thuyết trình Chương 13 Hệ thống bôi trơn và làm mát

thuyết trình Chương 13 Hệ thống bôi trơn và làm mát

Chương 13

- Giảm lực ma sát làm tăng hiệu suất làm việc của máy và chi tiết máy

- Giảm độ hao mòn của các chi tiết máy

- Làm mát các chi tiết máy

- Bảo vệ chi tiết khỏi bị han rỉ

- Bảo đảm tính kín thít của bộ phận ma sát

- Liên tục làm sạch chi tiết

Þ Cần phải có bôi trơn để hệ thống hoạt động được trơn tru và liên tục

Þ Là phương pháp nhanh và rẻ nhất để tăng tuổi thọ làm việc của hệ thống máy và chi tiết máy

13.1 Vai trò của bôi trơn đối với …

- Bảo đảm khả năng làm việc trong các điều kiện phức tạp

- Lấp đầy các lõm nhấp nhô trên bề mặt chi tiết

- Tạo sức cản lớn theo phương vuông góc với bề mặt ma sát và nhỏ nhất theo phương tiếp tuyến

- An toàn khi sử dụng

- Không gây ảnh hưởng có hại đến vật liệu chi tiết

- Bảo đảm bôi trơn và lượng dầu ít nhất

- Không thay đổi tính chất khi vận chuyển, bảo quản, cung cấp

- Không tạo cặn nguy hiểm và có hại

- Không sinh bọt

- Không tạo nhũ

Chương 13

- Các đặc tính hóa lý:

 Độ nhớt

 Nhiệt độ bốc cháy, đông đặc

 Hàm lượng lưu huỳnh

13.1 Vai trò của bôi trơn đối với …

Chương 13

13.1 Vai trò của bôi trơn đối với …

13.2 Các cơ chế chung của tác dụng bôi

13.2 Các cơ chế chung của tác dụng bôi

trơn

13.2.2 Bôi trơn thủy động

- Xảy ra khi tải trọng nhỏ và vận tốc lớn

- Dầu được rút vào giữa hai bề mặt và chảy thành lớp,

bề dầy lớp dầu lớn hơn độ lồi lõm của các bề mặt

- Hiệu quả nhất vì giảm tối đa ma sát giữa hai bề mặt kim loại, chỉ còn ma sát nhớt của các lớp dầu

- Máy móc trong các điều kiện làm việc bình thường được tính toán để bôi trơn ở chế độ này

Chương 13

- Áp suất tăng lên trong ổ bôi trơn thủy động tách các bề mặt tiếp xúc là do:

• Khe hở giữa các bề mặt tiếp xúc

• Chuyển động tương đối

• Độ nhớt dầu bôi trơn

13.2 Các cơ chế chung của tác dụng bôi

trơn

dày, đủ để cho các bề mặt không trực tiếp tiếp xúc nhau, khi đó hệ số ma sát thấp và lực cản ma sát cao

chất vật lý của dầu bôi trơn, đáng chú ý nhất

là độ nhớt, và các đặc tính ma sát tăng lên chủ yếu từ việc cắt lớp dầu bôi trơn.

13.2.2 Bôi trơn thủy

Chương 13

dày, đủ để cho các bề mặt không trực tiếp tiếp xúc nhau, khi đó hệ số ma sát thấp và lực cản ma sát cao

chất vật lý của dầu bôi trơn, đáng chú ý nhất

là độ nhớt, và các đặc tính ma sát tăng lên chủ yếu từ việc cắt lớp dầu bôi trơn.

13.2 Các cơ chế chung của tác dụng bôi

trơn

- Là một dạng bôi trơn thủy động mà khi đó các bề mặt bôi trơn bị biến dạng đàn hồi

- Áp suất giữa hai bề mặt rất lớn

Vd: các tiếp xúc bánh răng, mấu cam, …

- Thường liên quan đến các bề mặt không thích hợp

13.2.3 Bôi trơn thủy động

đàn hồi

Chương 13

- Liên quan đến vật liệu có module đàn hồi cao như kim loại

- Biến dạng đàn hồi và hệ số nhớt – áp suất có ảnh hưởng như nhau

- Các đặc tính của bôi trơn đàn hồi cứng:

 Các bề mặt không thích hợp, vật liệu có module đàn hồi cao

 Áp suất lớn nhất: 0,5÷4 GPa

 Chiều dày lớp dầu nhỏ nhất: 0,1μmm

hồi cứng

Trong đó E là module đàn hồi tương đương, ξ là hệ số nhớt - áp suất.

