Khảo sát sự thay đổi tính chất dầu bôi trơn trong động cơ diesel, lựa chọn dầu bôi trơn phù hợp đề xuất thời gian sử dụng nó

Trên cơ sở kết quả thực nghiệm khảo sát sự thay đổi tính chất của các dầu nhờn trong sử dụng cho thấy việc sử dụng dầu bôi trơn tương thích và phù hợp giúp kéo dài thời gian làm việc tối

NGUYỄN THÁI HỌC

KHẢO SÁT SỰ THAY ĐỔI TÍNH CHẤT DẦU BÔI TRƠN TRONG ĐỘNG CƠ DIESEL, LỰA CHỌN DẦU BÔI TRƠN PHÙ

HỢP & ĐỀ XUẤT THỜI GIAN SỬ DỤNG NÓ

CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ HÓA HỌC MÃ SỐ NGÀNH: 2.10.00

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP HỒ CHÍ MINH THÁNG 08 NĂM 2006

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI VIỆN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM, TP HỒ CHÍ MINH

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS-TSKH LƯU CẨM LỘC

CÁN BỘ CHẤM NHẬN XÉT 1: TS VŨ TAM HUỀ

CÁN BỘ CHẤM NHẬN XÉT 2: TS NGUYỄN HỮU HƯỜNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ ĐƯỢC BẢO VỆ TẠI HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN

ÁN THẠC SĨ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HỒ CHÍ MINH

Ngày 25 tháng 08 năm 2006

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH ĐỘC LẬP - TỰ DO- HẠNH PHÚC

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: NGUYỄN THÁI HỌC Phái : Nam

Ngày, tháng, năm sinh: 21/08/1970 Nơi sinh: Hà nam

Chuyên ngành : Công nghệ Hóa học K14 Mã số HV: 00503118

TÊN ĐỀ TÀI: KHẢO SÁT SỰ THAY ĐỔI TÍNH CHẤT DẦU BÔI TRƠN

TRONG ĐỘNG CƠ DIESEL, LỰA CHỌN DẦU BÔI TRƠN PHÙ HỢP & ĐỀ XUẤT THỜI GIAN SỬ DỤNG NÓ

II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

Khảo sát đặc tính của dầu nhờn bôi trơn động cơ trên động cơ diesel Wartsila và

Mitsibishi tốc độ trung bình (300-1000 vòng/phút) sử dụng nhiên liệu chứa hàm

lượng lưu huỳnh cao (2,5-3%KL)

• Xem xét đặc tính kỹ thuật loại hình động cơ để lựa chọn và phân tích dầu bôi

trơn khảo sát

• Khảo sát tính chất của dầu bôi trơn -unused oil trước khi đưa vào sử dụng

• Khảo sát tính chất của dầu nhiên liệu HFO - heavy fuel oil

• Khảo sát sự thay đổi tính chất của dầu bôi trơn trong quá trình sử dụng

• So sánh đánh giá tính chất của dầu đã sử dụng với dầu chưa sử dụng

• Đề xuất việc lựa chọn dầu bôi trơn thích hợp cho động cơ diesel

• Đề xuất thời gian sử dụng cho dầu bôi trơn

V HỌ & TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS-TSKH LƯU CẨM LỘC

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM NGÀNH BỘ MÔN QUẢN LÝ NGÀNH

Nội dung và đề cương Luận văn Thạc sĩ đã được Hội đồng chuyên ngành thông qua

TP Hồ Chí Minh ngày … tháng… năm 2006

LỜI CẢM ƠN

Xin gửi lời chân thành biết ơn sâu sắc đến :

Giảng viên hướng dẫn Phó Gíáo Sư - Tiến Sỹ Khoa Học Lưu Cẩm Lộc đã

tận tình hướng dẫn, nhiệt tình chỉ bảo, động viên và giúp đỡ tôi hoàn thành bản luận văn

Các thầy cô Khoa Công nghệ Hóa học và Dầu khí trường Đại học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh

Các Anh, chị phòng Xúc tác và Dầu khí, phòng Hóa lý, phòng Hữu cơ, phòng Vô cơ Viện Công nghệ Hóa Học - Viện Khoa Học và Công nghệ Việt nam đã không nề hà quan tâm hỗ trợ và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực hiện luận văn

Các Anh Chị phòng Dịch vụ Kỹ thuật Công ty Shell Vietnam, các Anh Chị

Nhà Máy Sản Xuất Dầu nhờn Shell Vietnam đã tạo điều kiện và hỗ trợ tôi

trong cả quá trình thực hiện bản luận văn để đảm bảo hoàn thành luận văn Tốt nghiệp

Cùng gia đình cha mẹ anh em, bạn bè nhất là vợ tôi Phạm Thị Kim Oanh luôn ủng hộ, động viên tinh thần giúp tôi hoàn thành luận văn Tốt nghiệp này

Thành phố Hồ Chí Minh ngày 30 tháng 07 năm 2006

Học viên Cao học

Nguyễn Thái Học

TÓM TẮT LUẬN VĂN

Động cơ diesel Wartsila và Mitsubishi tốc độ trung bình có vòng quay từ

300-1000 vòng phút sử dụng nhiên liệu chứa hàm lượng lưu huỳnh cao (khoảng 3%KL) đòi hỏi dầu bôi trơn có giá trị kiềm tổng (TBN) cao nhằm mục đích trung hòa acid sinh ra do quá trình đốt cháy nhiên liệu và sự oxi hóa dầu Tuy nhiên, sử dụng loại dầu bôi trơn có trị kiềm tổng như thế nào phù hợp nhằm tiết kiệm nhiên liệu nhất, thời gian sử dụng dầu bôi trơn cao nhất, giảm thời gian bảo trì thay dầu máy, nâng cao hiệu suất công suất động cơ là vấn đề được người sử dụng quan tâm

2,5-Thông thường người ta thường sử dụng dầu bôi trơn SAE 40CF cho những động

cơ diesel dạng này, chúng vừa mang tính bảo vệ, tính tẩy rửa và tính phân tán cao đồng thời chúng cũng có giá trị kiềm tổng cao tối thiểu là 30mgKOH/g để trung hòa acid, giảm thiểu tính ăn mòn chi tiết động cơ

Đối với động cơ Mitsubishi tốc độ trung bình sử dụng nhiên liệu chứa tới 3,0%KL hàm lượng lưu huỳnh dầu nhờn SAE 40CF chứa giá trị kiềm tổng TBN 40mgKOH/g thường được sử dụng để bôi trơn và bảo vệ động cơ là tương thích và phù hợp

Còn đối với động cơ Wartsila cùng tốc độ và công suất tương đương với máy Mitsubishi sử dụng cùng loại nhiên liệu có hàm lượng lưu huỳnh là 3,0%KL thì dầu SAE 40CF với giá trị kiềm tổng cao hơn là TBN 50mgKOH/g để bôi trơn lại tỏ ra tương thích và phù hợp hơn

Trên cơ sở kết quả thực nghiệm khảo sát sự thay đổi tính chất của các dầu nhờn trong sử dụng cho thấy việc sử dụng dầu bôi trơn tương thích và phù hợp giúp kéo dài thời gian làm việc tối ưu của dầu trên hai thiết bị này khoảng 7000giờ làm việc

MỤC LỤC

Chương 1 TỔNG QUAN

1.3.2 Những nghiên cứu về sự thay đổi dầu nhờn trong động cơ và

Chương 2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Đặc tính dầu bôi trơn động cơ diesel và phương pháp kiểm tra 34

2.1.2 Tính chất hóa lý của dầu bôi trơn động cơ diesel 34

2.1.3.1 Phương pháp xác định màu theo ASTM D1500 35 2.1.3.2 Phương pháp xác định tỷ trọng của dầu theo ASTM D4052 35

2.1.3.3 Phương pháp xác định độ nhớt động học ở 40 o C và 100 o C

2.1.3.4 Phương pháp xác định chỉ số độ nhớt theo ASTM D2270 38 2.1.3.5 Phương pháp xác định hàm lượng kim loại theo ASTM D4628 39

2.1.3.6 Phương pháp xác định trị số kiềm tổng theo ASTM D2896 43

2.1.3.7 Phương pháp xác định hàm lượng nước theo ASTM D95 46

2.1.3.8 Phương pháp xác định nhiệt độ chớp cháy cốc hở theo ASTM D92 48

2.1.3.9 Phương pháp xác định nhiệt độ đông đặc theo ASTM D97 49

2.1.3.10 Phương pháp xác định độ tạo bọt theo ASTM D892 50

2.1.3.11 Phương pháp xác định hàm lượng tro sunfat theo ASTM D874 53

2.2 Đặc tính dầu đã sử dụng, phương pháp phân tích và đánh giá

2.2.2.1 Phương pháp xác định độ nhớt động học ở 40 o C và 100 o C theo

2.2.2.2 Phương pháp xác định hàm lượng nước theo ASTM D95 56

2.2.2.3 Phương pháp xác định trị số kiềm tổng theo ASTM D2896 56

2.2.2.4 Phương pháp Blotter Spot Test xác định độ phân tán và

2.2.2.5 Phương pháp xác định hàm lượng kim loại theo 60

ASTM D5185-97 ICP AES

2.2.3 Cơ sở chung đánh giá dầu động cơ đã sử dụng 64

2.2.3.4 Giá trị acid tổng 65 2.2.3.5 Khả năng phân tán, độ nhiễm bẩn 65 2.2.3.6 Hàm lượng kim loại và silic ăn mòn 65

2.3 Đặc tính của thiết bị sử dụng trong thực nghiệm 69

Chương 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1 Khảo sát lựa chọn dầu bôi trơn phù hợp 74

