nghiên cứu thông số tính năng và đặc điểm hao mòn trước sử dụng Xado của động cơ Diezen D12, chương 19 potx

-
77
-
Chương 19:
Xác định sản vật mài mòn trong
d
ầu bôi trơn để tính cường độ hao
mòn
3.5.1. Dụng cụ và thiết bị thực
nghi
ệm
Chuẩn bị thực nghiệm.
Cân ch
ỉnh và vệ sinh làm sạch động cơ, thay nước làm mát, thay
d
ầu bôi trơn
cho
động cơ. Kiểm tra sự làm việc bình thường của
các hệ thống.
Ki
ểm tra động cơ kỹ xem xét khu vực gần động cơ và trên động cơ
sao cho không có vật lạ. Kiểm tra làm sạch cụm phụ tải, thay
n
ước sạch cho két chứa nước làm mát, kiểm tra bơm nước tuần
hoàn làm mát và đường nước làm mát, kiểm tra bảng điện điều
khiển cụm phụ tải,các công tắc điện
Dầu bôi trơn dùng cho máy D12 để tiến hành thực nghiệm là
lo
ại Nikko có
thông s
ố kỹ thuật trình bày trên

b
ảng 3.4
-
78
-
Bảng 3.4: Các thông số kỹ thuật của dầu bôi trơn
Nikko SAE
40.
Tiêu chuẩn ISO
9001:2000.
Mức chất lượngSố
TT
C
h
ỉ ti
ê
u
chất
l
ư
ợ
n
SC/CB SC/CC
Ph
ư
ơ
n
g
pháp
th

1
Đ
ộ nh
ớ
t
đ
ộng
học
ở
100
°
С
12,5 ÷
<16,3
12,5 ÷<16,3 ASTM
D445
2
Chỉ số độ nhớt Min 95 Min 95
A
S
TM
D2270
3
Nhi
ệt
đ
ộ ch
ớ
p
cháy

c
ốc
h
ở
Min 180 Min 180 ASTM D92
4
Tri s
ố
k
i
ề
m
tổng
mg
Min 2,40 Min 3,60 ASTM
D2896
5
Hàm
l
ư
ợ
n
g
nư
ớ
c
%V
/
m
l

Max0,05 Max 0,05 ASTM D95
6
T
ổng
h
à
m
l
ượng
Kim
l
o
ại,
Min 700
160
0
ASTM
D4628
7
Đ
ộ tạo
bọt
ở
93
,
5
°
С
50 50
ASTM

D892
Lấy 50ml dầu nhớt Nikko còn mới nguyên để dùng phân tích hàm
l
ượng kim
lo
ại ban đầu.
3.5.2. Thực nghiệm lấy mẫu
- Khởi động động cơ cho làm việc đến nhiệt độ vận hành rồi
chuy
ển kết nối với tải và giữ ổn định ở tải 4,5 kW (U=220V, 50Hz)
và ti
ến hành bấm đo thời gian tính giờ.
-
Định kỳ sau 50 giờ tiến hành lấy mẫu, với qui hoạch thực
nghi
ệm 250 giờ.
-
79
-
- Một lần lấy 03 mẫu, thể tích mỗi mẫu 50 ml (đủ để làm các
thí nghi
ệm kế
tiếp và tránh bổ sung lượng dầu quá nhiều) và lấy mẫu ngay sau
khi d
ừng máy
-
80
-
(nhiệt độ dầu còn cao). Trước khi lấy phải dùng bơm hút xịt khuấy
đảo

dầu 7-8 lần
mục đích lấy được lượng dầu có hàm lượng mài mòn đồng đều.
- Lấy ngẫu nhiên 1 trong 3 mẫu để thực hiện xác định hàm
l
ượng sản vật mài mòn có trong dầu (dụng cụ lấy mẫu trình bày trên
hình 3.9).
- B
ổ sung dầu rồi tiếp tục cho máy làm việc.
Để
tăng mức độ chính xác và độ tin cậy cho số liệu trong quá
trình thí nghi
ệm ta cần chú ý phải giữ thật sạch sẽ mẫu lấy, làm sạch
thiết thiết bị trước và sau khi lấy mẫu. Mẫu mỗi lần lấy ra phải ghi
rõ ràng s
ố thứ tự cho mỗi lần lấy mẫu để tránh sự nhầm lẫn cho việc
phân tích sau này,
đảm bảo kết quả chính xác.
Dụng cụ hình
3
.
10
-
80
-
Lọ đựng
m
ẫu
th
ực
nghiệm

