nghiên cứu một số thông số tính năng và đặc điểm hao mòn trước sử dụng Xado của động cơ diezel D12

Tài liệu tham khảo nghiên cứu một số thông số tính năng và đặc điểm hao mòn trước sử dụng Xado của động cơ diezel D12

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN Họ, tên SV: Nguyễn Ngọc Long Lớp: 44KTTT Khoá 44 Ngành: kỹ thuật tàu thuỷ Mã ngành: 18 – 02 – 10 Tên đề tài tốt nghiệp: “ Nghiên cứu một số thông số tính năng và đặc điểm hao mòn trước sử dụng Xado của động cơ Điêzen D12 tại phòng thí nghiệm Bộ môn Động lực, khoa Cơ khí.” Số trang: 99 Số chương: 03 Số tài liệu tham khảo: 07 Hiện vật: Không NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… Kết luận:………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… Nha Trang, Ngày…….Tháng…….Năm 2007 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Ký và ghi rỏ họ tên) PHIẾU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Họ, tên SV: Nguyễn Ngọc Long Lớp: 44KTTT Khoá 44 Ngành: kỹ thuật tàu thuỷ Mã ngành: 18 – 02 – 10 Tên đề tài tốt nghiệp: “ Nghiên cứu một số thông số tính năng và đặc điểm hao mòn trước sử dụng Xado của động cơ Điêzen D12 tại phòng thí nghiệm Bộ môn Động lực, khoa Cơ khí.” Số trang: 99 Số chương: 03 Số tài liệu tham khảo: 07 Hiện vật: Không NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… Điểm phản biện:……………………………………………………… Nha Trang, Ngày…… Tháng…….Năm2007 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Ký và ghi rỏ họ tên) Nha Trang, Ngày…… Tháng ……Năm 2007 CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG (Ký và ghi rỏ họ tên) ĐIỂM CHUNG Bằng số Bằng chữ LỜI CẢM ƠN Sau gần 4 tháng nghiên cứu lý thuyết, xây dựng quy trình và tiến hành thực nghiệm đến nay đề tài đã hoàn thành đúng thời hạn. Em xin chân thành cảm ơn các thầy trong Bộ môn Động lực, Ban chủ nhiệm khoa Cơ khí Trường Đại Học Nha Trang đã hướng dẫn giúp đỡ, tạo mọi điều kiện thuận lợi để em được khảo nghiệm trên động cơ Diesel D12 tại phòng nghiên cứu động cơ của khoa Cơ Khí Trường Đại Học Nha Trang. Đặc biệt em xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy TS. Lê Bá Khang đã trực tiếp tận tình hết lòng hướng dẫn và giúp đỡ để em hoàn thành tốt Luật Văn Tốt Nghiệp. Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của thầy PGS TS. Ngô Đăng Nghĩa, thầy Nguyễn Thanh Sơn cùng tập thể cán bộ Viện Nghiên Cứu Công Nghệ Sinh Học & Môi Trường của trường Đại Học Nha Trang. Qua đây em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến gia đình, người thân, bạn bè đã dành những tình cảm giúp đỡ tinh thần, vật chất để đề tài của em được hoàn thành tốt đẹp. Nha Trang, Tháng 11 Năm 2007 SV. Nguyễn Ngọc Long MỤC LỤC Trang CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MA SÁT HAO MÒN VÀ BÔI TRƠN 4 1.1. Ma sát ngoài 4 1.1.1. Khái niệm .4 1.1.2. Phân loại .5 1.1.2.1. Theo dạng chuyển động .5 1.1.2.2. Theo điều kiện bôi trơn bề mặt .5 1.1.2.3. Theo