Ứng dụng phân tích dầu bôi trơn và hạt mài mòn trong chẩn đoán kỹ thuật máy

Chia sẻ: 123859674 123859674 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:116

Thêm vào BST

Báo xấu

208
lượt xem 61
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tham khảo sách 'ứng dụng phân tích dầu bôi trơn và hạt mài mòn trong chẩn đoán kỹ thuật máy', kỹ thuật - công nghệ, cơ khí - chế tạo máy phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Ứng dụng phân tích dầu bôi trơn và hạt mài mòn trong chẩn đoán kỹ thuật máy

Ứng dụng phân tích dầu bôi trơn và hạt mài mòn trong chẩn đoán kỹ thuật máy
Chương 1 : MỤC ĐÍCH, PHẠM VI VÀ GIỚI HẠN NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI 1.1. Bảo dưỡng sửa chữa máy móc và những thay đổi trong bảo dưỡng sửa chữa[1] 1.1.1.Khái niệm Bảo dưỡng: duy trì trạng thái hoạt động của máy móc thiết bị đảm bảo máy móc thiết bị hoàn thành các chức năng của chúng. Bảo dưỡng sửa chữa dựa vào độ tin cậy (dựa vào chẩn đoán kỹ thuật): là quá trình được sử dụng để xác định các yêu cầu sửa chữa của máy móc thiết bị trong quá trình hoạt động của chúng. Theo dõi tình trạng kỹ thuật máy trực tiếp/gián tiếp (online/offline machine condition monitoring): các thông số được lấy và xử lý trực tiếp/gián tiếp, đưa ra các giới hạn cảnh báo khi các chỉ số vượt quá giới hạn cho phép.
Off-line Type 7107 §Çu ghi d÷ liÖu 2526 PC Host Telepone Central Vibration IEEE.802.3 DATA COLLECTOR 2526 Line Monitors (Ethernet TCP/IP) f3 f4 f5 f1 f2 NEXT ENTER Telepone compa ss Line PRE MEAS 8 9 7 Phßng ThÝ nghiÖm C¬ KhÝ – Tr-êng §HGTVT 5 6 4 Off-line 2 3 1 - 0  E CHECK DEL ON/OFF TL LC TH LC Modem Off-line Vibration Vibration and Process TL LC TH LC Variables DOS X - Terminal On-line Vibration UNIX X - Terminal Monitors LC TH LC TL UNIX Intergrated Off/On-line UNIX/DOS X - Terminal Solution Hình 1.1: Hệ thống chẩn đoán kỹ thuật on/off line 1.1.2.Những thay đổi trong sửa chữa, bảo dưỡng Trong những năm gần đây, bảo dưỡng sửa chữa đã thay đổi nhiều. Lí do của sự thay đổi này là kỹ thuật và công nghệ phát triển dẫn tới số lượng máy móc thiết bị tăng lên đáng kể. Công suất máy móc tăng lên mạnh mẽ. Máy móc phức tạp hơn, phạm vi ứng dụng cũng rộng rãi hơn nhiều và các sản phẩm được ứng dụng tại nhiều quốc gia, tính toàn cầu hoá ngày càng cao dẫn tới các thay đổi về quan niệm và cách thức tổ chức, tiến hành bảo dưỡng sửa chữa. Sự thay đổi này thể hiện ở những kiến thức mới về bảo dưỡng sửa chữa, đòi hỏi máy móc và thiết bị làm việc an toàn hơn với con người và đối với môi trường. Những yêu cầu về chất lượng sản phẩm bảo dưỡng sửa chữa, về tổ chức sửa chữa và về giá thành sửa chữa. Mặt khác những tiêu chuẩn về bảo dưỡng sửa chữa ngày
