Đồ Án Tốt Nghiệp Tổng Quan Về Dầu Nhờn.DOC

Đồ án tốt nghiệp

Tổng quan về dầu nhờn

Mở đầu
Trên thế giới hiện nay, dầu nhờn vẫn là chất bôi trơn chủ yếu trong các
ngành công nghiệp và dân dụng. Với vai trò quan trọng của mình, dầu nhờn đã
trở thành một loại vật liệu công nghiệp không thể thiếu. Cùng với sự phát triển
của xã hội các loại máy móc, thiết bị, công cụ đợc đa vào ứng dụng trong công
nghiệp và dân dụng ngày càng nhiều, dẫn đến mức tiêu thụ dầu bôi trơn tăng
lên không ngừng trong những năm qua. Theo thống kê mức tiêu thụ dầu mỡ bôi
trơn hiện nay khoảng 40 triệu tấn mỗi năm. ở nớc ta tuy mức tiêu thụ dầu mỡ
bôi trơn thấp hơn nhiều so với các nớc phát triển nhng cũng đạt ở mức 100.000
tấn mỗi năm đối với dầu bôi trơn và mức tăng trởng là 4-8% mỗi năm. Toàn bộ
lợng dầu này nớc ta phải nhập từ nớc ngoài dới dạng thơng phẩm hoặc ở dạng
dầu gốc cùng với các phụ gia rồi tự pha chế, nh vậy hàng năm nhà nớc ta phải
bỏ ra một ngoại tệ lớn để đáp ứng nhu cầu về bôi trơn cho các ngành công
nghiệp và dân dụng trong nớc. Nền công nghiệp dầu khí Việt Nam tuy mới chỉ
dừng lại ở mức khai thác song đã đóng góp một nguồn ngoại tệ đáng kể cho
nền kinh tế quốc dân. Ngày nay dầu khí Việt Nam đang là một trong những
ngành công nghiệp mũi nhọn và dự án với xu hớng phát triển mạnh, đặc biệt là
dự án nhà máy Dung Quất đi vào hoạt động. Khi đó đáp ứng đợc một phần lớn
nhu cầu về dầu bôi trơn trong nớc và tiết kiệm đợc một lợng lớn ngoại tệ mà dự
kiến để nhập khẩu dầu bôi trơn.
Trớc vấn đề cấp thiết đó, các tập thể khoa học lớn đang không ngừng
nghiên cứu thành phần, tính chất của dầu mỏ nói chung và các cấu tử nói riêng
để hoàn thiện các phơng pháp khai thác và chế biến nguồn tài nguyên quý giá
này. Khi sử dụng dầu nhờn làm chất lỏng bôi trơn giữa các bề mặt lớp tiếp xúc
của các chi tiết máy móc nhằm mục đích giảm mài mòn, giảm ma sát, tản
nhiệt, làm mát. Nhờ vậy giảm đợc tiêu hao năng lợng để thắng lực ma sát sinh
ra khi các chi tiết máy chuyển động, Nói chung, dầu nhờn có ứng dụng rất rộng

rãi trong đời sống hiện nay. Đặc biệt nó có tầm quan trọng lớn đối với các loại
máy móc, nếu thiếu chúng thì máy móc thiết bị không thể làm việc đợc.

Mục Lục

Mở đầu.............................................................................................................................1
Chơng I............................................................................................................................5
Tổng quan về dầu bôi trơn................................................................................5
I.Ma sát và bôi trơn...........................................................................................................5
1.1.Sơ lợc về ma sát.[5]................................................................................................5
1.2. Bôi trơn và vai trò của dầu bôi trơn.[5]..............................................................6
II. Phân loại dầu nhờn[1]................................................................................................10
2.1. Phân loại theo nguồn gốc...................................................................................10
2.2. Phân loại theo đối tợng sử dụng........................................................................12

1


Đồ án tốt nghiệp

Tổng quan về dầu nhờn

III. Các tiêu chuẩn cơ bản đánh giá chất lợng dầu nhờn [1]...........................................23
3.1. Độ nhớt động học................................................................................................23
3.2. Chỉ số độ nhớt.[4]............................................................................................... 24
3.3. Hàm lợng lu huỳnh.............................................................................................26
3.4. Điểm đông đặc.................................................................................................... 27
3.5. Trị số axit và kiềm..............................................................................................27
3.6. Độ bền ôxy hóa................................................................................................... 28
Độ bền ôxy hoá là một chỉ tiêu đặc trng quan trọng của dầu nhờn......................28

3.7. Hàm lợng tro.......................................................................................................28
3.8. Hàm lợng cacbon................................................................................................28
3.9. Màu sắc............................................................................................................... 29
3.10. Khối lợng riêng và tỷ trọng............................................................................. 29
3.11. Điểm bắt cháy - chớp cháy...............................................................................30
3.12. Hàm lợng cặn không tan..................................................................................30
3.13. Sức căng bề mặt................................................................................................30
3.14. Chỉ số kết tủa....................................................................................................31
3.15. Chỉ số khúc xạ tán sắc ánh sáng..................................................................... 31
3.16. Chỉ số xà phòng hoá.........................................................................................31
3.17. Hàm lợng tro sunfat......................................................................................... 32
3.18. Hàm lợng nớc....................................................................................................32
3.19. Kiểm nghiệm ăn mòn mảnh đồng...................................................................32
Vi. các loại phụ gia cho dầu nhờn. [1]............................................................................33
4.1. Đặc tính của phụ gia.......................................................................................... 33
4.2. Chất ức chế oxy hoá........................................................................................... 33
4.3. Chất khử hoạt tính kim loại.............................................................................. 38
4.4. Các chất ức chế ăn mòn..................................................................................... 38
4.5. Phụ gia chống gỉ bảo vệ bề mặt kim loại..........................................................39
4.6. Phụ gia chịu điều kiện khắc nghiệt(HD).......................................................... 39
4.7. Chất hạ điểm đông............................................................................................. 41
4.8. Phụ gia cải thiện chỉ số nhớt..............................................................................41
4.9. Phụ gia tạo nhũ khử nhũ. ...............................................................................42
4.10. Phụ gia chống tạo bọt.......................................................................................43
4.11. Phụ gia diệt khuẩn............................................................................................44
4.12. Tác nhân bám dính.......................................................................................... 44
4.13. Tác nhân làm kín..............................................................................................44
4.14. Phụ gia Tribology............................................................................................. 45
4.15. Tổng quan về chế dầu nhờn bôi trơn..............................................................46
V. Pha chế bảo quản và vận chuyển dầu nhờn thành phẩm [5].......................................48

5.1. Pha chế................................................................................................................ 48
5.2. Bảo quản dầu......................................................................................................49
chơng ii........................................................................................................................50
Sản xuất dầu nhờn từ dầu mỏ........................................................................50
I. Thành phần hoá học của dầu nhờn.[2]........................................................................50
1.1. Các hợp chất hydrocacbon................................................................................50
1.2. Các thành phần khác......................................................................................... 53
ii. một số Công nghệ sản xuất dầu nhờn[6]....................................................................54
2.1. Chng cất chân không.[1]....................................................................................54
2.2. Chiết bằng dung môi.[3].................................................................................... 56
2.3. Tách sáp.............................................................................................................. 59
Chơng IV.......................................................................................................................63
biện pháp tái sinh làm sạch dầu nhờn[8,9]..............................................63
I. Bản chất của phơng pháp tái sinh dầu thải..................................................................63
1.1. Dầu bị ôxy hoá....................................................................................................63
1.2. Sự phân huỷ bởi nhiệt........................................................................................ 64
1.3. Sự làm loãng bởi các tạp chất............................................................................64
1.4. Sự làm loãng bởi nhiên liệu............................................................................... 64
II. Các phơng pháp tái sinh dầu chủ yếu.........................................................................65
2.1. Phơng pháp tái sinh hoá lý.[9]...........................................................................65
2.2. Phơng pháp tái sinh hoá học............................................................................. 66
2.3. Phơng pháp tái sinh vật lý................................................................................. 68
III. Các phát minh mới trong lĩnh vực tái sinh dầu thải..................................................69
IV. Tình hình tái sinh dầu thải ở Việt Nam[9]................................................................70
V. Khả năng tiêu thụ dầu nhờn trên thị trờng Việt Nam.................................................70
Kết luận.......................................................................................................................71
2


§å ¸n tèt nghiÖp

Tæng quan vÒ dÇu nhên

Tµi liÖu tham kh¶o...............................................................................................73

3


§å ¸n tèt nghiÖp

Tæng quan vÒ dÇu nhên

4


Đồ án tốt nghiệp

Tổng quan về dầu nhờn

Chơng I
Tổng quan về dầu bôi trơn
I.Ma sát và bôi trơn

1.1.Sơ lợc về ma sát.[5]

Khi một vật chuyển động trên bề mặt của vật khác thì sẽ xuất hiện một lực
gọi là lực ma sát. Lực đó cản lại chuyển động của chính vật thể ấy. Trong một
số trờng hợp thì lực ma sát cũng có ích.
Ví dụ: Lực ma sát trong các lỗ phanh, các chuyển động dây đai. Trong
nhiều trờng hợp khác thì ma sát lại có hại.

