Chƣơng 3 DẦU, MỠ BÔI TRƠN DUNG DỊCH LÀM MÁT
3.1 Dầu bôi trơn
3.1.4.1 Dầu bôi trơn dùng cho động cơ đốt trong
1. Ý nghĩa của việc phân cấp:
Dầu bôi trơn và kỹ thuật bơi trơn có vai trị quan trọng để duy trì hoạt động và tuổi thọ của động cơ.
Do có vơ số loại động cơ với kích thƣớc và điều kiện sử dụng khác nhau nên yeu cầu bôi trơn cũng khác nhau. Từ đó hàng loạt chủng loại dầu bôi trơn động cơ đƣợc nghiên cứu và thƣơng mại hóa nhằm đáp ứng các yêu cầu sử dụng. Các loại dầu gốc và nhiều loại phụ gia thích hợp đã đƣợc sử dụng để đạt đƣợc các tính chất lý hóa và tính năng sử dụng của động cơ. Việc dùng dầu đúng chủng loại sẽ giúp cho động cơ:
+ Kéo dài tuổi thọ của động cơ + Tăng thời gian sử dụng dầu + Giảm mức tiêu hao nhiên liệu.
2. Phân cấp:
a. Phân cấp theo độ nhớt SAE:
Hiệp hội kỹ sƣ ô tô Hoa Kỳ SAE đƣa ra một hệ thống phân cấp dầu động cơ theo độ nhớt, đƣợc áp dụng rộng dãi trên toàn thế giới. Theo tiêu chuẩn này dầu đƣợc phân cấp theo độ nhớt ở 1000
C và -180C.
Trong hệ thống phân cấp này dầu nhờn đƣợc chia ra làm hai loại: Nhóm chữ W (đƣợc dùng ở nhiệt độ thấp) và nhóm khơng có chữ W (đƣợc dùng ở nhiệt độ cao hơn) việc phân loại này chỉ dựa trên cơ sở độ nhớt động học đo bằng cst ở 1000ºC.
Cấp độ nhớt SAE
Độ nhớt ở 0ºC, mPa.s, max Độ nhớt ở 1000ºC.cSt Khởi động Khả năng bơm Thấp nhất Cao nhất 0W 5W 10W 15W 20W 25W 20 30 3250 ở - 30 3500 ở - 25 3500 ở - 20 3500 ở - 15 4500 ở - 10 6000 ở - 5 - - 30000 ở - 35 30000 ở - 30 30000 ở - 25 30000 ở - 20 30000 ở - 15 30000 ở - 10 3,8 3,8 4,1 5,6 5,6 9,3 5,6 9,3 - - - - - - <9,3 <12,5
Khoa Cơ khí Động lực
Bộ mơn:Cơ khí Ơ tơ. Trang 47
40 50 60 - - - 12,5 16,3 21,9 <16,3 <21,9 <26,1
Ở bảng trên độ nhớt ở nhiệt độ thấp (cột khởi động) xác định theo tiêu chuẩn ASTMD 2602 (phƣơng pháp thử dùng đo độ nhớt biểu kiến của động cơ ở nhiệt độ thấp bằng thiết bị mô phỏng khởi động lạnh). Thiết bị này có thể đo độ nhớt biểu kiến trong một khoảng rộng từ 500 – 2000 mPa.s. Vì hầu hết các loại dầu động cơ là chất lỏng (có độ nhớt thay đổi theo tốc độ trƣợt) ở nhiệt độ thấp, cho nên độ nhớt biểu kiến có thể rất khác biệt do tốc độ trƣợt.
Trị số nhiệt độ ở cột khả năng bơm là nhiệt độ bơm tới hạn (nhiệt độ của các loại dầu mà ở đó độ nhớt đạt 3000 cP (centipoazơ) xác định theo tiêu chuẩn ASTMD 3829).