càng khắt khe cũng như các phương tiện và cách tiếp cận về bảo dưỡng sửa chữa cũng thay đổi đáng kể trong thời gian gần đây. Phương pháp sửa chữa dựa vào độ tin cậy đang được ứng dụng ngày càng rộng rãi. Phương pháp này nếu được sử dụng tốt sẽ nâng cao hiệu quả phục vụ, an toàn cho con người và môi trường cũng như giảm được chi phí sửa chữa. * Các phuơng pháp bảo dưỡng sửa chữa. a. Thế hệ thứ nhất: Thời gian của thế hệ này kéo dài cho đến chiến tranh thế giới lần thứ hai. Trong giai đoạn này mức độ phức tạp và mối liên hệ giữa hệ thống máy móc thiết bị còn ở mức độ thấp. Thời gian dừng máy chưa gây ra các vấn đề lớn. Điều này cũng có nghĩa việc ngăn ngừa các hư hỏng của máy móc thiết bị không chiếm vị trí ưu tiên trong quản lí. Mặt khác, máy móc thiết bị còn ít phức tạp và các thiết kế còn mang tính thừa bền cao. Các yếu tố này dẫn tới quá trình bảo dưỡng sửa chữa còn đơn giản và dễ dàng, không đòi hỏi qui trình phức tạp và việc bảo dữơng chỉ dừng lại ở các qui trình làm sạch, thay thế các chi tiết hư hỏng và hoàn thiện các công việc bôi trơn máy móc thiết bị. b. Thế hệ thứ hai: Từ Chiến tranh thế giới lần thứ hai đến những năm 1970. Áp lực trong giai đoạn này đòi hỏi phải cơ giới hoá cao. Cần phải có các máy móc thay thế sức người, sức lao động của con người ngày càng trở nên đắt đỏ. Vào những năm 1950, máy móc đã tăng nhanh chóng cả về số lượng , chủng loại và mức độ phức tạp. Con người, các ngành công nghiệp bắt đầu phụ thuộc nhiều vào máy móc. Sự phụ thuộc vào máy móc càng tăng, thời gian dừng của máy càng được chú y. Điều này đã dẫn đến đòi hỏi là những hư hỏng của máy móc có thể và cần được phòng ngừa và do đó đã ra đời thế hệ bảo dưỡng sửa chữa thứ hai: Bảo dưỡng sửa chữa phòng ngừa hay
hệ thống sửa chữa theo kế hoạch. Trong đó máy móc thiết bị vào xưởng sửa chữa theo định kỳ: thay thế các chi tiết theo kế hoạch. Việc làm này thực tế cũng đã mang lại hiệu quả là có thể kiểm soat được các hư hỏng nhưng giá thành sửa chữa thực tế đã tăng lên đáng kể nên đòi hỏi cần phải tìm ra phương pháp sửa chữa mới. Phương pháp cho phép kéo dài tuổi thọ của máy và giảm chi phí bảo dưỡng sửa chữa. c. Thế hệ thứ ba: Từ giữa những năm 1970, những thay đổi trong các ngành công nghiệp đã tạo ra một động lực lớn cho những thay đổi về bảo dưỡng sửa chữa. Những thay đổi này có thể phân ra làm 3 loại: mục đích bảo dưõng sửa chữa, những thiết kế mới và kỹ thuật mới. Ưu điểm của thế hệ thứ ba: - Máy móc thiết bị có độ tin cậy cao hơn. - Giảm giá thành bảo dưỡng sửa chữa. - Mức độ an toàn cao hơn. - Tuổi thọ của máy móc và thiết bị tăng. 1.2. Các phương pháp chẩn đoán [1] Có nhiều phương pháp chẩn đoán khác nhau để chẩn đoán tình trạng kỹ thuật của máy móc: dựa vào tính năng động lực của máy, hạt mài mòn, nhiệt độ… Có 3 phương pháp mà ngày nay thường hay sử dụng: a. Dựa vào hạt mài. * Ưu điểm: - Nhiều thông tin tình trạng kỹ thuật của máy chỉ có thể thu được từ quá trình phân tích dầu bôi trơn.
