3.2.2.1. Máy khảo nghiệm ma sát
Trong quá trình tiến hành thực nghiệm ta sử dụng máy khảo nghiệm ma sát tại phòng thực hành vật liệu khoa Kỹ thuật Tàu thủy trường Đại học Nha Trang, được trình bày ở trên các hình 3-6, 3-7, 3-8 và các thông số kỹ thuật của máy khảo nghiệm ma sát được mô tả trong bảng 3-8.
Trục thép C45 – Bạc đồng
Mỡ bôi trơn sản xuất từ dầu gốc mỡ đà điểu
Mỡ Castrol - Spheerol SX 3
Pn
Bảng 3-8: Thông số kỹ thuật của máy khảo nghiệm ma sát.
Stt Tên gọi Đơn vị
1 Tốc độ quay của mẫu thử (số 1) 0 đến 1500 v/p
2 Điều chỉnh vận tốc trượt vô cấp tương đương 0 đến 4m/s
3 Cảm biến đo lực ma sát 0 – 980N
4 Lực ma sát 150N
5 Động cơ DC servo 1,5 kW
6 Kích thước đầu mẫu trượt (số 2) 2mm
7 Đường kính mẫu thử quay (số 1) 75mm
Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy khảo nghiệm ma sát. ∗ Sơ đồ cấu tạo của máy khảo nghiệm ma sát:
Hình 3-6: Sơ đồ cấu tạo của máy khảo nghiệm ma sát.
1. Khung máy. 2. Giá đỡ cảm biến. 3,4. Cảm biến đo tải. 5. Lò xo.
6,7. Ổ và gối đỡ trục chính. 8. Bộ chuyền động đai. 9. Ống then hoa.
10. Ổ đỡ và gối đỡ trục chính. 11. Trục then hoa gắn mẫu thử. 12. Đối mẫu thử (đĩa thép). 13. Mẫu thử (đồng thau).
14. Vít me điều chỉnh mẫu thử và gây tải. 15. Tay quay.
16. Trục gá cảm biến đo lực ma sát. 17. Cảm biến đo lực ma sát.
18. Gối đỡ, cần gá đối mẫu thử. 19. Trục, gá đối mẫu thử. 20. Vít me căng đai. 21. Động cơ biến tần.
22. Vít me điều chỉnh thanh gá cảm biến mòn. 23. Thanh gá cảm biến mòn..
Hình 3-7:Máy khảo nghiệm ma sát.
Hình 3-8: Mẫu ma sát thử nghiệm được bôi trơn bằng mỡ dẻo.
Đối mẫu Mẫu thí
∗ Nguyên lý hoạt động của máy khảo nghiệm ma sát:
Khi động cơ (21) làm việc, thông qua bộ truyền động đai (8) truyền mômen quay đến trục (11) được gắn mẫu thử nghiệm (12) và làm mẫu thử nghiệm quay, dùng vít me và đai ốc (20) để tăng dây đai. Nếu ta muốn thay đổi hoặc điều chỉnh tốc độ quay của mẫu thử nghiệm (12) thì ta điều chỉnh bộ tốc độ vô cấp bằng động cơ DC servo (21). Mặt khác muốn thay đổi tải tác dụng lên mẫu thử nghiệm thì ta quay tay quay (15), đồng thời để xác định được tải trọng tác dụng chính xác lên mẫu thử nghiệm ta dùng cảm biến (3) để đo lực tác dụng lên mẫu nghiệm.
Vít me (14) cho ta điều chỉnh được mẫu thử nghiệm và gây tải tác dụng, gá lắp và điều chỉnh mẫu thử nghiệm (13) và đối mẫu (12) để chúng tiếp xúc được với nhau, từ lúc chưa có lực tác dụng lên do lực ma sát gây ra thì cần gá đối mẫu (18) đúng ở thời điểm đầu tiên, thời điểm này sẽ có giá trị của cảm biến đo lực ma sát là bằng 0. Khi đã có lực tác dụng của tải trọng lên, sẽ ép hai mẫu thử nghiệm lại với nhau và lúc đó sẽ có một lực ma sát sinh ra giữa hai mẫu thử nghiệm, lực ma sát này sẽ kéo mẫu thử nghiệm (13), và dùng cảm biến điện tử để đo lực ma sát (17) đo giá trị của lực ma sát và báo về bộ vi xử lý đã được lập trình trước, lúc này hệ số ma sát sẽ được tính toán và được thể hiện lên trên màn hình máy vi tính bằng bảng biểu đồ. Mỡ bôi trơn được bôi đều trên bề mặt của đối mẫu thử nghiệm (12).