Dầu đa dụng (đa cấp) là loại dầu có độ nhớt ở nhiệt độ thấp thỏa mãn yêu cầu của dầu thuộc nhóm W, cịn độ nhớt ở 1000ºC lại nằm trong một phạm vi của một loại dầu nào đó trong nhóm khơng có chữ W. Ví dụ nếu một loại dầu pha chế đạt giới hạn - 200ºC của dầu phân cấp 10W (3500mPa.s), còn độ nhớt ở 1000ºC trong khoảng 9,3 đến 12,5 cst thì ta sẽ đặt tên dầu là 10W-30.
b. Phân cấp theo chất lƣợng API:
Phân loại dựa vào kết quả nghiên cứu của viện dầu mỏ Mỹ (API), hiệp hội kỹ sƣ ô tô hoa kỳ (SAE) đƣợc viện nghiên cứu dầu mỏ Mỹ xây dựng nên (do đó gọi là phân cấp API). Theo cách này thì dầu bơi trơn đƣợc chia thành hai nhóm:
+ Nhóm S: Dùng cho những động cơ chạy bằng nhiên liệu xăng + Nhóm C: Dùng cho những động cơ chạy bằng nhiên liệu diesel
STT Nhóm – cấp dầu Phạm vi ứng dụng
(1) (2) (3)
1.1. Nhóm dầu S S-là kí hiệu của cấp bảo dưỡng (Service) dùng bôi
trơn chủ yếu động cơ xăng.
1.2 Cấp SA
- Dầu nhờn không phụ gia
- Dùng cho động cơ xăng kiểu cũ, tải trọng nhẹ
- Không nên dùng dầu cấp này một cách tùy tiện trừ khi có hƣớng dẫn của nhà sản xuất.
1.3 Cấp SB - Có một lƣợng phụ gia tối thiểu chống oxi hóa và chống kẹt xƣớc
Khoa Cơ khí Động lực
- Dùng cho động cơ xăng tải trọng nhẹ kiểu cũ từ 1930. - Không nên tùy tiện sử dụng dầu cấp SB, trừ phi có sự hƣớng dẫn.
1.4 Cấp SC
- Dùng cho động cơ xăng hoạt động ở tải trọng cao. Thích hợp cho xe con, xe tải trong giai đoạn 1964-1967, - Có khả năng tạo ít cặn, chống mài mịn, gỉ sét.
1.5 Cấp SD
- Dùng cho các loại động cơ làm việc trong điều kiện nặng, cũng thích hợp cho xe con, xe tải trong giai đoạn 1968-1971.
- Có khẳ năng bảo vệ máy tốt hơn cấp SC.
1.6 Cấp SE
- Dầu có tính năng tốt hơn cấp SD, chống tạo cặn, độ bền oxi hóa cao, chống ăn mòn và tạo gỉ tốt hơn, phù hợp cho động cơ xăng 1972-1979.
1.7 Cấp SF
- Dùng cho các loại động cơ làm việc trong điều kiện nặng, dùng xăng khơng pha chì, phù hợp trong giai đoạn 1980-1988.
- Dầu có tính năng tốt hơn các loại SC,SD,SE.
1.8 Cấp SG
- Dầu đƣợc sản xuất từ năm 1989, đƣợc coi là dầu tieu biểu dùng cho các động cơ xăng hiện nay của các loại xe con, xe tải và xe du lịch.
- Dầu này đạt cấp CD cho động cơ diesel. - Dầu SG có thể dùng thay cho SF, SE.
1.9 Cấp SH
- Đây là loại dầu có phẩm chất cao, phù hợp với các loại xe con, xe tải sản xuất từ 1994 tới nay.
- Dùng cho động cơ xăng có yêu cầu phẩm chất cao hơn SG để tăng chống tạo cặn, chống oxy hóa chống ăn mịn.
1.10 Cấp SJ
- Đây là loại dầu có phẩm chất cao nhất hiện nay, phù hợp với các loại xe chạy xăng sản xuất từ năm 1996 trở lại đây.
- Dầu cấp SJ vƣợt cấp SH về tính năng kiểm sốt khí thải, tiết kiệm nhiên liệu, giảm tiêu hao dầu và giảm thời gian bảo trì máy.
II Nhóm dầu C C là kí hiệu thương mại (Commercal) dùng cho bôi
Khoa Cơ khí Động lực
Bộ mơn:Cơ khí Ơ tơ. Trang 49
2.1 Cấp CA
- Dùng cho động diesel nhẹ đến trung bình, sử dụng nhiên liệu chất lƣợng cao, ít lƣu huỳnh.