- Mức độ đầu tư về trang thiết bị không đòi hỏi quá cao. - Dầu bôi trơn chứa đựng các thông tin về dạng hỏng của nhiều chi tiết khác nhau. b. Phương pháp đo dao động. * Ưu điểm: - Có thể phát hiện được các hư hỏng ngay khi máy đang làm việc. - Có thể dùng các hệ thống thiết bị để theo dõi thường xuyên và đưa ra các cảnh báo sớm ngăn ngừa các hư hỏng đột xuất bất thường. - Giảm giá thành bảo dưỡng, sửa chữa. - Có thể sử dụng hệ thống chuyên gia giúp cho quá trình chẩn đoán chính xác. * Nhược điểm: - Đây là phương pháp mới dẫn tới khả năng phân tích và các kết quả còn nhiều hạn chế. - Có đến 20% các hư hỏng không được phát hiện bằng phương pháp đo dao động. - Phân tích dao động phụ thuộc nhiều vào con người, thiết bị máy móc phân tích. - Các thông số dao động khi phân tích sẽ gặp khó khăn trong việc xác định nguồn gốc gây ra các dao động đó. c. Phương pháp kiểm tra không phá hủy. Ứng dụng máy siêu âm để kiểm tra các khuyết tật do vết nứt phát sinh
trong chi tiết máy sau một quá trình làm việc. * Ưu điểm: - Không cần phá hủy các chi tiết máy. - Kết quả kiểm tra nhanh và tương đối chính xác. - Là công cụ trợ giúp tin cậy. * Nhược điểm: - Kết quả chẩn đoán phụ thuộc nhiều vào người sử dụng và độ chính xác của thiết bị. - Cần phải bổ sung các kiểm tra khác trước khi đưa ra các kết luận về chất lượng sản phẩm. 1.3. Mục đích, phạm vi và giới hạn nghiên cứu của đề tài “ ứng dụng phân tích dầu bôi trơn và hạt mài mòn trong chẩn đoán kỹ thuật máy” 1.3.1. Tính cấp thiết của đề tài Việc sử dụng máy móc thiết bị cơ khí hiện đại đã làm tăng năng suất lao động, giảm giá thành sản phẩm, tăng độ chính xác, tăng độ ổn định của sản phẩm, từ đó tăng hiệu quả kinh tế. Ngành công nghiệp cơ khí nước ta so với
các nước phát triển còn lạc hậu, nên để đẩy nhanh quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước thì việc ứng dụng máy móc thiết bị,công nghệ hiện đại vào sản xuất ngày càng cấp thiết. Đi đôi với việc áp dụng máy móc thiết bị hiện đại vào sản xuất, thì việc chẩn đoán được những hư hỏng của máy móc cũng rất quan trọng. Việc chẩn đoán nhanh những hư hỏng của máy sẽ giúp cho quá trình sản xuất được liên tục, tăng năng suất lao động. Việc chẩn đoán hư hỏng của máy dựa vào hạt mài mòn cũng đã được áp dụng từ lâu, và hiện nay nó vẫn còn được sử dụng để chẩn đoán hư hỏng của máy móc. 1.3.2. Mục đích của đề tài Nắm vững các khái niệm về dầu bôi trơn và các dạng hỏng của máy móc thiết bị dựa vào các hạt mài mòn để từ đó đưa ra các kết luận chính xác trong việc chẩn đoán. Sử dụng thành thạo các thiết bị thí nghiệm và nghiên cứu: hộp giảm tốc trục vít hai cấp, máy phân tích thành phần kim loại TN Alloy 9388 và hệ thống phân tích hình ảnh Omnimet Express Image Analysis (86-3000).
KHÁI NIỆM CHUNG VỀ Chương 2: DẦU BÔI TRƠN 2.1. Một số vấn đề về dầu bôi trơn [1] Nói đến dầu bôi trơn, người ta thường hay nghĩ ngay đến dầu nhờn dùng cho động cơ và dầu bôi trơn dùng cho hệ truyền động. Cả 2 loại dầu bôi trơn này cùng có nhiều vấn đề phức tạp, đòi hỏi tính năng đa dạng. Dầu bôi trơn nói chung thường có chất lỏng cơ bản, chiếm tỷ lệ chính trong dầu bôi trơn. Nguồn gốc của chất lỏng cơ sở này thường là dầu khoáng bổ xung thêm các chất phụ gia để dầu có được các đặc tính như mong muốn. Chất lỏng cơ sở có được từ hai nguồn chính: một là, sản phẩm thu được từ dầu thô, hai là chất tổng hợp từ các hợp chất có các tính chất mà dầu bôi trơn cần có. 2.1.1. Dầu khoáng Nguyên tắc chung của sản xuất dầu bôi trơn liên quan đến các bước cải thiện một số đặc tính dầu bôi trơn như: - Chỉ số độ nhớt. - Chống oxy hóa. - Làm dầu có tính lỏng ở nhiệt độ thấp, tăng cường khả năng chống oxy hóa và bền nhiệt. 2.1.2. Dầu tổng hợp Một cách sản xuất dầu bôi mát. - Tính lỏng ở nhiệt độ thấp. Bắt đầu từ dầu thô, quá trình đặc trưng để sản xuất dầu bôi trơn là: - Tách các thành phần nhẹ hơn như: xăng, dầu máy bay, dầu diesel,… - Loại bỏ các tạp chất.