Ví dụ: Khi chuyển hoá năng lợng từ dạng này sang dạng khác , nhiệt năng
biến thành cơ năng. Để khắc phục hiện tợng ma sát phải tiêu tốn một phần năng
lợng và đôi khi phải tiêu tốn một năng lợng khá lớn.
Có nhiều dạng ma sát:
+ Ma sát trợt: Khi một vật khác trợt trên một vật khác, bề mặt của chúng
tiếp xúc với nhau thì sinh ra một lực ma sát gọi là lực ma sát trợt
+ Ma sát lăn: Khi một vật hình tròn hoặc cầu lăn trên bề mặt của vật khác
và hai vật tiếp xúc với nhau tại một điểm hoặc một đờng thì sinh ra một lực ma
sát gọi là ma sát lăn. Ma sát trợt thờng lớn gấp 10 ữ 100 lần ma sát lăn ( trong
trờng hợp so sánh của các bề mặt khô, tức là ma sát xuất hiện khi một vật rắn
chuyển động trên bề mặt một vật khác và giữa hai vật đó không có chất bôi
trơn).
+ Ma sát khô
- Nguyên nhân của ma sát khô:
* Do sự liên kết cơ học của các chỗ lỗi trên bề mặt vật rắn.
* Do tác động tơng hỗ giữ các phân tử của các bề mặt làm việc tại các
điểm tiếp xúc.
+ Ma sát tĩnh: là ma sát đo đợc ở trạng thái bắt đầuchuyển động của bề
mặt.
+ Ma sát động: là ma sát đo đợc trong quá trình chuyển động của bề mặt.
Ma sát tĩnh lớn hơn ma sát động là do khi chuyển động không phải toàn bộ
hai bề mặt tiếp xúc với nhau mà sự tiếp xúc thực sự chỉ xảy ra ở một số điểm
của bề mặt, ngay cả khi bề mặt tiếp đợc gia công rất nhẵn, lực ma sát phụ thuộc
vào tiếp điểm và năng lợng liên kết của các tiếp điểm này. Hơn nữa, khi bắt đầu
chuyển động thì các bề mặ phải có một gia tốc đủ lớn để thắng đợc lực quán
tính cản trở chuyển động.

5

Đồ án tốt nghiệp

Tổng quan về dầu nhờn

Hiện tợng ma sát luôn kéo theo sự hao phí công nhằm khắc phục ma sát và
làm toả nhiệt, gây mài mòn các chi tiết làm việc.
Trong khi cố gắng giảm bớt hao phí sức để khắc phục ma sát khi các bề mặt
làm việc đợc bôi trơn bằng dầu thì ma sát giảm xuống rất nhiều, thậm chí ma
sát trợt ở các bề mặt đợc bôi trơn có thể nhỏ hơn ma sát lăn nữa. Khi có hai bề
mặt chuyển động lên nhau đợc ngăn cản bởi một lớp dầu thì sẽ xuất hiện ma sát
lỏng, tức là một lợng ma sát trong bản thân lớp dầu giữa các phân tử dầu, lợng
tổn thất ma sát lỏng so với ma sát khô thì nhỏ hơn rất nhiều.
Ma sát lỏng so với ma sát khô có nhiều u điểm hơn nh:
+ Độ mài mòn các chi tiết giảm đi rất rõ.
+ Tổn thất công suất chống ma sát giảm đi.
+ Các chi tiết bị nóng ít hơn.
+ Các vật ma sát có thể chịu đợc tải trọng lớn hơn.
+ Nâng cao độ bền và kéo dài thời gian hoạt động của các chi tiết làm việc.

1.2. Bôi trơn và vai trò của dầu bôi trơn.[5]
1.2.1.Bôi trơn
Bôi trơn là biện pháp làm giảm masat và mài mòn đến mức thấp nhất bằng
cách tạo ra giữa bề mặt masat một lớp chất đợc gọi là chất bôi trơn. Hầu hết các
chất bôi trơn là chất lỏng.
Chất lỏng để làm vật liệu bôi trơn cần có các tính chất sau:
Yêu cầu chất lỏng phải có khả năng chảy loang trên bề mặt kim loại. Tính
chất này còn có nhiều tên nh: Tính bôi trơn, khả năng bôi trơn, tính bám
dính.... Chất lỏng có tính chất bôi trơn thì dễ chảy loang trên bề mặt kim loại,
đi vào những khe nhỏ và bám chắc lên bề mặt. Lực liên kết giữa các phân tử
chất lỏng với nhau cũng là tính chất cần thiết của chất lỏng dùng làm chất bôi

trơn. Lực liên kết giữa các phân tử của một chất lỏng càng lớn thì lực ma sát
giữa các phân tử chuyển động của chất lỏng càng lớn. áp dụng lý thuyết bôi
trơn thuỷ động học vào thiết kế, chế tạo và sử dụng máy móc
( Khi trục quay trong vòng bi thì lớp dầu hoàn toàn ngăn cách các bề mặt
làm việc với nhau và nh vậy nó ngăn cản không cho các bề mặt kia tiếp xúc
trực tiếp với nhau ) ngời ta đã khẳng định đợc các yếu tố cơ bản sau:
+ Số lợng ma sát của các chi tiết làm việc phụ thuộc vào các điều kiện làm
việc chủ yếu của chúng.
+ Bề dày để đảm bảo bôi trơn lỏng.
+ Tác dụng làm mát của dầu nhờn.

6


Đồ án tốt nghiệp

Tổng quan về dầu nhờn

+ Dầu có độ nhớt phù hợp với từng điều kiện làm việc.
Để thực hiện bôi trơn lỏng ổ đỡ với lợng hao phí công suất do ma sát nhỏ
nhất cần phải tính đến hàng loạt các yếu tố. Độ nhớt của dầu, tải trọng trên ổ
đỡ, Tốc độ chuyển động của các chi tiết làm việc, diện tích các bề mặt làm
việc, khe hở giữa các chi tiết làm việc, tình trạng nhiệt độ của ổ đỡ...
Các nguyên lý bôi trơn lỏng đều đợc biểu diễn bằng những công thức toán
học. Ngày nay có nhiều phơng pháp tính toán lỏng bôi trơn cho các chi tiết ma
sát nhng đều dựa trên cơ sở những nguyên lý bôi trơn thuỷ động do Petrop đa
ra.
+ Trong trờng hợp ma sát lỏng, nếu độ nhớt của dầu, tốc độ trợt của các chi
tiết làm việc và bề mặt tiếp xúc của chúng tăng thì lợng tổn thất do ma sát sẽ
tăng lên.

+ Đối với các chi tiết làm việc có chuyển động nhanh cần dùng dầu có độ
nhớt thấp và ngợc lại.
+ Khe hở giữa các chi tiết làm việc càng lớn thì dầu bôi trơn càng cần độ
nhớt cao.
+ Tải trọng trên các chi tiết làm việc càng lớn thì độ nhớt càng cao.
Vậy bôi trơn là một vấn đề hết sức quan trọng trong công nghiệp hiện đại
cũng nh trong các lĩnh vực công nghệ từ trớc đến nay. Có nhiều tác nhân bôi
trơn, với các cơ chế khác nhau nhng có chung một đặc điểm là giảm ma sát
trong quá trình chuyển động. Có thể nói hai vấn đề ma sát và bôi trơn có quan
hệ mật thiết với nhau luôn luôn có mặt cùng nhau trong các quá trình công
nghệ.

1.2.2.Vai trò của dầu bôi trơn .[5]
12.2.1.Dầu nhờn bôi trơn máy.
Dầu nhờn có nhiều công dụng trong đó có công dụng quan trọng nhất là bôi
trơn các bề mặt có chuyển động trợt giữa các chi tiết, làm giảm ma sát, do đó
làm giảm tổn thất cơ giới trong động cơ, tăng hiệu suất có ích của toàn động
cơ, tức là tăng tính hiệu quả kinh tế cho hoạt động của động cơ. Nguyên nhân
của việc giảm ma sát là do khi bôi trơn sẽ có sự thay thế trực tiếp giữa các chi
tiết máy bằng ma sát nội tại của màng chất lỏng ngăn cách các chi tiết máy. Ma
sát nội tại giữa các màng chất lỏng này luôn luôn nhỏ hơn rất nhiều so với các
dạng ma sát khác.