3.2.2.2. Tiến hành thực nghiệm khảo sát tính bôi trơn của mỡ bôi trơn
∗Chuẩn bị mẫu:
Dầu tiên ta tiến hành gia công mẫu thử nghiệm như các kích thước ở bản vẽ dưới, sau khi gia công mẫu thử nghiệm xong ta lau sạch mẫu thử nghiệm bằng xăng và làm cho thật khô.
∗ Kích thước của mẫu thử nghiệm ma sát:
Hình 3-9: Mẫu thử nghiệm ma sát.
∗ Xử lý mẫu thử nghiệm sát: Ta tiến hành gia công mẫu thử nghiệm (hình 3- 9), rồi sau đó mài phẳng để lấy được mặt tương đối phẳng của mẫu thử nghiệm.
Diện tích tiếp xúc danh nghĩa của mẫu thử nghiệm là: Sdn mẫu = 3,14mm2. Trước khi tiến hành khảo sát ta cho chạy thử mẫu đến khi thấy hệ số ma sát ổn định thì lấy mẫu ra rửa sạch sau đó lau khô và tiếp tục lắp mẫu thử vào để tiến hành khảo sát tiếp.
Ở thực nghiệm của đề tài này ta xét vận tốc trượt của cặp ma sát thử nghiệm trục thép C45 – Bạc đồng được sử dụng trên các thiết bị tời lưới, cáp trên tàu cá
khoảng từ 250 mã lực đến 300 mã lực. Ở thực nghiệm này ta xét vận tốc trượt lớn nhất đối với cặp ma sát Trục thép C45 – Bạc đồng được sử dụng trong thiết bị tời neo là 1m/s. Tăng dần mức tải tại tốc độ 1m/s cho đến khi màng mỡ bôi trơn bị phá hủy thì dừng lại.
Qua khảo sát thử nghiệm tại mức tải P = 60N thì màng mỡ bôi trơn bắt đầu bị phá hủy ta tiến hành lấy tổ hợp mẫu tải từ: P = 10N; P = 20N; P = 30N; P = 40N; P = 50N; P = 60N. [12]
Trong quá trình tiến hành thực nghiệm chắc chắn kết quả đo sẽ xảy ra một số sai số, các sai số đó là: Do giá trị của các đại lượng chuẩn không đúng, do độ nhạy của cảm biến bị thay đổi, do điều kiện và chế độ sử dụng, do tính không xác định của thiết bị, do tín hiệu nhiễu ngẫu nhiên, do xử lý kết quả đo. Vì vậy, biện pháp để khắc phục được các sai số này khi ta tiến hành đo lường là số lần tiến hành thử nghiệm phải thật nhiều do vậy ta chọn lựa chọn số lần thử mẫu nghiệm đối với từng mức tải là 20 lần. [12]
Bảng 3-9: Tổng hợp kết quả thực nghiệm của mỡ Castrol – Spheerol SX 3. Lực tác dụng
Hệ số ma sát f
P=10N P=20N P=30N P=40N P=50N P=60N
V = 1 m/s 0,0542 0,0562 0,0760 0,0722 0,0723 0,0813
Bảng 3-10: Tổng hợp kết quả thực nghiệm của mỡ bôi trơn được chế biến từ dầu gốc của mỡ đà điểu.
Lực tác dụng Hệ số ma sát f
P=10N P=20N P=30N P=40N P=50N P=60N
∗ Vẽ đồ thị: Đồ thị biểu diễn hệ số ma sát của mỡ bôi trơn được chế biến từ dầu gốc của mỡ đà điểu và mỡ bôi trơn Castrol - Spheerol SX 3 khi được thay đổi áp lực pháp tuyến với vận tốc trượt là 1 m/s.