- Bổ xung các chất để trơn khác là tạo ra dầu bôi trơn từ các phản ứng hóa học tạo ra các phân tử có trọng lượng lớn hơn với các tính năng đó được dự kiến trước. * Dầu tổng hợp có một số ưu điểm so với dầu khoáng: - Có tính lỏng ở nhiệt độ rất thấp. - Độ nhớt lớn, tính oxy hóa cao. - Nhiệt độ bắt lửa và cháy cao. - Khả năng bảo vệ bề mặt chống oxy hóa cao. * Nhược điểm: giá thành cao hơn dầu khoáng. Được dùng nhiều trong ngành công nghiệp hàng không. 2.1.3. Chất phụ gia trong dầu bôi trơn Dầu nhờn thương mại là sản phẩm cuối cùng, pha trộn từ hai thành phần chính. Thành phần thứ nhất là dầu gốc, được các hãng sản xuất từ dầu mỏ thiên nhiên hoặc tổng hợp. Dầu gốc chứa các phân tử hydrocarbon nặng và có các tính chất hóa lý tương tự như dầu thành phẩm. Tuy nhiên, người ta không thể sử dụng ngay loại dầu này bởi tính chất hóa lý của nó chưa đáp ứng yêu cầu bảo vệ động cơ. Để cải thiện các tính chất đó, các hãng phải pha trộn thêm thành phần thứ hai là các chất phụ gia. a. Phụ gia tăng chỉ số nhớt Phụ gia được sử dụng để làm tăng chỉ số số nhớt là các polymer tan được trong dầu có tác dụng tăng độ nhớt của dầu mỏ, nghĩa là làm cho tốc độ thay đổi độ nhớt của dầu theo nhiệt độ giảm đi (tăng chỉ số độ nhớt) cũng như để tạo ra các loại dầu mùa đông. Các phụ gia này được chia làm hai nhóm: dạng hydrocacbon và dạng este. - Dạng hydrocacbon có các loại: copolymer etylenPropylen, polyizobutylen, copolymer styren- butadien do hydro hóa, copolymer styren-izopren. - Dạng ester gồm: polymetacrylat, polyacrylat và các copoly của ester styrenmaleic.
