CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ DẦU BÔI TRƠN 7 1.Lịch sử hình thành và phát triển: Từ thời xa xưa, các thiết bị cơ khí và chất bôi trơn đã trở thành những yếu tố không thể tách rời nhau. Không có chất bôi trơn thì con người không có được những thành tựu rực rỡ và những sáng tạo kì diệu của nền kĩ thuật nh ngày nay. Có rất nhiều chất liệu dùng để bôi trơn nh mỡ nước, mỡ động vật, dầu thảo mộc và các sản phẩm dầu mỏ tổng hợp. Tuy nhiên, đáng chú ý hơn cả là chất bôi trơn được chế tạo từ dầu mỏ.
Cách đây 100 năm, con người, thậm chí, chưa có được khái niệm về dầu bôi trơn. Tất cả các loại máy móc lúc bấy giờ đều được bôi trơn bằng dầu mỡ lợn và sau đó, dùng dầu ô liu. Khi dầu ô liu khan hiếm thì người ta chuyển sang sử dụng các loại dầu thảo mộc khác. Ví dụ, để bôi trơn cọc sợi máy dệt, người ta đã dùng đến dầu cọ.
Kỉ nguyên của dầu bôi trơn thực sự bắt đầu khi loài người tìm ra công nghệ chế biến sâu dầu mỏ. Việc bôi trơn đã mở một cánh cửa cho dầu mỏ. Dầu bôi trơn được sử dụng ngày càng nhiều: máy nổ và động cơ đốt trong thuộc mọi loại kích cỡ; tua bin; máy Ðp. đều được bôi trơn bằng dầu hoặc mỡ được chế biến cho phù hợp với yêu cầu sử dụng.
Các tính chất điện môi của các loại dầu lấy từ dầu mỏ đã khiến chúng được dùng cả trong các maý biến thế, trong các hộp rơ le hoặc hộp nối tiếp trong các dây cáp ngầm dưới đất. Sản xuất dầu bôi trơn là một lĩnh vực của công nghệ lọc dầu. Các tập đoàn tư bản lớn liên quan đến dầu bôi trơn nh BP, Exxon, Total. đã có mặt trên hầu hết các nước và trong mọi lĩnh vực của công nghiệp dầu mỏ.
Họ đã và đang ứng dụng những thành tựu mới nhất của khoa học, đưa nền công nghiệp dầu mỏ tăng trưởng không ngừng và sản xuất dầu bôi trơn cũng không ngừng được nâng cao về mặt chất lượng cũng như số lượng, sáng tạo thêm nhiều chủng loại dầu bôi trơn mới. Chức năng của dầu bôi trơn: Bôi trơn là biện pháp làm giảm ma sát và mài mòn đến mức thấp nhất bằng cách tạo ra giữa các bề mặt vật liệu ở đó xảy ra sù ma sát một lớp chất bôi trơn. Lớp chất này tạo ra sự ngăn cách giữa các bề mặt vật liệu một cách nhanh chóng một khi được sử dụng hợp lí. Hầu hết các chất bôi trơn ở dạng lỏng.
Dầu bôi trơn có chức năng chủ yếu: - Bôi trơn làm giảm ma sát và do đó, làm giảm cường độ mài mòn, ăn mòn của các bề mặt tiếp xúc. - Làm sạch và bảo vệ các chi tiết được bôi trơn khỏi các hạt mài mòn nhằm nâng cao tuổi thọ của máy móc. Ngoài các chức năng chủ yếu trên, dầu bôi trơn còn có nhiều chức năng khác nh: chống gỉ và ăn mòn những bộ phận làm bằng kim loại; giảm tối thiểu cặn. Tuỳ từng chủng loại máy móc và tuỳ điều kiện làm việc, cần lựa chọn dầu bôi trơn thích hợp.
Yêu cầu phẩm chất dầu bôi trơn: Dầu bôi trơn-còn gọi là dầu nhờn, dầu nhớt-dùng để bôi trơn các chi tiết chuyển động trượt lên nhau phải có những đặc tính cơ bản sau: - Bám dính chắc trên bề mặt dưới dạng một lớp mỏng. - Độ nhớt vừa phải, chỉ số độ nhớt thường phải lớn. - “Hoà tan” tốt cặn, muội than sinh ra do ma sát, do sự cháy của nhiên liệu. - Bền hoá học, Ýt biến chất khi bảo quản và sử dụng, bền về mặt sinh học.