Hình 3-10: Đồ thị biểu diễn hệ số ma sát của mỡ bôi trơn được chế biến từ dầu gốc của mỡ đà điểu và mỡ bôi trơn Castrol - Spheerol sx 3.
Từ đồ thị ta thấy được rằng khi ở tải P = 10N, P = 20N, thì hệ số ma sát của mỡ bôi trơn được chế biến từ dầu gốc của mỡ đà điểu thấp hơn và bắt đầu tăng dần lên so với hệ số ma sát của mỡ bôi trơn Castrol - Spheerol SX 3. Nhưng bắt đầu ở mức tải từ P = 30N, P = 40N, thì hệ số ma sát của mỡ bôi trơn được chế biến từ dầu gốc của mỡ đà điểu bắt đầu thấp hơn hệ số ma sát của mỡ bôi trơn Castrol - Spheerol SX 3, sau đó ổn định và tăng dần mức tải từ P = 40N, P = 50N, P = 60N.
H ệ số m a sá t f Lực tác dụng P 0.040 0.042 0.044 0.046 0.048 0.050 0.052 0.054 0.056 0.058 0.060 0.062 0.064 0.066 0.068 0.070 0.072 0.074 0.076 0.078 0.080 0.082 0 10 20 30 40 50 60 Castrol - Spheerol SX 3 Mỡ đà điểu
∗ So sánh đối chiếu các chỉ tiêu khác: Đối chiếu các chỉ tiêu của mỡ bôi trơn được sản xuất từ dầu gốc của mỡ đà điểu đối với các mẫu mỡ dầu khoáng (Castrol - Spheerol SX 3, UV Litol 3)(bảng 3-11). [12]
Bảng 3-11: Đối chiếu các chỉ tiêu của các mẫu mỡ bôi trơn.
Mỡ dầu khoáng Chỉ tiêu
Castrol - Spheerol sx 3 UV Litol 3
Mỡ dầu đà điểu Trị số acid (mg KOH/g) - 0,02 (*) - 0,03 0,02 Độ xuyên kim (10-1mm) 230 230 380 Nhiệt độ nhỏ giọt (oC) 200 205 245
(*): Dấu (–) biểu thị hàm lượng kiềm dư.
Các thông số, kết quả đo liên quan đến quá trình thực nghiệm khảo sát tính bôi trơn của mỡ bôi trơn được sản xuất từ dầu gốc của mỡ đà điểu được trình bày ở phần phụ lục 2.
Các bảng kết quả phân tích của Viện Nghiên Cứu Công Nghệ Sinh Học và Môi Trường trường Đại học Nha Trang thực hiện phân tích theo TCVN được trình bày ở phần phụ lục 3.
PHẦN KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN
Việc nghiên cứu sử dụng một loại mỡ bôi trơn mới có các tính năng, thông số kỹ thuật đối với thiết bị bôi trơn đòi hỏi cần nhiều thời gian cũng như công sức của nhiều người mới có thể tiến hành hoàn thiện toàn diện được. Ở đây, trong phạm vi thời gian cũng như phương tiện thí nghiệm, thực nghiệm còn nhiều hạn chế, chúng tôi tạm dừng ở phạm vi rất hẹp và với mục đích nghiên cứu rất khiêm tốn như đã được nêu lên ở phần đầu. Sau thời gian làm việc khẩn trương, nghiêm túc, bằng kết quả thu được từ thực nghiệm chúng tôi rút ra được một số kết luận như sau:
1. Với những tính chất của mỡ bôi trơn được sản xuất từ dầu gốc của mỡ đà
điểu, khi sử dụng chạy thử nghiệm tại máy khảo nghiệm ma sát tại phòng thực hành vật liệu khoa Kỹ thuật Tàu thủy trường Đại học Nha thì thu được kết quả rất khả quan. Nhưng với nhiệt độ, độ ẩm của môi trường thì mỡ bôi trơn được sản xuất từ dầu gốc của mỡ đà điểu bôi trơn các thiết bị tời lưới, cáp trên tàu cá khoảng từ 250 mã lực đến 300 mã lực có kết quả ít được bằng như những loại mỡ bôi trơn khác hiện có trên thị trường.