Các chất cải thiện chỉ số độ nhớt được sủ dụng rộng rãi nhất hiện nay là các polymer của etylen-propylen (có thể lớn đến 10%) và polyizobutylen (hàm lượng nhỏ 0,2 – 0,5%). b. Phụ gia chống oxy hóa Phụ gia này nhằm mục đích làm chậm quá trình oxy hóa của dầu (tăng độ bền ôxy hóa), khắc phục hiện tượng chảy vùng găng, giảm bớt hiện tượng ăn mòn chi tiết và tạo cặn. Có hai nhóm phụ gia chống oxy hóa: - Phụ gia kìm hãm quá trình oxy hóa dầu ở một lớp dày ngay trong khối dầu: nhóm này quan trọng nhất là chất ức chế ôxy hóa, đó là các hợp chất có chứa nhóm phenol hay nhóm amin, cũng có thể chứa 2 nhóm đồng thời như các phenol có chứa nitơ hoặc lưu huỳnh, các kẽm di-ankyl di-thiophotphat (ZnDDP), các hợp chất của phốt pho, lưu huỳnh… Các chất ức chế này có nồng độ thấp, khoảng 0,005 đến 0,5 %. - Phụ gia kìm hãm quá trình oxy hóa dầu ở lớp mỏng trên bề mặt kim loại, đó là các chất thơm nhiệt, được pha với tỷ lệ 0,5 – 3%, chúng sẽ làm chậm quá trình oxy hóa dầu ở lớp mỏng trên chi tiết động cơ ở nhiệt độ tương đối cao, ngoài ra còn có tác dụng bảo vệ, chống rỉ cho ổ đỡ. Các chất thơm nhiệt được dùng là các hợp chất hữu cơ có chứa phốt pho, lưu huỳnh, kẽm (tri-butylaphotphit, di- tiophotphat kẽm…). Các loại chất thơm nhiệt dường như là chất thơm quan trọng nhất vì khi động cơ ngừng hoạt động là lúc dầu ngừng tuần hoàn và khi đó chất thơm tẩy rửa cũng ngừng hoạt động còn chất thơm nhiệt thì ngược lại, sẽ hoạt động mạnh hơn, nó không cho lớp dầu mỏng trên các chi tiết chưa nguội có khả năng biến thành sạn. c. Phụ gia tẩy rửa Với nồng độ 2-10 %, các chất tẩy rửa có thể ngăn cản, loại trừ các cặn không tan trong dầu, cặn sạn, cacbon và các hợp chất chỉ trên các bộ phận của động cơ đốt trong. Chúng tác dụng bằng cách hấp thụ lên các hạt không tan, giữ chúng lại trong dầu nhằm giảm tối thiểu cặn lắng và giữ sạch các chi tiết của động cơ. Tác nhân quan
trọng nhất có tính tẩy rửa là các phụ gia có chứa kim loại, chúng bao gồm: sunphonat, phenolat, salixylat. Phần lớn sunphonat, phenolat và salixilat của canxi hoặc magiê được sử dụng như các chất tẩy rửa chứa kim loại. d. Phụ gia phân tán Dùng để ngăn ngừa, làm chậm quá trỡnh tạo cặn và lắng đọng trong điều kiện hoạt động ở nhiệt độ thấp. Các phụ gia phân tán quan trọng nhất bao gồm: ankenyl-poly-amin-suxinimit, ankyl- hydrobenzyl-polyamin, este-polyhydroxy-suxinic, poly-aminamit- imidazolin, polyamine suxinimit, ester-photpholat. Như vậy các chất phân tán được sử dụng đều có chứa các nhóm chức như amin, imít, amít hoặc các nhóm hydroxyl-ester nên các polymer như poly metacrylat cũng cho khả năng phân tán. Mặt khác, do chúng có tính nhớt (chất tăng chỉ số độ nhớt) nên chúng được sử dụng như các phụ gia phân tán nhiều tác dụng. Lượng chất phân tán được sử dụng nói chung phụ thuộc vào lượng chất rắn cần phải phân tán trong dầu và thường là chiếm từ 0,1 đến 2%. Các dầu bôi trơn cacte chất lượng hàng đầu hiện nay có chứa tới 8% các phụ gia phân tán không tro. Hiệu quả của các chất phân tán là kết quả của sự tác động qua lại đặc biệt giữa tác nhân được chặn và chất phân tán. e. Phụ gia ức chế ăn mòn Là phụ gia có chức năng làm giảm thiểu việc tạo thành các peoxit hữu cơ, axit và các thành phần ôxy hóa khác làm xuống cấp dầu động cơ, bảo vệ ổ đỡ và các bề mặt khác nhau khỏi ăn mòn. Có thể nói chất ức chế ăn mòn bổ sung trong thực tế có tác dụng như các chất chống ôxy hóa. Các phụ gia này bao gồm: di-thiophotphat kim loại (đặc biệt là kẽm); sunphonat kim loại và kim loại kiềm cao; và các tác nhân hoạt động bề mặt như các axit béo, amin, axit ankylsuxinic, clo hóa parafin… f. Phụ gia ức chế gỉ