- Dùng phổ biến trong giai đoạn 1940-1950, tới nay không phù hợp nữa.
2.2 Cấp CB
- Dùng cho động cơ diesel tải trọng trung bình, dùng nhiên liệu có nhiều lƣu huỳnh hơn cấp CA.
- Dầu cấp CB xuất hiện từ năm 1949.
2.3 Cấp CC
- Dùng cho động cơ diesel và động cơ xăng có tải trọng trung bình. Có nạp khí tự nhiên hoặc có turbo tăng áp - Dầu cấp CC xuất hiện từ năm 1961.
2.4 Cấp CD
- Dùng cho động cơ diesel trong điều kiện khắc nghiệt, tải trọng cao.
- Sử dụng nhiên liệu có hàm lƣợng lƣu huỳnh cao lên phải kiểm soát chặt chẽ sự tạo cặn và mài mòn.
- Các loại dầu này xuất hiện từ năm 1955.
2.5 Cấp CDII
- Dùng cho động cơ diesel hai kỳ làm việc trong điều kiện khắc nghiệt, cần kiểm soát chặt chẽ sự tạo cặn và mài mòn.
- Đáp ứng yêu cầu của dầu cấp CD.
2.6 Cấp CE
- Dùng cho động cơ diesel tăng áp, tải trọng nặng, tốc độ thấp và cao.
- Dầu này sản xuất từ năm 1983 trở lại đây.
2.7 Cấp CF - Dùng cho động cơ diesel phun gián tiếp.
- Các loại động cơ dùng loại dầu này có từ năm 1994.
2.8 Cấp CF2
- Dùng cho động cơ diesel 2 kì, dầu có tính năng kiểm sốt đóng cặn.
- Có thể thay thế cho CDII, có từ năm 1994.
2.9 Cấp CF4
- Dùng cho động cơ diesel 4 kì có tải trọng cao, tốc độ lớn. Có tính chống tạo cặn ở piston tốt hơn và tiêu thụ dầu tốt hơn.
2.10 Cấp CG4
- Thích hợp cả xe sử dụng xăng cao tốc tải trọng nhỏ theo nhà sản xuất yêu cầu.
- Dầu sản xuất từ năm 1990.
Khoa Cơ khí Động lực
nặng trên đƣờng (nhiên liệu chứa 0,05% lƣu huỳnh) và trên công trƣờng (nhiên liệu chứa 0,5% lƣu huỳnh). - Vƣợt cấp CF4, có từ năm 1995.
3.1.4.2 Dầu bôi trơn hệ thống truyền động: 1. Công dụng và yêu cầu của dầu truyền động:
Cơng dụng:
Dầu truyền động cịn đƣợc gọi là dầu bánh răng thuộc nhóm dầu có chức năng chủ yếu để bôi trơn các chi tiết của bộ truyền động xe ô tô, máy kéo, máy xây dựng, các bộ điều tốc... Dầu truyền động (dầu bánh răng) làm việc trong điều kiện khác hẳn dầu bôi trơn động cơ. Nhiệt độ làm việc của hệ thống truyền động < 1500ºC, ngƣợc lại áp suất lại rất lớn, ở động cơ áp lực lớn nhất tác dụng lên màng dầu là 100 kG/cm2
, còn áp lực tác dụng lên màng dầu trên bề mặt bánh răng của hệ thống truyền động nằm trong khoảng 10000~50000 kG/cm2. Do điều kiện làm việc nặng nhọc nhƣ vậy nên độ nhớt của dầu truyền động có ảnh hƣởng rất lớn tới cƣờng độ mài mòn của các chi tiết nhất là bánh răng hộp số và cầu sau.
Độ nhớt của dầu bơi trơn trong hệ thống truyền động ít thay đổi theo nhiệt độ, thƣờng từ 10 đến 35 cst ở 1000ºC (gấp 2 đến 3 lần dầu bôi trơn động cơ). Để tăng khả năng tạo màng dầu ở vùng chịu áp lực cao ngƣời ta pha thêm vào các phụ gia Sunfit (FeS) hoặc Clorit (FeCl2) các chất này có tác dụng tăng tính bền vững của màng dầu, ngăn ngừa sự xuất hiện ma sát khô giữa các bề mặt ma sát.
u cầu:
Có đặc tính nhớt nhiệt tốt (đảm bảo chỉ số độ nhớt cao và đảm bảo tính bơi trơn ở nhiệt độ làm việc).