2. Qua thử nghiệm khảo sát các chỉ tiêu của mỡ bôi trơn được sản xuất từ dầu gốc của mỡ đà điểu cho thấy các tính chất của mỡ bôi trơn như:
- Trị số acid (mg KOH/g) cao hơn của mỡ Castrol - Spheerol SX 3 hay mỡ UV Litol 3 (mỡ dầu khoáng).
- Độ xuyên kim (10-1mm) cao hơn của mỡ Castrol - Spheerol SX 3 hay mỡ
UV Litol 3 (mỡ dầu khoáng) là 150 đơn vị.
- Nhiệt độ nhỏ giọt (oC) cao hơn mỡ Castrol - Spheerol SX 3 là 45 đơn vị và
của mỡ UV Litol 3 là 40 đơn vị.
3. Để hoàn chỉnh thêm những nội dung cần quan tâm trong phạm vi nghiên
cứu và có được các kết luận đầy đủ hơn trong việc sử dụng mỡ bôi trơn mới này cần phải nghiên cứu bổ sung những vấn đề sau:
∗ Nghiên cứu sự bôi trơn bằng mỡ đà điểu ở trên các thiết bị sử dụng trong những điều kiện khác nhau để đối chiếu với kết quả thí nghiệm đã tiến hành ở trên, từ đó có kết luận đầy đủ hơn.
* Tiếp tục thử nghiệm mỡ bôi trơn được sản xuất từ dầu gốc của mỡ đà điểu để bôi trơn cho những thiết bị phổ biến để tìm ra được những mặt tốt và chưa tốt của mỡ này khi đưa vào sử dụng thực tế, từ đó có thể điều chỉnh tỷ lệ các thành phần cũng như quy trình nấu mỡ để có được sản phẩm bôi trơn tối ưu nhất và đề xuất được khả năng ứng dụng sản phẩm này bôi trơn cho thiết bị máy móc thường
được sử dụng tại Việt Nam.
4. Quá trình nghiên cứu làm việc của chúng tôi là rất nghiêm túc, tuân theo
mọi qui định của công việc nghiên cứu khoa học, những dẫn liệu đưa ra có cơ sở, những số liệu thí nghiệm đảm bảo tính tin cậy, vì vậy các kết luận trên là chính xác và có thể áp dụng trong thực tế cho các thiết bị tời lưới, cáp trên tàu cá khoảng từ 250 mã lực đến 300 mã lực.
Sau một thời gian làm việc tích cực, được sự giúp đỡ tận tình của thầy hướng
dẫn, các quí thầy trong Bộ môn Động lực và Khoa kỹ thuật tàu thủy, Viện Nghiên
Cứu Công Nghệ Sinh Học và Môi Trường trường Đại học Nha Trang, Ban Lãnh đạo Tổng Công ty Khánh Việt, Ban Lãnh đạo Nhà máy thuốc lá Khatoco Khánh Hòa, các bạn đồng nghiệp, các cơ quan liên quan bản luận văn đã được hoàn thành. Một lần nữa chúng tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đối với sự giúp đỡ trên. Vì thời gian và trình độ còn hạn chế bản luận văn chắc chắn còn nhiều sai sót, chúng tôi mong được sự thông cảm và góp ý của các quí thầy, các bạn đồng nghiệp cũng như mọi người quan tâm đến vấn đề này để luận văn được hoàn chỉnh.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. C. Kajdas (1993), Dầu mỡ bôi trơn, NXB KHKT.
2. PGS.TS. Quách Đình Liên (2009), Ma sát và hao mòn, Đại học Nha trang.
3. PGS.TS. Quách Đình Liên (2009), Nguyên lý bôi trơn và vật liệu bôi trơn,
Đại học Nha trang.
4. PGS.TS. Nguyễn Doãn Ý, Giáo trình ma sát, mòn, bôi trơn (Tribology),
Nhà xuất bản xây dựng.
5. Vũ Tam Huề, Nguyễn Phương Tùng (2000), Hướng dẫn sử dụng nhiên liệu
dầu mỡ, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật.
