Chương I : Tổng quan 1. Nguồn gốc, mục đích, ý nghĩa của việc sử dụng dầu nhờn Dầu nhờn là loại dầu dùng để bôi trơn cho các động cơ. Dầu nhờn là hỗn hợp bao gồm dầu gốc và phụ gia, hay người ta thường gọi là dầu nhờn thương phẩm. Phụ gia thêm vào với mục đích là giúp cho dầu nhờn thương phẩm có được những tính chất phù hợp với chỉ tiêu đề ra mà dầu gốc không có được.
Trong đời sống hàng ngày cũng như trong công nghiệp, chúng ta luôn phải đối mặt với một lực được gọi là “lực ma sát”. Chúng xuất hiện giữa các bề mặt tiếp xúc của tất cả mọi vậtvà chống lại sự chuyển dộng của vật này so với vật khác. Đặc biết đối với sự hoạt động của máy móc, thiết bị, lực ma sát này gây cản trở rất lớn. Chính vì vậy việc làm giảm tác động của lực ma sát luôn là mục tiêu quan trọng của các nhà máy sản xuất các loại máy móc thiết bị cũng như người sử dụng chúng.
Để thực hiện điều này, người ta chủ yếu sử dụng dầu hoặc mở bôi trơn. Dầu nhờn (hoặc mỡ nhờn) làm giảm lựcma sát giưã các bề mặt tiếp xúc bằng cách “cách ly” các bề mặt này để chống lại sự tiếp xúc giữa hai bề mặt kim loại. Khi dầu nhờn được đặt giữa hai bề mặt tiếp xúc, chúng bám vào hai bề mặt tạo nên một màng dầu mỏng đủ sức tách riêng hai bề mặt không cho tiếp xúc với nhau. Khi hai bề mặt này chuyển động, chỉ có các lớp phần tử trong lớp dầu giữa hai bề mặt tiếp xúc trượt lên nhau tạo nên một lực ma sát chống lại lực tác dụng, gọi là ma sát nội tại của dầu nhờn, lực này nhỏ và không đáng kể so với lực ma sát sinh ra khi hai bề mặt khô tiếp xúc với nhau.
Nếu hai bề mặt được cách ly hoàn toàn bằng một lớp màng dầuphù hợp thì hệ số ma sát sẽ giảm đi khoảng 100-1000 lần so với khi chưa có lớp dầu ngăn cách. Cùng với việc làm giảm ma sát trong chuyển dộng, dầu nhờn còn một số chức năng khác góp phần cải thiện nhiều nhược điểm của máy móc thiết bị. Chức năng của dầu nhờn có thể kể đến như sau: SV: Nguyễn Thế Tùng – MT1801 2 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐẠI HỌC DL HẢI PHÒNG - Bôi trơn để giảm lực ma sát và cường độ mài mòn, ăn mòn các bề mặt tiếp xúc, làm cho máy móc hoạt động êm, qua đó đảm bảo cho máy móc có công suất làm việc tối đa. - Làm sạch, bảo vệ động cơ và các chi tiết bôi trơn, chống lại sự mài mòn, đảm bảo tuổi thọ của máy móc.
- Làm mát động cơ, chống lại sự quá nhiệt của các chi tiết. - Làm kín động cơ do dầu nhờn có thể lấp kín được những chỗ hở không thể khắc phục trong quá trình gia công, chế tạo máy móc. - Giảm mức tiêu thụ năng lượng của thiết bị, giảm chi phí bảo dưỡng sửa chữa cũng như thời gian chết do hỏng hóc của thiết bị.2 Các tính chất sử dụng của dầu nhờn 1. Độ nhớt và chỉ số độ nhớt Yêu cầu cơ bản nhất đối với dầu nhờn là phải có độ nhớt phù hợp với mục đích sử dụng và đặc biệt,độ nhớt phải thay đổi ít theo nhiệt độ.
Điều đó có nghĩa là dầu nhờn cần có chỉ số nhớt cao, dầu nhờn động cơ có chỉ số độ nhớt cao là loại dầu tốt. Dầu nhờn được sản xuất từ phân đoạn gáoil năng. Phân đoạn này có parafin mạch thẳng và mạch nhánh ít hơn các loại naphten và các hidrocacbon thơm. Ngoài ra còn có hợp chất của lưu huỳnh, nitơ và nhựa.