1.2.2.2. Dầu nhờn giảm mài mòn máy:

7


Đồ án tốt nghiệp

Tổng quan về dầu nhờn

Dầu nhờn có tác dụng ngăn chặn tối đa sự mài mòn xảy ra ở các nơi có
nhiều chuyển dịch tơng đối giữa các bề mặt với tốc độ thấp, ở giữa các bề mặt
chịu tải cao.
ở điều kiện nhiệt độ và áp lực cao, màng dầu bôi trơn dễ có khả năng bị
phá huỷ nên yêu cầu trong dầu bôi trơn phải có những phụ gia chống mài mòn
dầu, tạo thành trên các chi tiết kim loại một màng chất bảo vệ bền vững chúng
sẽ trợt dọc theo nhau mà không gây hiện tợng mài mòn các bề mặt kim loại.

1.2.2.3. Dầu nhờn chống ăn mòn kim loại.
Nớc là một nguyên nhân gây nên sự gỉ sét của các chi tiết đợc chế tạo từ
kim loại. Mỗi một thể tích nhiên liệu đốt cháy trong động cơ sản ra hơn một thể
tích nớc, mặc dù phần lớn lợng nớc này ở thể hơi và thoát ra qua ống xả, tuy
nhiên còn một ít đọng lại trong lòng xi lanh hay lọt qua xecmăng và ngng lại
trong cacte. Hiện tợng này thờng xảy ra khi thời tiết lạnh hay khi động cơ cha
đợc sởi ấm. Thêm vào đó các sản phẩm phụ sinh ra do nhiên liệu cháy dở. Nhng khi cháy có tính ăn mòn cùng lọt qua xecmăng rồi ngng lại hoặc hoà tan
trong dầu, ngoài ra còn các chất axít đợc tạo thành do sự oxy hoá dầu. Vì vậy
khả năng tạo gỉ sét và ăn mòn càng trở nên trầm trọng. Các chi tiết cần đợc bảo
vệ chống lại sự ăn mòn và chống gỉ.
Màng dầu bôi trơn phủ lên bề mặt các chi tiết ma sát có tác dụng chống gỉ
sét cho máy móc trong thời gian ngừng hoạt động, các bộ phận ẩm ớt nh tuốc
bin hơi, máy móc làm việc trên công trờng, đồng ruộng. Ngoài ra chúng còn có
tác dụng hạn chế tối đa sự lan truyền của chất axit, một sản phẩm của quá trình
cháy các loại nhiên liệu nhiều lu huỳnh trong động cơ diezel. Tuổi thọ của
động cơ phụ thuộc một phần vào khả năng trung hoà của dầu máy đối với
những hợp chất có tác dụng ăn mòn. Để dầu nhờn đảm bảo đợc tính năng này
phải sử dụng các phụ gia mang tính kiềm có tác dụng trung hoà các axit tạo ra
khi nhiên liệu cháy. Thông thờng trong quá trình sử dụng dầu nhờn, hàm lợng
phụ gia ngày sẽ giảm dần khi phụ gia thấp dới quy định cho phép thì dầu không

còn đủ phẩm chất và phải thay thế.

1.2.2.4. Dầu nhờn làm mát máy.
Do ma sát tại các bề mặt làm việc nh piston- xylanh trục khuỷu bậc lót
đều phát sinh nhiệt. Mặt khác một số chi tiết nh piston, vòi phun còn nhận nhiệt
của khí cháy truyền đến. Do đó nhiệt độ ở một số chi tiết là rất cao, có thể phá
hỏng các điều kiện làm việc bình thờng của động cơ nh gây ra bó kẹt, giảm độ

8


Đồ án tốt nghiệp

Tổng quan về dầu nhờn

bền của các chi tiết, kích nổ ở động cơ xăng, giảm hệ số nạp...Nhằm giảm nhiệt
cho các chi tiết máy cần có hệ thống làm mát trong quá trình động cơ hoạt
động. Làm mát động cơ dựa vào hệ thống làm mát chỉ thực hiện đợc 60% công
việc làm mát. Nớc làm mát phần trên động cơ là các đỉnh xylanh, lòng xylanh
và các van, còn trục khuỷu các ổ đỡ, trục cam, các bánh răng, piston và các
cụm chi tiết khác đợc làm mát bằng dầu máy. Dầu máy cacte theo hệ thống bôi
trơn ( có nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ chi tiết ) đợc dẫn đến các bề mặt có nhiệt
độ cao để tải bớt nhiệt đi và cacte lại đợc làm mát bằng bộ tản nhiệt không khí.
Đặc biệt dầu bôi trơn là phơng tiện chính làm mát piston. Thực tế cho thấy khi
dòng dầu làm mát dẫn đến đỉnh dới của piston gặp trục trặc thì piston sẽ bị kẹt
ngay. Nếu vì một lý do nào đó lợng dầu không đủ để tản bớt nhiệt, khiến nhiệt
độ vợt ngỡng an toàn sẽ làm cho kim loại của vòng bị nóng chảy ra và bị phá
huỷ.
Chức năng làm mát này đòi hỏi phải chịu nhiệt độ cao nghĩa là dầu giữ đợc
tính ổn định, không bị biến chất do tác dụng của oxy trong không khí ở nhiệt

độ cao. Để đạt đợc tính ổn định đó trên thực tế phải nhờ tới các phụ gia chống
oxy hoá. Muốn tản nhiệt tốt phải thay dầu trớc khi độ nhiễm bẩn của dầu quá
cao nằm tại các hệ thống dẫn dầu, đồng thời giữ mức dầu trong cacte cao hơn
mức dầu tối thiểu cho phép.

1.2.2.5. Dầu nhờn làm kín máy
Màng dầu bôi trơn ngăn cách các chi tiết chuyển động trong động cơ, ngoài
tác dụng bôi trơn, giảm ma sát, chống mài mòn còn có tác dụng làm kín. Trên
thực tế bề mặt của xecmăng, rãnh xecmăng và thành xylanh không trơn tru.
Qua kính hiển vi ta sẽ thấy bề mặt của chúng nhấp nhô. Chính vì thế xecmăng
không thể hoàn toàn ngăn cản hơi đốt từ trong buồng đốt có áp suất cao lọt ra
ngoài vào cacte là nơi có áp suất thấp, do vậy làm giảm công suất của động cơ.
Dầu máy có chức năng lấp vào các khoảng trống giữa các bề mặt xecmăng và
thành xylanh, có tác dụng làm kín, ngăn cản tối đa không cho các khí nóng
trong quá trình đốt cháy đi qua xecmăng của piston đi vào cacte. Độ kín của hệ
piston xecmăng xylanh phụ thuộc vào độ nhớt của dầu bôi trơn. Vì vậy
khi lắp ráp cụm chi tiết máy phải bôi trơn dầu vào rãnh xecmăng và bề mặt
xylanh.

1.2.2.6. Dầu nhờn làm sạch.
Trên bề mặt ma sát, trong quá trình làm việc thờng có vảy rắn tróc ra khỏi
bề mặt. Dâù bôi trơn sẽ cuốn trôi các vảy tróc, sau đó giữ lại trong các bầu lọc
của hệ thống bôi trơn tránh cho bề mặt bị cào xớc. Vì vậy khi động cơ chạy rà
9