 Modul đàn hồi tương đương E được tính bằng công thức:



  

13.2 Các cơ chế chung của tác dụng bôi

trơn

13.2.3 Bôi trơn thủy động

đàn hồi13.2.3.1 Bôi trơn thủy động đàn

Chương 13

hồi cứng

- Ứng dụng của bôi trơn thủy động đàn hồi cứng:

 Bôi trơn trơn thủy động trong cho các chi tiết máy tiếp xúc chế tạo từ vật liệu có module đàn hồi cao như: bánh răng, con lăn, cam …

13.2 Các cơ chế chung của tác dụng bôi

trơn

- Liên quan đến vật liệu có modul đàn hồi thấp như cao su

- Ảnh hưởng đàn hồi chiếm ưu thế

- Các đặc tính của bôi trơn đàn hồi mềm:

 Biến dạng đàn hồi lớn ngay cả khi tải trọng nhỏ

 Áp suất lớn nhất: 0,5÷4 MPa, (thường là 1MPa)

 Chiều dày lớp dầu nhỏ nhất: 1μmm

13.2.3 Bôi trơn thủy động

đàn hồi13.2.3.2 Bôi trơn thủy động đàn

13.2 Các cơ chế chung của tác dụng bôi

trơn

13.2.3 Bôi trơn thủy động

đàn hồi

13.2.3.3 Bôi trơn màng mỏng

- Là trường hợp ngược lại của bôi trơn thủy động

- Các các bề mặt bị ép sát vào nhau do tải trọng lớn

mà vận tốc lại rất nhỏ (lúc máy móc khởi động, va chạm, …)

- Lớp dầu không đủ dầy để ngăn cách các bề mặt do

đó ma sát và mài mòn rất lớn

- Là chế độ bôi trơn khắc nghiệt và đòi hỏi dầu nhớt phải có các phụ gia chống mài mòn hiệu quả

Hình 8 Chế độ bôi trơn màng mỏng.

Chương 13

nặng, vận tốc thấp và màng mỏng bôi trơn khó giữ lại được Cơ cấu như chốt cửa được bôi trơn màng mỏng

tăng nhiệt độ, tăng tải trọng hay giảm tốc độ) thì tính chất dầu cũng thay đổi => hệ số ma sát không phụ thuộc vào độ nhớt của dầu, mà ảnh hưởng chủ yếu đến hệ số ma sát (tính bôi trơn)

tách bởi lớp bôi trơn, nên hiệu ứng màng chất lỏng là không đáng kể và có sự tiếp xúc

bề mặt nhám đáng kể

13.2 Các cơ chế chung của tác dụng bôi

hệ số ma sát độc lập với độ nhớt.

của các vật rắn và màng bôi trơn tại bề mặt tiếp xúc Lớp màng mỏng có chiều dày thay đổi trong khoảng 1÷10nm tùy thuộc vào kích thước phân tử

13.2 Các cơ chế chung của tác dụng bôi

Chương 13 Hình 11 Chế độ bôi trơn hỗn hợp

- Là trung gian giữa hai chế độ bôi trơn màng mỏng

và thủy động

- Bề dầy lớp dầu tương đương với độ lồi lõm cùa hai bề mặt nên không ngăn cách chúng hoàn toàn

13.2 Các cơ chế chung của tác dụng bôi

trơn

13.2.3 Bôi trơn thủy động

đàn hồi

13.2.3.4 Bôi trơn hỗn hợp

trơn thủy động đàn hồi có giá trị lớn hoặc khi vận tốc thấp thì màng bôi trơn sẽ bị thâm nhập Khi đó trên bề mặt nhấp nhô sẽ có sự tiếp xúc và xuất hiện bôi trơn hỗn hợp (nửa ướt)

chiều dày trung bình lớp bôi trơn nhỏ hơn

Chương 13

- Áp suất cao làm cho lớp dầu “rắn lại”, khiến cho các

bề mặt bị biến dạng Các biến dạng quá lớn sẽ làm mòn rỗ các bề mặt Dầu nhớt cần có phụ gia cực áp

để bảo vệ cho các bề mặt trong điều kiện này

- Trong khi máy móc làm việc thì vận tốc, tải trọng và nhiệt độ có thể thay đổi nên các chế độ bôi trơn nói trên sẽ thay đổi tương ứng như mô tả trong giản đồ Stribeck bên dưới