động lực học tiếp xúc 5 1.1.2.4. Theo điều kiện làm việc .5 1.1.3. Bản chất ma sát ngoài .6 1.1.4. Một vài hiện tượng xảy ra khi ma sát .8 1.1.4.1. Tương tác với các hoạt chất hoá học 9 1.1.4.2. Tương tác với các hợp chất bề mặt .9 1.1.4.3. Hình thành “cầu hàn khuếch tán” .10 1.1.4.4. Những thông số thay đổi của chất lượng bề mặt ma sát .11 1.2. Hao mòn 16 1.2.1. Khái niệm .16 1.2.2. Phân loại .17 1.2.2.1. Ăn mòn hoá học, điện hoá học .17 1.2.2.2. Hao mòn ôxy hoá .17 1.2.2.3. Hao mòn do tương tác vật lý 17 1.2.2.4. Hao mòn do ma sát .18 1.2.3. Bản chất hao mòn do ma sát 24 1.2.3.1. Hao mòn do ôxy hoá 25 1.2.3.2. Tróc loại I và tróc loại II 25 1.2.3.3. Q trình Fretting .27 1.2.3.4. Sự phá huỷ do mỏi .28 1.2.4. Các giai đoạn mài mòn của cặp ma sát .29 1.3. Bơi trơn 31 1.3.1. Chức năng của bơi trơn .31 1.3.2. Tính bơi trơn .31 1.3.3. Phân loại .32 1.3.4. Phân loại dầu bơi trơn trong động cơ đốt trong .34 1.3.5. Các chỉ tiêu chất lượng của dầu bơi trơn .35 1.3.5.1. Một số tính chất vật lý .35 1.3.5.2. Tính bơi trơn và lưu chuyển của dầu bơi trơn .35 1.3.5.3. Tính bay hơi của dầu bơi trơn 37 1.3.5.4. Trọng lượng riêng 37 1.3.6. u cầu đối với dầu bơi trơn .37 1.3.7. Sử dụng chất bơi trơn 38 1.3.7.1. Sử dụng chất bơi trơn trong bơi thuỷ tĩnh .40 1.3.7.2. Bơi trơn thuỷ động .41 CHƯƠNG 2: DÙNG QUANG PHỔ PHÂN TÍCH DẦU BƠI TRƠN CHẨN ĐỐN TRẠNG THÁI KỸ THUẬT ĐỘNG CƠ 43 2.1. Động học về hàm lượng tạp chất trong dầu bơi trơn .43 2.1.1. Bảo quản và xử lý dầu bơi trơn .43 2.1.2. Phương pháp chẩn đốn trạng thái kỹ thuật động cơ và q trình thay đổi tính năng hố lý của dầu bơi trơn .43 2.1.3. Quan hệ giữa lượng dầu bơi trơn trong cacte và hàm lượng tạp chất trong dầu 49 2.1.4. Hàm lượng tạp chất theo khí thải thốt ra ngồi, theo ống dẫn, két làm mát 51 2.1.5. Tốc độ mài mòn của chi tiết động cơ theo thời gian sử dụng .52 2.1.6. Mối quan hệ giữa trị số cho phép của hàm lượng sản vật mài mòn với khoảng hành trình giữa hai kỳ sửa chữa động cơ 53 2.2. Phân tích quang phổ dầu bôi trơn .57 2.2.1. Phương pháp phổ toàn phần 57 2.2.2. Phương pháp phổ phân tích .57 2.2.3. Phương pháp phổ phân tích hoàn thiện .57 2.2.4. Phân tích nhanh dầu bôi trơn bằng phương pháp điện quang .59 2.2.4.1. Nguyên lý hoạt động của thiết bị điện quang 59 2.2.4.2. Thiết bị quang điện phân tích .61 CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH MỘT SỐ THÔNG SỐ TÍNH NĂNG, CƯỜNG ĐỘ HAO MÒN CỦA ĐỘNG CƠ D12 66 3.1. Mục đích thức nghiệm .66 3.2. Thiết bị nghiên cứu thực nghiệm .67 3.3. Tiến hành thực nghiệm 73 3.3.1. Đo áp suất cuối kỳ nén 73 3.3.2. Đo tốc độ quay cực tiểu và tốc độ quay cực đại 74 3.3.3. Đo lượng tiêu thụ nhiên liệu giờ và suất tiêu hao nhiên liệu có ích 74 3.3.4. Đo áp suất dầu bôi trơn, nhiệt độ khí xả, nhiệt độ nước làm mát .75 3.4. Kết quả thực nghiệm 75 3.5. Xác định sản vật mài mòn trong dầu bôi trơn, tính cường độ hao mòn .77 3.5.1. Dụng