Đồ án tốt nghiệp

Tổng quan về dầu nhờn

sau khi lắp ráp hoặc sửa chữa thờng có nhiều mạt kim loại còn sót lại trong quá
trình lắp ráp và nhiều vảy tróc ra khi chạy rà nên phải dùng dầu bôi trơn có
dộ nhớt nhỏ để tăng khả năng rửa trôi các mạt bẩn trên bề mặt và sau đó chạy
rà phải thay nhớt mới phù hợp hơn. Ngoài ra, trong động cơ diezen khi nhiên
liệu cháy tạo ra muội than, càn tránh hiện tợng muội bám cặn trên thành píston
nhiều gây cháy xecmăng, cũng nh muội làm nghẽn bộ lọc các đờng dẫn dầu
bôi trơn . Trong động cơ xăng pha chì khi xăng cháy cũng tạo ra một lợng muội
chì, cần tránh sự đóng cặn của muội chì. Tất cả hiện tợng vừa nói trên góp phần
tạo ra hai loại cặn trong dầu máy trong quá trình làm việc là cặn bùn và cặn
cứng.
Cặn bùn đợc tạo thành do sự kết hợp giữa hơi nớc, bụi, sản phẩm xuống cấp
và nhiên liệu cháy dở. Ban đầu cặn bùn tồn tại ở dạng những hạt rất nhỏ mà
không có bầu lọc nào có thể tách chúng ra đợc. Lúc ban đầu tác hại không lớn
vì chúng ít và rời rạc. Nhng cùng với thời gian cặn bùn tích tụ nhiều, đóng cục
lại và sẽ gây tác hại, làm hạn chế sự lu thông của dầu.
Cặn cứng ( Vecni ) là sản phẩm của quá trình oxy hoá các hợp phần kém ổn
định có trong dầu trong nhiệt độ và áp suất cao. Cặn cứng làm thành một lớp
cứng trên các chi tiết có nhiệt độ cao của động cơ. Các bộ phận bơm, xecmăng,
piston và các ổ đỡ rất dễ bị đóng cặn cứng. Nếu để cho các cặn cứng tích tụ trên
các chi tiết này động cơ không thể làm việc một cách bình thờng đợc.
Dầu nhờn với phụ gia tẩy rửa sẽ có tác dụng ngăn cản sự tích tụ của cặn
bùn, cặn cứng, giữ cho bề mặt các chi tiết luôn đợc sạch và tạo điều kiện cho
động cơ hoạt động một cách trơn tru.
Để đảm bảo các công dụng của dầu bôi trơn yêu cầu dầu bôi trơn có thành
phần và có chất lợng phù hợp. Thành phần và chất lợng đó phụ thuộc vào các
loại dầu nhờn gốc và các phụ gia sử dụng trong pha chế cũng nh điều kiện tại
xởng pha chế dầu nhờn.

II. Phân loại dầu nhờn[1]

2.1. Phân loại theo nguồn gốc
2.1.1. Dầu gốc khoáng
Các dầu gốc khoáng đợc sản xuất từ dầu mỏ bằng các quá trình tinh chế
chọn lọc. Do nguyên liệu để sản xuất dầu mỏ có giá thành rẻ nên chúng đợc sử
dụng phổ biến nhất. Bản chất của dầu thô và công nghệ sản xuất quyết định
tính chất vật lý và hoá học của dầu gốc tạo thành. Dầu gốc khoáng là hỗn hợp
của các phân tử đa vòng có đính mạch nhánh parafin. Dầu gốc khoáng đợc

10


Đồ án tốt nghiệp

Tổng quan về dầu nhờn

phân thành dầu gốc parafin, naften tuỳ theo loại nào chiêm u thế. Quá trình sản
xuất dầu gốc khoáng phải qua các công đoạn nh: Chng cất chân không, tách
chiết bằng dung môi, tách sáp, làm sạch. Việc lựa chọn dầu gốc để pha chế chất
bôi trơn phụ thuộc vào độ nhớt, mức độ tinh chế,độ ổn định nhiệt và khả năng
tơng hợp với các phụ gia hoặc vật liệu mà dầu sẽ tiếp xúc trong qúa trình sử
dụng làm nguyên liệu sản xuất có độ nhớt nằm trong khoảng 11 ữ 150mm2/s ở
400C, trong khi độ nhớt của các phân đoạn cặn lại khoảng 140 ữ 1200mm2/s ở
400C.
Cách gọi tên tạo ra sự phân biệt các phân đoạn dầu chng cất và dầu cặn theo
độ nhớt. Hiện nay các loại dầu gốc có chỉ số độ nhớt trên 85 đợc coi là dầu có
chỉ số độ nhớt cao (HVI), dầu gốc có chỉ số độ nhớt dới 30 đợc coi là dầu có
chỉ số độ thấp (LVI), còn lại là dầu có chỉ số độ nhớt trung bình (MVI); ngoài
ra nếu chỉ số độ nhớt cao hơn140 thì đợc gọi là dầu có chỉ số độ nhớt rất cao
(VHVI) hoặc xiêu cao (XHVI).

2.1.2. Dầu gốc tổng hợp.
Dầu gốc tổng hợp là các chất bôi trơn đợc tổng hợp bằng phản ứng hoá học
từ các hợp chất có phân tử lợng thấp. Dầu khoáng bị hạn chế bởi nguồn gốc dầu
thô nên không đủ các tính năng bôi trơn thích hợp cho tất cả các loại động cơ,
máy móc kể cả khi đã đợc xử lý sâu và thêm các phụ gia. Do có các tính chất
bôi trơn rất tốt, khoảng nhiệt độ làm việc rộng (-55 0C đến 3200C), nhiệt độ
đông đặc thấp, độ bền nhiệt cao nên dầu tổng hợp thờng đợc sử dụng cho các
mục đích đặc biệt. Các dầu tổng hợp đợc chia thành các nhóm hoá chất độc lập,
quan trọng nhất là:
- Hydrocacbon tổng hợp
- Este hữu cơ
- Polyglycol
- Este photphat
Bốn nhóm này chiếm trên 90% khối lợng dầu tổng hợp hiện nay do các tính
chất đặc biệt khác với dầu khoáng nh hoàn toàn không cháy hoặc hoà lẫn với nớc, tuy nhiên do giá thành cao nên cha đợc sử dụng rộng rãi.
Các hydrocacbon tổng hợp gồm các hợp chất chỉ chứa cacbon và hydro đợc
tạo thành bởi các quá trình polyme hoá, ankyl hoá hoặc ngng tụ. Chúng có chỉ
số độ nhớt cao có thể đạt tới 170 với độ linh động tốt,điểm đông thấp, bền oxy

11


Đồ án tốt nghiệp

Tổng quan về dầu nhờn

hoá và bền nhiệt tới 3150C, vì thế thờng đợc sử dụng làm dầu động cơ, dầu
tuabin, dầu máy nén, dầu truyền động và dầu thuỷ lực.
Các este hữu cơ gồm các hợp chất chứa cacbon, hydro, oxy với một hoặc
nhiều liên kết este trong phân tử đợc tạo thành từ các axit đa chức hoặc rợu đa

chức. Do có các tính chất bôi trơn tốt, độ bay hơi thấp, bền oxy hoá và bền
nhiệt, đặc biệt là độ linh động ở nhiệt độ thấp rất tốt nên đợc sử dụng hầu hết ở
các động cơ phản lực máy bay hoặc pha vào dầu động cơ, dầu máy nén, dầu
truyền động...
Các polyglycol là các polyme có liên kết oxy trong phân tử đợc sử dụng
phổ biến nhất với khoảng độ nhớt rộng. Chúng là các chất bôi trơn rất tốt, độ
dẫn nhiệt cao, điểm đông thấp và ít hoà tan các tác nhân hoá học nên rất tốt cho
các loại dầu máy nén, dầu thuỷ lực...
Các este photphat gồm nhiều hợp chất đa dạng với cấu trúc gốc
hydrocacbon liên kết với nhóm photphat. Ngoài các tính chất bôi trơn tốt
chúng còn có một đặc điểm nổi bật là khả năng chịu lửa rất tốt nên thờng đợc
sử dụng làm các dầu chịu lửa trong công nghiệp. Ngoài ra còn có một số chất lợng chuyên dùng nh hợp chất chứa halogen, silic, nitơ với số lợng nhỏ cho các
mục đích đặc biệt
Những u điểm chung của dầu nhờn tổng hợp so với dầu gốc khoáng.
+ u điểm kỹ thuật
Độ bền ôxy hoá cao, đặc tính nhiệt nhớt cao, độ bay hơi thấp, nhiệt độ đông
đặc thấp, độ bôi trơn tốt, không độc hại.
+ u điểm ứng dụng.
Nhiệt độ làm việc cao hơn, khoảng làm việc rộng hơn, giảm tiêu hao dầu, làm
việc đợc ở nhiệt độ thấp hơn, tiết kiệm năng lợng, không gây độc hại khi tiếp
xúc với thực phẩm.