3.1.1 Đặc tính nhiên liệu và dầu bôi trơn trước khi sử dụng trong thực nghiệm74

3.1.1.2 Đặc tính của dầu bôi trơn sử dụng trong nghiên cứu 75

3.1.3 Tính chất của dầu bôi trơn trong quá trình làm việc 76

3.2 Khảo sát đề xuất thời gian sử dụng dầu bôi trơn 78

3.2.1 Đặc tính nhiên liệu và dầu bôi trơn trước khi sử dụng trong thực nghiệm78

3.2.1.1 Đặc tính của nhiên liệu khảo sát 78 3.2.1.2 Đặc tính của dầu bôi trơn SAE 40CF với TBN 50mgKOH/g 78

3.2.3 Tính chất của dầu bôi trơn trong quá trình làm việc 80

3.2.3.1 Màu sắc 80

3.2.3.2 Độ nhớt động học ở 100oC 80

3.2.3.3 Độ nhớt động học ở 40oC 81

3.2.3.4 Hàm lượng nước 83

3.2.3.5 Trị số kiềm tổng 83

3.2.3.6 Chỉ số nhiễm bụi than IC 84

3.2.3.7 Chỉ số phân tán MD 86

3.2.3.8 Hàm lượng các kim loại ăn mòn 87

a./ Hàm lượng Nhôm, Al 87

b./ Hàm lượng Crôm, Cr 88

c./ Hàm lượng Đồng, Cu 89

d./ Hàm lượng Sắt, Fe 90 e./ Hàm lượng Natri, Na 91

f./ Hàm lượng Chì, Pb 92

g./ Hàm lượng Thiếc, Sn 93

3.2.3.9 Hàm lượng chất gây tác nhân ăn mòn Silic 94

3.2.4 Nhận xét đánh giá 96

Chương 4 KẾT LUẬN & KIẾN NGHỊ 4.1 Lựa chọn dầu bôi trơn 97

4.2 Thời gian sử dụng của dầu bôi trơn 97

4.3 Kiến nghị 98

TÀI LIỆÂU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

LỜI MỞ ĐẦU

Dầu nhớt bôi trơn là một trong những sản phẩm thiết yếu trong xã hội ngày nay, một xã hội công nghiệp hóa với những thiết bị, những động cơ và những máy móc Chúng ta có thể gặp chúng ở mọi nơi, ở bất cứ một nhà máy, một công xưởng sản xuất hay ngay tại bất cứ một công trường đang thi công nào Chúng ta gặp ngay trên những phương tiện vận tải tùy theo mục đích phục vụ như xe tải,

xe lửa, máy bay hay tàu thủy Gặp ngay trên những phương tiện phục vụ đi lại hàng ngày cho chúng ta, dù chúng ta đi lại bằng bất cứ phương tiện gì, từ xe thô

sơ như xe đạp đến xe mô tô, xe gắn máy hay xe bus, xe ôtô, máy bay, tàu thủy chúng ta đều sử dụng dầu nhớt bôi trơn trong máy móc, trên những bộ phận truyền tải lực nhằm giảm thiểu tối đa sự ma sát, giảm sự tiêu hao năng lượng, tăng công suất của thiết bị, giảm sự tiêu hao nhiên liệu, tăng tuổi thọ của thiết

bị, động cơ

Việc sử dụng dầu nhớt bôi trơn như thế nào là thích hợp, như thế nào hợp lý trên mỗi một loại phương tiện máy móc và thiết bị theo thời gian sử dụng? Trong từng điều kiện làm việc, cho mỗi mục đích sử dụng, trên mỗi loại nhiên liệu sử dụng và đặc biệt môi trường làm việc, loại hình thiết bị, máy móc cũ hay mới, mà cho phép sử dụng dầu bôi trơn loại này hay loại kia mới tương thích dẫn tới động cơ hoạt động tốt hay không, tuổi thọ của dầu bôi trơn, tuổi thọ của động cơ, hiệu suất của động cơ hay những bộ phận được bôi trơn tăng lên hay là giảm đi

Đề tài: “KHẢO SÁT SỰ THAY ĐỔI TÍNH CHẤT DẦU BÔI TRƠN TRONG ĐỘNG CƠ DIESEL, LỰA CHỌN DẦU BÔI TRƠN PHÙ HỢP & ĐỀ XUẤT THỜI GIAN SỬ DỤNG NÓ” được thực hiện nhằm khảo sát sự thay đổi tính

chất dầu bôi trơn chứa hàm lượng kiềm tổng cao trong động cơ diesel tốc độ trung bình Wartsila, Mitsubishi sử dụng nhiên liệu chứa hàm lượng lưu huỳnh cao để lựa chọn loại dầu thích hợp nhất cho việc bôi trơn nhằm tiết kiệm sự tiêu hao nhiên liệu, giảm chi phí vận hành, chi phí bảo dưỡng, bảo vệ động cơ và luôn giữ cho máy ở trạng thái hoạt động hiệu quả nhất

Chương 1 TỔNG QUAN

1.1 KHÁI NIỆM VỀ CHẤT BÔI TRƠN

1.1.1 Khái niệm về bôi trơn và chất bôi trơn [44], [45], [46], [47], [49], [62]

Khi hai vật chuyển động tiếp xúc trượt với nhau thì sẽ sinh ra một lực cản sự

chuyển động, lực này được gọi là lực ma sát Lực ma sát càng nhỏ thì sự chuyển

động càng dễ dàng và lực ma sát càng lớn thì sự chuyển động càng khó khăn hơn, mặt tiếp xúc giữa hai vật chuyển động càng bị nóng lên và bị mài mòn nhiều hơn Việc làm giảm lực ma sát giữa hai bề mặt chuyển động gọi là việc bôi trơn và chất được sử dụng để bôi trơn gọi là chất bôi trơn

Chức năng chính của bôi trơn là tạo một màng ngăn cách giữa các bề mặt tiếp xúc và làm cho chuyển động dễ dàng hơn bên cạnh đó là chức năng tải nhiệt và tản nhiệt sinh ra do quá trình ma sát để làm mát thiết bị Trong mô hình đơn giản sử dụng chất lỏng là dầu bôi trơn, chất lỏng này có thể được xem là tạo ra một số lớp với hai lớp ngoài cùng dính chặt vào bề mặt tiếp xúc Khi một mặt tiếp xúc chuyển động trên một mặt khác, lớp dầu bôi trơn bên ngoài vẫn còn dính vào bề mặt nhưng các lớp trong phải trượt trên nhau Lực cản lại sự chuyển động không còn bị chi phối bởi lực cần có để ngăn cách các chỗ lồi trên hai bề mặt tiếp xúc nhau và chuyển động trên nhau Thay vào đó nó bị chi phối bởi lực cần có để trượt trên các lớp nhớt với nhau Thông thường lực này sẽ thấp hơn nhiều so với lực phải chịu do ma sát giữa hai bề mặt không được bôi trơn Sự bôi trơn làm giảm ma sát, do đó sẽ tiết kiệm được năng lượng và giảm sự mài mòn Tuy nhiên, ngay một loại dầu bôi trơn tốt nhất cũng không thể loại trừ hết ma sát Thí dụ như trong một động cơ ô tô được bôi trơn đầy đủ nhất, cũng bị tổn hao khoảng 20% năng lượng sinh ra do chịu ma sát

Chất bôi trơn không chỉ có tác dụng bôi trơn mà chất bôi trơn còn có chức năng

Hình 1.1: Minh họa sự chuyển động giữa hai vật tiếp xúc với nhau

làm mát, bảo vệ và duy trì sự sạch sẽ cùng nhiều chức năng khác tùy thuộc vào nhu cầu sử dụng và mục đích sử dụng của dầu

1.1.2 Chất bôi trơn và các loại bôi trơn [38], [41], [42], [44], [45], [69]

Tùy theo mục đích sử dụng và loại hình cần bôi trơn mà người ta sử dụng loại chất bôi trơn khác nhau Trong thực tế, người ta thường sử dụng những loại chất bôi trơn thông dụng cơ bản đó là: dầu nhờn bôi trơn, mỡ bôi trơn và chất rắn bôi trơn

1.1.2.1 Chất bôi trơn rắn : Khi ổ trục hoạt động trong môi trường chân không

hoặc nhiệt độ rất cao thì dầu và mỡ không thể dùng để bôi trơn được, trong trường hợp này hay nhiều trường hợp khác người ta sử dụng chất rắn bôi trơn Nói chung, chất bôi trơn rắn được đưa vào giữa các bề mặt trượt hoặc lăn thành một lớp bôi trơn mỏng, thường thì những vật liệu này có khả năng giảm thiểu ma sát đến mức nhỏ nhất Ví dụ như các chất rắn có cấu trúc kiểu tầng mắt cáo là molipden disunfua, graphit, bonitrit, cadimi iodua và borax Chất bôi trơn rắn chủ yếu được sử dụng ở dạng bột và được dùng như là chất bôi trơn ranh giới dạng màng rắn

Bất cứ chất bôi trơn màng rắn tốt nào cũng phải đảm bảo tính bám dính chặt trên

vật liệu nền của ổ trục, phủ khắp bề mặt và dễ cán thành lớp mỏng Tùy theo môi trường và điều kiện hoạt động, chất bôi trơn màng rắn thường là chất ổn định về mặt hóa học và có khả năng chống mài mòn

• Bột bôi trơn rắn tạo màng không liên kết: chất bôi trơn rắn dạng bột là các phụ gia tribo được sử dụng dạng past, mỡ và huyền phù

+ Dạng past chứa 20 - >50% là chất bôi trơn rắn

+ Dạng huyền phù: là chất bôi trơn rắn tồn tại dưới dạng hệ phân tán keo hoặc trong một chất mang lỏng