Xylanh
l
ấy
m
ẫ
u
Ống dài
l
ấy
l
ấy
m
ẫu
Hình 3.10: dụng cụ lấy mẫu và
ch
ứa mẫu
Phân tích
mẫu
dầu bôi
trơn
Sấy khô ở 300
0
C
Nung nóng
ở 550
0
C
Hoà tan m
ẫu bằng
dung d

ịch HCL
10%
Định mức 25(ml) đo
trên máy (AAS)
-
81
-
Hình 3.11: Sơ đồ phân tích
m
ẫu dầu
bôi
trơn để xác định sản vật
mài
mòn
Kết quả
-
82
-
3.5.3. Xử lý mẫu thí
nghi
ệm
Trước khi phân tích sáu mẫu dầu bôi trơn thí lấy mỗi mẫu 5ml
đựng vào sáu cốc thí nghiệm nhỏ đem sấy khô các mẫu thí
nghi
ệm
bằng
thiết bị nung Fumзco
47900 (Hình 3.12)
ở 300 °С trong vòng 3 giờ, sau đó nung nóng ở
nhiệt độ 550 °С trong vòng 10 giờ. Nước, cacbon và các thành phần

khác có trong dầu bôi trơn bay hơi hết. Lúc này các mẫu thí nghiệm
đã ở dạng tro chứa các ôxýt của các nguyên tố kim loại và các tạp
chất khác, đem hoà trộn với HCl nồng độ 10 % . Định mức 25ml
dung d
ịch này trên
máy.
Thi
ết bị
nung
m
ẫu
nh
ớt
C
ốc đựng
m
ẫu nhớt
Bình ch
ứa HCl
n
ồng độ 10%
Hình 3.12: thiết bị nung
-
83
-
Mẫu chuẩn
Các mẫu dung dịch chuẩn quốc tế (MERCK) mỗi mẫu chứa
m
ột trong các
thành ph

ần sau:
Cu = 1001 ± 2 mg/l; Pb = ± 2mg/l; Fe = ± 2mg/l; Al = 1001 ±
2mg/l; Zn = 1002 ± 2 mg/l; Ni = 1001 mg/l các m
ẫu này được pha
lo
ảng với nước cất với nước cất tỷ lệ
1 : 1000 lần làm mẫu chuẩn để so sách với mẫu dầu bôi trơn thí
nghi
ệm đã lấy được
khi ch
ạy máy D12 thí nghiệm (Hình 3.13).
Các
ống
nghi
ệm
đựng mẫu
Các m
ẫu
chu
ẩn
Dùng cho vi
ệc
phân tích
Hình 3.13: Pha chế các mẫu thí nghiệm
Các m
ẫu thí nghiệm sau khi sử lý cho vào các ống nghiệm
b
ằng thuỷ tinh có
-
84

-
dung tích 50ml, các dung dịch có
màu c
ủa
Fe
2
0
3
. M
ẫu được đem phân
tích trên
thi
ết bị phân tích quang phổ hấp thu nguyên tử AAS (hình 3.14)
-
85
-
Phểu hút sản
ph
ẩn cháy
độc hại ra
kh
ỏi phòng
thí nghi
ệm
Đốt cháy mẫu
b
ằng khí C
2
H
2

để đo hàm lượng
các nguyên t
ố
khác.
Đốt cháy
m
ẫu
b
ằng hồ
quang để
đo
hàm lượng
nhôm.
Hình 3.14:Thiết bị phân tích mẫu dầu bôi
tr
ơn
Điều chỉnh ngọn lửa C
2
H
2
trong lò đốt (Hình 3.15), trong quá
trình cháy, m
ẫu thí nghiệm sẽ được hút vào vùng có ngọn lửa qua
ống dài có lỗ rất nhỏ một đầu nhúng vào mẫu thí nghiệm. Mẫu
đượ
c đốt cháy tại đây và ion hoá thành các nguyên tử, máy quét
quang ph
ổ sẽ hấp thu lại thành phần của nguyên tố đang được đo.
Khi đo hàm lượng nhôm có trong dầu bôi trơn, ta không dùng
ph

