BÀI GIẢNG CÁC LOẠI CHẤT BÔI TRƠN CƠ BẢN

1. NGUYÊN LÝ BÔI TRƠN 2. NHIỆN VỤ YÊU CẦU ĐỐI VỚI HỆ THỐNG BÔI TRƠN 3. CÔNG DỤNG, YÊU CẦU VÀ PHÂN LOẠI DẦU NHỜN SỬ DỤNG TRÊN ĐỘNG CƠ 4. CÁC PHƯƠNG ÁN BÔI TRƠN 5. THIẾT BỊ LỌC DẦU NHỜN 6. BƠM DẦU NHƠN 7. CÁC DỤNG CỤ THIẾT BỊ BÔI TRƠN 8. CÁC LOẠI DẦU, MỠ BÔI TRƠN Ở NHIỆT ĐỘ CAO

CHÀO MỪNG QUÝ VỊ THAM DỰ

CHUYÊN ĐỀ 6: CÁC LOẠI CHẤT BÔI TRƠN CƠ BẢN

THỜI GIAN: 8H

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: LƯU QUANG THÁI

MỤC TIÊU BÀI HỌC

SAU KHI HỌC XONG BÀI NÀY NGƯỜI HỌC CÓ KHẢ NĂNG:

- Trình bày được nguyên lý bôi trơn, nhiệm vụ, yêu cầu của hệ thống bôi trơn, công dụng yêu cầu của dầu nhờn, các phương án bôi trơn.

- Ứng dụng bôi trên trên các bộ truyền

động cơ bản, các loại dầu bôi trơn ở nhiệt độ cao.

2

N i dung ộ

2 NHIỆN VỤ YÊU CẦU ĐỐI VỚI HỆ THỐNG

BÔÂI TRƠN

3 CÔNG DỤNG, YÊU CẦU VÀ PHÂN LOẠI

DẦU NHỜN SỬ DỤNG TRÊN ĐỘNG CƠ

4 CÁC PHƯƠNG ÁN BÔI TRƠN

5 THIẾT BỊ LỌC DẦU NHỜN

6 BƠM DẦU NHƠNØ

7 CÁC DỤNG CỤ THIẾT BỊ BÔI TRƠN

1 NGUYÊN LÝ BÔI TRƠN/PRICIPLE OF LUBRICAN

Câu hỏi: Tại sao phải bôi trơn trong các bộ truyền động cơ khí?

4

Các máy móc trong khi v n hành s x y ra ma sát gi a ậ ẽ ả ữ các b m t kim lo i c a các chi ti t ề ặ ạ ủ ế

Các b m t này không hoàn toàn nh n bóng nh ề ặ ẵ ư

chúng ta nhìn th y b ng m t th ấ ằ ắ ườ ng mà l i lõm ồ

Nh ng ch l i khi va ch m vào nhau s b ữ ỗ ồ ạ ẽ ị

nóng lên và có th b hàn dính vào nhau và g y v ể ị ả ỡ

Nh v y ma sát làm máy nóng lên, làm c n tr ư ậ ả ở

chuy n ể độ ng và gây ra mài mòn d n ẫ đế n h ư

h ng máy móc ỏ

6

L p d u s không ớ ầ ẽ đủ ầ để d y ng n cách các b ă ề

m t, do ó ma sát và mài mòn r t l n ây là ch ặ đ ấ ớ Đ ế độ bôi tr n kh c nghi t và òi h i d u nh t ph i ơ ắ ệ đ ỏ ầ ớ ả