Hình 6 Giản đồ Stribeck

Chương 13

bôi trơn tốt nhất trong điều kiện mà lớp dầu bôi trơn đủ mỏng và tác dụng của nó không chỉ được quyết định bởi độ nhớt.

o Bôi trơn khí : khí động, khí tĩnh …

o Bôi trơn bằng chất lỏng: dầu, nước …

o Bôi trơn bằng chất đặc: mỡ bôi trơn …

o Bôi trơn bằng chất rắn: bột graphit …

13.3 Vật liệu và phương pháp chọn dầu

Chương 13

thành ma sát trong của chất lỏng

tiết máy hoạt động đang bị nóng thì chỉ có thể dùng dầu bôi trơn mà không dùng mỡ hoặc các chất bôi trơn rắn khác.

13.3 Vật liệu và phương pháp chọn dầu

bôi trơn

13.3.1 Phân loại dầu bôi

trơn

- Phân loại dầu bôi trơn lỏng:

oDầu nhớt máy bay oDầu nhớt động cơ oDầu nhớt công nghiệpoDầu nhớt truyền lựcoDầu nhớt tuabin

oDầu nhớt cho máy biến thế

Dầu khoáng bôi trơn

- Ngoài ra còn dùng dầu thực vật và dầu động vật để bôi trơn

- Hiện nay đa số sử dụng dầu tổng hợp để bôi trơn

- Dầu khoáng bôi trơn: là hỗn hợp bao gồm dầu gốc

và các chất phụ gia làm bôi trơn, ma sát, làm mát các chi tiết máy, làm kín các khe hở pittong và xilanh, bảo vệ máy khỏi han rỉ

Chương 13

oLà một tính chất quan trọng của dầu bôi trơn

oXác định độ bôi trơn của dầu bôi trơn

oCòn gọi là ma sát trong của chất lỏngoLà tính cản trượt của chất lỏng

oLà cơ sở để phân loại dầu bôi trơn

ρ: Khối lượng riêng của dầu (870 – 900 kg/

13.3 Vật liệu và phương pháp chọn dầu

- Tra hình 13.8 để tìm được độ nhớt SAE

- Để đo độ nhớt của dầu bôi trơn thì dùng nhớt kế

- Độ nhớt được tra theo sổ tay tra cứu ở một số nhiệt

độ đặc biệt như 40oC, 50oC, 100oC

m o

t o

t t

      

 

Chương 13

13.3 Vật liệu và phương pháp chọn dầu

bôi trơn

13.3.1 Phân loại dầu bôi

trơn

oÁp suất tăng thì độ nhớt cũng tăng lên

Trong đó: μ0: độ nhớt dầu ở áp suất bình thường

α: hệ số ảnh hưởng của áp suất với dầu

p: áp suất làm việc của dầu

13.3 Vật liệu và phương pháp chọn dầu

bôi trơn

13.3.1 Phân loại dầu bôi

trơn

Chương 13

o Pha thêm các chất phụ gia:

•Chất chống ăn mòn

•Chất làm tăng tính bôi trơn

•Chất làm tăng tính chống xước, chống hao mòn

•Động cơ xăng: SA, SB, SC, SD, SE, SH, …

•Máy nổ Diesel: CA, CB, CD, CE, CF, CG …

13.3 Vật liệu và phương pháp chọn dầu

Chương 13

13.3 Vật liệu và phương pháp chọn dầu

13.3 Vật liệu và phương pháp chọn dầu

bôi trơn

13.3.2 Phương pháp chọn dầu bôi

trơn

Chương 13

oSử dụng khi ma sát lăn, đảm bảo tuổi thọ cao

& độ kín thít.

oKhả năng thoát nhiệt kém hơn dầu

oHạn chế sử dụng trong phạm vi nhiệt độ

13.3 Vật liệu và phương pháp chọn dầu

− Có thể dùng các chất phụ gia graphit, disunfit molipden, …

13.3 Vật liệu và phương pháp chọn dầu

bôi trơn

13.3.3 Mỡ bôi trơn

o Mỡ Natri: làm việc ở 1200C, không tan trong nước

o Mỡ Liti: Có thể làm việc ở nhiệt độ cao

o Mỡ Canxi: Làm việc ở dưới 600C, không tan hoặc biến chất khi gặp nước …

Thường dùng cho các loại máy: máy sản xuất giấy, các loại máy làm việc ở biển hay gần biển

o Mỡ tổng hợp: hỗn hợp của dầu nhớt tổng hợp với chất làm đặc như Lithium Soap, Bentonite và PTFE

Sử dụng cho các loại máy móc hiện đại, các bộ phận kiểm tra máy bay, người máy, tàu vũ trụ …

Có thể làm việc ở nhiệt độ tới -700C

Phân loại theo thành

phần:

•Thoát nhiệt kém hơn dầu.

