxy hoá

+ Nhóm thứ nhất: Bao gồm các hoá chất phản ứng với các gốc khơi mào,

các gốc peroxyt và hydroperoxyt để tạo thành các hợp chất không hoạt động

+ Nhóm thứ hai: Gồm những chất hoá học có tác dụng phân huỷ những hợp

chất trên thành những hợp chất kém hoạt động

4.2.3 Phân loại phụ gia ức chế oxy hoá.

Dầu khoáng có thể chứa một số chất ức chế tự nhiên, thờng là các hợp chấtchứa lu huỳnh Bản chất và hàm lợng của chúng phụ thuộc vào chủng loại dầuthô, phơng pháp và mức độ xử lý dậu Tuy nhiên phần chủ yếu các chất ức chế

là các hoá chất tổng hợp Thông thờng chúng gồm các loại sau:

a Các dẫn xuất của phenol

Chúng là các gốc tự do hoặc những chất ức chế gốc vì chúng phản ứng với các gốc tự do (R) để tạo thành những hợp chất không có gốc tự do Chúng đợc

sử dụng trong nhiều loại dầu nhờn và các chất bôi trơn khác

2,6- điterbutyl - p- cresol (2,6 điterbutyl – 4 - metylphenol): Đây là mộtphụ gia quan trọng trong nhóm này

Phụ gia khác của nhóm này nh:

4,6- điankyl phenol

b Amin thơm

Thuộc nhóm này chủ yếu là các diankylphenlyamin

Trong đó R là ankyl nhận đợc từ các olefin Chúng đợc sử dụng nh là phụgia chống ôxy hoá cho cả dầu khoáng và dầu tổng hợp

Các diankylphelnylalphanaptylamin cũng đợc sử dụng rộng rãi

hoặc các phenylalphanaptylamin (PAN)

Chúng là những phụ gia tiêu biểu cho dầu bôi trơn

c Các phenol chứa N hoặc S.

3

CH

3

CH OH

R

H

Nhóm này gồm các hợp chất là dẫn xuất của urê.

trong đó R- ankyl C8 C12 và các phenolsunfua

trong đó R- ankyl C8  C12 và x=1 hoặc 2

Một vài sunfua phenolat của một số kim loại ngoài tính năng chống ôxyhóa còn có thêm tính rửa và tính kiềm

d Các kẽm diankyl dithiophotphat ( ZnDDP)

phần tan Phần hoạt động Phần tan

trong dầu bề mặt trong dầu

R có thể là các ankyl bậc 1: CH3- CH2- CH2- CH2

bậc 2: CH3- CH- CH3

Kẽm ZnDDP là phụ gia chống oxy hoá nhiệt độ cao, sử dụng rất phổ biếntrong dầu động cơ Các ZnDDP với nhóm ankyl bậc 2 có khả năng bảo vệchống oxy hoá loại trung Thay nhóm ankyl bằng nhóm aryl làm tăng độ bềnnhiệt của phụ gia nhng làm giảm khả năng chống oxy hoá

Bảng 10: Độ bền nhiệt và khả năng chống ôxy hoá của kẽm ZnDDP.

e Các hợp chất chứa lu huỳnh

Các hợp chất chứa lu huỳnh tạo thành nhóm phụ gia vật liệu bôi trơn quantrọng nhất, chúng có khả năng bảo vệ chống oxy hoá Các hợp chất hữu cơ có

R

OH R R OH

R R R

R O O

O O

S S S

chứa lu huỳnh có khả năng bảo vệ chống ôxy hoá Các hợp chất hữu cơ chứa luhuỳnh có khả năng ức chế oxy hóa mà không gây ăn mòn Hỗn hợp sunfua củahydrocacbon no và thơm và ankylphenol là những hợp chất chống ôxy hoá rấthữu hiệu Vì chúng có tính cộng hởng do các chất ức chế ankylaryl sunfua phảnứng với gốc phenolic(Inh.) tạo thành cấu trúc cộng hởng bền

Các diankyl sunfua tạo thành các cấu trúc bền vững không cộng hởng

g Điankyl dithiocacbonat kim loại.

M: Có thể là bất cứ kim loại nào bao gồm Zn và M0

R: Nhóm ankyl thờng là C4  C10

n: Hoá trị của kim loại

h Các loại phụ gia chống oxy hoá khác.

2- Ankyl – 4 – mercapto – 1,3,4 – thiađiazol

+ Thụ động kim loại

Nh vậy các phụ gia này làm giảm các peroxyt hữu cơ duy trì phản ứngchuỗi và làm giảm lợng ôxy hoá tích luỹ trong dầu

N C

n S

S

R

S

S S C C

SH

4.3 Chất khử hoạt tính kim loại.

Các chất phụ gia làm ngăn cản hoặc làm chậm tác động xúc tác đợc gọi làcác chất khử hoạt tính kim loại hoặc thụ động hóa kim loại Các chất khử hoạttính kim loại chung nhất là các dẫn xuất halogen và propylendiamin củadisalixiliden

N- salixiliden etylamin

Các chất này khử hoạt tính kim loại có mặt trong dầu bôi trơn do hìnhthành các phức chelat Các chất thụ động kim loại là các phụ gia dầu bôi trơntác động bằng cách tạo màng trên bề mặt là các phụ gia dầu bôi trơn có tác