có các ph gia ch ng mài mòn hi u qu ụ ố ệ ả

- Bôi tr n h n h p ơ ỗ ợ

(bounddary lubrication) : là trung

gian gi a hai ch ữ ế độ trên B ề

Trong khi máy móc làm vi c ệ

thì v n t c, t i tr ng và ậ ố ả ọ

nhi t ệ độ có th thay ể đổ i nên

các ch ế độ bôi tr n nói trên ơ

s thay ẽ đổ ươ i t ng ng ứ

nh mô t trong gi n ư ả ả đồ

Stribeck bên d ướ i

- Đưa dầu nhờn đi đến để bôi trơn các bề mặt ma sát

- Lọc sạch những tạp chất cặn bã lẫn trong dầu nhờn

- Tẩy rửa và làm mát các bề mặt

2 NHIỆM VỤ YÊU CẦU ĐỐI VỚI HỆ THỐNG BÔI TRƠN

16

3.1 Công dụng của dầu nhờn:

- Bôi trơn các bề mặt ma sát

- Làm mát ổ trục

- Tẩy rửa mặt ma sát

- Bao kín khe hở giữa pittông-xilanh, xéc

măng-pittông

3 CÔNG DỤNG, YÊU CẦU VÀ PHÂN LOẠI

DẦU NHỜN SỬ DỤNG TRÊN ĐỘNG CƠ:

- Bôi trơn các bề mặt ma sát, làm giảm tổn thất ma sát:

Trong trường hợp này dầu nhờn đóng vai trò chất liệu trung gian đệm vào giữa các bề mặt ma sát có chuyển động tương đối với nhau khiến cho các mặt

ma sát không trực tiếp tiếp xúc với nhau Chính căn cứ vào tính chất này mà người ta phân loại ma sát trượt của ổ trục thành 4 loại:

18

-Ma sát khô(dry friction) xảy ra khi giữa hai bề mặt ma sát hoàn toàn không có dầu nhờn, các mặt ma sát trực tiếp tiếp xúc với nhau.

- Ma sát ướt(fluid friction) xảy ra khi giữa hai bề mặt ma sát có một lớp dầu bôi trơn khiến trong quá trình

chuyển động các mặt ma sát hoàn toàn không tiếp xúc trực tiếp với nhau.

- Ma sát nửa khô hoặc nửa ướt(lubricated fricton) xảy ra khi màng dầu nhờn ngăn cách bề mặt ma sát bị phá hoại Mặt ma sát tiếp xúc cục bộ ở những vùng

màng dầu nhờn bị phá hoại.

-Ma sát tới hạn(critical friction): là trạng thái trung gian giữa ma sát khô và ma sát ướt Khi xảy ra ma sát tới hạn, trên mặt ma sát tồn tại một màng dầu rất mỏng, màng dầu này chịu tác dụng của lực phân tử của bề mặt kim loại nên bám chặt trên bề mặt kim loại và mất khả năng lưu động Vì vậy trong trường hợp này, lực ma sát quyết định bởi quá trình sản sinh do kết quả của lực tương tác giữa bề mặt ma sát và màng dầu nhờn.

20

Vật liệu ổ trục Hệ số ma sát

Ma sát khô Ma sát ướtGang với gang 0,15 0,07 - 0,12Gang với đồng 0,15 - 0,2 0,07 - 0,15Thép với thép 0,15 0,05 - 0,1Thép với đồng 0,15 0,01 - 0,15Thép với Babit 0,25 - 0,28 0,05 - 0,1

-Tẩy rửa mặt ma sát: Trong quá trình làm việc, các mặt

ma sát cọ sát với nhau gây nên mài mòn mạt kim loại rơi ra bám trên mặt ma sát Do có dầu nhờn chảy qua mặt ma sát nên nó cuốn theo các tạp chất trên mặt

ma sát; vì vậy đảm bảo mặt ma sát luôn luôn sạch, tránh được hiện tượng mài mòn do tạp chất cơ học.

22

- Bao kín khe hở : giữa pittông với xilanh, giữa xecmăng với pittông v.v… khiến cho khả năng lọt khí qua các khe hở này giảm đi.

3.2 Yêu cầu đối với dầu nhờn:

- Dầu nhờn dùng cho động cơ là hổn hợp phức tạp

của nhiều chất, thành phần gồm có hydrôcacbon

của dầu nhờn và các chất phụ gia khác nhau

(chiếm 8-:-14 %) các chất phụ gia có tác dụng làm giảm độ mài mòn của các bề mặt làm việc (tác

dụng của chất chống mài mòn)

24

- Làm giảm sự ăn mòn kim loại (chất chống ăn

mòn), ngăn ngừa sự tạo bọt và các vết xước trên bề mặt ma sát của các chi tiết làm việc với tải

trọng lớn.