+ Sử dụng chất tạo màng láng phẳng bề mặt ma sát, ưu điểm quan trọng là tạo

ra một lượng hạt mài tối thiểu nên được dùng cho các ổ trục có khe hẹp, đôi khi được sử dụng làm chất bôi trơn chạy rà cho các ngõng trục con lăn và các chi tiết của ổ bi

• Màng rắn liên kết: chất bôi trơn tạo màng rắn liên kết thực chất là hỗn hợp của bột bôi trơn rắn trong một chất có tính bám dính được pha trong dung môi, điều này cho phép chúng ta phun, nhúng hoặc quét để tạo màng khi sử dụng Các chất bôi trơn tạo màng rắn liên kết có thể làm việc trong điều kiện môi trường rất khắc nghiệt về nhiệt độ, áp suất và chân không và cho ma sát thấp Ngoài ra, chúng có thể ngăn các chi tiết ma sát khỏi bị ăn mòn và chảy dính với nhau, chúng ít hoặc không đòi hỏi bảo dưỡng và có thể đơn giản hóa cấu trúc của ổ trục khi sử dụng chúng làm chất bôi trơn

Chất bôi trơn tạo màng rắn liên kết thích hợp cho các bề mặt trượt chịu tải lớn và có độ trượt thấp Do vậy, chúng thường được sử dụng cho các ngõng trục nơi mà tuổi thọ mài mòn yêu cầu nằm trong phạm vi khả năng của lớp màng và những nơi trọng lượng và khe hở là tới hạn

Nói chung, nhược điểm của chất bôi trơn tạo màng rắn liên kết là:

+ Chất bôi trơn tạo màng rắn liên kết không tồn tại vĩnh cửu

+ Không có khả năng tải nhiệt

+ Chúng có thể đẩy mạnh quá trình ăn mòn và không phải là một lớp áo chống ăn mòn

+ Trong đa số trường hợp việc bôi trơn không thực hiện được

+ Việc chuẩn bị bề mặt phải thật kỹ lưỡng nếu không rất nguy hiểm

+ Cách thức kiểm tra không phải lúc nào cũng thực hiện được

1.1.2.2 Mỡ bôi trơn: Mỡ bôi trơn thường là hỗn hợp dầu khoáng hoặc dầu tổng

hợp với 6% đến hơn 25% chất làm đặc thích hợp Dầu làm nhiệm vụ bôi trơn còn chất làm đặc làm nhiệm vụ giữ dầu và chống chảy Chất làm đặc là loại vật liệu mà khi kết hợp với dầu được chọn sẽ tạo ra một cấu trúc rắn hoặc nửa rắn Ngoài ra trong mỡ còn có một số thành phần khác đó là phụ gia làm tăng đặc tính vốn có hoặc làm cho mỡ có thêm đặc tính mới cần thiết Mỡ thương phẩm có thể chia thàn hai nhóm chính: nhóm mỡ xà phòng và mỡ không phải xà phòng

Mỡ thường có ứng dụng bôi trơn trong các gối đỡ ổ bi cầu, ổ bi lăn, ổ trượt Mỡ bôi trơn thường phân loại theo độ đặc của mỡ tức là dựa vào độ cứng hay mềm của mỡ và được đặc trưng bằng độ xuyên kim qua mỡ của một chiếc kim hình côn tiêu chuẩn được tính bằng 1/10mm ở điều kiện tiêu chuẩn 25oC (còn gọi là độ xuyên kim)

Phân loại mỡ theo tiêu chuẩn NLGI (National Lubricating Grease Institute)

Bảng 1.1 Phân loại mỡ theo tiêu chuẩn NLGI [38]

Cấp NLGI Độ xuyên kim ASTM 25oC, mm/10 Dạng ngoài

Nửa lỏng Rất mềm Mềm Mềm

Dạng kem Gần như rắn Rắn Cứng Cứng

1.1.2.3 Dầu nhờn bôi trơn:

Dầu nhờn là loại hình bôi trơn thông dụng nhất hiện nay Khi dầu nhờn được làm chất bôi trơn thì chúng tạo ra một màng lỏng ngăn cách giữa các bề mặt tiếp xúc và làm cho chuyển động dễ dàng hơn, màng lỏng này được xem như là đã tạo ra một số lớp với hai lớp ngoài cùng dính chặt vào bề mặt tiếp xúc Khi một mặt tiếp xúc chuyển động trên một mặt khác, lớp dầu bôi trơn bên ngoài vẫn còn dính vào bề mặt nhưng các lớp trong phải trượt trên nhau

• Tiếp xúc giữa các bề mặt

•

Các bề mặt bị phân cách bởi chất bôi trơn

Lúc nghỉ

Chuyển động tương đối

Hình 1.2: Minh họa sự bôi trơn giữa hai bề mặt chuyển động với nhau

Như vậy, lực cản lại sự chuyển động không còn bị chi phối bởi lực cần có để ngăn cách các chỗ lồi trên hai bề mặt tiếp xúc nhau và chuyển động trên nhau Thay vào đó nó bị chi phối bởi lực cần có để trượt trên các lớp nhớt với nhau Thông thường lực này sẽ thấp hơn nhiều so với lực phải chịu do ma sát giữa hai bề mặt không được bôi trơn

Tính năng của dầu nhờn bôi trơn:

• Chức năng chính của dầu bôi trơn là làm cho một bề mặt tiếp xúc trượt trên một bề mặt khác dễ dàng hơn Chức năng này làm giảm ma sát, mài mòn và tiết kiệm năng lượng

• Làm mát : Làm giảm ma sát cũng tức là làm giảm lượng nhiệt sinh ra khi hai bề mặt chuyển động tương đối tiếp xúc với nhau Nhiều máy móc được bôi trơn tốt vẫn sinh ra một lượng nhiệt đáng kể, làm máy nóng lên giảm hiệu suất của máy, do vậy muốn thiết bị hoạt động hiệu quả thì lượng nhiệt lượng sinh nhiều này phải được lấy đi Và dầu bôi trơn thường được sử dụng để ngăn chặn tình trạng quá nóng thiết bị bằng cách truyền tải nhiệt từ chỗ nóng sang chỗ mát hơn dẫn tới máy sẽ mát hơn

• Bảo vệ chống rỉ, chống ăn mòn: Lý tưởng là một chất bôi trơn sẽ chủ động bảo vệ bề mặt được bôi trơn bằng cách ngăn chặn những tổn hại gây ra do nước, acid và các chất có hại khác có thể làm bẩn hệ thống Dầu bôi trơn bảo vệ chống ăn mòn theo hai cách khác nhau: chúng bao phủ bề mặt bôi trơn và tạo một lớp rào cản tự nhiên, nhiều chất bôi trơn được pha thêm các chất ức chế ăn mòn để trung hòa các hóa chất ăn mòn

• Duy trì sự sạch sẽ: Dầu bôi trơn giúp giữ cho máy được sạch sẽ và hoạt động hiệu quả bằng cách tẩy sạch các chất cặn khỏi các cơ phận được bôi trơn Một số dầu bôi trơn như dầu động cơ có chứa các chất phụ gia phân tán giữ các hạt bụi và phân tán các chất cặn hòa tan trong dầu ở trạng thái lơ lửng Chất này còn ngăn chặn các chất cặn bã đóng cục và đọng trên bề mặt làm việc được bôi trơn

• Làm kín(seal): như tại vòng piston ngăn ngừa sự cháy nổ bởi dòng khí cháy đi vào bể dầu (sump)

1.2 DẦU NHỜN BÔI TRƠN

1.2.1 Khái niệm [38], [39],[41],[42],[43],[45],[46],[49],[62],[69]

Dầu nhờn bôi trơn chủ yếu được pha chế từ những dầu gốc (base oils) và những phụ gia (additives) tính năng nhằm đảm bảo tính bôi trơn theo yêu cầu đặt ra

a./ Dầu gốc: là những hợp chất hydrocacbon được đặc chế bằng cách chưng cất

dầu thô và qua các công đoạn xử lý trong nhà máy lọc dầu hoặc bằng cách tổng hợp từ các hợp chất hóa học Dầu gốc có nguồn gốc từ dầu khoáng gọi là dầu gốc gốc dầu khoáng, và dầu gốc được tổng hợp từ các hợp chất hóa học gọi là dầu gốc tổng hợp

b./ Phụ gia: Với sự đòi hỏi yêu cầu ngày càng cao của máy móc ngày càng hiện

đại, đòi hỏi đảm bảo về độ sạch cho môi trường ngày càng khắt khe, dầu nhớt bôi trơn cũng phải tăng cường các loại phụ gia để có thể gia tăng đặc tính của dầu gốc hay tạo thêm các đặc tính siêu việt nhằm đáp ứng yêu cầu của các nhà sản xuất máy móc thiết bị cũng như những yêu cầu của sự phát triển khoa học kỹ thuật trong các ngành công nghệ, đáp ứng được những đòi hỏi ngày càng khắt khe của môi trường sinh thái cùng với các ngành khoa học khác bảo vệ trái đất phát triển một cách an toàn, bền vững và tự nhiên Phụ gia tăng cường đặc tính của dầu nhớt có thể chia thành ba loại:

• Phụ gia cải thiện tính năng của dầu nhớt: bao gồm những phụ gia cải thiện chỉ số độ nhớt, phụ gia làm giảm điểm rót chảy, và phụ gia tác nhân làm kín

• Phụ gia bảo vệ dầu nhớt: bao gồm những phụ gia chống ôxy hóa, chất chống tạo bọt và khử hoạt tính kim loại

