Báo cáo khoa học: "Phân tích dầu bôi trơn và hạt mài mòn Trong chẩn đoán kỹ thuật máy" ppt

Phân tích dầu bôi trơn v hạt mi mòn
Trong chẩn đoán kỹ thuật máy

ThS. lê lăng vân
Bộ môn Kỹ thuật máy
Khoa Cơ khí - Trờng Đại học GTVT

Tóm tắt: Bi báo trình by ứng dụng trong chẩn đoán kỹ thuật máy của kỹ thuật phân tích
dầu bôi trơn v hạt mi mòn đồng thời đánh giá khả năng ứng dụng của phân tích dầu bôi trơn v
hạt mi mòn trong thực tế. Bi báo cũng đề cập tới khả năng của phơng pháp ny trong chẩn
đoán tình trạng kỹ thuật của máy dựa trên các kết quả phân tích dầu bôi trơn v hạt mi mòn.
Summary: This paper presents the application of oil and particle analysis in machine
condition monitoring and evaluates the use of oil and particle analysis in practice. The paper
also mentions capability of this method in machine diagnostics based on the result of oil and
particle analysis.

i. đặt vấn đề
Phân tích dầu bôi trơn là một phơng
pháp đã và đang đợc nghiên cứu ứng dụng
trong chẩn đoán kỹ thuật máy móc nói chung
và động cơ đốt trong nói riêng. Nhờ những tiến
bộ của các thiết bị phân tích, phân tích dầu bôi
trơn và hạt mài mòn ngày càng trở nên hiệu
quả và trở thành một công cụ hữu hiệu trong
chẩn đoán tình trạng kỹ thuật của máy. Những
tiến bộ này đã làm cho kết quả chẩn đoán có
độ tin cậy cao hơn, ngăn ngừa đợc một số các
h hỏng bất thờng và giảm thiểu thời gian
dừng máy để sửa chữa hay bảo dỡng.
CB

A

ii. nội dung
2.1. ứng dụng của phân tích dầu bôi trơn
Dầu bôi trơn và hạt mài mòn có thể cung
cấp các thông tin quan trọng về tình trạng kỹ
thuật của máy, vì vậy phân tích dầu bôi trơn
đã trở thành một công cụ để chuẩn đoán kỹ
thuật máy. Phân tích dầu bôi trơn đã đợc sử
dụng từ khoảng 50 năm trớc để xác định tình
trạng mòn của máy móc. Các công ty đờng
sắt của Mỹ vào cuối những năm 40 và đầu
những năm 50 đã nhận ra rằng kim loại trong
dầu bôi trơn đã cho biết tình trạng mòn của
các chi tiết máy trên động cơ điêzen của đầu
máy. Ngày nay phân tích dầu bôi trơn và hạt
mài mòn đã đợc sử dụng để chuẩn đoán tình
trạng kỹ thuật của rất nhiều loại máy khác
nhau nh động cơ phản lực, 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 đã trở
thành một công cụ hiệu quả để chuẩn đoán
tình trạng kỹ thuật của máy móc trong các
ngành công nghiệp nói chung.
Phân tích dầu bôi trơn và hạt mài mòn
cũng đóng một vai trò quan trọng để đánh giá
các chỉ tiêu làm việc và lắp đặt các máy mới
thông qua việc phân tích dầu bôi trơn thu đợc

trong quá trình chạy thử. Tình trạng kỹ thuật
của các máy mới đợc biết khá rõ thông qua
việc phân tích dầu. Các lỗi về lắp ráp, khe hở
cho phép, hệ thống bôi trơn, các ô nhiễm có
thể phát sinh trong quá trình lắp ráp sẽ đợc
cảnh báo sớm để có thể ngăn ngừa các h
hỏng sẽ xẩy ra đối với những máy mới.
Có nhiều khía cạnh phân tích dầu đợc
tiến hành để đánh giá tình trạng kỹ thuật của
máy. Các phân tích thờng thể hiện ở 3 lĩnh
vực: xác định tình trạng kỹ thuật của máy,
điều kiện bôi trơn, và xác định chất lợng dầu.

Mục đích của các kiểm tra này nhằm theo dõi
sự có mặt của các chất ngoại lai xuất hiện
trong dầu. Ngoài ra các phân tích cũng nhằm
xác định các thành phần hoá chất và các hạt
trong dầu để so sánh với mẫu dầu mới nhằm
xác định xem loại dầu đang sử dụng có còn
phù hợp với yêu cầu bôi trơn hay không. Mục
đích cuối cùng của phân tích dầu là phân tích
các hạt kim loại để xác định tình trạng mài
mòn các chi tiết máy. Các phân tích này đợc
tiến hành để thu đợc các thông tin cần thiết
nhằm xác định tình trạng kỹ thuật của máy.
Các chi tiết máy bị mòn nh: bánh răng,
píttông trong động cơ và trong hệ thống thuỷ
lực, ổ đỡ, bạc, xéc măng sẽ sinh các hạt
kim loại nhỏ, mịn trong quá trình làm việc bình
thờng. Vào thời điểm mòn khốc liệt kích