Các parafin mạch thẳng có độ nhớt cao. Mạch càng dài thì chỉ số đọ nhớt càng cao và ngược lại. Các chất nhựa có độ nhớt cao, chỉ số độ nhớt rất thâp. Nếu xét về chỉ số độ nhớt thì các parafin mạch thẳng thốt nhất, tiếp theo đến các hydrocacbon thơm, naphten và cuối cùng là nhựa.
Mục đích chủ yêu của dầu nhờn là bôi trơn, giảm ma sát vâmfi mòn giữa hai bề mặt tiếp xúc nhau. Khả năng bôi trơn của dầu nhờn được quyết định bởi ma sát nội của nó, đặc trưng cho ma sát nội của dầu nhờn là độ nhớt. Vì vậy, tính chất đặc trưng quan trọng của dầu nhờn là độ nhớt. Đối nvới dầu động cơ, độ nhớt càng đặc biệt quan trọng hơn.
Nó ảnh hưởng đến độ kín khít. Tổn hao công ma sát, khả năng chống mài mòn, khả năng tạo cặn. Chính vì vậy, thật dễ hiểu khi độ nhớt được dùng làm cơ sở cho hệ thống phân loại dầu nhờn, kể cả SV: Nguyễn Thế Tùng – MT1801 3 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐẠI HỌC DL HẢI PHÒNG dầu động cơ lẫn dầu công nghiệp. Chỉ số độ nhớt là một chỉ tiêu quan trọng cho tính nhớt nhiệt của dầu, nghĩa là đặc trưng cho khả năng thay đổi độ nhớt theo nhiệt độ.
Chỉ số độ nhớt được tính từ giá trị độ nhớt động học của dầu ở 40 o c và 100 o c. Chỉ số độn nhớt là một đặc tính quan trọngvà cần thiết trong trường hợp nhiệt độ làm việc của máy thay đổi trong khoảng rộng như động cơ ô tô. Dầu dùng trong trường hợp này phải có chỉ số độ nhớt cao đểkhi dầu bôi trơn trong xi lanh, pittong nhiệt độ rất cao, độ nhớt của nó không được giảm quá nhiều, để đảm bảo giữ vững màng dầu trên bề mặt tiếp xúc. Nhưng khi dầu nằm trong bầu chứa,nhiệt độ thấp, độ nhớt của nó không được quá cao để có thể bơm chuyển dầu vào các hệ thống bôi trơn của pittong xilanh 1 cách dễ dàng.
Tính bám dính Dầu nhờn muốn bôi trơn được chi tiết thì phải có khả năng bám được vào bề mặt chi tiết, cho nên ngoài yêu cầu phải có độ nhớt phù hợp, dầu cần phải có tính bám dính nhất định. Dầu nhờn thương phẩm muốn có tính bám dính, người ta phải pha thêm phụ gia vào dầu nhờn gốc. Sự xoay chuyển giữa các bề mặt rắn trong ma sát khô không thể tránh khỏi sự mài mòn các bề mặt. Lớp chất lỏng bám giữa hai bề mặt ma sát sẽ làm giảm sự mài mòn đi rất nhiều.
Tính tẩy rửa Trong quá trình làm việc, động cơ bị muội than và keo bẩn bám bên cạnh, bên trong và bên ngoài bề mặt pittông, lắng đọng ở rãnh secmăng và ở thanh xylanh rất nguy hiểm. Những muội than này làm cho pittong nóng quá mức. Đây cũng là nguyên nhân làm hỏng secmăng, có khi hỏng cả vòng gạt dầu nhờn. Mặt khác, trong quá trình làm việc, dầu nhờn có thể bị biến chất tạo các chất chứa O 2 , lưu huỳnh, nitơ, có khả năng tiếp xúc hơi nước.