• Phụ gia bảo vệ bề mặt bôi trơn: bao gồm phụ gia ức chế mài mòn, tác nhân chịu cực áp, ngăn ngừa kẹt xước và sự hàn dính giữa các bề mặt kim loại hoạt động dưới áp suất cao Phụ gia ăn mòn, chống gỉ Phụ gia mang tính tẩy rửa và phân tán Phụ gia chống mài mòn, cải thiện tính ma sát

Hàm lượng phụ gia có thể chiếm từ lượng nhỏ hơn 1% đến lớn hơn 25% trọng lượng trong dầu bôi trơn tùy theo tính năng yêu cầu và tính ứng dụng của dầu bôi trơn

1.2.2 Đặc tính và phân loại dầu nhờn [38], [45], [57], [69]

Dựa trên những đặc tính sử dụng của dầu nhờn bôi trơn người ta có thể chia dầu nhờn thành hai nhóm dầu bôi trơn chính đó là nhóm dầu nhờn bôi trơn dùng cho động cơ và nhóm dầu nhờn dùng trong công nghiệp

1.2.2.1 Nhóm dầu nhờn bôi trơn dùng cho động cơ:

a./ Đặc tính dầu nhờn bôi trơn động cơ: Dầu động cơ là nhóm dầu quan trọng

nhất trong các loại dầu bôi trơn chúng chiếm khoảng 40% tổng loại dầu bôi trơn trên toàn thế giới Dựa trên những đặc tính của động cơ người ta cũng phân loại dầu bôi trơn theo loại hình động cơ, đó là:

• Dầu bôi trơn cho động cơ hai thì

• Dầu bôi trơn cho động cơ bốn thì

Và

• Dầu bôi trơn cho động cơ xăng

• Dầu bôi trơn cho động cơ diesel

Động cơ mà do công suất của nhiên liệu cháy biến đổi chuyển động tịnh tiến khứ hồi của piston trong xylanh qua tay biên thành chuyển động quay của trục khuỷu là loại động cơ đốt trong thông dụng nhất được dùng hiện nay như trong ôtô, tàu thủy và máy móc công nghiệp Động cơ ôtô thường bao gồm cả động cơ xăng và động cơ diesel, còn động cơ tàu thủy và động cơ của các loại máy công nghiệp thường là động cơ diesel Dù loại hình động cơ nào thì cụm chi tiết chủ yếu trong động cơ được bôi trơn là hệ thống piston-xécmăng-xylanh, tay biên, trục khuỷu, hệ truyền động, xupap và các loại ổ đỡ

b./ Phân loại dầu nhờn bôi trơn động cơ [38],[46],[47],[49], [57],[69]

Để phân loại dầu nhớt bôi trơn, ngày nay người ta thường dùng hai hệ thống phân loại và đánh giá thông dụng nhất, phổ biến nhất hiện nay là: hệ thống phân loại theo cấp độ nhớt SAE, và hệ thống phân loại theo tính năng động cơ (động

cơ xăng và động cơ diesel)

b.1.Phân loại theo độ nhớt – cấp SAE: Độ nhớt là tính chất độc lập quan trọng

nhất của dầu động cơ, động cơ hoạt động êm nhẹ hay không phụ thuộc rất nhiều vào việc lựa chọn đúng độ nhớt theo nhiệt độ môi trường và nhiệt độ làm việc Theo tiêu chuẩn J300 do hiệp hội kỹ sư ôtô SAE đưa ra dầu động cơ được phân loại theo bảng sau:

Bảng 1.2 Các cấp độ nhớt SAE của dầu động cơ –SAE J300 12.1999 [46], [49]

Độ nhớt ở nhiệt độ thấp Độ nhớt ở nhiệt độ cao

Độ nhớt ở nhiệt độ(oC), cP

(mPa.S), max

Tốc độ trượt thấp, độ nhớt động học (Cst) ở 100oC

Cấp

độ

nhớt

Tốc độ trượt cao (cP) ở 150oC, min

16,3 21,9

3,7 (15W-40, 20W-40, 25W-40, 40 grades)

3,7 3,7

Cấp độ nhớt có chữ cái W dựa trên cơ sở độ nhớt ở nhiệt độ thấp tối đa (độ nhớt khởi động) và nhiệt độ bơm giới hạn tối đa BPT cũng như độ nhớt tối thiểu ở

100oC (mm2/s) Cấp độ nhớt không có chữ cái W dựa trên cơ sở độ nhớt ởù 100oC Dầu đa cấp là loại dầu có độ nhớt ở nhiệt độ thấp và BPT thỏa mãn yêu cầu của dầu thuộc nhóm W, còn độ nhớt ở 100oC lại nằm trong phạm vi của một nhóm dầu nào đó trong nhóm không có W, ví dụ dầu pha chế đạt giới hạn ở -25oC của dầu 10W(7000mPa.s) còn độ nhớt ở 100oC nằm trong khoảng 12,5 – 16,3 mm2/s gọi là dầu đa cấp SAE 10W/40

b.2 Phân loại theo tính năng của động cơ [46], [49], [57]

Hệ thống đánh giá phân cấp chất lượng của dầu nhờn động cơ API (American

Petroleum Institute) là một hệ thống đánh giá phân cấp chất lượng được đưa ra

bởi Viện Dầu khí Mỹ(API) Hệ thống này phân cấp dầu động cơ theo chất lượng của dầu dựa trên một số kiểm nghiệm định trước Điều này cho ta một phương tiện để đánh giá khả năng của dầu

• Đối với những động cơ Diesel : Hệ thống API phân cấp như sau (Hệ thống các cấp API không cố định và có thể cập nhật những cấp mới theo hàng năm hoặc tùy theo sự phát triển của khoa học công nghệ chế tạo máy)

CA cho động cơ Diesel tải nhẹ đến trung bình được sản xuất trong thập niên

1940s và 1950s, sử dụng nhiên liệu có chất lượng cao Không sử dụng hiện nay trừ những khuyến cáo đặc biệt của nhà sản xuất động cơ

CB cho động cơ Diesel tải vừa sử dụng nhiên liệu chất lượng thấp hơn được

đưa ra năm 1949 (không được sử dụng nữa)

CC cho động cơ Diesel tải vừa và cho động cơ xăng, chúng phù hợp các động

cơ diesel có turbo tăng áp hoạt động trong điều kiện từ trung bình đến khắc nghiệt hoặc các động cơ xăng tải nặng, cấp này có từ năm 1961 (Hầu như đã lạc hậu tuy nhiên vẫn còn sử dụng cho những động cơ hút khí tự nhiên)

CD cho động cơ tải nặng, có hút khí tự nhiên, turbo tăng áp có thể dùng nhiên

liệu chứa hàm lượng lưu huỳnh cao, cấp này đưa ra năm 1955 nhằm bảo vệ ăn mòn và chống đóng cặn trong động cơ diesel

CE cho động cơ có Tubo tăng áp và chịu cường hóa cao hoạt động trong điều

kiện tốc độ thấp, tải nặng và tốc độ cao tải nhẹ của động cơ được sản xuất từ năm 1983

CF nâng cấp của CD dùng cho động diesel có hút khí tự nhiên hay turbo tăng

áp sử dụng nhiên liệu chứa hàm lượng lưu huỳnh cao đến trên 0,5%KL từ năm

1994

CF-4 nâng cấp của CE cho động cơ Diesel 4 kỳ tải nặng có thể kết hợp với cấp

S sử dụng cho cả động cơ xăng và diesel trong động cơ ôtô (vehicle) năm 1990

CG-4 cấp dùng cho động cơ diesel 4 thì có tốc độ cao sử dụng nhiên liệu chứa

hàm lượng lưu huỳnh không quá 0,5% từ 1994 Cấp này thỏa mãn mọi yêu cầu của các cấp chất lượng trước như CD, CE, CF4

CH-4 cấp này được đưa ra năm 1998 dùng cho động cơ diesel 4 thì tốc độ cao và

đạt tiêu chuẩn về khí thải Dầu cấp này có thể sử dụng bôi trơn cho động cơ sử dụng nhiên liệu chứa đến 0,5%KL lưu huỳnh Cấp dầu này thay thế được cho các loại dầu cấp CF4 và CG4

CI-4 cấp này được đưa ra 10/2002 dùng cho động cơ diesel 4 thì tốc độ cao và

thỏa mãn tiêu chuẩn về khí thải năm 2002 Dầu cấp này có thể sử dụng bôi trơn cho động cơ sử dụng nhiên liệu chứa đến 0,05%KL lưu huỳnh Cấp này thay thế được cho các cấp CF4, CG4 và CH4

CI-4 Plus áp dụng từ 9/2004 cho động cơ diesel 4 thì tốc độ cao thỏa mãn yêu

cầu việc bảo vệ độ nhớt tăng do muội than (soot) và tính mất độ nhớt Cấp này

thay thế được cho các cấp CF4, CG4 , CH4 và CI4

Ngoài các cấp chính ở trên, API phát triển thêm hệ cấp cho động cơ 2 thì đó là: CD-2 and CF-2

• Đối với động cơ xăng: theo hệ thống phân cấp API dầu dùng cho động cơ xăng được phân cấp từ SA đến SM Được tóm tắt như sau:

SA Dầu gốc khoáng, dùng cho động cơ xăng và diesel Không sử dụng hiện

nay trừ những khuyến cáo đặc biệt của nhà sản xuất động cơ

SB Dầu có phụ gia, được sử dụng cho động cơ xăng tải trung bình được sản

xuất trong thập niên 1930s Không sử dụng hiện nay trừ những khuyến cáo đặc biệt của nhà sản xuất động cơ