thớc của hạt sẽ tăng lên và hình dạng của
hạt cũng thay đổi. Ngời ta đã xác định đợc
dạng hạt thay đổi liên quan nh thế nào đến
dạng mài mòn. Do đó việc phân tích dạng hạt
mài mòn cho phép các cán bộ kỹ thuật xác
định đợc trạng thái mòn trong máy và từ đó
có thể xác định đợc tình trạng kỹ thuật của
máy. Ưu điểm của phân tích dầu bôi trơn và
hạt mài mòn bao gồm những điểm chính sau:
CB
A

- Nhiều thông tin tình trạng kỹ thuật của
máy chỉ có thể thu đợc từ quá trình phân tích
dầu bôi trơn.
- Mức độ đầu t 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.
2.2. Phơng pháp lấy mẫu dầu
Lấy mẫu dầu là một bớc quan trọng
trong quá trình phân tích dầu bôi trơn và hạt
mài mòn. Mẫu dầu có thể không đại diện cho
đặc tính chung của toàn bộ hệ thống nếu nó
không chứa đủ các thông tin đặc trng của hệ
thống. Mẫu dầu cũng không là mẫu đại diện
nếu nó lại chứa các hạt hay các nguồn ô
nhiễm từ dụng cụ đo hay từ môi trờng bảo
quản. Lấy mẫu dầu là một bớc rất quan
trọng, đặc biệt khi mẫu đợc dùng để phân

tích các hạt mài mòn. Các hạt mài mòn nặng
hơn có xu hớng chìm xuống phía dới của hệ
thống bôi trơn. Vì vậy sự phân bố các hạt mài
mòn trong hệ thống bối trơn không phải là
đồng nhất. Do đó lấy mẫu dầu từ hệ thống bôi
trơn phải đợc tiến hành cùng một cách nh
nhau trong tất cả các lần lấy mẫu mới có tác
dụng đánh giá mức độ hình thành và phát
triển của các h hỏng.
Hình vẽ dới đây (Hình 1) thể hiện ba vị
trí cơ bản để lấy mẫu: Lấy mẫu nối tiếp, lấy
mẫu song song và lấy mẫu gián tiếp. Trong
phơng pháp lấy mẫu song song, dụng cụ lấy
mẫu lấy một phần dầu trong hệ thống rồi lại
trả về hệ thống chính. Phơng pháp này cũng
đòi hỏi các lần lấy mẫu phải cùng một vị trí
đờng dầu. Khi sử dụng phơng pháp lấy mẫu
gián tiếp, các dụng cụ đợc sử dụng có thể là
ống hút chân không, các lọ đựng dầu. Khi đó
mẫu dầu có thể đợc mang đi xa để phân tích.
Phơng pháp này liên quan đến nhiều các
thiết bị lấy và chứa dầu. Trong quá trình lấy
mẫu tránh các tạp chất có thể xâm nhập vào
mẫu dầu. Các mẫu dần lấy từ đáy thùng chứa
có thể bao gồm các hạt mài mòn cũ không có
giá trị cho việc phân tích.

Hình 1. Các phơng pháp lấy mẫu dầu
Phơng pháp lấy trực tiếp có u điểm là
mẫu dầu không bị ảnh hởng từ môi trờng

bên ngoài. Nhng phơng pháp này có nhợc
điểm là ảnh hởng đến dòng dầu bôi trơn
trong hệ thống. Phơng pháp lấy mẫu gián
tiếp không cản trở đến quá trình bôi trơn
nhng có thể bị các loại tạp chất xâm nhập từ
môi trờng bên ngoài. Để hạn chế các ảnh
hởng này cần vệ sinh và bảo quản tốt các
dụng cụ lấy mẫu.
2.3. Phân tích hạt mài mòn
Hạt mài mòn có thể phát sinh từ nhiều
nguồn khác nhau. Các nguồn này bao gồm:
sản sinh từ bên trong máy, thâm nhập từ môi
trờng bên ngoài. Độ lớn của các hạt mài mòn
cũng thay đổi từ vài micro mét đến khoảng 1
hoặc 2 mm. Hình dạng của các hạt mài mòn

thay đổi theo tình trạng mài mòn. Ngời ta đã
nhận thấy rằng hình dạng cầu thờng tìm thấy
trong giai đoạn chạy rà của máy móc. Khi
hình dáng của các hạt mài mòn thô và gẫy
khúc nhiều sẽ phản ánh tình trạng mòn khốc
liệt của máy. Một số nghiên cứu [1] đã chỉ ra:
CB
A

- Mòn bình thờng sẽ có các hạt mài mòn
hình thành từ các bề mặt trợt, dạng hạt là
mỏng, hình tấm có bề rộng khoảng 15 micro
mét và bề dầy là 1 micro mét. Kích thớc này
đôi khi giảm xuống tới 0,15 và 0,5 micro mét.

