ứng dụng phân tích dầu bôi trơn và hạt mài mòn trong chẩn đoán kỹ thuật máy, chương 4 ppt

Chương 4: Pha chế dầu động cơ
Vấn đề pha chế dầu động cơ là một công việc khó khăn, phức
tạp, tốn kém, đòi hỏi nhiều ngành kỹ thuật tham gia, nó cũng là sức
mạnh cạnh tranh của các công ty dầu nhờn. Vậy thì tỷ lệ phụ gia
pha như thế n
ào với dầu gốc sẽ tạo ra dầu thành phẩm chất lượng
cao, không những làm giảm những mặt hạn chế của dầu gốc, nâng
cao phẩm cấp đối với các chất đó có sẵn của dầu và tạo cho dầu
nhờn những tính chất mới cần thiết. Trong thực tế, một vài loại dầu
động cơ có thể chứa hơn 20% phụ gia các loại.
Tỷ lệ, thành phần của dầu gốc và các phụ gia
trong dầu nhờn thương phẩm
(dầu động cơ SAE 30 hoặc SAE 40)
Thành phần dầu nhờn thương phẩm Trọng lượng, %
Dầu gốc 71,5 – 96,2
Chất tẩy rửa 2 – 10
Chất phân tán không tro 1 – 9
Kẽm di-ankyl di-thiophotphat 0,5 – 3
Phụ gia chống ôxy hóa và chống mài mòn 0,1 – 2
Chất biến tính ma sát 0,1 – 3
Chất hạ điểm đông đặc 0,1 – 1,5
Chất ức chế tạo bọt 2 – 15 ppm
Hình 2.5. Tỷ lệ, thành phần của dầu gốc và các phụ gia
trong dầu nhờn thương phẩm
2.3.3. Tiêu chuẩn cho dầu nhớt động cơ
Có một số quy chuẩn nhằm khẳng định, đảm bảo chất lượng và
đặc tính cho đầu nhớt. Trên mỗi chai dầu nhớt chính hãng thường
cũng có ghi rõ những đặc tính này.
Ví d
ụ trên nhãn của chai dầu nhớt 4T của hóng xe HONDA có
các tiêu chuẩn sau:

Tiêu chuẩn API:
Là tiêu chuẩn về chất lượng được quy định bởi Viện nghiên cứu
dầu mỏ Mỹ. Tiêu chuẩn này bắt đầu từ ký hiệu SA và nay đó được
nâng lên mức SJ.
S: biểu thị cho động cơ xăng
J: biểu thị cho mức độ tiến hóa của chất lượng. Nó được bắt đầu
bằng A và nay đó tiến hóa đến mức J
- Tiêu chuẩn SAE:

Là tiêu chuẩn phân loại dầu theo độ nhớt (được hiểu là độ cứng
và độ mềm của dầu). Đối với
dầu nhớt đa cấp, tiêu chuẩn này cấu
thành từ 2 yếu tố, trị số đặc tính của dầu tại điều kiện nhiệt độ thấp
và trị số đặc tính của dầu tại điều kiện nhiệt độ cao. Ví dụ, ký hiệu
là 10W-30
- Tiêu chuẩn JASO:
Là tiêu chuẩn dành cho dầu nhớt của xe gắn máy 4 thì được quy
định bởi Tổ chức ti
êu chuẩn Ôtô Xe máy Nhật Bản. Thông thường
tiêu chuẩn này được chia ra thành 2 loại là MA và MB. Nhưng 2
loại này chỉ thể hiện đặc tính sản phẩm khác nhau chứ không liên
quan t
ới chất lượng của dầu.
- Tiêu chuẩn riêng của Honda:
Là tiêu chu
ẩn riêng của Honda được thống nhất trên toàn thế giới
với mức độ nghiêm ngặt cao hơn nhằm đảm bảo chất lượng của
dầu nhớt Honda chính hiệu. Chỉ những chai dầu dùng cho xe gắn
máy đạt được ti
êu chuẩn này mới được phép đóng dấu chứng nhận

của Honda.
2.4. Chẩn đoán kỹ thuật bằng phân tích dầu bôi trơn và hạt
mài mòn
Hạt mài mòn dầu bôi trơn động cơ diesel cho các thông tin
quan trọng về tình trạng kỹ thuật của động cơ. Vì vậy phân tích
dầu bôi trơn trở thành một công cụ để chẩn đoán kỹ thuật động cơ
diesel. Các công ty đường sắt của Mỹ v
ào cuối những năm 1940 và
đầu những năm 1950 đã nhận ra rằng kim loại trong dầu bôi trơn
đó cho biết t
ình trạng mòn của các chi tiết máy trên động cơ diesel
của đầu máy. Ngày nay phân tích dầu bôi trơn và hạt mài mòn đó
dược sử dụng để chẩn đoán t
ình trạng kỹ thuật của rất nhiều loại
máy khác nhau như động cơ, hộp số của máy bay trực thăng, các
loại máy móc xây dựng giao thông hay các nhà máy công nghiệp
khác. Phân tích dầu bôi trơn và hạt mài mòn tiến hành cùng với
phân tích dao động đó trở th
ành công cụ hiệu quả để chuẩn đoán
tình trạng kỹ thuật của máy móc trong các ngành công nghiệp nói
chung và ngành giao thông vận tải nói riêng.
Các chi ti
ết máy của động cơ diesel như piton, xéc măng, xilanh,
bạc trục, bánh răng… sẽ sinh các hạt kim loại nhỏ, mịn trong quá
trình làm việc bình thường. Vào thời điểm mòn khốc liệt kích
thước của hạt sẽ tăng l
ên và hình dạng của hạt cũng thay đổi.
Người ta đó xác định được dạng hạt thay đổi liên quan đến như thế
nào đến dạng m
ài mòn. Do đó, việc phân tích dạng hạt mài mòn