- Dầu nhờn cần phải bám chắc vào bề mặt các chi tiết, chống han gỉ, hút nhiệt, mang mùn kim loại, không phân hủy do tác dụng của nhiệt độ

- Dầu dùng để bôi trơn động cần có những yêu

cầu nhất định về hàm lượng lưu huỳnh (S%),

nước và tạp chất cơ học Ngoài ra, dầu còn có độ nhớt phù hợp, tính ổn định và nhiệt độ đông đặc đạt giới hạn nhất định.

- Dầu bôi trơn được chế luyện từ dầu mazut-bã

dầu mỏ sau khi đã chưng cất lấy ra được phần nhiên liệu.

26

3.3 Các chỉ tiêu cơ bản của dầu nhờn

- Độ nhớt của dầu:

Là sức cản di chuyển qua lại của các

phân tử dầu (nội ma sát) Khi sử dụng phải chọn độ nhớt theo đúng quy định của nhà thiết kế đồng thời phù hợp với vùng sử dụng Nếu độ nhớt dầu không đảm bảo, dầu dễ bị ép ra khỏi các khe hở ở các chi tiết làm việc.

Độ nhớt của dầu ký hiệu bằng các chữ số và

đứng sau chữ cái chỉ ký hiệu dầu trong mác

dầu Chữ cái ký hiệu càng lớn thì độ nhớt

càng cao

28

- Độ ổn định nhiệt độ của dầu:

Độ ổn định về nhiệt của dầu, dầu phải đảm

bảo sao cho khi nhiệt độ thay đổi thì độ nhớt

không thay đổi đáng kể Căn cứ vào điều kiện làm việc cụ thể của động cơ mà ta chọn dầu

có độ nhớt trung bình cho phù hợp.

- Nhiệt độ đông đặc của dầu:

Nhiệt độ này đặc trưng cho sự mất tính cơ động của dầu Nhờ đo,ù người ta biết mà sử dụng vào mùa đông hay mùa hè, hoặc theo vùng

30

3.4 Phân loại dầu nhờn sử dụng trên động cơ:

- Dầu đơn cấp được chia thành dầu dùng trong mùa

đông gồm: SAE 0W, SAE 10W, SAE 15W, SAE 20W và SAE 25W (trong đó SAE chỉ hiệp hội kỹ sư ô tô mỹ

còn w là mùa đông khác với mùa đông SAE 20, SAE

30, SAE 40 và SAE 50 Số càng cao thì dầu càng đặc.

- Dầu đa cấp hay đa độ nhớt:

Nhiều dầu động cơ được

pha thêm phụ gia để giữ

cho độ nhớt ít thay đổi theo

nhiệt độ Ví dụ: SAE 5W-30

tương đương với hai loại

dầu đơn cấp SAE 5W lúc

lạnh và SAE 30 cho lúc

nóng

32

- Xếp loại phẩm chất dầu:

Viện dầu mỏ mỹ (API) đã chia dầu dùng trên động

cơ xăng thành 8 loại, trên dùng động cơ diesel

thành 6 loại có phẩm chất sử dụng khác nhau là:

+ Dầu dùng trên động cơ xăng: SA, SB, SC, SD, SE,

SF, SG và SH

+ Dầu dùng trên động cơ diesel: CA, CB, CC, CD , CE , và CF

Dầu bôi trơn cũng có thể có được phẩm chất kết

hợp như SG/CE hoặc SG/CF Nếu không có

phẩm chất kết hợp không được sử dụng dầu

dùng cho động cơ xăng vào động cơ diesel và

ngược lại, nếu không sẽ gây hõng động cơ

34

- Nhãn hiệu thùng dầu

Trên thùng dầu có nhãn hiệu được ghi các số liệu sau:

+ Nhãn hiệu API

+ Chỉ số độ nhớt: ví dụ SAE 5W-30

+ Phẩm chất dầu: ví dụ SG/CF

+ Ký hiệu giảm ma sát:

ví dụ ECI (Energy Conserving I)

Bảng 1: Phân loại theo tiêu chuẩn SAE.J300

-85W 11,0 90W 13,5 <24,1 140W 24,0 <41,0 250W 41,0 -

-36

Trên c s 6 lo i d u trên, ng ơ ở ạ ầ ườ i ta có th pha ch d u ể ế ầ

Cấp

phẩm

chất

Phạm vi sử dụng

GL 1 Dùng cho hệ thống truyền động bánh răng hình trụ, trục

vít, bánh răng côn xoắn, tải trọng nhỏ

GL 2 Dùng cho hệ thống truyền động như nhóm 1 nhưng trụ tải

trọng lớn và nhiệt độ cao

GL 3 Dùng cho hệ truyền động bánh răng trụ xoắn, bánh răng

côn xoắn chịu tải trọng lớn và nhiệt độ cao

GL 4 Dùng cho hệ thống truyền động bánh răng hypoit làm việc

với tốc độ cao và mô-men lớn

GL 5 Dùng cho hệ thống truyền động bánh răng hypoit có tải

trọng va đập lớn, tốc độ cao, mô-men lớn

GL 6 Dùng cho hệ truyền động bánh răng hypoit có tải trọng va

đập lớn, tốc độ quay và di chuyển dọc trụ lớn, truyền men lớn và tải trọng va đập mạnh 38

mô- Tuy phân lo i và phân c p nh trên nh ng các hãng ạ ấ ư ư

s n xu t d u bôi tr n còn thu ng dùng các ả ấ ầ ơ ờ

th ươ ng hi u riêng c a hãng mình nh Shell ệ ủ ư

Advance, Shell Dentax, BP Gear oil, Mobil

Mobilube, Caltex Thuban, Castrol Deusol Gear, APP.EP

để gi i thi u lo i d u truy n ớ ệ ạ ầ ề độ ng Các lo i d u ạ ầ trên thu ng có hai lo i ờ ạ độ nh t 90 và 140 cSt ớ ở

Bảng 3: Các chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản của dầu hộp số

Chỉ tiêu kỹ thuật Dầu hộp số (dầu truyền

động GL4, LG5) SAE 90 SAE 140

Khối lượng riêng ở 15°C, kg/l 0,8905 0,9030

Độ nhớt động học ở 100°C, cSt 16,5 30,0

Nhiệt độ chớp cháy cốc hở (°C) 230 240

Sử dụng dầu hộp số

 Theo kinh nghi m s d ng, các xe ôtô dùng h p ệ ử ụ ộ

s c (s tay) n ố ơ ố ở ướ c ta nên dùng lo i d u h p ạ ầ ộ

s và d u c u có c p ph m ch t API GL4 và GL5, ố ầ ầ ấ ẩ ấ SAE90, SAE70W-80, SAE 80W-90… Các xe dùng

h p s t ộ ố ự độ ng dùng d u h p s có th ầ ộ ố ươ ng

hi u riêng nh d u Shell Dexron II ệ ư ầ

42

Th i gian thay d u h p s th ờ ầ ộ ố ườ ng t 20.000 ừ đế n 40.000km l n bánh Tuy v y, th i gian thay d u ă ậ ờ ầ

c u xe th ầ ườ ng kéo dài g p hai l n th i gian thay ấ ầ ờ

d u h p s M t s lo i xe du l ch cao c p nh ầ ộ ố ộ ố ạ ị ấ ư Ford Escape, Mondeo, Toyota Camry,

Mercedes-Benz E240…

… đề u quy nh th i gian thay d u h p s t đị ờ ầ ộ ố ự độ ng là 20.000km còn d u c u xe trong tr ầ ầ ườ ng h p v n ợ ậ

hành i u ki n x u thì c ng ch y ở đ ề ệ ấ ũ ạ đế n 50.000km

m i ph i thay ớ ả

44

Bài tập: Theo kinh nghiệm các anh chị thời gian

thay dầu bôi trơn của động cơ, hộp số tự động, bộ

vi sai tính theo km lăn bánh là?