Khơng gây ăn mịn các chi tiết truyền động, Có tính ổn định hóa học và ổn định nhiệt tốt, Không độc hại,
Không tạo bọt trong quá trình làm việc của hệ thống truyền động.
2. Phân loại dầu truyền động: Phân theo cấp độ nhớt SAE:
Hiệp hội kỹ sƣ ô tô Hoa kỳ đã đề ra cách phân loại dầu theo cấp độ nhớt và đƣợc chia làm 6 nhóm nhƣ sau: SAE 75W, SAE 80W, SAE 90, SAE 140, SAE 250 trong đó các chữ số là chỉ độ nhớt, chữ W chỉ dầu truyền động dùng cho mùa đơng, dầu khơng có chữ W là dầu dùng cho mùa hè hoặc dùng ở các nƣớc nhiệt đới.
Khoa Cơ khí Động lực
Bộ mơn:Cơ khí Ơ tơ. Trang 51
Phân loại dầu truyền động theo chức năng (của API):
Dựa trên điều kiện làm việc và dạng truyền động, API đã phân chia các dạng dầu truyền động thành 6 nhóm có ký hiệu nhƣ sau: GL-1, G-2, GL-3, GL-4, GL-5, GL-6.
GL-1 là dầu dùng bơi trơn các thiết bị có hệ thống truyền động bánh răng kiểu hình trụ, kiểu trục vít, kiểu hình cơn xoắn, làm việc với tốc độ thấp, tải trọng nhẹ.
GL- 2 Dầu dùng truyền động trục vít, cơn xoắn ở hộp số tay và cầu xe làm việc trong điều kiện nhẹ trung bình tới khắc nghiệt về tốc độ, tải trọng, dầu này có khả năng chịu tải trọng cao hơn loại GL-1.
GL-3 Dầu dùng cho truyền động bánh răng côn xoắn, làm việc ở điều kiện khắc nghiệt về tốc độ và tải trọng, dầu có tính chống mài mịn, kẹt xƣớc tốt hơn nhóm dầu GL-2.
GL- 4 Dầu dùng cho hệ thống truyền động Hypôit và côn xoắn làm việc với tốc độ cao, mômen quay thấp, tốc độ thấp.
GL-5 Dầu dùng cho hệ thống truyền động Hypôit làm việc với tốc độ cao hoặc tốc độ thấp mà mômen quay nhỏ.
GL-6 Dầu dùng cho hệ thống truyền động Hypơit ơ tơ có sự dịch chuyển dọc theo trục và gây mômen quay lớn khi tăng tốc độ và tải trọng va đập, có chứa phụ gia chống bó kẹt. Ngồi 6 cấp GL trên cịn có cấp MT-1 chỉ cấp phục vụ cho bánh răng đặc biệt là loại hộp số tay đƣợc dùng trong xe buýt và xe tải nặng.
Ví dụ: TM-1-18. Hãy giải thích ký hiệu.
Bài giải:
TM: Dầu truyền động có cấp chất lƣợng là 1 (cấp thấp nhất) và có cấp độ nhớt là 18. Một số hãng thì phân loại dầu truyền động nhƣ sau:
+ Tên hãng sản xuất – tên riêng của dầu – cấp độ nhớt SAE- cấp chất lƣợng AP. Ví dụ:
S/shell Pendax 90-APIGL-1
Tên hãng, Tên dầu cấp độ nhớt, Cấp chất lƣợng (tra bảng) Nhãn hiệu và yêu cầu kỹ thuật của dầu truyền động:
- Dầu truyền động ô tô máy kéo mùa hè có tên là dầu 90 (cịn gọi là dầu đen) là phần dầu cặn chƣa đƣợc làm sạch từ dầu mỏ ít parapin. Các loại dầu tƣơng đƣơng với dầu 90 là hãng Shell: Dầu Vittrea 79, dentax Oil 140, hãng Esso: Dầu Gear Oil ST 140. Nhãn hiệu các dầu truyền động ở thị trƣờng việt nam.