•Khó bôi trơn tập trung.

Ưu điểm & Nhược điểm:

13.3 Vật liệu và phương pháp chọn dầu

bôi trơn

13.3.3 Mỡ bôi trơn

oBôi trơn các vị trí không che kín hoặc khó che kín.

oDùng cho các vị trí cần che rất kín.

oDùng bôi trơn các vị trí khó cho dầu thường xuyên.

oKhông nên dùng mỡ bôi trơn cho chỗ ma sát sinh nhiệt nhiều và thoát nhiệt bằng chất bôi trơn (bộ truyền trục vít).

Ứng dụng:

Chương 13

o Khi chất bôi trơn lỏng và mỡ không đảm bảo khả năng làm việc, hoặc điều kiện công nghệ không cho phép.

o Khi ít có sự thay đổi về vị trí, lúc này cần ngăn sự ăn mòn tiếp xúc và khó giữ được dầu hoặc mỡ bôi trơn

o Trong trường hợp tác dụng một lần hoặc thời gian phục vụ ngắn.

Trường hợp sử dụng:

13.3 Vật liệu và phương pháp chọn dầu

bôi trơn

13.3.4 Chất bôi trơn rắn

o Grafit keo điền đầy các khoảng nhấp nhô của bề mặt làm việc, tạo thành bề mặt grafit, được đặc trung bởi độ nhẵn gương, độ kín, độ thấm ướt bằng dầu

o Disunfit molipden có khả năng tạo bề mặt một lớp

có độ bền cao và có thể chịu được áp suất lớn, có độ tin cậy chống ăn mòn tiếp xúc cao

o Là phương pháp tin cậy nhất để quét lớp vật liệu bôi trơn rắn – phủ bề mặt bằng phương pháp phun

mù hoặc chổi lông

o Khi làm việc trong môi trường chân không, cần phủ

bề mặt làm việc một lớp bôi trơn rắn có cấu tạo dạng lớp

Tác dụng:

5 6

o Lượng dầu bôi trơn phải đảm bảo khả năng điều chỉnh Việc thừa hay thiếu lượng dầu cần thiết đều đưa đến những điều kiện làm việc không bình thường.

o Có khả năng báo hiệu và kiểm tra.

o Cần tự động hóa hệ thống bôi trơn đến mức

5 8

Chương 13

trơn

o Dựa vào phương pháp bôi trơn

•Bôi trơn riêng lẻ

•Bôi trơn theo nhóm

•Bôi trơn tập trung

o Phương pháp bôi trơn phụ thuộc:

• Lượng dầu bôi trơn trong 1 khoảng thời gian nhất định

• Áp suất của dầu bôi trơn

• Loại dầu bôi trơn

13.4 Hệ thống bôi trơn

13.4.1 Yêu cầu và phân

loại Cơ sở chọn phương pháp bôi

trơn

o Cặp bề mặt làm việc với vận tốc lớn, áp suất cao (ổ trượt, bộ truyền bánh răng, ổ lăn, xích, đường dẫn hướng, …) cần đưa một lượng dầu lớn có áp suất lớn hơn áp suất của bề mặt làm việc => phải dùng hệ thống bôi trơn liên tục và hệ thống phải tự động gồm bơm dầu, ống dẫn

o Cặp bề mặt làm việc với vận tốc và áp suất thấp (bộ truyền vít, đai ốc, các đường dẫn hướng ít quan trọng, …) hoặc làm việc liên tục mà theo chu kỳ chỉ yêu cầu bôi trơn trong thời gian các chi tiết làm việc, lúc đó có thể dùng phương pháp bôi trơn theo chu kỳ

6 0

Chương 13

trơn

o Với các cặp bề mặt làm việc ít quan trọng, chỉ yêu cầu bôi trơn một vài lần trong ngày hoặc trong tuần thì có thể dùng phương pháp bôi trơn bằng tay

o Trường hợp kết cấu máy gồm nhiều nhóm, mà mỗi nhóm có yêu cầu phương pháp bôi trơn khác nhau thì dùng phương pháp bôi trơn theo nhóm

o Nếu kết cấu cho phép dùng bơm dầu bôi trơn tất cả các chỗ cần bôi trơn thì dùng phương pháp bôi trơn tập trung