ương pháp đốt bằng khi C
2
H
2
mà đốt bằng hồ quang với thiết
bị
đốt riêng, mẫu được đựng trong đĩa quay. Khi đĩa quay sẽ cuốn
-
86
-
theo dầu bôi trơn theo vào vùng có tia lửa hồ quang và được đốt
cháy tại đây máy quét quang phổ sẽ ghi lại sự thay đổi hàm
-
87
-
lượng tạp chất so sánh với mẫu chuẩn đã biết, về hàm lượng nhôm
máy s
ẽ tự động
h
ấp thu ghi lại tín hiệu xử lý cho ra kết quả.
Tiến hành đo lần lượt nguyên tố đó trong các mẫu, rồi
đến
nguyên tố khác.Tiến hành đo quét một lượt các nguyên tố có
trong thành ph
ần hợp kim chế tạo các bộ phận chính của động cơ,
tìm ra 4 nguyên t
ố có hàm lượng cao nhất trong
m
ẫu thí nghiệm.
Ng

ọn lửa
C
2
H
2
đốt
mẫu thí
nghi
ệm
Hình 3.15: Đốt mẫu thí nghiệm
-
88
-
Thời gian đo hàm lượng một nguyên tố trong một mẫu khoảng
15 giây. k
ết quả đo sẽ được phần mềm của thiết bị xử lý trực tiếp
trên máy tính cho ra kết quả hàm
l
ượng cụ thể và vẽ đồ thị biểu diễn trên hình 3.16.
Hình 3.16: tính xử lý kết quả
Chú ý:
-
Đo lần lượt các mẫu thí nghiệm theo thứ tự.
Để đảm bảo kết quả đo chính xác khi xong hàm lượng một nguyên
t
ố ở một mẫu máy tính sẽ tự động dừng để cho ra kết quả và vẽ đồ
thị. Nhúng ống dẫn mẫu thí nghiệm vào một cốc nước cất để làm
s
ạch đường ống trước khi nhúng sang mẫu tiếp theo. Nhúng ống
d

ẫn vào mẫu tiếp theo cho chương trình máy tính chạy đo mẫu tiếp
-
89
-
theo.
-
90
-
Khi đo hàm lượng nguyên tố này xong để tiến hành đo hàm
l
ượng nguyên tố tiếp theo phải chọn nguyên tố đó trong bảng tuần
hoàn nguyên tố hoá hoc có trong chương trình để máy tiến hành đo
nguyên tố đó và nhúng ống dẩn vào cốc nước cất
trước khi đo sang nguyên tố khác (hình 3.17).
Thi
ết bị
Ố
dẫn
C
ốc nước cất
M
ẫu thí nghiệm
Hình 3.17: Thiết bị đo
Sau khi tiến hành đo quét một lượt tìm ra được 4 nguyên tố có
hàm l
ượng cao
nh
ất trong tạp chất của dầu bôi trơn động cơ D 12 là Fe; Cu; Al; Zn
có tr
ị số ở bảng

3.5 sau:
-
8
7
-
:5.3Bgnả hảKuqtế ưl mà dmgngonrtợócnòmià rtiôbuầ nơ cđgnộ 21Dơ mệihhtgncự
MUẪRTIÔDBUẦ RTIUSQNOƠEHTGNỤDỬ HNÌ
M
ỆHITHGNCỰ HTÀV YÁMYẠHCNAIGIỜ
S
ố
TT
màH
l
ưgn
ợ
LK
gnort
d
u
ầ
ơĐ
n v
ị
hnít
Du
ầ
iôb
nơrt
miớ

Mu
ẫ
1
Muẫ
2
Mu
ẫ
3
Mu
ẫ
4
Mu
ẫ
5
Mu
ẫ
6
1 lA
l/gm 64,9 64,9 94,9 55,9 46,9 67,9 08,9
2 eF
l/gm 55,81 93,03 35,54 36,26 55,86 17,18 19,18
3
uC l/gm 10,3 99,3 84,4 43,5 17,5 75,6 17,6
4 nZ
l/gm 31,9 07,9 65,01 81,21 08,31 81,41 24,41
gnộTcgnổ l/gm 51,04 45,35 60,07 7,98 7,79 22,211 48,211
-
88
-
Số liệu từ viện nghiên cứu công nghệ sinh học & môi