Khoa Cơ khí Động lực
Cơng ty PVPDC : SAE 90 TĐ EP, : SAE 140 TĐ EP. Công ty BP: SAE 80 W EP, SAE 90 EP, SAE 140 EP.
Công ty Castrol: SAE 90 EP, SAE 140 EP, SAE 80 W, SAE 140 W.
3.1.4.3 Dầu dùng cho hệ thống thủy lực: 1. Cơng dụng và tính chất của dầu thủy lực:
Dầu thủy lực hay chính xác hơn là chất lỏng thủy lực đƣợc sử dụng trong hệ thống thủy lực trang bị trên ô tô, máy kéo, xe tải và các tàu thủy....
Để hệ thống thủy lực có thể làm việc cần có các loại chất lỏng thủy lực đó chính là mơi trƣờng truyền năng lƣợng. Mặc dù trong hệ thống thủy lực các chất lỏng thủy lực cũng có tác dụng nào đó trong q trình bơi trơn nhƣng chức năng chính của chúng là truyền lực. Chúng không thuộc nhóm dầu bơi trơn chúng là một trong các nhóm dấu cơng nghiệp quan trọng nhất đang đƣợc sử dụng rộng rãi trong công nghiệp nhƣ trong các máy công cụ, cơ cấu lái... Ngồi ra nó còn đƣợc sử dụng trong giao thông đƣờng bộ, đƣờng thủy, cũng nhƣ trong các hệ thống phanh thủy lực, ngoài những tính chất cơ bản của 1 loại dầu nhƣ độ nhớt và tính chất nhớt nhiệt tốt (chỉ số độ nhớt cao).
Các tính chất đặc trƣng của chất lỏng thủy lực là: Độ nén, khả năng tách khí và chống tạo bọt, khả năng thích hợp đối với vật liệu làm kín, đảm bảo độ sạch cao, có độ trƣợt ổn định.
2. Phân loại dầu thủy lực:
Phân loại theo thành phần:
Có rất nhiều dầu thủy lực, chúng có nguồn gốc khác nhau, gồm có 4 nhóm dầu thủy lực chủ yếu sau:
Dầu thủy lực tổng hợp: Có nguồn gốc là các sản phẩm tổng hợp hữu cơ nhƣ các polyglycol, silicon, các este của axit phosphoric... Dầu này, vừa có tính truyền lực tốt vừa có khả năng chịu nhiệt cao, nên thích hợp làm chất lỏng truyền lực cho các thiết bị, dây truyền làm việc tại các nơi có nhiệt độ cao nhƣ hầm lị, các phân xƣởng luyện thép đúc gang.
Dầu thủy lực gốc dầu khoáng: Đƣợc sản xuất từ các phân đoạn dầu gốc đƣợc tính chế sâu, khơng pha phụ gia hoặc pha thêm phụ gia để tăng khả năng bôi trơn, chống ơxy hóa, chống tạo bọt...Dầu này, làm việc đƣợc hầu hết với các loại vật liệu, có khoảng nhiệt độ làm việc rộng, có khả năng bơi trơn tự nhiên tốt, nên đƣợc sử dụng hết sức rộng rãi.
Khoa Cơ khí Động lực
Bộ mơn:Cơ khí Ơ tơ. Trang 53
Dầu thủy lực dạng nhũ tƣơng: Có hai loại nhũ tƣơng là nhũ tƣơng dầu trong nƣớc và nhũ tƣơng nƣớc trong dầu. Dầu này đƣợc xếp vào nhóm HFAE, HFB, do có dạng nhũ tƣơng nên dễ bị các loại vi khuẩn phân hủy làm giảm chất lƣợng dầu.
Dầu thủy lực gốc nƣớc: Là các dung dich nƣớc đƣợc làm đặc bằng các Polyme, chúng thuộc nhóm HFC. Cụ thể chúng là các glycol và các polyete tan đƣợc trong nƣớc cùng một số phụ gia chống ăn mịn, chống ơxy hóa...
Phân loại theo tiêu chuẩn ISO:
Ký hiệu:
HH là dầu khống tinh chế khơng có phụ gia
HL là dầu khống tinh chế chứa phụ gia chống gỉ, ơxy hóa