- Dầu động cơ(engine oil):

- Dầu hộp số tự động(automatic transmission oil, AT oil):

- Dầu bộ cầu(gear oil):

4 Các phương án bôi trơn:

- Trong động cơ:

+ Bôi trơn bằng phương pháp vung té dầu.

46

- Phương án bôi trơn này

thường dùng trong các động

cơ một xylanh, kiểu xylanh

nằm ngang có kết cấu rất đơn

giản như động cơ T62, W1105

v.v… hoặc trong một vài loại

động cơ một xylanh kiểu

đứng kết hợp bôi trơn vung té

dầu với bôi trơn bằng cách

- Nguyên lý làm việc cụ thể như sau: Dầu nhờn chứa trong cácte được thìa múc dầu lắp trên đầu to thanh truyền múc hắt tung lên Mỗi một vòng quay của trục khuỷu thìa hắt dầu múc dầu một lần Các hạt dầu vung té bên trong không gian của cácte sẽ rơi tự

do xuống các mặt ma sát của ổ trục Để đảm bảo cho các ổ trục không bị thiếu dầu, trên các vách ngăn bên trên ổ trục thường có các gân hứng dầu.

48

- Hầu hết các động cơ đốt trong ngày nay đều dùng

phương án bôi trơn cưỡng bức: Dầu nhờn trong hệ

thống bôi trơn được bơm dầu đẩy đến các bề mặt ma sát dưới một áp suất nhất định, do đó hoàn toàn có thể đảm bảo yêu cầu bôi trơn, làm mát và tẩy rửa mặt

ma sát của ổ trục.

+ Phương án bôi trơn cưỡng bức.

- Hệ thống bôi trơn cưỡng bức của động cơ đốt trong thường bao gồm các bộ phận cơ bản sau đây: thùng chứa dầu hoặc cácte, bơm dầu nhờn, bầu lọc thô và lọc tinh dầu nhờn, két làm mát dầu nhờn, các đường ống dẫn dầu, đồng hồ báo áp suất và đồng hồ báo nhiệt độ dầu nhờn.

50

Tuỳ theo vị trí chứa dầu nhờn, hệ thống bôi trơn cưỡng bức phân thành hai loại: hệ thống bôi trơn cácte ướt (dầu chứa trong cácte) và hệ thống bôi trơn cácte khô (dầu chứa trong thùng dầu bên ngoài cácte) Căn cứ vào hình thức lọc và hệ thống bôi trơn cưỡng bức lại phân thành hai loại: hệ thống bôi trơn dùng lọc thấm và hệ thống bôi trơn

Dầu nhờn chứa trong

cácte được bơm dầu

hút qua phao hút (vị

trí của phao hút bao

giờ cũng nằm lập lờ

ở mặt thoáng của

dầu nhờn để hút

được dầu sạch và

không có bọt khí)

đẩy qua lọc thô

*Nguyên lý làm việc của hệ thống bôi trơn cưỡng bức cácte ướt

52

Ở đây dầu được lọc sạch các tạp chất cơ học có

cỡ hạt lớn, sau đó dầu nhờn được đẩy vào

đường dầu nhờn chính để chảy đến các ổ trục

khuỷu; ổ trục cam v.v… Đường dầu trong trục

khuỷu đưa dầu lên bôi trơn ổ chốt (ổ dầu to

thanh truyền) rồi theo đường dầu trên thanh

truyền lên bôi trơn chốt pittông

Nếu trên thanh truyền

không có đường dầu

thì đầu nhỏ thanh

truyền phải có lỗ hứng

dầu Trên đường dầu

chính còn có các

đường dầu đưa dầu đi

bôi trơn cơ cấu phối khí

v.v…

54

Khi nhiệt độ của dầu lên cao quá 800 ˜C, do độ nhớt giảm sút, van điều khiển sẽ mở để dầu nhờn đi qua két làm mát Khi bầu lọc thô bị bí tắc, van an toàn được dầu nhờn đẩy mở ra, dầu sẽ không qua lọc thô mà lên thẳng đường dầu chính Van an toàn đảm bảo áp suất của dầu bôi trơn của toàn hệ thống có trị số không đổi.