- Cào xớc: Khi các bề mặt bị cào xớc
các hạt mài mòn có hình dạng sợi.
- Tróc rỗ bề mặt do mỏi: Hình dạng hạt
mài mòn là hình cầu. Kích thớc hạt lớn nhất
có thể tới 100 micro mét.
- Mòn do thiếu dầu bôi trơn: Dạng mòn
này các hạt có kích thớc lớn phụ thuộc vào
tải trọng và tốc độ. ứng suất tiếp xúc trên bề
mặt càng lớn kích thớc của hạt càng lớn.
- Mòn do dính: Các hạt mài mòn lớn hơn
10 micro mét, dạng hạt là tấm, thờng gặp đối
với mòn các răng của bánh răng.
2.4. Xác định số lợng hạt mài mòn
Xác định số lợng hạt thờng là một yêu
cầu đối với các quá trình chuẩn đoán tình trạng
kỹ thuật của máy. Lợng hạt mài mòn đợc xác
định bằng cách đếm hạt sẽ sơ bộ phản ánh
tình trạng mòn của các chi tiết. Việc đếm các
hạt mài mòn hoặc đo trọng lợng cuả hạt trên
một ml khối dầu, hay xác định hình dạng, kích
cỡ của hạt cung cấp các thông tin quan trọng
để chẩn đoán tình trạng kỹ thuật của máy.
Dụng cụ để đo đếm, các định có thể là các loại
cân, kính hiển vi điện tử.
Phơng pháp phân tích phổ là kỹ thuật
để xác định các nguyên tố kim loại trong mẫu
dầu phân tích. Kết quả phân tích này phản
ánh mức độ mài mòn trong máy. Phép phân
tích này là quan trong nhất để có đợc các
thông tin về tình trạng mài mòn, tình trạng kỹ

thuật của máy. Tuy nhiên phơng pháp phân
tích phổ chỉ cho biết đợc các hạt kim loại
không hoà tan có thành phần nh thế nào.
2.5. Phân tích thành phần hạt mài mòn
Phân tích thành phần hoá học của hạt
mài mòn có thể xác định đợc nguồn gốc của
hạt mài mòn. Các nguồn hạt mài mòn đợc
chỉ ra trong bảng sau [3]:
Bảng 1. Nguồn gốc của hạt mi mòn
Các nguyên tố Nguồn
Nhôm
Đồng
Crôm
Sắt
Chì
Magiê
Silíc
Kẽm
Pittông, ổ bi
Bạc
Xéc măng
ổ bi, xilanh, bánh răng
ổ đỡ, hệ thống nhiên liệu
Từ hộp số, hệ thống truyền lực
Từ môi trờng
Bạc trục
Khi hạt mài mòn đợc lấy từ mẫu dầu và
phân tích, thành phần của mẫu phụ thuộc vào
thành phần của loại dầu. Thành phần chủ yếu
của dầu bao gồm cácbon, hyđrô, ôxy và một

số chất phụ gia do nhà sản xuất thêm vào. Vì
vậy cần phải tách các hạt mài mòn ra khỏi
dầu trớc khi đem phân tích.
iii. kết luận
Kỹ thuật chuẩn đoán tình trạng máy bằng
cách phân tích dầu đã đợc nhiều nhà bảo
dỡng, sửa chữa ứng dụng để đánh giá tình
trạng kỹ thuật của máy. Kết hợp với phơng
pháp phân tích dao động, phân tích dầu bôi
trơn và hạt mài mòn đã trở thành một công cụ
hiệu quả bởi nó có khả năng cung cấp các
thông tin vận hành rất quan trọng. Hai kỹ thuật
phân tích dầu và phần tích dao động giúp cho
ngời vận hành, bảo dỡng máy có đợc quyết
định đúng đắn hơn. Phân tích dầu bôi trơn và
hạt mài mòn khẳng định các kết quả của phân
tích dao động do phân tích dầu bôi trơn và hạt
mài mòn có thể chẩn đoán tình trạng kỹ thuật
của máy từ một khía cạnh khác hơn so với
phân tích dao động. Phân tích dầu bôi trơn và
hạt mài mòn tiến hành cùng với phân tích dao
động giúp cho ngời phân tích có thể tự tin hơn
khi đa ra các kết luận chuẩn đoán.
Tài liệu tham khảo
[1]. Bowen, E.R. & Westcott, V.C. Wear particle
atlas, Naval Air Engineering Center, 1976.
[2]. Doebelin, E. O. Measurement systems,
McGraw- Hill Companies, 1990.
[3]. Hunt, Trevor M. Handbook of wear debris
analysis and particle detection, Elsevier Applied

Science, 1993