Nếu như động cơ làm việc không có thời gian ngừng lâu thì dầu nhờn làm chức năng chống gỉ tương đối tốt vì khi động cơ ngừng trong thời gian ngắn thì dầu chưa kịp chảy hết khỏi các chi tiết. Nhưng nếu động cơ ngừng lâu hoặc bảo quản lâu ngày thì xylanh, cổ trục khuỷu và các chi tiết đánh bóng hoặc mài sẽ bị gỉ. Gỉ là sự hình thành sắt hydroxit Fe(OH)2, là một dạng đặc biệt quan trọng của ăn mòn trờn mặt. Có nhiều hợp chất được dùng để ức chế rỉ như: các axit béo, este của axit napteic và axit béo, các amin hữu cơ, các xà phòng kim loại của axit béo… thường pha vào dầu với tỷ lệ 0,1-1%. g. Phụ gia chống mài mòn Mài mòn là sự tổn thất kim loại giữa các bề mặt chuyển động tương đối với nhau. Yếu tố chính gây mài mòn là do sự tiếp xúc giữa kim loại và kim loại (mài mòn dính). Sự có mặt của các hạt mài (mài mòn hạt) gây ra mài mòn là do ăn mòn hay mài mòn hóa học. Để chống lại sự mài mòn, cần thiết phải cho vào các phụ gia chống mài mòn gồm các nhóm hóa chất có chứa hợp chất phốtpho, hợp chất lưu huỳnh, các dẫn xuất béo có khả năng bám dính trên bề mặt kim loại nhằm giảm bớt sự cọ sát, tỏa nhiệt trong quá trình làm việc. Phụ gia chống mài mòn thường có hàm lượng nhỏ khoảng 0,01%. h. Phụ gia biến tính, giảm ma sát Phụ gia biến tính, giảm ma sát (FM) có chức năng làm tăng độ bền của màng dầu, giữ bề mặt kim loại tách rời nhau, ngăn không cho lớp dầu bị phá hoại trong điều kiện tải trọng lớn và nhiệt độ cao. Phụ gia biến tính FM làm giảm hệ số ma sát, bảo tồn được năng lượng, tiết kiệm được 2-3% nhiên liệu cho ôtô. Phụ gia FM được sử dụng khi cần tạo ra chuyển động trượt mà không có rung động và khi cần có hệ số ma sát nhỏ nhất. Phụ gia FM bao gồm nhiều loại hợp chất chứa ôxy, nitơ, lưu huỳnh, molipden, đồng và các nguyên tố khác. Các phụ gia này làm tăng độ bền của màng dầu chủ yếu do hiện tượng hấp phụ vật lý, nhờ đó làm giảm ma sát. Phụ gia này thường được pha với tỷ lệ 0,1 – 0,3 %.
i. Phụ gia hạ điểm đông đặc Ở nhiệt độ thấp thì khả năng lưu động của dầu sẽ giảm, vì vậy cần pha các phụ gia hạ điểm đông đặc nhằm hạ thấp nhiệt độ đông đặc của dầu. Cần cho thêm một ít parafin có lượng O.R.azolin không quá 1%. j. Phụ gia ức chế tạo bọt Bọt do không khí trộn mạnh vào dầu nhờn ảnh hưởng xấu tới tính chất bôi trơn, làm tăng sự ôxy hóa của chúng, làm dầu bị tổn thất, ngăn cản sự lưu thông của dầu trong sự tuần hoàn, gây ra hiện tượng bôi trơn không đầy đủ. Để tránh hoặc giảm sự tạo bọt người ta sử dụng các loại phụ gia chống bọt. Đó là hợp chất silicon và hydro có khả năng làm tan sủi bọt nhưng tỷ lệ này rất nhỏ: 0,001-0,004%. Phụ gia cho dầu nhờn bôi trơn là một hợp phần của công nghệ chất bôi trơn hiện đại, đặc biệt là đối với dầu động cơ.