tr
ường,Trường Đại Học
Nha Trang.
T
ừ bảng kết quả 3.5, vẽ được đồ thị biểu diễn hàm lượng
mài mòn v
ới 4
nguyên t
ố và tổng hàm lượng mài mòn có trong dầu bôi trơn động cơ
D12 theo thời
gian ch
ạy máy như sau (hình 3.18)
Hình 3.18: Đồ thị biểu diễn hàm lượng sản vật mài mòn trong dầu
bôi trơn
động cơ D12 theo thời gian khảo nghiệm
 Nhận xét: Động cơ D12 thực nghiệm là động cơ còn rất mới.
(Và
đã chạy
-
89
-
khoảng ≈ 300 giờ) nên đồ thị biểu diễn trên hình 3.18 với hàm
l
ượng sản vật mài
-
90
-


mòn của động cơ nhiều khả năng chuẩn bị kết thúc giai đoạn chạy

rà (so sánh với đồ thị hình 2.4).
Hàm lượng tạp chất có trong dầu cacte
Trong quá trình thực nghiệm với động cơ Diesel D12 Hoạt động
cho mang t
ải,
số lượng dầu giữ ở một mức xác định, nghĩa là khi q
y
= q
g
+ q
n
. Sử
dụng công thức
(3.3)

q
n
q
y





t
g
n

y


q
q



 
t

Q
0

 0 
Q


K  K
0
e


1
q
n

y
q



e

(3.3)
Trong
đó:
K0 -Trị số hàm lượng ban đầu của tạp chất
trong dầu qg - lượng dầu sạch bổ sung cho
vào cacte,
(kg/h). qy
- lượng dầu cháy hao
và th
ải khỏi cacte, (kg/h).
g - t
ạp chất lọt vào dầu, (kg/h).
Q0 - s
ố lượng ban đầu của dầu trong
cacte, (kg). K - hàm
lượng tạp chất
trong dầu, (kg/kg).
qn - giá tr
ị tương đương dòng dầu chảy qua bầu lọc, (kg/h).
Trong quá trình ch
ạy máy có bổ xung thêm dầu sạch. Động cơ
bôi trơn bằng
-
91
-
g
y
vung toé và cưỡng bức.
- Không làm s
ạch dầu một cách cưỡng bức bằng bầu lọc và phân

ly :q
n
= 0.

q
y



.
t

y


q

.
t

Q
0



Q



 



K  K
0
.
e


1 
e
q




(3.4)
-
90
-
- Tạp chất nhiễm vào dầu: 3,64.10
-7
kg/h [ 5 ]
- Tr
ị số hàm lượng tạp chất ban đầu trong dầu:
Sắt:
K
0(
Fe
)
 18, 55

mg/l =
23,19.10
6
(kg/kg d
ầu)
Nhôm
:
Đồng
:
K
ẽm
:
K
0(
Al)
K
0(
Cu)
K
0(
Zn)

11,
83.10
6

3,
762.10
6


11,
41.10
6
(kg/kg
d
ầu).
(kg/kg
d
ầu)
(kg/kg dầu)
Sử dụng phần mềm Excel tính toán cho kết quả tại bảng 3.6 và
bi
ểu diễn trên
hình 3.19
như sau:
Bảng
3.6
-
91
-
Hình 3.19: Đồ thị biểu diễn hàm lượng các nguyên
t
ố mài mòn có trong dầu bôi trơn cacte
động cơ D12.
-
92
-

Cường độ hao mòn (một số chi tiết, cụm chi tiết chính)
động cơ

D12
Lượng kim loại mài mòn có trong 3,5 lít dầu sau 250 giờ chạy
máy:
112,22 mg/l -40,15 mg/l (ban
đầu) = 72,07mg/l*3,5 l =
252,245
mg
Lượng kim loại trung bình có trong dầu bôi trơn sau 1 giờ chạy
máy sẽ là:
1,01mg/h.
Và sau khi ch
ạy 100 giờ chạy máy tiếp theo chúng tôi nhận
đượ
c lượng mài mòn tăng khá ổn định. Chúng tôi lấy số liệu này
để tính cường độ hao mòn cho động cơ D12 thưc nghiệm.
I= 14,52 *3,5/100=0,0354 mg/h.
Như vậy: Cường độ hao mòn của động cơ D12 thực nghiệm là
0,0354mg/h.
Chú ý:Kết quả trên chỉ tính với 4 nguyên tố có khối lượng
nhi
ều nhất trong dầu bôi trơn và chưa tính đến lượng hao mòn bị
đẩy
ra ngoài theo khí thải, bị lắng đọng bám vào thành cacte, đường
ống dẫn dầu.
-
93
-