2.2. Phân loại theo đối tợng sử dụng.
2.2.1.Dầu nhờn động cơ.[5]
Dầu nhờn động cơ đợc sản xuất chủ yếu từ dầu chng cất và dầu cặn. Mặt
khác có thể đi từ dầu tổng hợp tuy nhiên loại dầu sản xuất từ dầu tổng hợp có
giá trị cao. Dầu nhờn động cơ có nhiều chủng loại nhằm đáp ứng tính năng kỹ
thuật của các loại động cơ. Để thuận lợi cho việc sử dụng và thay thế ngời ta thờng phân loại dầu động cơ theo phạm vi sử dụng và theo độ nhớt của chúng.
a. Phân loại theo phạm vi sử dụng:
12

Đồ án tốt nghiệp

Tổng quan về dầu nhờn

ở Liên Xô cũ, dầu nhờn động cơ đợc phân loại theo GOST 17476 72. ở
các nớc t bản dầu nhờn động cơ đợc phân thành nhóm theo phạm vi sử dụng
theo cách phân loại của API 1970 (American-Petroleum-Institute). Hiệp hội
kỹ s ô tô Mỹ (SAE) đã đa ra cách phân loại dầu động cơ theo cấp độ nhớt SAE.
Theo đó dầu động cơ đợc phân thành 11 cấp gồm: 0W, 5W, 10W,15W, 20W,
25W, 20, 30, 40, 50, 60. Trong đó các cấp độ nhớt có kèm chữ W chỉ dầu mùa
đông, các cấp độ nhớt không chỉ chữ cái W chỉ dầu mùa hè, dầu 4 mùa là loại
dầu đồng thời thoả mãn yêu cầu của cả 2 nhóm trên.
VD: 20W-50 có nghĩa là dầu này khi sử dụng ở môi trờng có nhiệt độ thấp
thì sẽ có độ nhớt tơng đơng với dầu SAE 20W nhng ở môi trờng có nhiệt độ
cao thì độ nhớt tơng đơng với dầu SAE-50. Chính vì vậy dầu này có thể sử
dụng quanh năm ở các nớc có các mùa nhiệt độ chênh lệch nhau.

Nhóm dầu nhờn
A
B
B1
B2
V
VĐV
V2
G
G1
G2

D
E

Phạm vi sử dụng
Động cơ diezel và động cơ xăng không cờng hoá
Động cơ xăng cờng hoá ít
Động cơ xăng cờng hóa ít
Động cơ xăng cờng hoá trung bình
Động cơ diezel cờng hoá trung bình
Động cơ xăng cờng hoá cao
Động cơ diezel cờng hoá cao
Động cơ diezel cờng hóa cao làm việc ở điều kiện nặng
Động cơ diezel tốc độ quay thấp, có hệ thống bôi trơn
làm việc trong nhiên liệu nặng có hàm lợng lu huỳnh dới 3,5%

Bảng 1: Phân loại các nhóm dầu động cơ theo phạm vi sử dụng.

13


Đồ án tốt nghiệp
Nhóm
SA
SB
SC

SD
SE

SF

SG

SJ

Tổng quan về dầu nhờn

Phạm vi sử dụng
Nhóm S: Dùng cho động cơ xăng
Động cơ kiểu cũ, làm việc ở tải trọng nhẹ, cha có yêu cầu về phụ
gia.
Dùng cho động cơ xe tải cực nhẹ, chỉ cần một lợng phụ gia bảo vệ
tối thiểu.
Dùng cho các loại xe con và một số xe tải sản xuất trớc năm 1964
đợc chế tạo cho dịch vụ bảo hành, bảo dỡng động cơ xăng, có khả
năng hạn chế cặn, gỉ, mài mòn ở nhiệt độ cao.
Dùng cho xe con và xe tải sản xuất trớc năm 1968 chịu tải trọng
cao có các tính năng tốt hơn cấp SC
Dùng cho xe con và xe tải chịu tải trọng nặng, sản xuất trớc 1972,
Có khả năng chống oxy hoá cao,chống tạo cặn, gỉ, ăn mòn ở nhiệt
độ cao tốt hơn cấp SD
Dùng cho động cơ tải trọng nặng và dùng xăng không chì, sản
xuất trớc 1980, có độ ổn định oxy hoá, chống mài mòn cao hơn
cấp SD
Tiêu biểu cho các loại dầu động cơ xăng hiện nay của xe con, xe
tải, xe du lịch chịu tải trọng nặng và dùng xăng không chì, sản
xuất trớc năm 1989, khả năng chống oxy hoá, ăn mòn tốt hơn cấp
SF
Tiêu biểu cho các loại dầu động cơ xăng mới nhất hiện nay, dùng
cho xe con, xe tải, xe đua chịu tải trọng nặng, dùng xăng không

chì sản xuất trớc năm 1995
Bảng 2: Phân loại dầu nhờn động cơ xăng theo tiêu chuẩn API

Nhóm
Phạm vi sử dụng.
Nhóm C: Dùng động cơ diezel.
Động cơ tải trọng nhẹ, dùng nhiên liệu ít lu huỳnh, sản xuất
CA
trớc năm 1950.
Động cơ làm việc ở tải trọng trung bình, không tăng áp suất và
CB
nhiên liệu ít lu huỳnh, có khả năng chống ăn mòn ổ đỡ, tạo
cạn ở nhiệt độ cao.
Dùng cả cho động cơ xăng và động cơ diezel có tang áp làm
CC
việc ở điều kiện tải trọng nặng.

14


Đồ án tốt nghiệp

Tổng quan về dầu nhờn

CD

Dung cho động cơ chịu tải trọng nặng và tăng áp suất cao,
nhiên liệu có khoảng chất lợng rộng. hàm lợng lu huỳnh cao.

CD-II

Dùng cho động cơ diezel hai kỳ làm việc trong điều kiện khắc
nhiệt, đáp ứng yêu cầu đối với dầu CD

CE

Dung cho động cơ có tăng áp, tải trọng rất nặng hoạt động
trong điều kiện khắc nghiệt, phức tạp.

CF

Dùng cho động cơ diezel tốc độ cao hiện nay có tăng áp, làm
việc trong điều kiện rất khắc nghiệt phức tạp.

ECO

Sử dụng cho xe con, xe tải nhẹ có tính năng tiết kiệm nhiên
liệu so với tiêu chuẩn.
Bảng 3: Phân loai dầu nhờn cho động cơ diezel theo tiêu chuẩn API

b. Phân loại theo độ nhớt:
Hiệp hội kỹ s ô tô Mỹ (SAE) đã đa ra cách phân loại dầu động cơ theo cấp
độ nhớt SAE. Theo đó dầu động cơ đợc phân thành 11 cấp gồm: 0W, 5W,
10W,15W, 20W, 25W, 20, 30, 40, 50, 60. Trong đó các cấp độ nhớt có kèm chữ
W chỉ dầu mùa đông, các cấp độ nhớt không chỉ chữ cái W chỉ dầu mùa hè,
dầu 4 mùa là loại dầu đồng thời thoả mãn yêu cầu của cả 2 nhóm trên.
VD: 20W-50 có nghĩa là dầu này khi sử dụng ở môi trờng có nhiệt độ thấp
thì sẽ có độ nhớt tơng đơng với dầu SAE 20W nhng ở môi trờng có nhiệt độ
cao thì độ nhớt tơng đơng với dầu SAE-50. Chính vì vậy dầu này có thể sử
dụng quanh năm ở các nớc có các mùa nhiệt độ chênh lệch nhau

Loại độ nhớt
độ nhớt ở 180C
Độ nhớt ở 1000C, mm2/s
mPa.s, max
min
max
5W
1,250
3,8
10W
2,500
4,1
15W
5,000
4,1
20W
10,000
5,6
SAE20
5,6
9,3
SAE30
9,3
12,5
SAE40
12,5
16,3
SAE50
16,3
21,5

Bảng 4: Phân loại dầu nhờn động cơ theo độ nhớt SAE.

Loại
Độ nhớt
0W

SAE-J-300D
Độ nhớt ở
180C mPa.s
max

SAE-J-300E
Độ nhớt ở mPa.s Nhiệt độ chảy
0C, max
ở max
-300C ữ 32500C
15

-35


Đồ án tốt nghiệp
5W
10W
15W
20W
25W

Tổng quan về dầu nhờn
1.250

2.500
5.000
1.000

-250C ữ 35000C
-200C ữ 35000C
-150C ữ 35000C
-100C ữ 45000C
-50C ữ 60000C

-30
-25
-20
-10
-10

Bảng 5: So sánh loại độ nhớt theo 2 cách phân loại SAE.

c. Phân loại theo đặc chủng dầu động cơ sử dụng cho quân đội.
+ Đặc chủng MIL-L2104C dùng cho động xăng và diezel nhóm SD/CD với
cấp độ nhớt SAE 10W.
+ Đặc chủng MIL-L21260B dùng cho động cơ xăng và diezel có tính chất
bảo quản với cấp độ nhớt SAE 10W và SAE30, SAE50.
+ Đặc chủng MIL-9000F dùng cho động cơ diezel tàu thuỷ và tàu ngầm với
độ nhớt ở 1000C thấp nhất là 5,4mm2/s.
+ Đặc chủng MIL-L46157 là dầu tổng hợp dùng quanh năm cho các động
cơ tăng cờng làm việc trong điều kiện khắc nghiệt từ 54 0C đến 40C với độ
nhớt ở 1000C ít nhất là 5,75mm2/s.
+ Đặc chủng MIL-L46152A dùng cho máy vận chuyển kèm động cơ xăng
và động cơ diezel nhám SE/CC với cấp độ nhớt 5W/20, 10W hoặc 30.