cụ và thiết bị thực nghiệm .77 3.5.2. Thực nghiệm lấy mẫu .78 3.5.3. Xử lý mẫu thí nghiệm .81 Kết luận, đề xuất 92 Phụ lục .94 Tài liệu tham khảo .99 -1- LỜI NÓI ĐẦU Nước ta đang trong quá trình công nghiệp hoá hiện đại hoá diễn ra trên nhiều ngành, lĩnh vực nhu cầu về phát triển về công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải, hàng hải, đánh bắt thuỷ hải sản. Động Diesel là một trong những loại máy động lực đã có bước cải tiến rõ rệt nâng cao tính năng kỹ thuật đáp ứng được yêu cầu sản xuất trong những năm gần đây. Vận hành, bảo trì, sửa chữa, đòi hỏi phải hiểu biết sâu sắc về cấu tạo, các đặc tính kỹ thuật, nguyên lý và phải có các kỹ năng thành thạo. Việc áp dụng phương pháp quang phổ phân tích dầu bôi trơn để chẩn đoán trạng thái kỹ thuật động cơ không cần phải tháo rời, trên cơ sở xác định hàm lượng sản vật mài mòn trong dầu, trong quá trình vận hành là phương pháp gián tiếp, đem lại lợi ích và hiệu quả kinh tế cao trong việc bảo dưỡng và sửa chữa động cơ đảm bảo thời hạn vận hành lâu dài, tiết kiệm chi phí, tăng hiệu quả sử dụng mà còn bảo đảm các yêu cầu ngày càng cao về bảo vệ môi trường. Trong thời gian qua em được Bộ môn Động lực khoa Cơ Khí Trường Đại Học Nha Trang giao đề tài “Nghiên cứu một số thông số tính năng và đặc điểm hao mòn trước sử dụng Xado của động cơ Diesel D12 tại phòng thí nghiệm bộ môn Động Lực, khoa Cơ Khí.” Suốt thời gian qua em đã nỗ lực hết mình cùng sự hướng dẫn tận tình của thầy TS. Lê Bá Khang, sự hỗ trợ của các thầy trong bộ môn Động Lực, viện nghiên cứu công nghệ sinh học và môi trường của trường Đại Học Nha Trang. Nay nội dung cơ bản của đề tài đã hoàn thành, đề tài bao gồm 3 chương: Chương 1: Tổng quan về ma sát hao mòn và bôi trơn. Chương 2: Dùng quang phổ phân tích dầu bôi trơn chẩn đoán trạng thái kỹ thuật động cơ. Chương 3: Thực nghiệm xác định một số thông số tính năng, cường độ hao mòn của động cơ D12. -2- Vì trình độ kiến thức và thời gian có hạn nên đề tài không tránh khỏi sai sót, em mong được sự chỉ bảo của các thầy và bè bạn đóng góp ý kiến để giúp em bổ sung hoàn thiện hơn. Một lần nữa em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy TS. Lê Bá Khang đã hướng dẫn và cùng em nghiên cứu khảo nghiệm đề tài, xin chân thành cảm ơn các thầy trong Bộ môn Động lực, tập thể cán bộ, công nhân viên viện nghiên cứu công nghệ sinh học & môi trưòng đã tạo điều kiện giúp đỡ em trong quá trình thực hiện đề tài này. Nha Trang, tháng 11 năm 2007 SV. Nguyễn Ngọc Long -3- TRÂN TRỌNG BIẾT ƠN SỰ HƯỚNG DẪN TẬN TÍNH CỦA THẦY TS. LÊ BÁ KHANG -4- CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ MA SÁT HAO MÒN VÀ BÔI TRƠN 1.1. Ma sát ngoài 1.1.1. Khái niệm Ma sát ngoài là hiện tượng luôn luôn xuất hiện khi có sự chuyển động tương đối giữa các vật thể tiếp xúc nhau và có sự tương tác cơ học với nhau. Đặc trưng cơ bản của ma sát ngoài là lực ma sát, tức là lực