- Ngoài ra, để bôi trơn bề

mặt làm việc của xylanh,

pittông v.v… ta lợi dụng

dầu vung ra khỏi ổ đầu to

thanh truyền trong quá

trình làm việc

56

Ở một vài loại động cơ,

trên đầu to thanh truyền

khoan một lỗ nhỏ để

phun dầu về phía trục

cam, cải thiện điều kiện

bôi trơn cho trục cam và

cho xylanh.

Sự khác nhau của hệ

thống bôi trơn cácte khô

so với hệ thống bôi trơn

cácte ướt thể hiện ở chỗ

hệ thống bôi trơn cácte

khô dùng thêm hai bơm

dầu phụ 15 để hút hết dầu

trong cácte về thùng dưới

14, sau đó bơm 2 hút dầu

từ thùng chứa đi bôi trơn.

Sơ đồ hệ thống bôi trơn cưỡng

bức cạcte khô

* Nguyên lý làm việc của hệ thống bôi trơn cưỡng bức cácte khô.

58

Do dầu nhờn được chứa trong thùng dầu ngoài cácte nên động cơ có thể làm việc

ở độ nghiêng lớn mà không sợ thiếu dầu như loại cácte ướt (ở loại này khi động cơ làm việc ở độ nghiêng lớn, dầu nhờn dồn về một phía khiến phao hút dầu bị hẫng)

Vì vậy các loại động cơ điêzen dùng trên máy ủi đất, xe tăng, máy kéo, tàu thuỷ

- Van d trên hệ thống sẽ đóng lại khi nhiệt độ của dầu cao Aùp suất đóng mở van thường điều chỉnh vào khoảng 0,15-0,2MN/m2 (1,5-2kG/cm2)

Sơ đồ bố trí bơm tay và bơm điện 60

- Ưu điểm lớn nhất của các phương án bôi trơn cưỡng bức là đảm bảo bôi trơn tốt các ổ trục do đó giảm được mài mòn và tổn thất ma sát, tăng tuổi thọ cho động cơ Tuy vậy, nhược điểm cơ bản của hệ thống bôi trơn cưỡng bức là kết cấu của hệ thống rất phức tạp.

- Các bộ phận chính của hệ thống bôi trơn

+ Bơm dầu/Oil pump

+ Két làm mát dầu/oil-filled heater

+ Bình lọc dầu/Oil filter

+ Các te d u/Sump ầ

+ Đồng hồ đo áp suất/Oil gauge

+ Lọc thô/Strainer

62

- Trong bộ truyền xích

+ Dùng dầu bôi trơn

+ Dùng mỡ bò

- Bôi trơn bánh răng

+ Dùng dầu bôi trơn

+ Dùng mỡ bò

64

- Cách bôi trơn này chỉ được dùng để bôi trơn các chi tiết máy của động cơ xăng hai kỳ cỡ nhỏ, làm mát bằng không khí hoặc bằng

nước Dầu nhờn được pha vào xăng theo tỷ lệ 1/20 ÷ 1/25 thể tích Một số động cơ cỡ

nhỏ của Đức, Tiệp thường pha dầu nhờn với tỷ lệ ít hơn, thường vào khoảng 1/30 ÷ 1/33

-Bôi trơn bằng cách pha dầu nhờn vào

nhiên liệu.

5 Thiết bị lọc dầu nhờn:

5.1 Công dụng

- Để đảm bảo ổ trục ít bị mài mòn do tạp chất, dầu

nhờn dùng để bôi trơn phải rất sạch Trong quá trình làm việc dầu nhờn bị phân huỷ và nhiễm bẩn bởi

nhiều loại tạp chất như:

+ Mạt kim loại do các mặt ma sát mài mòn, nhất là trong thời gian chạy rà động cơ mới và trong thời

gian động cơ đã làm việc quá chu kỳ đại tu.

66