Các nớc Châu Âu lại có các loại dầu đặc chủng riêng phù hợp với điều kiện
từng nớc, hoặc từng hãng.

2.2.2. Dầu nhờn truyền động.[1]
Dầu truyền động là loại dầu bôi trơn các bánh răng giúp cho việc truyền
chuyển động và công suất từ một trục quay này sang một trục quay khác hoặc
để thay đổi hớng chuyển động. Các loại bánh răng thờng gặp là: Bánh răng
thẳng, bánh răng nghiêng, bánh răng côn xoắn, bánh răng trục vít...
Chức năng chính của dầu truyền động bánh răng là tạo ra một màng bôi
trơn giữa các bề mặt ma sát và các răng tiếp xúc với nhau, trong trờng hợp các
bánh răng kín thì dầu truyền động còn tải nhiệt sinh ra trong quá trình các răng
tiếp xúc với nhau.
Dầu truyền động phải đảm bảo chống ăn mòn và mài mòn tốt, Do phải chịu
trợt dọc giữa các răng nên dầu có thể bị đẩy ra ngoài không tạođợc màng bôi
trơn. Dầu phải có độ bám dính cao, bền oxy hoá và bền cơ để chống va đập
trong hộp số.
a. Phân loại theo SAE

16


Đồ án tốt nghiệp

Tổng quan về dầu nhờn

Theo SAE dầu truyền động đợc phân thành 6 loại với độ nhớt khác
nhau:75W, 80W, 85W, 90W, 140W, 250W.
Phân loại theo
SAE-J-300D
SAE-J-300E

độ nhớt
Độ nhớt ở
min
max
180C mPa.s
max
75W
-40
4,2
80W
-26
7,0
85W
-12
11,0
90W
13,0
<24,0
140W
24,0
<41,0
250W
41,0
Bảng 6: Phân loại dầu nhờn truyên động theo SAE-J-306(10/1979)

Trong bảng trên ba chủng loại đầu tiên yêu cầu có tính nhiệt thấp. Độ nhớt
của chúng đợc đo bằng nhớt kế Breufil đạt tới 150.000 Mpa và ở nhiệt độ thấp.
Ngời ta cho rằng dầu nhờn có độ nhớt nh vậy sẽ làm cho hệ truyền động dễ
khởi động và hoạt động bền vững. Với chủng loại dầu khác thì độ nhớt của
chúng đợc xác định ở nhiệt độ dơng.

b. Phân loại theo API
Theo API dầu truyền động đợc phân thành 6 nhóm tơng ứng với các điều
kiện vận hành khác nhau, các loại truyền động khác nhau.

17


Đồ án tốt nghiệp

Phân
nhóm

GL1

GL2

GL3

GL4

GL5

GL6

Tổng quan về dầu nhờn

Phạm vi sử dụng

Đặc tính

Dùng cho hệ truyền động bánh răng -Thờng không có phụ gia
kiểu hình trụ, trục vít côn xoắn làm - Có thể có phụ gia chống
việc ở tốc độ và tải trọng nhẹ.
oxy hoá, chống ăn mòn và
tạo bọt, nhng không pha
phụ gia chống kẹt xớc.
Dùng cho hệ truyền động trục vít làm Nhóm này có phụ gia
việc trong điều kiện nh GL1 nhng có chống ma sát.
yêu cầu cao hơn về tính chống ma sát.
Dùng cho hệ truyền động bánh răng Có tính chống mài mòn và
côn xoắn, làm việc ở điều kiện khắc kẹt xớc tốt hơn GL2, nhng
nghiệt về tốc độ và tải trọng.
kém hơn GL4
Dùng cho ôtô có hệ truyền động Có phụ gia chống kẹt xớc,
hypoit, làm việc ở tốc độ cao, momen chất lợng cao
quay thấp và ở tốc độ thấp momen
quay cao
Dùng cho ôtô có hệ truyền động -Điều kiện làm việc khắc
hypoit, làm việc ở tốc độ cao, momen nghiệt hơn so với GL4
quay thấp. Hệ truyền động có tải trọng - Phụ gia chống kẹt xớc có
va đập trên bánh răng truyền động, chứa photpho và lu huỳnh.
hoạt động ở tốc độ trợt cao
Dùng cho truyền động hypoit ôtô có sự Có phụ gia chống kẹt xớc
dịch chuyển dọc theo trục của hệ chứa photpho và la huỳnh
truyền động gây ra mô men quay lớn nhiều hơn nhóm GL5
khi tăng tốc độ và tải trọng va đập
Bảng 7: Phân loại dầu nhờn truyền động theo API.

Theo phân loại API, dầu nhờn đợc chia tơng ứng với từng kiểu và mức độ
tải trọng của truyền động bánh răng, gồm 6 nhóm: GL1, GL2, GL3,GL4,GL5,

GL6.
Nhóm GL4 và GL5 đợc gọi là dầu truyền động tổng hợp dùng cho hệ truyền
động ôtô kiểu hypoit và các kiểu truyền động khác có tốc độ và tải trọng khác
nhau để phù hợp với các loại ôtô hiện đại.
18


Đồ án tốt nghiệp

Tổng quan về dầu nhờn

2.2.3. Dầu nhờn tổng hợp.[1]
a. Đặc điểm và ứng dụng.
Dầu mỏ là nguyên liệu chính cung cấp dầu gốc để pha chế một số lớn các
loại dầu nhờn, đặc biệt là dầu động cơ . Tuy nhiên các tính chất của dầu gốc
khoáng không đủ để cung cấp tính năng bôi trơn thích hợp cho tất cả các loại
động cơ, máy móc, thiết bị. Điều này liên quan đến dầu khoáng vì đợc chiết
tách từ gốc dầu thô có thành phần hoá học giống nhau, làm hạn chế tính bôi
trơn. Ngợc lại vì các dầu tổng hợp đợc tổng hợp bằng phản ứng hoá học từ các
hợp chất có phân tử lợng thấp hơn có thể cho loại dầu nhờn nh đã định trớc.
Hơn nữa thành phần của dầu khoáng bị hạn chế bởi nguồn gốc dầu thô dùng
để sản xuất dầu nhờn. Thậm chí với sử lý sâu nh sử lý bằng hydro Thì thành
phẩm vẫn là một hỗn hợp của rất nhiều thành phần mà không có phơng pháp
nào tách riêng đợc các chất có thuộc tính bôi trơn tốt ra khỏi hỗn hợp thành
phần trên. Vì vậy dầu khoáng sản xuất ra chỉ có các thuộc tính trung bình đại
diện cho những thành phần chính trong dầu. Mặt khác các hợp chất tổng hợp có
thể có các tính chất của các chất tốt nhất trong dầu khoáng. Chúng cũng có thể
có các tính chất riêng, nh hoàn toàn không cháy hoặc hoà lẫn với nớc mà
không thể tìm thấy bất kỳ ở dầu khoáng nào.
Gần đây trên thị trờng dầu động cơ, sự chú ý đáng kể đã đợc tập trung vào

các dầu nhờn tổng hợp. Mặc dù những sản phẩm này tơng đối mới mẻ, việc sử
dụng các dầu tổng hợp đã đợc ứng dụng trong nhiều năm trong các ngành công
nghiệp.
Ưu điểm cơ bản của các dầu tổng hợp là khoảng nhiệt độ làm việc rộng
(khoảng từ 550C ữ 3200C). Dầu tổng hợp có nhiệt độ đông đặc thấp và độ bền
nhiệt cao, do đó thờng đợc dùng trong những mục đích đặc biệt, cần loại dầu
chịu lửa hay những yêu cầu đặc biệt khác.
Sau đây là một số u điểm chung của dầu nhờn tổng hợp so với dầu nhờn
khoáng.
b. Phân loại dầu tổng hợp:
Có nhiều phơng pháp đợc sử dụng để phân loại dầu tổng hợp tuy nhiên chỉ
có hai trong số này đợc dùng phổ biến nhất. Chúng đợc mô tả nh sau:
Phơng pháp thứ nhất là phân nhóm theo loại dầu có cùng những tính chất
đặc thù nh đặc trng nhớt, độ bay hơi...bỏ qua sự giống nhau giữa các loại
nguyên liệu chính. vì vậy phơng pháp này có những u điểm cơ bản trong việc
lựa chọn và ứng dụng các loại dầu nhờn tổng hợp. Tuy nhiên cũng có những
phức tạp đáng kể trong việc miêu tả các sản phẩm theo một chuỗi lôgic.
19


Đồ án tốt nghiệp

Tổng quan về dầu nhờn

Phơng pháp thứ hai: Phân nhóm các loại dầu tổng hợp theo tính chất hoá
học cơ bản của chúng. Do đó các sản phẩm có thể đợc xem xét nh các nhóm
hoá chất độc lập, cho phép khái quát hoá đáng kể sự khác nhau giữa các nhóm
và trong cùng một nhóm. Từ quan điểm thực tiễn, những loại dầu tổng hợp
quan trọng nhất bao gồm:
+ Hydrocacbon tổng hợp

+ este hữu cơ
+ Polyglycol
+ este photphat.