SC Thỏa mãn những tính năng yêu cầu của động cơ xăng model 1964 – 1967

có khả năng kiểm soát được cặn, độ ăn mòn, mài mòn, rỉ ở nhiệt độ cao và thấp

SD Thỏa mãn những tính năng yêu cầu của động cơ xăng model 1968 - 1971

và thỏa mãn cấp API SC

SE Thỏa mãn những tính năng yêu cầu của động cơ xăng model 1971 - 1979

và thỏa mãn cấp API SC, SD

SF Thỏa mãn những tính năng yêu cầu của động cơ xăng model 1980 - 1989 và thỏa mãn cấp API SC, SD và SE

SG Thỏa mãn những tính năng yêu cầu của động cơ xăng model 1989, cũng

đồng thời thỏa mãn API CC và các cấp SE/CC, SF/CC, SE, SF

SH Thỏa mãn những tính năng yêu cầu của động cơ xăng model 1994-1997

và trước đó Từ 01/08/1997 API SH chỉ được sử dụng nếu đồng thời thỏa mãn API CF, CF2, CF4, CG4

SJ -1997 Thỏa mãn những tính năng yêu cầu của động cơ xăng model hiện nay SL-2001 Thỏa mãn những tính năng yêu cầu của động cơ xăng model 2001 Nó

được sử dụng cho những động cơ xăng hiện nay và cũng đồng thời thỏa mãn API S trước đó

SM-2004 Thỏa mãn những tính năng yêu cầu của động cơ xăng model 2004 Nó

được sử dụng cho những động cơ xăng hiện nay và cũng đồng thời thỏa mãn API SL và trước đó 03/2004 SM được đưa ra nhằm cải thiện khả năng chống oxy hóa, chống cặn, bảo vệ ăn mòn và làm việc ở nhiệt độ thấp tốt hơn trên tuổi thọ của dầu

Ngày nay theo xu hướng phát triển công nghiệp các nhà sản xuất phụ gia cũng như các nhà sản xuất dầu nhớt thường sản xuất dầu nhớt cho động cơ ôtô có tính

đa năng tức là có thể vừa sử dụng cho động cơ xăng lại vừa sử dụng cho động cơ diesel, ví dụ như dầu mang cấp phẩm chất API SL/CF vừa thỏa mãn cho động cơ chạy xăng cấp SL đời 2001 lại vừa thỏa mãn cho xe động cơ diesel cấp CF

c Phân loại dầu nhờn bôi trơn hộp số [46], [49], [68]

Một hệ thống tương tự với một hệ thống sử dụng cho dầu động cơ được sử dụng cho việc phân loại dầu bánh răng hộp số ô tô Trong hệ thống này, các cấp độ SAE 90, SAE 190, SAE 250 được dựa trên việc đo độ nhớt ở nhiệt độ 100oC và các cấp độ SAE 75W, 80W, 85W được dựa trên việc đo độ nhớt ở các nhiệt độ -

40oC, -26oC, -12oC tương ứng

Bảng 1.3 Độ nhớt của dầu hộp số theo SAE J306 [46], [49]

Độ nhớt ASTM D445 ở

-

-

-

4,1 4,1 7,0 11,0 7,0 11,0 13,5 18,5 24,0 32,5 41,0

-

-

-

- 11,0 13,5 18,5 24,0 32,5 41,0

- Hệ thống phân loại dầu bánh răng này độc lập với hệ thống phân loại sử dụng cho dầu động cơ, do đó không thể so sánh trực tiếp với nhau Thí dụ như một loại dầu động cơ SAE 50 thực ra có độ nhớt cao hơn dầu hộp số SAE 80W

Bên cạnh việc đánh giá theo cấp độ nhớt SAE, dầu hộp số cũng được phân cấp theo mức độ tải trọng, mức độ làm việc của hệ truyền động bánh răng(APT) như sau: [68],[49]

GL1: dầu dùng cho thiết bị có hệ thống truyền động bánh răng kiểu hình trụ,

kiểu trục vít, kiểu hình côn xoắn làm việc ở tốc độ thấp, tải trọng nhẹ Loại dầu này có thể có phụ gia chống oxy hóa, chống ăn mòn, chống tạo bọt nhưng không chứa phụ gia chống kẹt xước

GL2: Dầu có pha phụ gia chống ma sát nhằm thỏa mãn yêu cầu trong điều kiện

làm việc trục vít giống như GL1 nhưng có yêu cầu cao về tính chống ma sát Chúng không còn được sử dụng hiện nay nữa

GL3: Dầu dùng cho chuyển động bánh răng côn xoắn làm việc ở điều kiện khắc

nghiệt ở tốc độ cao và có tải trọng nên chúng chứa phụ gia chống kẹt xước Chúng không còn được sử dụng hiện nay nữa

GL4: Là dầu dùng cho hệ thống hypoit làm việc với tốc độ cao có moment quay

thấp và tốc độ nhỏ có moment quay cao nên dầu chứa những phụ gia chống kẹt xước hiệu quả cao

GL5: Là dầu dùng cho hệ thống hypoit làm việc với tốc độ cao điều kiện khắc

nghiệt hơn điều kiện trong GL4, dầu được pha kèm phụ gia chống kẹt xước chứa P,S

GL6: Là dầu dùng cho truyền động dạng bánh răng truyền (hệ bánh răng nhỏ có

các răng ăn khớp vào răng của bánh răng lớn hơn) với độ bù cao (pinion offset)

nên dầu được pha kèm phụ gia chống kẹt xước chứa P,S nhiều hơn GL5 Chúng không còn được sử dụng hiện nay nữa

MT-1: chứa phụ gia ổn nhiệt và chịu cực áp, sử dụng cho những xe bus và tải

nặng trong hệ thống truyền động điều khiển bằng tay MT-1 thỏa mãn tính chịu nhiệt, chống ăn mòn và chống phá hủy tính làm kín MT-1 không được sử dụng cho hệ truyền động tự động trong xe khách và tải nặng

1.2.2.2 Nhóm dầu nhờn dùng trong công nghiệp [38], [41], [49], [69]

Phần lớn các dầu công nghiệp phân loại theo cấp độ nhớt ISO 3448 Việc phân loại này dựa trên độ nhớt động học của dầu nhờn ở 40oC, bao gồm 18 cấp độ nhớt nằm trong dải từ 1,98mm2/s đến 1650mm2/s

Bảng 1.4 Cấp độ nhớt đối với dầu công nghiệp theo tiêu chuẩn ISO 3448 [49],[38]

Cấp độ nhớt ISO (ISO VG) Độ nhớt động học trung bình ở 40oC, mm2/s

Bảng1.5 Phân loại chất lỏng thủy lực theo tiêu chuẩn ISO 6743/4 [49], [38]

Ký hiệu chất lỏng Đặc tính chung của chất lỏng

Dầu khoáng tinh chế không chứa chất ức chếâ

Dầu khoáng tinh chế chứa chất ức chếâ gỉ và chống oxy hóa Dầu như cấp HL nhưng có tính chống mài mòn cải thiện hơn

Dầu như cấp HL nhưng có chỉ số độ nhớt cải thiện hơn

Dầu như cấp HM nhưng có chỉ số độ nhớt cải thiện hơn

Dầu như cấp HM nhưng có tính chống kẹt, đảm bảo chuyển động không trượt nhảy

Chất lỏng tổng hợp không có tính chống cháy đặc biệt

Nhũ tương chống cháy của dầu trong nước có chứa tối đa 20% trọng lượng các chất có thể cháy được

Dung dịch chống cháy có hóa chất pha trong nước chứa tối thiểu 80% nước

Nhũ tương chống cháy của dầu trong nước có chứa tối đa 25% trọng lượng các chất có thể cháy được

Dung dịch chống cháy của polyme trong nước chứa tối thiểu 35% khối lượng nước

Chất lỏng tổng hợp chống cháy trên cơ sở etse của acid phosphoric

Chất lỏng tổng hợp chống cháy trên cơ sở các clohydrocacbon

Chất lỏng tổng hợp chống cháy trên cơ sở hỗn hợp của

HFDR và HFDS

Có thể so sánh phân cấp độ nhớt của dầu bôi trơn theo các hệ thống phân loại khác nhau như biểu đồ dưới đây:

So sánh độ nhớt

50 40

30 20 10W 5W

Hình 1.3: So sánh độ nhớt giữa các hệ thống phân cấp độ nhớt khác nhau [49]

1.2.3 Tính chất cơ bản của dầu nhớt bôi trơn [38], [45], [49], [62], [64], [69]

a./ Độ nhớt: Hiểu theo nghĩa đơn giản nhất độ nhớt là sức cản của dòng chảy

Trong cùng một điều kiện giống nhau về nhiệt độ và áp suất, một chất lỏng có độ nhớt thấp như nước sẽ chảy nhanh hơn và dễ dàng hơn một chất lỏng có độ nhớt cao như si-rô, mật ong

b./ Chỉ số độ nhớt: Chỉ số độ nhớt của một loại dầu nhớt nói lên mức độ ảnh

hưởng của nhiệt độ đến độ nhớt của nó Dầu có độ nhớt rất nhạy với sự thay đổi

của nhiệt độ được cho là có chỉ số độ nhớt thấp; dầu có chỉ số độ nhớt cao ít chịu sự ảnh hưởng của nhiệt độ khi thay đổi hơn

Sự thay đổi độ nhớt theo nhiệt độ

Hình 1.4: Ảnh hưởng của nhiệt độ lên độ nhớt [49],[45]