6. Nguyễn Thị Thức (2006), Hoàn thiện quy trình chế biến mỡ cá basa và đề
xuất biện pháp bảo quản dầu cá thành phẩm, Đề tài tốt nghiệp.
7. Chu Phạm Ngọc Sơn (1983), Dầu mỡ trong sản xuất và đời sống, NXB
Thành phố Hồ Chí Minh.
8. Đỗ Huy Thanh (2000), Nghiên cứu sử dụng một số DTV Việt Nam và biến
tính chúng làm dầu gốc cho dầu bôi trơn, Luận án tiến sĩ hóa học.
9. Hoàng Văn Thắm …(1994), Nghiên cứu sản xuất mỡ nhờn từ nguyên liệu
dầu thô Việt Nam và các nguyên liệu địa phương khác phục vụ nhu cầu ngành dầu khí, báo cáo tổng kết đề tài NCKHCN tổng công ty Dầu khí Việt Nam.
10. Công ty APP (2005), Nghiên cứu sản xuất mỡ bôi trơn cao cấp trên cơ sở
dầu thực vật biến tính, báo cáo nghiệm thu đề tài cấp Nhà nước của Công ty APP.
11. Nguyễn Thị Mỹ Trang (2007), Nghiên cứu tinh chế dầu mỡ cá tra và ba sa
dùng làm nguyên liệu sản xuất mỡ bôi trơn cho máy chế biến thủy sản, báo cáo đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ.
12. Nguyễn Văn Tâm (2012), Khảo sát tính bôi trơn hấp phụ của hỗn hợp mỡ
dẻo sản xuất từ dầu gốc cá ba sa cho cặp ma sát Trục thép – Bạc đồng, Luận văn thạc sĩ.
13. D. M. Pirro, A. A. Wessol (2001), Lubrication fundamentals, Marcel Dekker.
14. Leslie R. Rudnick (2006), Synthetics, Mineral oils, and bio – based
lubricants: Chemistry and technology, CRC Press.
15. Leslie R. Rudnick (2003), Lubricant additives – Chemistry and
applications, Marcel Dekker.
16. E. Richard Booser (1983), CRC handbook of lubrication, volume 2, CRC Press.
17. Fereidoon Shahidi (2005), Bailey’s industrial oil and fat products, volume
1: Edible oil and fat products: Chemistry, properties, and health effects, Wiley – Interscience.
18. Fereidoon Shahidi (2005), Bailey’s industrial oil and fat products, volume
6: Industrial and nonedible products from oils and fats, Wiley – Interscience.
19. M. A. Delgado, M. C. Sánchez (2005), … Relationship among
microstructure, rheology and processing of a lithium lubricating grease, Chemical Engineering Research and Design 2005, 83 (A9), pages: 1085 – 1092.
PHỤ LỤC 1
∗ Một số hình ảnh của các quá trình tiến hành thí nghiệm sản xuất tinh chế dầu gốc từ mỡ đà điểu.
PHỤ LỤC 2
∗ Phần A: Kết quả đo hệ số ma sát của mỡ bôi trơn được chế biến từ dầu gốc của mỡ đà điểu trên máy khảo nghiệm ma sát với vận tốc trượt là 1 m/s.
Lực tác dụng Hệ số ma sát f P=10N P=20N P=30N P=40N P=50N P=60N Mẫu 01 0,0489 0,0502 0,0591 0,0515 0,0698 0,0786 Mẫu 02 0,0534 0,0634 0,0714 0,0578 0,0712 0,1036 Mẫu 03 0,0529 0,0716 0,0564 0,0526 0,0741 0,0945 Mẫu 04 0,0423 0,0534 0,0626 0,0718 0,0706 0,0736 Mẫu 05 0,0531 0,0548 0,0593 0,0735 0,0685 0,0836 Mẫu 06 0,0453 0,0691 0,0602 0,0589 0,0618 0,1351 Mẫu 07 0,0452 0,0577 0,0539 0,0514 0,0660 0,0712 Mẫu 08 0,0518 0,0513 0,0521 0,0608 0,0624 0,0756