6 2

Chương 13

kỳ)

o Với các bề mặt bôi trơn cần có áp suất, phải dung bơm tay để đưa dầu về những vị trí bôi trơn Một hành trình kép của pittong có thể tải từ 0,2 – 0,3 cm3

dầu

o Khi bôi trơn bằng mỡ có thể dùng bơm mỡ để đưa mỡ vào các ổ Mỡ mới bơm vào sẽ đẩy mỡ đã sử dụng cùng các tạp chất đã sử dụng và các tạp chất khác ra khỏi rãnh phớt ra ngoài

o Hệ thống bôi trơn bằng tay chủ yếu dùng để bôi trơn các bề mặt ít quan trọng, tốc độ v < 3 m/ph, chỉ yêu cầu bôi trơn theo chu kỳ: 1 lần/ca, 1 lần/ ngày, 1 lần/ tuần

o Dùng vịt dầu hoặc vú mỡ chỉ có thể bôi trơn riêng lẻ hoặc bôi trơn theo nhóm

•Dùng phễu dầu (nhỏ giọt)

•Dùng kim điều chỉnh (nhỏ giọt)

•Dùng bể chứa dầu (liên tục)

•Dùng bánh răng bôi trơn (liên tục)

•Dùng hệ thống bơm dầu (liên tục)

6 4

Chương 13

liên tục

• Là loại dụng cụ bôi trơn riêng lẻ đơn giản nhất

• Bên trong phễu dùng bấc bằng vải để thấm dầu

và dẫn dầu về vị trí bôi trơn

• Phễu có thể tự động bôi trơn một hoặc hai vị trí

• Các loại phễu thường được tiêu chuẩn hóa với lượng dầu chứa được trong phễu từ 25 cm3, 50

cm3, 100 cm3

o Dùng phễu dầu:

• Khó điều chỉnh lượng dầu.

• Dầu vẫn luân chuyển khi máy ngừng làm việc

• Bấc có thể bị kẹt hoặc bị kẹt giữa các bề mặt bôi trơn

• Không dùng bôi trơn được các cặp bề mặt làm việc có áp suất lớn

• Chỉ thích hợp để bôi trơn các chi tiết ít quan trọng, các bộ truyền chịu tải thấp và tốc độ

o Dùng phễu dầu:

6 6

• Phần bánh răng ngâm trong dầu không vượt quá 1/3 bán kính vòng đỉnh.

• Đối với bộ truyền trục vít thì mức dầu không nên vượt quá tâm thấp nhất con lăn của ổ.

o Dùng bể chứa dầu:

6 8

† Hộp cần được che kín để dầu không bắn ra ngoài.

† Vận tốc vòng thích hợp nhất cho việc dùng bánh răng bôi trơn là ≤ 12m/s Nếu v quá lớn có thể gây ra các tác hại xấu:

◊ Mất mát công suất do khuấy dầu tăng.

◊ Dầu bị sủi bọt hòa với không khí và bị oxi hóa làm mất tính bôi trơn

◊ Cặn tung dầu bị khuấy động và bị hất vào giữa các bề mặt làm việc.

• Mức dầu trong hộp cần bảo đảm để bánh răng bôi trơn nhúng ngập đến độ sâu từ 2-3 chiều cao răng.

o Dùng bánh tạt dầu và bánh răng

bôi trơn

† Khi vận tốc vòng truyền bánh răng hoặc đĩa xích v

> 12m/s ( với trục vít vs > 10 m/s) trong giảm tốc hoặc hộp tốc độ có công suất lớn

† Với các chi tiết quan trọng trường hợp công suất nhỏ và trung bình đối

• Khi bề rộng chi tiết nhỏ thì sử dụng vòi phun gồm một lỗ duy nhất

• Khi bề mặt làm việc lớn thì sử dụng súng phun bao gồm nhiều lỗ phun có đường kính lỗ 2-4 mm cách nhau 20-30mm

o Dùng hệ thống bôi trơn phun dầu

liên tục

7 0

Chương 13

liên tục

• Dầu được chuyển từ hệ thống bơm dầu đến vòi phun hoặc súng phun có áp suất dư khoảng 0,1 MPa Dầu được phun theo chiều vào khớp của cặp bánh răng

† Ngoài nhiệm vụ bôi trơn thông thường thì dầu còn phải có tác dụng làm mát

• Mức dầu trong máy có thể kiểm tra bằng các que thăm dầu hoặc mắt chỉ dầu

o Dùng hệ thống bôi trơn phun dầu

liên tục