Chỉ số độ nhớt của một loại dầu được xác định theo độ nhớt động học tại hai nhiệt độ khác nhau là ở nhiệt độ 40oC và 100oC Giới hạn thông thường của chỉ số độ nhớt đối với các loại dầu gốc khoáng là từ 0 đến 100 Dầu có chỉ số độ

nhớt cao hơn 85 được gọi là dầu có chỉ số độ nhớt cao (HVI) Dầu có chỉ số độ nhớt thấp hơn 30 được gọi là dầu có chỉ số độ nhớt thấp (LVI) Còn dầu có chỉ số độ nhớt ở mức trung bình được gọi là dầu có chỉ số độ nhớt trung bình (MVI)

c./ Tính linh động ở nhiệt độ thấp: Khi máy móc hoạt động trong môi trường có

nhiệt độ thấp, dầu vẫn có khả năng linh động và đảm bảo tính bôi trơn của nó

Nhiệt độ thấp nhất mà tại đó dầu nhớt vẫn còn chảy được gọi là điểm rót chảy

d./ Sự ổn định nhiệt độ: Dầu nhớt sẽ bị nóng lên trong khi sử dụng, nhưng không

bị phân hủy tới mức mà nó không còn khả năng bôi trơn hữu hiệu được nữa, hoặc tới mức nó bị phân hủy thành các chất dễ cháy hoặc độc hại

e./ Sự ổn định hóa học: Dầu bôi trơn có thể tiếp xúc với nhiều loại hợp chất khác

nhau nhưng vẫn có khả năng chịu được tác động hóa học đó, nếu không chúng sẽ không thích hợp để sử dụng

Sự ôxy hóa do các phản ứng với ôxy trong không khí là nguyên nhân quan trọng nhất làm hư hại các loại dầu gốc khoáng Nó tạo ra các chất thải acid ăn mòn bề mặt và tạo ra cặn dính trên các bộ phận hoạt động ở nhiệt độ cao Sự ôxy hóa cũng tạo ra chất cặn rắn có thể cản trở dòng chảy của dầu bôi trơn

f./ Đặc tính truyền nhiệt: Dầu nhớt là một chất dẫn nhiệt tốt nên được sử dụng ở

những bộ phận cần dẫn nhiệt ra khỏi ổ trục Khả năng của một chất dẫn nhiệt là

tính dẫn nhiệt của nó Các loại dầu có độ nhớt thấp thường dẫn nhiệt tốt hơn dầu

có độ nhớt cao

g./ Sự ăn mòn: Dầu nhớt phải không mang tính ăn mòn bề mặt kim loại mà nó

tiếp xúc Nhiều loại dầu gốc khoáng có chứa một số lượng nhỏ chất acid nồng độ thấp nhưng thường chúng không có tác hại Tuy nhiên, khi dầu gốc khoáng tiếp xúc với không khí ở nhiệt độ cao chúng sẽ bị ôxy hóa và tạo ra các hợp chất acid lúc này dầu mới có thể mang tính ăn mòn kim loại

Tính kiềm hay acid của dầu nhớt có thể được biểu hiện ở lượng kiềm hoặc acid

cần thiết để trung hòa chúng Việc đánh giá chỉ số trung hòa sẽ chỉ ra mức độ

xuống cấp của dầu đang sử dụng

h./ Khả năng tách nước:

Khi nước được cho vào dầu, bình thường nó sẽ tạo ra một lớp ngăn cách bởi vì nó không hòa tan được Tuy nhiên trong một số trường hợp, nước có thể phân tán trong dầu hoặc dầu trong nước ở dạng những giọt nhỏ li ti Hỗn hợp này được gọi là nhũ tương Trong nhiều ứng dụng trong công nghiệp nên tránh tạo thành nhũ tương Sự tạo thành nhũ tương sẽ có ảnh hưởng không tốt đến khả năng bôi trơn của dầu và có thể làm tăng sự ăn mòn của các bề mặt được bôi trơn

Nước cần phải tách nhanh chóng khỏi dầu bôi trơn để có thể được xả ra và dầu có thể lưu thông trở lại và tiếp tục công việc của nó một cách có hiệu quả

i./ Sự nhũ tương hóa: Mặc dù sự nhũ tương hóa thường không được mong muốn

nhưng có một số dầu nhớt được cố ý pha chế để có thể tạo thành nhũ tương Trong việc gia công kim loại, nhũ tương dầu trong nước được sử dụng bởi vì chúng sẽ làm mát có hiệu quả và bôi trơn tốt cho các dụng cụ cắt Nhũ tương nước trong dầu được sử dụng cho một số dầu thủy lực chống cháy

j./ Khả năng bắt cháy: điểm chớp cháy của dầu là nhiệt độ thấp nhất mà tại đó

bề mặt của dầu bị bắt cháy khi có ngọn lửa đi qua Điều đáng ghi nhận là nguy

cơ cháy ở điểm chớp cháy có thể là rất nhỏ Không những dầu phải được nung nóng đến nhiệt đó mà lửa cũng phải ở gần nhiệt độ đó trước khi nó bắt cháy Dầu bôi trơn gốc khoáng nhẹ thường có điểm chớp cháy vào khoảng 120oC

k./ Khả năng tương thích: Dầu nhớt không được có tác động bất lợi ảnh hưởng

đến các bộ phận khác trong hệ thống nó bôi trơn Thí dụ, dầu nhớt phải thích ứng với các niêm phớt dùng để chặn nhớt, với các đường ống, và với chất sơn, nhựa, hay chất keo mà nó có thể tiếp xúc

l./ Tính độc hại: Dầu nhớt rõ ràng không tạo một nguy hại nào cho sức khỏe

Những dầu nhớt được sử dụng thông thường nhất đều dựa trên gốc khoáng là những chất liệu tương đối vô hại, nhất là nếu chỉ tiếp xúc trong thời gian ngắn Tuy nhiên, dầu nhớt còn chứa các phụ gia là những chất có tác dụng độc hại đối với an toàn và sức khỏe Trong dầu công nghiệp, phụ gia thường chỉ dùng với số lượng nhỏ nên sự nguy hại cũng giảm rất nhiều Những rủi ro có thể xảy ra được hạn chế tới mức tối thiểu bằng những phòng ngừa ý thức chung như không để dầu nhớt tiếp xúc với da nhiều lần hay trong một thời gian dài, và tránh các trường hợp nuốt hoặc hít phải nhớt

Trong trường hợp ứng dụng bất thường với các loại dầu nhớt có chứa các phụ gia độc hại là cần thiết, nhà sản xuất phải cung cấp các bảng chỉ dẫn rõ ràng về các nguy cơ có liên quan và đưa ra các phòng ngừa an toàn cần phải tuân theo

Thông tin này được thông báo cho người sử dụng bởi các Bản Dữ Liệu An Toàn Vật Liệu và các nhãn cảnh báo trên thùng chứa sản phẩm

1.3 DẦU NHỜN BÔI TRƠN TRONG SỬ DỤNG [38], [49], [50], [51], [52],

[53], [54], [55], [56], [69]

Dầu nhớt được đưa vào sử dụng nhằm mục đích bôi trơn, bảo vệ vận chuyển các chi tiết thiết bị máy móc, trong quá trình làm việc dầu sẽ bị biến đổi và mất dần

đi những đặc tính vốn có của nó gọi là dầu trong sử dụng

1.3.1 Đặc tính của dầu đã sử dụng

Dầu nhớt bôi trơn sau một thời gian sử dụng sẽ bị biến tính và tùy theo có thể mất hẳn đi khả năng bôi trơn của nó Nguyên nhân chính làm suy giảm và có thể làm mất hẳn đi khả năng bôi trơn, tính bảo vệ của dầu nhớt là:

+ Dầu bị oxy hóa theo thời gian và theo điều kiện làm việc của máy khắc nghiệt hay bình thường

+ Dầu có thể bị nhiễm bẩn do môi trường làm việc như đất đá, cát, bụi, những chất rắn mang tính ăn mòn, nước… ví dụ trong môi trường khai thác và chế biến than nhiễm bẩn thường do đất, cát, đá, than, quặng, nước …

+ Dầu bị nhiễm bẩn do quá trình đốt cháy nhiên liệu không hoàn toàn trong chu trình cháy-xả của máy sinh ra muội than

+ Dầu bị nhiễm nhiên liệu hay nhiễm nước do quá trình rò rỉ nhiên liệu hay nước trong thiết bị máy móc

Những nguyên nhân trên ảnh hưởng đến tính chất hóa lý của dầu, làm thay đổi hay làm mất hẳn đi những tính năng của dầu bôi trơn, như là:

• Tính bôi trơn của dầu

• Tính tương thích của dầu bôi trơn đối với động cơ cần bôi trơn

• Tính bảo vệ của dầu bôi trơn như chống gỉ, chống ăn mòn, mài mòn, tính làm kín

• Tính ổn định của dầu bôi trơn như bền về nhiệt và làm việc lâu dài

• Tính làm mát, tính tẩy rửa phân tán làm sạch máy

Dựa trên những đặc tính ứng dụng của dầu bôi trơn và những khả năng thay đổi có thể xảy ra của dầu bôi trơn trong quá trình sử dụng đánh giá lại đặc tính ứng dụng liên tục cho quá trình làm việc của dầu bôi trơn và quá trình hoạt động của động cơ thiết bị Những tính chất được quan tâm như:

+ Màu sắc

+ Độ nhớt động học

+ Hàm lượng kim loại ăn mòn trong dầu

+ Trị số kiềm tổng hay acid tổng

+ Hàm lượng nước

+ Độ nhiễm nhiên liệu trong dầu-thường là dầu động cơ ôtô hay môtô

+ Độ nhiễm muội than (soot index)

+ Mức độ phân tán (disperancy)