cản trở sự dịch chuyển tương đối. Ma sát là kết quả của nhiều dạng tương tác phức tạp khác nhau, trong đó diễn ra các quá trình cơ học, hoá – lý học, điện học và nhiều quá trình khác. Quan hệ giữa các quá trình ấy có thể rất khác nhau phụ thuộc vào đặc tính tải , tính chất của vật liệu và môi trường. Điều kiện của ma sát ngoài muôn hình muôn vẻ. Tuy nhiên, điều đó không có nghĩa là không thể có các quy luật thích hợp dành cho những quá trình ma sát nhất định. Trước tiên, điều đó liên quan tới những điều kiện mà trong đó, quan hệ giữa các dạng tương tác khác nhau mang đặc tính hoàn toàn xác định, cho phép thiết lập những quy luật của ma sát xuất phát từ các định luật chuyển động tổng quát, định luật bảo toàn năng lượng, các nguyên lý cực tiểu v.v…một ví dụ rất rõ về vấn đề này là các quá trình ma sát và hao mòn điển hình cho sự hoạt động bình thường của động cơ. Ma sát ngoài trong các máy móc, động cơ, cơ cấu, dụng cụ và thiết bị là hiện tượng rất phổ biến. Biểu hiện có hại của ma sát ngoài thể hiện ở sự mất mát công suất, sự hao mòn và hư hỏng các bề mặt tiếp xúc; còn ma sát có lợi được ứng dụng trong những thiết bị ma sát dùng để truyền chuyển động, truyền lực và trong sự hoạt động của các bộ phận làm việc của máy móc. [...]... rất nghiêm trọng, phá hoại toàn bộ tính năng sử dụng của động cơ Vì vậy khi đã hết giai đoạn II, bắt buộc phải sửa chửa động cơ Sự thay đổi trạng thái kỹ thuật của các bộ phận của động cơ ngoài nguyên nhân ma sát đã nói ở trên ra, phần lớn còn do chiệu ảnh hưởng của điều kiện chế tạo và lắp ghép động cơ của các nhà máy chế tạo lắp ghép Tuy vậy, các chi tiết của động cơ bao giời củng được chế tạo theo... giải và tổ hợp các kết quả nghiên cứu thực nghiệm rất phong phú và các tài liệu thực tế lớn lao đúc rút được từ kinh nghiệm của các ngành công nghiệp Có rất nhiều công trình đề cập đến các đặc tính số lượng của ma sát (lực và hệ số ma sát) Song, số lượng các công trình nghiên cứu bản chất của quá trình ma sát ngoài lại rất ít Việc nghiên cứu bản chất của ma sát ngoài phức tạp ở chỗ, cần phải nghiên cứu. .. phá hoại do mỏi Căn cứ vào tính tin cậy trong sử dụng, người ta chia tất cả các dạng hao mòn trên đây thành hai nhóm: nhóm hao mòn bình thường cho phép trong sử dụng v à nhóm hao mòn không bình thường không cho phép trong sử dụng - Hao mòn bình thường chỉ xảy ra ở lớp rất mỏng (dưới 2000 Ǻ) trên bề mặt chi tiết máy - lớp màng bảo vệ, với tốc độ ổn định và nhỏ (khoảng 1µm/h) - Hao mòn không bình thường:... phụ của dầu 1.2.3.3 Quá trình Fretting Quá trình Fretting được đặc trưng bởi sự có mặt của các chuyển vị nhỏ (bắt đầu từ trị số vào khoảng lớn hơn khoảng cách giữa các nguyên tử), bởi đặc tính động của tải trọng, bởi sự ôxy hoá trong không khí làm tạo ra các sản phẩm hao mòn kiểu ăn mòn rất rỏ rệt Sự tróc và sự ôxy hoá trong quá trình Fretting được tăng cường rất mạnh do đặc tính động của