Dầu bôi trơn hệ thống Chương 3: 2.2.1. Yêu cầu Hệ thống truyền động của ô tô có chức năng truyền mômen dẫn động từ động cơ (động lực nguồn) đến các bánh xe chủ động. tùy theo kiểu loại xe mà cơ cấu truyền động nhưng bao giờ cũng bao gồm các bộ phận cơ bản sau: - Hộp số kiểu bánh răng (hộp số cơ) hoặc hộp số tự động (bánh răng hành tinh) hay hộp số vô cấp (đai và bánh côn). - Trục các đăng dẫn động cầu xe, cầu trước và cầu Hình 2.1 Hệ thống truyền lực Audi TT 3.2 Trong tất cả các cơ cấu trên, ngoại trừ ly hợp, đều dùng bánh răng các loại để truyền lực. Vì vậy, dầu dùng để bôi trơn hệ truyền lực như dầu hộp số, dầu cầu xe, dầu hộp trợ lực tay lái…thực chất là các loại dầu bôi trơn bánh răng. Các loại bánh răng thường dùng trong hộp số và cầu xe như bánh răng trụ răng thẳng hoặc răng xoắn, bánh răng chữ V, bánh răng côn hay côn xoắn và bánh răng hypoit. Tùy theo tốc độ và mômen truyền dẫn, chúng cũng đòi hỏi chất lượng dầu bôi trơn khác nhau.
So với dầu bôi trơn động cơ, ngoài những chức năng quen thuộc như bôi trơn, làm mát ra, dầu bôi trơn bánh răng của hộp số hoặc cầu xe còn có nhưng tính năng riêng biệt như: - Có khả năng tạo màng dầu trị được áp suất tiếp xúc cao, bảo vệ bề mặt răng khi ăn khớp. - Có độ bám dính rất chắc trên bề mặt kim loại, có tác dụng làm giảm tiếng ồn, giảm va đập khi làm việc. - Giảm ma sát khi truyền lực khiến hiệu suất truyền lực cao. Tuy nhiên, điều đáng chú ý là dầu bôi trơn bánh răng không có mối quan hệ tương đồng với dầu bôi trơn động cơ. Vì vậy, dù dầu bánh răng và dầu động cơ có cùng độ nhớt SAE như nhau nhưng tính năng lại khác biệt rất lớn. Đó là do nguồn gốc dầu pha chế và chất phụ gia để pha chế dầu truyền động (dầu bánh răng) khác hẳn với các chất phụ gia dùng để pha chế dầu bôi trơn động cơ. Tóm lại, dầu bôi trơn bánh răng cần phải có các tính năng cơ bản sau dây: - Có chỉ số độ nhớt cao, ổn định trong môi trương nhiệt độ thay đổi lớn. - Chịu được áp suất tiếp xúc cao (khả năng chịu cực áp lớn). Khi bánh răng ăn khớp truyền lực, màng dầu trên mặt bảo vệ mặt răng không gây dính kết kim loại. - Có độ bám dính tốt, độ bền nhiệt cao, ít bị oxy hóa. - Ít tạo bọt khi dầu văng tóe hoặc bị khuấy trộn. 2.2.2. Phân loại dầu bôi trơn bánh răng Dầu bôi trơn bánh răng (dầu hộp số hay dầu truyền động) phân loại theo tiêu chuẩn SAE.J300: phân loại theo độ nhớt centiStock ở 100 độC thành 6 loại như sau: Độ nhớt cSt ở 100°C Loại dầu Min Max 75W 4,2 -
80W 7,0 - 85W 11,0 - 90W 13,5
Hình 2.3. Phân cấp phẩm chất API của dầu bánh răng Tuy phân loại và phân cấp như trên nhưng các hãng sản xuất dầu bôi trơn còn thường dùng các thương hiệu riêng của hãng mình như Shell Advance, BPGear oil, MobilMobilube, Caltex Thuban… để giới thiệu loại dầu truyền động. Các loại dầu trên thường có hai loại độ nhớt 90 và 140 cSt ở 100 độC và cấp phẩm chất GL4 và GL5. Tính năng cơ bản của hai loại dầu “gốc” nói trên được giới thiệu ở bảng dưới. Dầu hộp số (dầu truyền động GL4, GL5) Chỉ tiêu kỹ thuật SAE 90 SAE 140 Khối lượng riêng ở 0,8905 0,9030 15°C, kg/l Độ nhớt động học ở 16,5 30,0 100°C, cSt Chỉ số độ nhớt (VI) 98 90 Nhiệt độ chớp cháy cốc 230 240 hở (°C) Nhiệt độ đông đặc (°C) - 9 -9 Hình 2.4. Các chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản của dầu hộp số 2.2.3. Sử dụng dầu hộp số Theo kinh nghiệm sử dụng, các xe ô tô dùng hộp số cơ (số tay) ở nước ta nên dùng loại dầu hộp số và dầu có cấp phẩm chất API GL4 và GL5, SAE90, SAE70W-80, SAE80W-90… Các xe dùng hộp số tự động dùng dầu hộp số có thương hiệu riêng như dầu Shell Dexron II.