+ Độ oxy hóa hay độ nitrat hóa

+ Độ nhiễm bẩn trong dầu thủy lực- bằng cách đếm hạt

Đó là những tính chất thường liên quan trực tiếp hoặc gián tiếp đến những ứng dụng còn lại của dầu trong quá trình bôi trơn, liên quan đến những hoạt động và nguy cơ hư hại tiềm ẩn hoặc đang có thực xảy ra trong các chi tiết máy móc thiết

bị

1.3.1.1 Màu sắc: có thể đánh giá độ nhiễm bẩn của dầu, và cũng đánh giá khả

năng phân tán, tẩy rửa của dầu Nếu một dầu động cơ sau một gian sử dụng mà màu sắc vẫn không thay đổi thì phải xem xét tính phân tán và tẩy rửa của dầu này Vì trong quá trình làm việc dầu bị oxy hóa hay nhiễm bẩn và vì sự cháy xảy

ra không hoàn toàn trong chu trình hút-nén-cháy-xả sinh ra muội than hay cặn cacbon Những muội than hay cặn bẩn này sẽ lắng đọng, đóng cặn trên xylanh, piston, xecmăng là những tác nhân gây ăn mòn, mài mòn cục bộ trong thiết bị Nếu dầu tẩy rửa và phân tán tốt thì cặn bẩn và muội than sẽ được tẩy rửa và phân tán vào trong dầu tránh hiện tượng ăn mòn, mài mòn hay tắc nghẽn cục bộ trong động cơ dẫn tới dầu bị biến đổi màu so với màu ban đầu của dầu

1.3.1.2 Độ nhớt động học của dầu: sự thay đổi độ nhớt động học của dầu bôi trơn

cũng tức là kéo theo những biến tính trong dầu ví dụ như dầu bị oxy hóa cao, dầu

bị nhiễm bẩn, bị nhiễm nhiên liệu hay bị nhiễm nước

1.3.1.3 Hàm lượng nước: việc tăng hàm lượng nước trong dầu một cách bất

thường là hiện tượng rò rỉ nước từ hệ thống làm lạnh, từ việc hư miếng đệm đầu piston, nứt xylanh, nứt piston hay do quá trình lưu giữ không đảm bảo

1.3.1.4 Trị số kiềm tổng hay trị số acid tổng: Trong quá trình làm việc dầu bị oxy

hóa sinh ra acid hay thiết bị sử dụng nhiên liệu đốt sinh ra những tác nhân tạo acid, đặc biệt là nhiên liệu chứa hàm lượng lưu huỳnh cao Chính những acid này là những tác nhân ăn mòn quan trọng trong động cơ Trị số kiềm tổng trong dầu bôi trơn có tác dụng trung hòa những acid sinh ra này nhằm bảo vệ động cơ và giảm biến tính của dầu Do vậy, sự thay đổi acid tổng hay trị số kiềm tổng cho ta biết thời gian sử dụng của dầu Thông thường, đối với dầu động cơ người ta thường theo dõi hàm lượng kiềm tổng (TBN) trong dầu, còn đối với dầu thủy lực, dầu công nghiệp hay các loại dầu khác thường theo dõi giá trị acid tổng(TAN)

1.3.1.5 Độ nhiễm bẩn, độ phân tán: Sự nhiễm bẩn dầu bởi muội carbon (soot) do

quá trình cháy không hết tạo ra gọi chỉ số muội than (soot index) Việc phân tán

và giữ cho muội than này không liên kết với nhau và ở trạng thái lơ lửng gọi là

khả năng phân tán của dầu(disperancy)- thường áp dụng cho dầu động cơ

1.3.1.6 Hàm lượng kim loại trong dầu: ngoài những kim loại thông thường có mặt

trong dầu bôi trơn để tăng cường những đặc tính theo yêu cầu như Ca, Mg, Zn, sự xuất hiện những kim loại khác trong dầu như Fe, Pb, Cr, Cu, Si, Al, Sn cũng tức là khả năng ăn mòn kim loại có thể xảy ra trên trục khuỷu, trục cam, vòng đỡ, xylanh piston xec măng hay vòng piston…Tùy theo vật liệu sản xuất các chi tiết máy cấu thành nên thiết bị của mỗi nhà sản xuất thiết bị máy móc khác nhau mà giới hạn những kim loại này có thể khác nhau

1.3.1.7 Độ nhiễm nhiên liệu: việc rò rỉ đường dẫn nhiên liệu hay tạo giọt ở đầu

phun; việc rò rỉ trên bơm chuyển vận hay sự khiếm khuyết của bộ phun điều

phối nhiên liệu (defective spray patterns); sự mòn của bơm phun hay mòn của vòng đệm, thời gian bơm phun (injector) không hợp lý dẫn tới sự nhiễm nhiên

liệu trong dầu Việc nhiễm nhiên liệu có thể làm tăng hay giảm độ nhớt động học của dầu tùy thuộc vào loại nhiên liệu Đối với động cơ xăng hay động cơ dùng nhiên liệu có độ nhớt động học thấp thì việc nhiễm nhiên liệu sẽ làm giảm độ nhớt động học của dầu bôi trơn

1.3.1.8 Độ oxy hóa hay độ nitrat hóa trong dầu động cơ hay dầu turbine: trong

điều kiện làm việc khắc nghiệt dầu bị oxy hóa hay nitrat hóa làm tăng độ nhớt động học của dầu

• Độ oxy hóa: dầu sau thời gian sử dụng sẽ bị oxy hóa tạo thành các acid, alcohol, ester và cạên nhựa Cặn nhựa tan trong toluen nhưng không tan trong pentan Thông thường người ta lấy hiệu số giữa cặn không tan trong pentan và toluen làm thước đo về mức oxy hóa trong dầu Một số nhà sử dụng động cơ diesel dùng sự khác biệt này để đánh giá mức độ oxy hóa của dầu trong quá trình sử dụng bằng cách xây dựng mối tương quan giữa điều kiện sử dụng động cơ và hiệu số cặn không tan trong pentan và toluen

• Độ nitrat hóa : tức là đo độ nitơ khí quyển trong quá trình cháy với dầu, đây là

đặc trưng chủ yếu của động cơ khí (natural gas) và một vài động cơ LPG Độ nitrat cao sẽ gây nên sự tuần hoàn khí trong máy (crankcase) không hoàn

toàn, đánh lửa không đúng, làm sai hệ thống PCV hoặc sai tỷ lệ hỗn hợp nhiên liệu/khí Việc tăng các acid nitrat hữu cơ dẫn tới hình thành những acid gây ăn mòn động cơ Bằng phương pháp đo phổ hồng ngoại người ta có thể đánh giá độ oxy hóa và độ nitrat hóa.

1.3.1.9 Độ nhiễm bẩn trong dầu thủy lực: ngoài sự nhiễm bẩn thông thường trong

dầu thủy lực như nhiễm bẩn từ các loại dầu khác là dầu động cơ hay dầu truyền

động, độ lọc trong dầu thủy lực (filter index) được đặc biệt quan tâm vì chỉ tiêu

này liên quan trực tiếp đến sự nhiễm bẩn cơ học, đây chính là những tác nhân ăn mòn, mài mòn kẹt xước trong hệ thống thủy lực Độ nhiễm bẩn cơ học trong dầu thủy lực được xác định bằng cách đếm lượng hạt trên mỗi nhóm kích thước hạt hoặc dùng phương pháp lọc xác định hàm lượng cặn

1.3.2 Những nghiên cứu về sự thay đổi dầu nhờn trong động cơ và ảnh hưởng của dầu bôi trơn đến động cơ

1.3.2.1 Sự oxy hóa dầu trong quá trình sử dụng

Theo Richard Dixon [58], [60], [61] dầu bôi trơn bị xuống cấp là do dầu bị oxy hóa thành các acid carboxylic Những acid này là nguyên nhân gây nên ăn mòn trong thiết bị và thường tạo nên cặn bùn làm tăng độ nhớt của dầu bôi trơn

Hình 1.5: Sự oxy hóa dầu bôi nhờn [58]

Các gốc- RADICALS Các Peroxit-PEROXIDES

Quá trình oxy hóa

Giai đoạn cơ sở chống oxy hóa khử loại các gốc

Giai đoạn hai chống oxy hóa là khử loại các peroxit

Các hydrocacbon bị oxy hóa khác nhau tùy theo các nguồn dầu khác nhau Phụ gia chống oxy hóa trong dầu ngăn ngừa sự oxy hóa tuy nhiên không phải là100% cho các quá trình không thuận nghịch Các acid hình thành bị trung hòa bởi các những tác nhân kiềm của phụ gia trong dầu, tuy nhiên nếu lượng acid cao quá sẽ gây nên hiện tượng ăn mòn Sự nhiễm nước trong dầu dẫn tới các acid có thể hòa tan trong pha nước và việc trung hòa các acid sinh ra sẽ khó thực hiện

Các acid hình thành là do việc tách (hay đứt) những liên kết cacbon dưới tác nhân oxy để tạo thành các gốc cabon và các peroxit là tiền thân của những sản

phẩm acid hữu cơ (hình 1.5) Điều này ít xảy ra đối với liên kết cacbon trong pha

hơi, nhưng sự ăn mòn vẫn có thể xảy ra trong hệ pha hơi đậm đặc Hơi ăn mòn không được trung hòa bởi tác nhân kiềm trong dầu bôi trơn, nhưng ăn mòn trong chân không có thể kiểm soát được bằng những phụ gia bay hơi được pha chế trong dầu nhờn Hình ảnh dưới đây miêu tả sự xuống cấp của dầu không chứa phụ gia ức chế oxy hóa:

Hình 1.6: Quá trình oxy hóa của dầu theo thời gian [61]