Các dụng chính của chúng đợc tổng kết trong bảng sau:
Nhóm dầu tổng hợp
Hydrocacbon tổng hợp
este hữu cơ
Polyglycol
este photphat

ứng dụng
Dầu động cơ tuabin, dầu máy nén, dầu bánh
răng, dầu/ chất lỏng thuỷ lực
Dầu động cơ phản lực, dầu động cơ, dầu thuỷ
lực, dầu máy nén, dầu tuabin, dầu bánh răng
Dầu phanh , dầu chịu lửa, dầu máy nén khí, dầu
bánh răng
Dầu/ chất lỏng chịu lửa

Bảng 8: ứng dụng của bốn nhóm dầu tổng hợp quan trọng.

2.2.3. Dầu thuỷ lực.[1]
Dầu thuỷ lực là một môi trờng truyền năng lợng trong các hệ thống thuỷ
lực mà ở đó có sự biến đổi cơ năng thành thuỷ năng của chất lỏng. Dầu thuỷ
lực cũng có tính chất bôi trơn làm giảm ma sát, chất chống mài mòn nh các
chất bôi trơn điển hình khác, tuy nhiên tính chất đặc trng cho dầu thuỷ lực là
khả năng chịu nén. Dầu thuỷ lực phải thật sự không bị nén để truyền lực tốt,
phải tơng thích với các vật liệu làm kín tránh rò rỉ làm giảm áp suất trong hệ
thống. Ngoài ra, dầu thuỷ lực phải có tỷ trọng cao để tăng công suất, có độ bền

20


Đồ án tốt nghiệp

Tổng quan về dầu nhờn

nhớt lớn trong điều kiện chịu áp lực cao, không tạo bọt, độ ổn định ôxy hoá
cao. Dầu thuỷ lực đợc sử dụng rộng rãi trong các máy công cụ, các cơ cấu thuỷ
lực, cơ cấu phanh, cơ cấu trợ lực tay lái. ở đó cần khuyếch đại lực hay các cơ
cấu cần sự hoạt động chính xác theo tiêu chuẩn ISO 6743/4 thì dầu thuỷ lực đợc phân loại thành:
- HH: Dầu khoáng tinh chế không chứa các chất ức chế.
- HL: Dầu khoáng tinh chế có chứa các chất ức chế rỉ và chống ôxy hoá
- HM: Kiểu HL có tính chất chống mài mòn đợc cải thiện hơn.
- HR: Kiểu HL có chỉ số độ nhớt đợc cải thiện hơn.
- HV: Kiểu HM có chỉ số độ nhớt đợc cải thiện hơn.
- HG: Kiểu HM có tính chất chống kẹt, bảo đảm chuyển động không trợt,
nhảy.
- HS: Chất lỏng tổng hợp không có tính chất chống cháy đặc biệt.
- HFAE: Nhũ tơng chống cháy của dầu trong nớc có chứa tối đa 20%
trọng lợng các chất có thể cháy.
- HFAS: Dung dịch chống cháy của hoá chất pha trong nớc chứa tối thiểu
80% nớc.
- HFB: Nhũ tơng chống cháy của nớc trong dầu chứa tối đa 25% các chất
có thể cháy đợc.
- HFC: Dung dịch chống cháy của polyme trong nớc chứa tối thiểu 35%
khối lợng nớc
- HFDR: Chất lỏng tổng hợp chống cháy trên cơ sở este của axit
photphoric.
- HFDR: Chất lỏng chống cháy trên cơ sở các clo hydrocacbon.

- HFDT: Chất lỏng tổng hợp chống cháy trên cơ sở hỗn hợp của HFDR và
HFDS.
Các loại dầu thuỷ lực gốc khoáng bao gồm những nhóm sản phẩm quan
trọng nhất đợc sử dụng rộng rãi nh HH, HV, HR và HC. Chúng có khoảng nhiệt
độ làm việc rộng, khả năng bôi trơn tốt, tơng thích với các vật liệu trong hệ
thống, tiếp nhận phụ gia tốt và tơng đối rẻ tiền nhng khả năng chống cháy kém.
Các chất lỏng thuỷ lực tổng hợp có khả năng chịu lửa tốt, thích hợp với các
điều kiện ở mỏ than, xởng sản xuất thép, lò nung nhng có giá thành cao. Chúng
gồm các loại este của axit photphoric, các polyglycol, este photphat, silicon.

21


Đồ án tốt nghiệp

Tổng quan về dầu nhờn

Các chất nhũ tơng gồm nhũ tơng dầu trong nớc và nớc trong dầu đợc sử
dụng nhiều vì có giá thành thấp, nhng khả năng chống mòn không cao. Chúng
đợc xếp vào nhóm HFAE và HFB và khó bị cháy khi hàm lợng nớc cao.
Các chất lỏng gốc nớc là các dung dịch nớc đợc làm đặc bằng các polyme
có khả năng chống mài mòn cao hơn nhũ tơng. Các chất lỏng này là hỗn hợp
của glycol và các polyeste tan trong nớc với các chất ức chế rỉ, ăn mòn và ức
chế ôxy hoá, có tính chất chống lửa tốt khi hàm lợng nớc trên 35%.

2.2.4. Dầu nhờn dùng cho thiết bị công nghiệp.[5]
Dầu nhờn dùng cho thiết bị công nghiệp đợc chia làm hai loại chính:
- Dầu công nghiệp thông dụng:
Là dầu dùng cho các cơ cấu hoạt động của máy móc thiết bị ở tải trọng thấp
và nhiệt độ thấp không có những yêu cầu đặc biệt về chất lợng đó là những loại

dầu dùng cho cơ cấu truyền động máy cái, máy dệt, máy xây dựng, xe tải nâng,
thiết bị luyện kim, thiết bị mỏ và các thiết bị khác trong nghành công nghiệp
nhẹ, công nghiệp nặng, công nghiệp thực phẩm...Dầu này không có phụ gia và
có thể sử dụng trong bất cứ cơ cấu thiết bị nào hoạt động với tải trọng nhẹ.
- Dầu công nghiệp loại đặc biệt:
Là loại dầu nhờn chuyên dụng, dùng để bôi trơn từng thiết bị riêng biệt (có
từng chi tiết, bộ thiết bị, máy móc...) Dầu này đảm bảo khả năng làm việc của
các loại máy móc thiết bị công nghiệp, các máy gia công kim loại và các thiết
bị khác có chế độ hoạt động chuyên dụng.
VD: Dầu máy nén, dầu tuabin, dầu xylanh...
Tóm lại số lợng chủng loại dầu bôi trơn rất lớn. Để sử dụng đúng các loại
dầu bôi trơn đòi hỏi ngời tiêu dùng sử dụng phải nắm bắt đợc các cách phân
loại và ứng dụng của mỗi loại dầu khác nhau. Từ đó ta thấy việc lựa chọn và sử
dụng dầu bôi trơn có một ý nghĩa vô cùng quan trọng trong quá trình vận hành
một loại máy móc nào đó. Nh vậy trong thực tế không có một loại dầu đa năng
nào đáp ứng yêu cầu đặt ra cho tất cả các loại máy móc.