Thời gian thay dầu hộp số thường từ 20.000 đến 40.000 km lăn bánh. Tuy vậy, thời gian thay dầu cầu xe thường kéo dài gấp hai lần thời gian thay dầu hộp số. Một số loại xe du lịch cao cấp như Ford Escape, Mondeo, Toyota Camry, Mercedes-Benz E240… đều quy định thời gian thay dầu hộp số tự động là 20.000km còn dầu cầu xe trong trường hợp vận hành ở điều kiện xấu thì cũng chạy đến 50.000 km mới phải thay. 2.3. Dầu bôi trơn động cơ 2.3.1. Vai trò và nhiệm vụ Động cơ đốt trong (động cơ xe gắn máy) hoạt động dựa trên nguyên lý hỗn hợp xăng và khi được đốt cháy trong buồng đốt nhờ tia lửa điện đánh lửu từ bugi. Công năng sinh ra từ quá trình đốt này sẽ làm píston chuyển động và qua đó cơ cấu truyền động của động cơ làm quay bánh sau. Tiết kiệm nhiên liệu, thân thiện với môi trường, công suất cao là những tiêu chí hàng đầu của hãng sản xuất, để làm được diều đó hãng sản xuất luôn nỗ lực cải tiến, thay đổi nhằm càng ngày càng nâng cao hiệu suất đốt nhiên liệu cũng như giảm nhiều sự thất thoát năng lượng. Nghiên cứu và phát triển dầu nhớt động cơ đóng vai trò hết sức quan trọng trong quá trình này. Về cơ bản, dầu nhớt có những vai trò, tác dụng sau: a.Tác dụng bôi trơn Trước tiên, nhờ việc luôn chuyển giữa pítông và lòng xy lanh, dầu nhớt có tác dụng bôi trơn, giúp cho píttông di chuyển lên xuống một cách nhẹ nhàng, êm ái trong lòng xylanh. Động cơ được cấu thành từ rất nhiều các chi tiết kim loại như pítông, trục cam, xupáp. Khi động cơ hoạt động, lực ma sát giữa các bộ phận này với nhau là rất lớn. Khi đó, dầu nhớt sẽ có tác dụng làm giảm thiểu sự mài mòn kim loại nhờ việc hạn chế sự tiếp xúc trực tiếp giữa các chi tiết này với nhau.
Vậy có thể tóm lại rằng dầu nhớt có tác dụng bảo vệ động cơ khi được luân chuyển tới mọi ngóc ngách của động cơ nhờ cơ cấu hoạt động của bơm dầu. b. Tác dụng làm mát Khi động cơ hoạt động, nhiệt lượng tỏa ra từ quá trình đốt cháy nhiên liệu là rất lớn. Khi đó, nhờ quy trình luân chuyển liên tục, dầu nhớt sẽ có tác dụng giải nhiệt tránh cho động cơ bị OverHeat hay bị cháy pítông. c. Tác dụng gắn kín kẽ hở Tác dụng thứ 3 của dầu nhớt là làm kín kẽ hở giữa pítông và thành xy lanh để năng lượng sinh ra trong quá trình đốt cháy nhiên liệu không bị thất thoát ra ngoài. d. Tác dụng làm sạch Quá trình đốt cháy nhiên liệu đương nhiên sẽ sản sinh ra muội đọng lại trong động cơ. Và tác dụng tiếp theo của dầu nhớt chính là cuốn trôi và làm sạch số muội này.