Trên hình cho thấy rằng khi dầu làm việc vượt qua giai đoạn cảm biến

(Induction Period) - giai đoạn làm việc của dầu thì sự tạo thành các acid là rất rõ

nét và mạnh mẽ Nồng độ acid tăng rất nhanh vượt ngưỡng nồng độ cấu phần cơ

bản - base fluid trong khi nồng độ cấu phần cơ bản lại giảm nhanh cho thấy sự

xuống cấp của dầu một các rõ rệt Hiện tượng này xảy ra có thể gây thiệt hại rất nhiều cho thiết bị và chỉ bằng cách thay dầu mới là phương pháp xử lý tốt nhất

Ở giai đoạn cảm biến các tác nhân oxy hóa, các gốc peroxit hầu như không tăng

lên, việc dùng bộ lọc (oil filter) có thể loại được nước và các hạt cabon nhưng lại

không loại được các peroxit cũng như những chất đã bị oxy hóa Do vậy, việc thêm phụ gia hay châm thêm dầu vào không thể đạt được chất lượng như dầu mới vì một phần phụ gia bị trung hòa bởi các chất oxy hóa hiện hữu dù rằng các đặc tính lý tính và đặc tính kiểm tra có thể chấp nhận được, song thời gian làm

việc của dầu này vẫn không bằng dầu mới - fresh oil

1.3.2.1 Sử dụng dầu bôi trơn hợp lý làm giảm lượng tiêu hao nhiên liệu sử dụng

[63] Tiết kiệm và duy trì sự tiết kiệm nhiên liệu là đề tài quan trọng và là vấn đề rất được quan tâm nhiều ở quốc gia nhằm giảm lượng khí thải CO2 Các quốc gia châu Âu đề ra mục tiêu cho năm 2008 với mức tiêu thụ 140g nhiên liệu/km hay 47mile/galon nhiên liệu cho các động cơ ôtô chạy xăng Đây là một thử thách lớn cho các nhà thiết kế và sản xuất động cơ cùng việc lựa chọn dầu bôi trơn cho chúng Thực nghiệm chỉ ra rằng động cơ sử dụng dầu bôi trơn SAE 5W/30 chứa phụ gia cải thiện ma sát tiêu thụ nhiên liệu tiết kiệm hơn khi sử dụng dầu SAE 15W/40 không chứa phụ gia cải thiện ma sát Tuy nhiên, việc tiết kiệm nhiên liệu còn phụ thuộc nhiều yếu tố khác như thời tiết, thời gian xe chạy và ngay bản thân người tài xe…vv Tiết kiệm một cách đơn giản trên cùng một điều kiện là bằng cách sử dụng dầu và thay dầu hợp lý mang lại lợi ích không

chỉ đối với dầu mới mà còn tiết kiệm cho quá trình lưu trữ và sử lý dầu thải (used

oil) Nhóm dầu chính bôi trơn tiết kiệm nhiên liệu là SAE-5W/20, SAE-0W/30

và SAE-0W/20

Thực hiện việc thử nghiệm như Sequence VI-B kiểm tra sự tiêu hao nhiên liệu trên mô hình PSC Mini-Traction Machine (MTM) để xác định đường cong Stribeck của dầu với nhiệt độ và tải trọng của dầu khác nhau Hơn nữa oxy hóa dầu theo Sequence IIIE, rồi sử dụng dầu này kiểm tra lại trên thiết bị MTM Kết quả đưa ra cho một nhóm những dầu nhờn tiết kiệm nhiên liệu bao gồm dầu SAE 0W/20 chứa phụ gia cải thiện hệ số ma sát Kết quả cũng chỉ ra hàm lượng Photpho và soot của dầu cũng ảnh hưởng đến đường cong Stribeck

Thực nghiệm trên máy PCS Mini-Traction theo Sequence VI-B Engine Test và Sequence IIIE cho thấy [63]:

+ Sequence VI-B trên thiết bị MTM (Mini-Traction Machine) với những tốc độ

khác nhau từ 0-4000mm/s Trong mỗi điều kiện thực nghiệm, trước khi lấy kết quả đo chính thức phải đảm bảo rằng những phụ gia chứa trong dầu kiểm tra (phụ gia chống ăn mòn ZDTP và phụ gia cải thiện ma sát) có đủ thời gian để hình thành tạo nên lớp film hoạt động bề mặt Hình 1.7 chỉ ra hệ số ma sát khoảng sau sáu lần chạy thử mới cho lần thứ bảy có hệ số ma sát ổn định để thực hiện phép đo lấy kết quả

Hình 1.7: Hệ số ma sát theo tốc độ tăng Hình 1.8: Đường cong hệ số ma sát điển cùng với số lần thử nghiệm dầu động hình đối với dầu động cơ ôtô SAE 10W/40

cơ ôtô SAE 10W/40 không chứa phụ phụ gia cải thiện ma sát

Dễ dàng thấy rằng đường cong hệ số ma sát đặc trưng nhận được trên hình 1.8 được xem xét như vùng giới hạn và vùng bôi trơn hỗn hợp Ở nhiệt độ thấp thật thích hợp cho bắt đầu một chế độ thủy động học.

+ Sequence IIIE kiểm tra sự oxy hóa bằng không khí để xem xét đặc tính oxy hóa của dầu Theo dõi độ nhớt ở 40oC, chỉ số kiềm tổng TBN và chỉ số acid tổng TAN Kết quả thực nghiệm cho thấy độ nhớt của dầu giảm trong thời gian đầu

sau đó tăng rất nhanh ở giai đoạn sau (các thử nghiệm trên dầu SAE 5W/20, SAE

0W/30 và SAE 0W/20 - có chứa phụ gia cải thiện ma sát Molybdenum)

Hình 1.9: Độ nhớt của dầu tăng theo Hình 1.10: Giá trị TBN giảm theo thời thời gian sử dụng gian sử dụng

Giá trị kiềm tổng TBN trong giai đoạn đầu giảm khá nhanh rồi giảm nhẹ khá ổn định cho đến giai đoạn cuối thì giá trị TBN giảm xuống rất nhanh

Còn giá trị acid tổng lại giảm nhẹ trong giai đoạn đầu, tăng nhẹ trong giai đoạn hai và giai đoạn ba lượng acid tổng TAN tăng rất nhanh tương ứng với giá trị kiềm tổng TBN giảm nhanh và độ nhớt động học tăng nhanh

Hình 1.11: Giá trị TAN của dầu tăng theo Hình 1.12: Hệ số ma sát của dầu mới thời gian sử dụng và dầu sử dụng 0W/20 với Mo FM

ở 125 o C và tải trọng 1.25 GPa

Kết hợp phương pháp thử nghiệm Sequence IIIE trên Mini-Traction Machine (MTM) xem xét đặc tính tiết kiệm nhiên liệu của sự bôi trơn:

• Sử dụng dầu mới trong thiết bị MTM theo điều kiện Sequence VI-B

• Theo dõi sự tăng độ nhớt của dầu bôi trơn theo Sequence IIIE

Hình 1.13: Hệ số ma sát của dầu mới và Hình 1.14: Ảnh hưởng của hàm lượng dầu sử dụng 0W/20 với Mo FM ở 45 o C soot lên hệ số masát ở 125 o C và

và tải trọng 0,82 Gpa 1,25 GPa

• Thử nghiệm dầu đã qua oxy hóa theo Sequence IIIE trên thiết bị MTM và

so sánh với kết quả thử nghiệm trên dầu mới

Kết quả thử dầu SAE 0W/20 chứa phụ gia cải thiện ma sát Molybden (Mo FM)

trên máy MTM cho thấy độ nhớt động học tăng đối với Sequence IIIE là: Δ Vk40 (cSt) = 0,85 ; Δ Vk100 (cSt) = 0,27 và độ nhớt động học trong Sequence VI-B thường xuyên cao so với đặc tính dầu bôi trơn thông thường trên một thiết

bị Với giả thiết chúng ta oxy hóa dầu theo sequence IIIE với thời gian kéo dài hơn cho dầu điển hình chứa Mo FM thì độ nhớt tăng khoảng 0,5 cSt ở 100oC đối với Sequence VI-B mức oxy hóa nhận được là rất cao, đây là đặc thù của kết quả tạo lớp trên [63]

Hình 1.12 và hình 1.13 cho thấy trong vùng tốc độ ≤1000mm/s hệ số ma sát của

dầu mới hầu như là một hệ số còn đối với dầu đã qua oxy hóa (aged oil) thì lại

hoàn toàn khác:

• Dầu đã qua oxy hóa mới đưa vào thử nghiệm thì hệ số ma sát của dầu sẽ cao hơn rất nhiều so với dầu mới nhất là ở tốc độ thấp

• Không quan tâm đến thủy động học bôi trơn của dầu, nhưng thực nghiệm

cho thấy phụ gia cải thiện ma sát Molipden (Mo FM) ảnh hưởng đến sự

khử oxy hóa làm giảm đi tính oxy hóa của dầu mang lại hữu ích cho thủy động học bôi trơn

Hình 1.14 là kết quả thực nghiệm dầu SAE 15W/40 trên Mini-Traction Machine (MTM) với những nồng độ soot khác nhau [63] Kết quả cho thấy hàm lượng soot ảnh hưởng đến khả năng của ZDTP trong việc tạo thành film chống ăn mòn Xem như film ZDTP chống ăn mòn là một lớp ma sát cao, số đo hệ số ma sát

thực hiện trong giới hạn là thấp hơn đối với dầu bị tro (soot) Trên thực tế cho

thấy soot trong dầu tác động mạnh đến việc ăn mòn do cản trở việc tạo thành film bảo vệ bề mặt của phụ gia chống ăn mòn

Hình 1.15:Bề mặt của lớp film tạo thành trong thiết bị MTM với các hàm lượng soot (cặn than) khác nhau [63]