Nếu các tạp chất này ở bể chứa sẽ lắng đọng ở đáy cactơ hay ở các ổ đỡ gây hiện tượng ăn mòn nhanh chóng. Để làm sạch các chất bẩn này, yêu cầu dầu nhờn phải cótính chất tẩy rửa và phân tán thích hợp để định kỳ thay dầu nhờn và các chất bẩn dễ dàng hơn. SV: Nguyễn Thế Tùng – MT1801 4 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐẠI HỌC DL HẢI PHÒNG 1. Tính chống ăn mòn và chống gỉ Dầu động cơ phải có một số khả năng sau: - Ngăn ngừa hiện tượng gỉ và ăn mòn, do nước ngưng tụ và các sản phẩm cháy ở nhiệt độ thấp cũng như chế độ hoạt động không liên tục gây ra.
- Chống lại sự ăn mòn do các sản phẩm axit trong quá trình cháy gây ra. - Bảo vệ ổ đỡ hợp kim đồng - chì khỏi sự ăn mòn do các sản phẩm oxi hóa gây ra. Dầu động cơ phải được pha chế đảm bảo tốt mọi tính năg chống ăn mòn. Đặc biệt đối với dầu động cơ cho xăng, khả năng chống ăn mòn và chống gỉ do nước ngưng tụ và các ssản phẩm không cháy được trong nhiên liệu gây ra là hết sức quan trọng.
Còn dầu động cơ diezen phải có khả năng chống lại sự ăn mòn các ổ đỡ hợp kim do các axitvà các sản phẩm cháy gây ra, trong trường hợp này chức năng chống ăn mòn gắn liền với độ kiềm của phụ gia tẩy rửa. Chống gỉ do nước nhưng tụ và các sản phẩm không cháy được trong nhiên nhiệu gây ra là hết sức quan trọng, còn dầu động cơ diezen phải có khả năng chống lại sự ăn mòn các ổ đĩa hợp kim do các axit và các sản phẩm cháy gây ra. Với những chức năng ưu việt nêu trên thì dầu nhờn ngày càngkhẳng định rõ vai trò vô cùng quan trọng của mình trong sự phát triển nền công nghiệp trên toàn thế giới.5 Khả năng chống oxy hóa rong số những tính chất của dầu nhờn tính ổn định chống oxy hóa có một ý nghĩa rất lớn. Trong quá trình dầu nhờn làm viewẹc trong các động cơ và các bộ máy khác, nó không tránh khỏi sự tiếp xúc với không khí.
Nhiệt độ dầu nhờn cao, khả năng phát sinh ra phản ứng hóa học giữa các hydrocacbon và các thành phần khác có mặt trong dầu nhờn rất dễ xảy ra. Mặt khác, dầu nhờn tác dụng với oxy trong không khí làm thay đổi tính chất hóa lý của nó tạo thành những phẩm vật không hòa tan trong dầu nhờn. Dầu nhờn thay đổi phẩm chất thường gây ra những khó khăn trong khi sử dụng, làm bẩn động cơ, ăn mòn các bộ phận của máy. Tất cả những hiện tượng trên ta đều không mong muốn và cần loại bỏ, vì vậy cần thiết phải đánh giá tính SV: Nguyễn Thế Tùng – MT1801 5 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐẠI HỌC DL HẢI PHÒNG ổn định chống oxy hóa ở nhiệt độ cao đối với dầu nhờn.
Mặt khác, trong điều kiện bả quản các thành phần n-parafin và naphten có trong dầu nhờn khi gặp nước sẽ dẫn đến quá trình tạo nhựa làm thay đổi độ nhớt cũng như tính chất của dầu. Đa phần dầu mỏ bền thì tính chống lại tác nhân oxy hóa thấp. Đặc biệt đối với dầu động cơ, tính chống lại tác nhân oxy hóa của dầu gốc thôi chưa đủ, người ta còn phải pha thêm các phụ gia vào dầu để tăng khả năng chống oxy hóa. Nhưng do khả năng chống oxy hóa của phụ gia mất dần trong quá trình làm việc nên khả năng chống oxy hóa của dầu cũ và dầu mới có sự khác nhau.
Khả năng chống tạo bọt, kỵ nước, cách ly môi trường. Khả năng chống tạo bọt: Bọt xuất hiện trong khi bơm, nén trong quá trình dầu nhờn làm việc. Do không khí lẫn vào trong dầu làm dầu bị bọt, khí lượng bọt khí tăng nhiều, dầu bị trnà ra ngoài.