cho phép xác định được trạng thái mòn trong máy và từ đó có thể
xác định được t
ình trạng kỹ thuật của máy.
2.4.1. Phân tích thành phần kim loại
Phân tích thành phần kim loại có trong dầu bôi trơn có thể biết
được nguồn gốc hạt m
ài mòn. Để có các dự báo với độ tin cậy cao,
cần dựa vào hình dáng hạt mài để phân biệt với các nguồn gốc phát
sinh khác.
- Khi xu
ất hiện nguyên tố Crôm, nguồn gốc của các hạt mài mòn
này có th
ể là từ xéc măng, xylanh.
- Nếu thành phần Fe trong mẫu dầu cao, nguồn gốc hạt mài mòn
t
ừ hai loại chi tiết xéc măng, xy lanh trên có thể được dự báo với
mức độ tin cậy nhất định.
- Khi xuất hiện nguyên tố Cu, nguồn gốc có thể là từ bạc biên hay
các lo
ại ổ trượt.
- Nếu xuất hiện cùng với đồng còn có thiếc với hàm lượng cao thì
có th
ể dự đoán hạt này có nguồn gốc phát sinh từ bạc biên.
Hình 2.7. Xác định thành phần kim loại của piton động cơ trên
đầu máy D12E
2.4.2. Phân tích hình dáng hạt mài mòn
Quá trình mài mòn khác nhau sẽ sản sinh các hạt mài mòn
khác nhau. Hình dáng h
ạt mài mòn có thể là hình cầu,hình sợi dài,
hình s

ợi xoắn, hình dạng tấm, mảnh nhỏ. Dạng hạt này thường
xuất hiện trong các mẫu dầu lấy từ các đầu máy vừa qua cấp trùng
tu hay đại tu.
Hình 2.10. Hạt mài mòn có dạng hình cầu
Dạng hạt hình elip: Trong một số trường hợp các hạt có thành
ph
ần bao gồm các nguyên tố là kim loại bị mài mòn từ các chi tiết
trong động cơ như xec măng, xylanh.
Hình 2.11. Hạt mài mòn có dạng hình elip
Dạng hạt hình viên sỏi có nguồn gốc do mỏi bề mặt hay do
dính, hoặc gây ra khi bề mặt bị cào xước bởi kim loại có bề mặt
nhám. Dạng hạt này xuất hiện khi các bề mặt trượt lên nhau trong
điều kiện áp suất và nhiệt độ cao, điều kiện bôi trơn không phù
hợp. Các dạng hạt này có thể là đồng hay hợp kim cưa đồng, thép
tôi. Mức độ xuất hiện của dạng hạt này còn phụ thuộc vào môi
trường mà đầu máy đang vận hành. Dựa vào màu sắc có thể phân
biệt được các hạt tinh thể than và kim loại. Khi xupap của động cơ
bị mài mòn dạng hạt này xuất hiện nhiều.
Hình 2.12. Hạt mài mòn có dạng hình viên sỏi
Dạng hạt hình tấm mỏng đôi khi còn bị xoắn nhưng thông
thường là tương đối phẳng. Dạng hạt n
ày xuất hiện nhiều khi đầu
máy vận hành bình thường. Dạng hạt trở nên mỏng hơn trong điều
kiện bôi trơn tốt. Quá trình nghiên cứu cho thấy có thể có một số
nhận xét như sau :
- Quá trình mòn bình th
ường của các chi tiết trong động cơ : quá
trình này cho kích th
ước hạt hình dạng tấm có chiều dày lớn nhất
đạt 10

m .
-
Cào xước bề mặt xylanh : xảy ra khi các chi tiết kim loại gây ra
các vết cào xước trên bề mặt trượt. Dạng hạt chủ yếu là dạng tấm
hay sợi kích thước của những hạt loại này từ 8 đến 20m.
- Tróc rỗ bề mặt xupap : Dạng hỏng này gây ra các hạt có hình
d
ạng hình cầu. Hình dáng hạt hình cầu phát sinh do bề mặt bị mỏi.
Thông thường các hạt này có đường kính lớn nhất khoảng 50
m.
-
Dính, xước bề mặt bạc biên : xảy ra khi các bề mặt trượt chịu tải
trọng và nhiệt độ cao. Tải trọng và nhiệt độ càng lớn tỉ lệ các hạt
có kích thước lớn so với các hạt có kích thước nhỏ c
àng cao.