- Dẫn nhiệt tốt. Phân loại dầu bôi trơn: Trong lịch sử phát triển đã có nhiều hệ thống phân loại được sử dụng, song mỗi hệ thống đều có những yếu điểm, đều không tổng quát. Hầu hết các hệ thống phân loại đều dựa trên tính chất cơ bản của dầu bôi trơn là độ nhớt và chỉ số độ nhớt. Cách phân loại của SAE, ISO và API được dùng phổ biến.
Nói chung, dầu bôi trơn được chia làm hai loại: dầu động cơ và dầu công nghiệp. Đối với dầu động cơ, hầu hết các hệ thống phân loại theo độ nhớt đều dựa vào độ nhớt ở hai nhiệt độ: 100 oC và ở một nhiệt độ thấp, thấp hơn 0 oC. Theo hệ thống GOST (Nga), nhiệt độ thấp đó là -18 oC, còn theo hệ thống SAE thì nhiệt độ thấp đó được tuỳ chọn, tuỳ theo cấp độ nhớt của dầu bôi trơn: Dầu có độ nhớt càng thấp thì nhiệt độ chọn càng thấp. Hiệp hội kĩ sư ô tô Mỹ (SAE) đã đưa ra tiêu chuẩn J300 phân loại cho dầu động cơ theo độ nhớt của dầu ở 100oC và -18oC nh ở bảng ( 1.1 ) Các cấp độ nhớt SAE của dầu động cơ Độ nhớt ở 0oC, mPa.
max Độ nhớt ở 100oC, Cấp độ mm2/s nhớt SAE Khởi động Khả năng bơm Min Max 0W 3250 ở - 30 30000 ở - 35 3,8 - 5W 3500 ở - 25 30000 ở - 30 3,8 - 10W 3500 ở - 20 30000 ở -25 4,1 - 15W 3500 ở - 15 30000 ở - 20 5,6 - 20W 4500 ở - 10 30000 ở - 15 5,6 - 25W 6000 ở - 5 30000 ở - 10 9,3 - 20 5,6 <9,3 30 9,3 <12,5 40 12,5 <16,3 50 16,3 <21,9 60 21,9 <26,1 Học viện dầu mỏ Mĩ-API (American Petroleum Institue) phân chia dầu động cơ thành hai nhóm chính: nhóm S cho động cơ xăng và nhóm C cho động cơ điezen với đặc tính cho ở bảng ( 1.2 ) Phân loại dầu động cơ xăng Kí hiệu Chất lượng dầu và phạm vi sử dụng * Dầu không có chất phụ gia. SA * Dùng cho động cơ xăng dưới điều kiện ôn hoà. * Dầu có chất chống oxi hoá và chống xây xát. SB * Dùng cho động cơ xăng, làm việc nhẹ.
* Dầu có tính chất hạn chế kết tủa ở nhiệt độ thấp và nhiệt độ cao, chống gỉ và chống mài mòn trong động cơ xăng. SC * Dùng cho các loại xe con và một số loại xe tải trong thời gian 1964-1967. * Dầu cung cấp tính bảo vệ tốt hơn dầu SC. SD * Dùng cho các loại động cơ của xe con và một số loại 10 xe tải sản xuất trong thời gian 1968-1970.
* Dầu có tính chất tốt hơn dầu SD về mặt chống kết tủa ở nhiệt độ cao, tính chống oxi hóa, tính chống gỉ và tính chống ăn mòn cho động cơ xăng. SE * Dùng cho động cơ các xe con và một số xe tải model 1972 và một phần model 1971. * Dầu có tính ổn định chống oxi hóa được tăng cường và cải thiện tính năng chống mài mòn hơn dầu SE. Nó cũng cho tính bảo vệ chống kết tủa trong động cơ, tính SF chống gỉ và tính chống đặc ở nhiệt độ cao.