động bằng cách tạo màng trên bề mặt kim loại Chúng có thể đợc xem nh chất

ức chế ăn mòn vì chúng ngăn cản quá trình oxy hóa dầu nhờn bởi tác động xúctác của kim loại và làm chậm quá trình tạo ra các chất ăn mòn, chất khử hoạttính kim loại, tác dụng nh các chất ức chế oxy hóa

4.4 Các chất ức chế ăn mòn.

Chức năng của một số chất ức chế ôxy hoá là giảm tối thiểu việc tạo thànhcác peroxyt hữu cơ, axit và các thành phần ôxy hoá khác làm xuống cấp dầubôi trơn, đặc biệt là dầu động cơ, vì vậy chúng cũng tác động nh một chất ứcchế ăn mòn và do đó phục vụ cả hai mục đích Bởi thế ngời ta có thể nói rằngchất ức chế ăn mòn bổ xung tác dụng thực tiễn của các chất chống ôxy hoá.Các chất ức chế ăn mòn tạo thành một màng bảo vệ trên bề mặt của kim loại,ngăn cản sự tiếp xúc giữa tác nhân ăn mòn nh axit peroxyt và các chất khác nhkim loại nền Màng hấp phụ bảo vệ cũng giảm tối đa tác dụng xúc tác ôxy hoácủa kim loại

Các chất ức chế ăn mòn đợc sử dụng rộng rãi trong dầu bao gồm

Các benzothiazol

Các tecpen sunfua hóa nh limomen sunfua

OH

N CH2 CH3OH

H N

Một vài phụ gia ức chế ăn mòn trong một số môi trờng có thể gây ăn mòntrong các môi trờng khác nh ZnDDP, thông thờng nó đợc dùng với nồng độ từ0,2  3%.

4.5 Phụ gia chống gỉ bảo vệ bề mặt kim loại.

Gỉ là sự hình thành sắt hydroxyt, là một dạng đặc biệt quan trọng của ănmòn bề mặt Vì thế ức chế bề mặt sắt chống gỉ là một yêu cầu đối với tất cả cácloại dầu Vì vậy chất ức chế gỉ đợc dùng cho các chất bảo vệ kim loại đenchống gỉ Gỉ thờng liên quan đến sự tạo thành sắt hydroxyt Fe(OH)2 những phụgia này có tác dụng chống lại sự ảnh hởng của axit ăn mòn và hơi ẩm Chúngvừa trung hoà các chất axit vừa tạo ra trên bề mặt kim loại một lớp màng bảo

vệ Lớp màng này có tính kị nớc Nó có tác dụng chống ẩm không cho nớcthấm qua Tuỳ loại dầu ngời ta sử dụng chất chống gỉ khác nhau Đối với dầuthuỷ lực, dầu tuần hoàn thì dùng các axit ankylsuxinic và các dẫn xuất củachúng Còn đối với dầu bôi trơn động cơ dùng các sulfonat, este Đối với dầubánh răng dùng dầu amin dazolin Các amin photphat, sulfonat trung tính haykiềm chủ yếu dùng cho dầu bảo quản Hiêu quả ức chế gỉ đợc kiểm tra bằng độdài mạch ankyl của phụ gia Việc giảm kích thớc của các nhóm ankyl làm giảm

độ hoà tan của dầu và do đó làm tăng xu hớng các phân tử phụ gia tách ra khỏidung dịch và dính trên bề mặt Các sulfonat của canxi và natri đợc sử dụng phổbiến với nồng độ từ 0,1  2% Các amin béo đợc sản xuất từ axit béo với nồng

độ 1,5  2% sẽ tác dụng nh chất ức chế gỉ

4.6 Phụ gia chịu điều kiện khắc nghiệt(HD).

Phụ gia là những chất chịu tải cao, chống ôxy hoá, bảo vệ ổ bi chống ănmòn và có một số tính chất tẩy rửa, phân tán Chúng thích hợp dùng trong các

động cơ xăng, diezel Phụ gia (HD) bao gồm các chất tẩy rửa và phân tán, cảhai loại phụ gia này đều có chức năng làm sạch Trong dầu động cơ chúng cónhiều mục đích nh: Giữ cho dầu và các sản phẩm cháy không tan trong trạngthái lơ lửng Ngăn cản các sản phẩm oxy hoá nh nhựa asphan kết tụ thành cáchạt Việc đa phụ gia HD tác nhân kiềm là để trung hoà axit và để làm giảmhiệu ứng ăn mòn của chúng Nhóm phụ gia này ngăn chặn tạo cặn lắng trên bềmặt kim loại, tạo cặn bùn trong động cơ, ăn mòn kim loại

Các phụ gia tẩy rửa và phân tán là các chất phân cực Tính rửa là hiện tợnglàm sạch bề mặt khỏi cặn lắng Tính phân tán là khả năng khối dầu có thể giữcác tạp chất ở trạng thái lơ lửng Phụ gia rửa và phụ gia phân tán mỗi loại đềulàm cả hai chức năng trên bề mặt và trên khối dầu