2.2.5. Dầu gia công kim loại.[1]
Dầu gia công kim loại có chức năng bôi trơn để làm giảm ma sát, cải thiện
độ nhẵn bề mặt gia công, bảo vệ bề mặt sau gia công không bị rỉ, ăn mòn và
các cặn bẩn, làm giảm mài mòn dụng cụ, chúng làm mát vật gia công và phoi
để nâng cao tuổi thọ dụng cụ cho phép nâng cao tốc độ làm việc, giảm độ biến
dạng không mong muốn và đạt đợc độ chính xác về kích thớc. Ngoài hiệu quả
làm mát, chuyển các mạt kim loại, giảm ma sát, mài mòn và tải nhiệt chúng
22


Đồ án tốt nghiệp

Tổng quan về dầu nhờn

còn hoạt động nh các chất tải nhiệt và bôi trơn. Trong quá trình gia công kim
loại, nhiệt lợng phát sinh do ma sát và dụng cụ có thể lên đến 1000 0C hoặc cao
hơn. áp suất cắt gọt có thể lên tới 5000N/mm2 gây ra sự hàn dính cục bộ.
Các dầu khoáng (kể cả dầu este và dẫn xuất dầu béo) đợc sử dụng nh các
dầu gốc, dầu este và các dẫn xuất dầu béo phần chính dùng nh các phụ gia. Các
chất tạo nhũ anion hoạt tính và chất tạo nhũ không ion đợc thêm vào các chất
lỏng gốc nớc, các sản phẩm anion hoạt tính hoạt động nh các tác nhân chống
gỉ, các chất tạo nhũ không ion ít nhạy đối với nớc cứng.Các chất ức chế rỉ đợc
cho vào để ngăn ngừa rỉ cho các cặp làm việc bằng thép, ngăn ngừa sự xuất
hiện các đốm trắng cho các hợp kim nhẹ và sự mất màu của các kim loại không
chứa sắt. Các xà phòng kim loại, rợu cao và silicon đợc thêm vào nh các tác
nhân chống tạo bọt, dầu silicon khó bị tẩy sạch bằng cách rửa. Để tăng tính
nhớt, các dẫn xuất dầu béo, axit béo, các hợp chất clo, lu huỳnh, photpho đợc
thêm vào để hình thành các lớp màng trên bề mặt kim loại.

III. Các tiêu chuẩn cơ bản đánh giá chất lợng
dầu nhờn [1]
Dầu nhờn bao gồm các sản phẩm, các phân đoạn nhỏ lấy ra từ quá trình trng cất chân không, những sản phẩm đó đợc gọi là dầu khoáng. Dầu khoáng tuỳ
theo mức độ sử dụng mà tiếp tục đợc tinh chế kỹ: Rửa axít, trung hoà kiềm, chng cất, lọc đất trắng, pha trộn phụ gia, các loại ta đợc dầu nhờn. Dầu nhờn đợc
sử dụng trong kỹ thuật với mục đích chủ yếu là bôi trơn, giảm masat, ngoài ra
dầu nhơn đồng thời đảm bảo các chức năng nh làm mát, tẩy rửa, bảo vệ, cách
điện, giảm rung, truyền lực...
Để đánh giá đầy đủ chất lợng dầu nhờn cần phải xác định các tiêu chuẩn kỹ
thuật sau:

3.1. Độ nhớt động học.
Độ nhớt của một phân đoạn dầu nhờn là một đại lợng vật lý đặc trng cho
trở lực do masat nội tại của nó sinh ra khi chuyển động. Do vậy độ nhớt có liên
quan đến khả năng bôi trơn của dầu nhờn.

Theo đơn vị SI thì độ nhớt đợc định nghĩa là lực tiếp tuyến trên một đơn vị
diện tích ( N/m2) cần dùng trong quá trình chuyển động tơng đối (m/s) giữa hai
mặt phẳng nằm ngang đợc ngăn cách bởi một lớp dầu dầy 1mm. Đó là độ nhớt
động lực đợc tính bằng pascal giây (Pa.s).
1Pa.s = 1Ns/m2 = 10P = 1000cP

23


Đồ án tốt nghiệp

Tổng quan về dầu nhờn

Việc đo độ nhớt trong nhớt kế mao quản dới tác dụng của trọng lợng chất
lỏng phụ thuộc vào gia tốc và tỷ trọng dẫn đến độ nhớt động học :
= /d
Trong đó là độ nhớt động lực và d là tỷ trọng của chất lỏng
Độ nhớt của dầu thờng đợc đo bằng Poazơ (P), Centi Poazơ (CP), đối với độ
nhớt động lực. Đối với độ nhớt động học đơn vị đo là Stoc(St), Centi Stoc(cSt),
(1m2/s = 104St = 106cSt, 1mm2/s = 1Cst). Trong đơn vị SI độ nhớt động học còn
đợc tính bằng m2/s
Để thực hiện nhiệm vụ bôi trơn dầu nhờn phải có độ nhớt phù hợp, phải
bám chắc lên bề mặt kim loại và không bị đẩy ra ngoài, có nghĩa là nó phải có
masat nội tại bé. Độ nhớt của dầu nhờn phụ thuộc chủ yếu vào thành phần hoá
học.
+ Các hydrocacbon parafin có độ nhớt thấp hơn so với các loại khác. Nếu
chiều dài và độ phân nhánh càng lớn thì độ nhớt sẽ tăng lên.
+ Các hydrocacbon thơm và naphten có độ nhớt cao. Đặc biệt số vòng càng
nhiều thì độ nhớt lại càng lớn. Các hydrocacbon hỗn hợp giữa thơm và naphten
có độ nhớt cao nhất.

Khi sử dụng dầu bôi trơn phải lu ý sự thích hợp của độ nhớt với từng loại
máy móc, động cơ, nếu không thích hợp sẽ gây ra tác hại sau.[10]
+ Độ nhớt quá lớn sẽ làm giảm công suất máy do tiêu hao nhiều công để
thắng lực cản của dầu, khó khởi động máy nhất là vào mùa đông nhiệt độ môi
trờng thấp, giảm khả năng làm mát máy, làm sạch máy do dầu lu thông kém.
+ Độ nhớt quá nhỏ dầu sẽ không tạo đợc lớp màng bền vững bảo vệ bề mặt
các chi tiết máy móc, nên làm tăng sự masat, gây h hại máy, giảm công suất,
tác dụng làm kín kém, lợng dầu hao hụt nhiều trong quá trình sử dụng
Khi dầu bôi trơn lẫn nhiên liệu sẽ làm giảm độ nhớt, do đó trong bảo quản
cần tuyệt đối tránh điều đó nhằm bảo đảm chất lợng của dầu đáp ứng yêu cầu
bôi trơn các loại máy móc động cơ.
Có nhiều phơng pháp và thiết bị đợc dùng để đo độ nhớt, nhng quan trọng
là những dụng cụ mao quản mà trong mao quản đó thời gian chảy của dầu tỷ lệ
với độ nhớt động học.

3.2. Chỉ số độ nhớt.[4]
Một đặc tính nữa của dầu nhờn là sự thay đổi độ nhớt theo nhiệt độ. Thông
thờng khi nhiệt độ tăng độ nhớt sẽ giảm. Thông thờng khi nhiệt độ tăng độ nhớt

24


Đồ án tốt nghiệp

Tổng quan về dầu nhờn

sẽ giảm. Một loại dầu nhờn đợc coi là bôi trơn tốt khi độ nhớt của nó ít bị thay
đổi theo nhiệt độ ta nói rằng dầu đó có chỉ số độ nhớt cao. Nếu độ nhớt thay
đổi nhiều theo nhiệt độ có nghĩa là dầu có chỉ số độ nhớt thấp.
Chỉ số độ nhớt (VI) là một giá trị bằng số dùng để đánh giá sự thay đổi độ

nhớt của dầu bôi trơn theo nhiệt độ dựa trên cơ sở so sánh khoảng thay đổi tơng
đối về độ nhớt của hai loại dầu chọn lọc chuyên dùng. Hai loại dầu này khác
biệt rất lớn về VI.
Quy ớc dầu gốc parafin có độ nhớt ít thay đổi theo nhiệt độ VI = 100. Họ
dầu gốc naften có độ nhớt thay đổi nhiều theo nhiệt độ VI = 0.
VI =

L U
x100
LH

Trong đó:
U: độ nhớt động học ở 400C của dầu có chỉ số độ nhớt cần tính(mm2/s).
L: độ nhớt động học đo ở 400C của một loại dầu có chỉ số độ nhớt bằng 0
và cùng độ nhớt động học ở 1000C với dầu cần tính chỉ số độ nhớt mm2/s.
H: độ nhớt động học đo ở 400C của một loại dầu có chỉ số độ nhớt bằng
100 và cùng độ nhớt động học ở 1000C với dầu mà ta cần đo chỉ số độ nhớt
mm2/s.

Độ nhớt động học

Nếu độ nhớt động học của dầu ở 1000C 70 mm2/s thì các giá trị tơng ứng
của L và H cần phải tra trong bảng ASTM D2270, TCVN 3181-79.

VI của dầu U=

L-U
L-H

L-U

L(VI=0)
L-H

H1: Sự thay đổi độ nhớt của dầu bôi trơn theo nhiệt độ, lý giải về chỉ số độ nhớt (VI).
U

Nếu độ nhớt động học ở 100 C > 70 mm2/s thì giá trị L và H đợc tính nh
sau.
0

H(VI=100)
25

40

100
0

Nhiệt độ, C