tải trọng, đặc. .. theo chiều hướng xấu tính năng kỹ thuật của các bộ phận của động cơ Sự mài mòn là hậu quả của quá trình thay đổi dần dần kích thước của các chi tiết có chuyển động tương quan với nhau chiệu tác động của ma sát, thể hiện ở sự phân hoá vật liệu từ các bề mặt ma sát Còn cường độ hao mòn là kết quả của sự mài mòn thể hiện ở sự thay đổi kích thước nguyên thuỷ của các chi tiết máy Đó là một quá trình không... trình không thuận nghịch Độ mài mòn diễn biến tuỳ thuộc vào thời gian sử dụng và điều kiện sử dụng của động cơ Quan hệ của chúng được giới thiệu trên hình 1.9 Hình 1.9: Các giai đoạn mài mòn của cặp ma sát Từ hình 1.9 cho ta thấy Trong thời gian sử dụng thứ nhất Ln (giai đoạn I), các chi tiết máy mòn rất nhanh do quá trình làm việc rà khít các bề mặt ma sát (điểm 1 và 1’) Sau giai đoạn rà khít, các... Các kết quả nghiên cứu chất lượng bề mặt khi ma sát ngoài vừa trình bày về đại thể đã mở ra một bức tranh về trạng thái còn lại của bề mặt khi bỏ tải Khi ấy, các thông số động lực học của bề mặt vẩn ch được xác định Việc nghiên cứu trạng thái ưa động lực học của bề mặt có thể được tiến hành bằng cách đo nhiệt độ, ứng suất và trị số của thế điện hoá đặc trưng cho sự tồn tại của các màng thụ động Các kết... không cho phép Mòn cặp ma sát : là mòn hai bên bề mặt tiếp xúc có chuyển động tương đối của các cặp lắp ghép chi tiết trong điều kiện sử dụng Tốc độ mài mòn: là tỷ số giữa tốc độ mòn chi tiết với thời gian sảy ra sự mài mòn Cường độ mài mòn: là tỷ số giữa độ mòn chi tiết (hay mẫu thử) với quảng đường ma sát hay khối lượng công việc đã hoàn thành Lượng mòn giới hạn: là lượng mòn nếu sử dụng tiếp sẽ gây... xúc với các tính ổn định nhiệt của chất bôi trơn và vật liệu của cặp ma sát); c) sự biến đổi căn bản về thành phần và nồng độ của các hợp phần của môi trường trong vùng tiếp xúc (sự có mặt của ôxy, các chất hợp tính bề mặt và hoạt tính hoá học v.v…) Những quan niệm căn bản về cơ chế tróc, được trình bày trong các công trình với quan điểm của lý thuyết về tính không hoàn thiện của cấu trúc tính thể, tỏ... loại: ăn mòn hoá học; hao mòn do tương tác vật lý là chính và hao mòn do ma sát 1.2.2.1 Ăn mòn hoá học, điện hoá học Ăn mòn hoá học là sự hao mòn xảy ra do tác dụng của các phản ứng hoá học giữa các chi tiết với môi trường lỏng, khí,… Ăn mòn điện hoá xảy ra do tác dụng đồng thời của các phản ứng hoá học và các dòng điện cực nhỏ tự nhiên trên bề mặt chi tiết máy khi nó làm việc trong môi trường ẩm và có . học.........................................................17 1.2.2.2. Hao mòn ôxy hoá.............................................................................17 1.2.2.3. Hao mòn do tương tác vật. lý............................................................17 1.2.2.4. Hao mòn do ma sát .........................................................................18 1.2.3. Bản chất hao mòn do ma sát