* Dùng cho các động cơ xe con và một số xe tải model 1980-1988. * So với dầu SF có độ ổn định oxi hóa cao hơn, tính chống tạo cặn và tính chống mài mòn. SG * Cũng có các tính năng của dầu điezen CC và CD. * Dầu cấp này được xem là tiêu biểu cho các loại dầu động cơ xăng của xe con, xe tải, xe du lịch.3 ) Phân loại dầu động cơ điezen Kí hiệu Chất lượng dầu và phạm vi sử dụng * Dùng cho động cơ điezen làm việc nhẹ.
* Dầu có tính chất bảo vệ chống ăn mòn và chống kết tủa trên mặt vòng găng các động cơ điezen hút nhiên CA liệu một cách thông thường khi dùng nhiên liệu với lượng lưu huỳnh không đòi hỏi phải có các yêu cầu đặc biệt về tính chống mài mòn và tính chống kết tủa. * Dùng cho động cơ điezen làm việc ôn hoà. * Dầu có tính bảo vệ cần thiết chống mài mòn ổ bi và CB đối với hiện tượng kết tủa ở nhiệt độ cao trong các động cơ điezen hút theo cách thông thường sử dụng nhiên liệu có hàm lương lưu huỳnh cao hơn. CC * Dùng cho động cơ xăng và động cơ điezen làm việc từ ôn hoà đến nặng.
* Dầu có tính bảo vệ đối với sự hình thành kết tủa ở nhiệt độ cao và sự mài mòn ổ bi trong các động cơ điezen siêu nạp loại nhẹ và cũng có tính chống gỉ, chống ăn mòn, tính chống kết tủa ở nhiệt độ thấp trong 11 các động cơ xăng. * Dùng cho động cơ điezen làm việc nặng. * Khống chế một cách có hiệu quả sự mài mòn và kết CD tủa trong các động cơ điezen siêu nạp có tốc độ cao và công suất lớn, sử dụng nhiên liệu có khoảng chất lượng rộng. * Dùng cho các loại động cơ điezen tua bin tăng áp và siêu nạp làm việc nặng, làm việc cả ở tốc độ thấp, tải trọng cao và tốc độ cao, tải trọng thấp.
CE * Yêu cầu thử nghiệm tương đương với dầu API CD + bổ sung NTC 400 và những điều trong yêu cầu kỹ thuật MACK EO-K/2. Đối với dầu công nghiệp, người ta có hai cách phân loại: - Phân loại dầu công nghiệp theo công dụng. - Phân loại dầu công nghiệp theo tiêu chuẩn ISO. Thành phần chủ yếu của dầu bôi trơn.
Dầu bôi trơn được tạo nên từ hai hợp phần là dầu gốc và chất phụ gia. Dầu gốc là hợp phần chủ yếu của dầu bôi trơn. Chất phụ gia tuy chỉ chiếm từ 0,01 đến 5% nhưng cũng có vai trò khá quan trọng. Các chủng loại dầu gốc: Dầu gốc có hai loại: - Dầu gốc khoáng.
- Dầu gốc tổng hợp. * Dầu gốc khoáng: là dầu gốc được chế biến từ dầu mỏ. Do giá thành sản xuất các hỗn hợp hiđrocacbon từ dầu mỏ thấp nên chúng được sử dụng phổ biến hơn cả trong số các loại chất bôi trơn hiện có. Dầu gốc từ dầu khoáng được sản xuất từ dầu mỏ bằng quá trình tinh chế chọn lọc.
Bản chất của dầu thô và của quá trình lọc dầu sẽ quyết định tính chất vật lí và hóa học của dầu gốc tạo thành. Các phân đoạn dầu thô thích hợp thu được từ tháp chưng cất chân không được chế biến để cho ra những dầu gốc có khoảng độ nhớt thích hợp. Các phân đoạn dầu bôi trơn có thể bao gồm tất cả các hiđrocacbon, các hợp chất dị nguyên tố có trong dầu mỏ. Do vậy, cần phải giữ lại các hợp chất có lợi và loại bỏ các hợp chất không có lợi.
Hiđrocacbon có bản chất parafin, naphten, aromatic nhưng các dầu gốc thường gồm chủ yếu các hiđrocacbon vòng với nhiều nhóm thế có bản chất 12 parafin. Parafin có độ nhớt thấp, nhưng có chỉ số độ nhớt cao và nhiệt độ đông đặc cao.