Giáo trình Ma sát hao mòn và bôi trơn

Ma sát hao mòn và bôi trơn 
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ MA SÁT H AO MÒN
VÀ BÔI TRƠN
1.1. Ma sát ngoài
1.1.1. Khái niệm
Ma sát ngoài là hiện tượng luôn luôn xuất hiện khi có sự
chuyển động tương đối giữa các vật thể tiếp xúc nhau và có sự
tương tác cơ học với nhau. Đặc trưng cơ bản của ma sát ngoài là lực
ma sát, tức là lực cản trở sự dịch chuyển tương đối. Ma sát là kết 
quả của nhiều dạng tương tác phức tạp khác nhau, trong đó diễn ra
các quá trình cơ học, hoá – lý học, điện học và nhiều quá trình khác.
Quan hệ giữa các quá trình ấy có thể rất khác nhau phụ thuộc vào
đặc tính tải , tính chất của vật liệu và môi trường.
Điều kiện của ma sát ngoài muôn hình muôn vẻ. Tuy nhiên,
điều đó không có nghĩa là không thể có các quy luật thích hợp dành
cho những quá trình ma sát nhất định. Trước tiên, điều đó liên quan
tới những điều kiện mà trong đó, quan hệ giữa các dạng tương tác
khác nhau mang đặc tính hoàn toàn xác định, cho phép thiết lập 
những quy luật của ma sát xuất phát từ các định luật chuyển động
tổng quát, định luật bảo toàn năng lượng, các nguyên lý cực tiểu
v.vmột ví dụ rất rõ về vấn đề này là các quá trình ma sát và hao
mòn điển hình cho sự hoạt động bình thường của động cơ.
Ma sát ngoài trong các máy móc, động cơ, cơ cấu, dụng cụ và
thiết bị là hiện tượng rất phổ biến. Biểu hiện có hại của ma sát
ngoài thể hiện ở sự mất mát công suất, sự hao mòn và hư hỏng các
bề mặt tiếp xúc; còn ma sát có lợi được ứng dụng trong những thiết
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
bị ma sát dùng để truyền chuyển động, truyền lực và trong sự hoạt 
động của các bộ phận làm việc của máy móc.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
1.1.2. Phân loại
Do đặc tính tiếp xúc, chuyển động và sự có mặt hay không
của môi trường bôi trơn người ta phân loại ma sát theo những đặc
trưng khác nhau sau đây:
1.1.2.1. Theo dạng chuyển động
Căn cứ theo các dạng chuyển động phân ra: Ma sát trượt, ma
sát lăn, và ma sát xoay.
 Ma sát trượt: là ma sát giữa hai bề mặt tiếp xúc của
chuyển động trượt tương đối, mà vận tốc tại các điểm tiếp xúc có thể
khác nhau giá trị nhưng cùng phương.
 Ma sát lăn: là ma sát giữa hai bề mặt tiếp xúc của chuyển
động lăn tương đối, mà vận tốc tại các điểm tiếp xúc cùng giá trị và
cùng phương.
 Ma sát xoay: là ma sát giữa hai bề mặt tiếp xúc của
chuyển động xoay tương đối, mà vận tốc tại các điểm khác nhau
khác nhau về giá trị và phương.
 Ma sát hỗn hợp: là tổ hợp của các dạng ma sát trượt, lăn, xoay
1.1.2.2. Theo điều kiện bôi trơn bề mặt
 Ma sát không bôi trơn: là ma sát của hai vật rắn khi bề mặt
không có điều
kiện khẳng định sự tồn tại chất bôi trơn hoặc bất kỳ chất khác (ma sát 
khô).
 Ma sát ướt: là ma sát giữa hai bề mặt được phân tách bởi các
lớp chất lỏng
chuyển động tương đối, mà các ứng xuất tiếp tạo nên lực ma sát.
 Ma sát giới hạn: là ma sát của hai vật rắn khi tồn tại giữa
hai liên kết của chúng một lớp chất lỏng rất mỏng cỡ phân tử đến
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
0,1µm với tính chất khác với tính chất của toàn khối bôi trơn.
1.1.2.3.Theo động lực học tiếp xúc
 Ma sát tĩnh: là ma sát tương ứng với sự dịch chuyển trạng
thái dịch chuyển ban đầu sang trượt.
 Ma sát động: là ma sát xuất hiện trong quá trình chuyển động
tương đối của
vùng tiếp xúc.
1.1.2.4.Theo điều kiện làm việc
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
 Ma sát bình thường: là ma sát khi làm việc ở điều kiện bình
thường. Sự phá hoại bề mặt ở chỗ tiếp xúc chỉ diễn ra trong những 
thể tích kim loại vô cùng nhỏ. Trong quá trình biến dạng và hình
thành các cấu trúc bảo vệ thứ cấp đặc trưng cho điều kiện ma sát
bình thường, chỉ có những lớp bề mặt với độ dày 200 – 1000 Ǻ 
tham ra mà thôi. Điều đó có nghĩa là các hiện tượng chủ yếu chỉ tập
trung trong các thể tích siêu vi mô của lớp bề mặt.
 Ma sát không bình thường:
Ma sát không bình thường là ma sát khi làm việc ở điều kiện không 
bình thường. Trong chế độ ma sát ngoài bình thường, điều kiện tiếp
xúc được đặc trưng bởi sự có mặt của các cấu trúc thứ cấp chịu tải có
các tính chất nhất định. Bất kỳ sự phá hoại nào của điều kiện ấy điều
dẫn tới các hiện tượng không bình thường. Đầu tiên các hiện tượng
này xảy ra đồng thời với ma sát ngoài, sau đó chúng làm ma sát
ngoài biến chất hoàn toàn, chuyển thành nội ma sát, cắt, và cuối cùng
làm đình chỉ chuyển động.
1.1.3. Bản chất của ma sát 
ngoài
Việc tìm hiểu bản chất của ma sát ngoài rất cần thiết cho việc
xây dựng mô hình của quá trình, mô tả quá trình này về phương 
diện lượng và điều khiển sự tiến triển của nó. Kiến thức về các cơ
chế ma sát là cơ sở để giải quyết nhiều bài toán lý thuyết và thực
tiễn về các vấn đề tính chống mòn, tính chống ma sát và tính ma sát. 
Trước hết, kiến thức này rất cần thiết cho việc lý giải và tổ hợp các
kết quả nghiên cứu thực nghiệm rất phong phú và các tài liệu thực
tế lớn lao đúc rút được từ kinh nghiệm của các ngành công nghiệp.
Có rất nhiều công trình đề cập đến các đặc tính số lượng của ma
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
sát (lực và hệ số ma sát). Song, số lượng các công trình nghiên cứu
bản chất của quá trình ma sát ngoài lại rất ít. Việc nghiên cứu bản
chất của ma sát ngoài phức tạp ở chỗ, cần phải nghiên cứu toàn bộ
tổ hợp các hiện tượng cơ học, vật lý, hoá học, điện học và các hiện
tượng khác nữa có ở trong vùng tiếp xúc. Việc nghiên cứu động
học ma sát cũng rất khó khăn vì chỉ có những thể tích rất nhỏ của
các lớp bề mặt tham gia vào quá trình ma sát, hơn nữa, lại không thể 
quan sát trực tiếp sự tiếp xúc.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
Do kết quả nghiên cứu theo các hướng khác nhau, tiến hành
trong những điều kiện không giống nhau và ở các mức độ khác
nhau nên đã xuất hiện những quan niệm và những mô hình ma sát
mâu thuẫn nhau. Thông thường, các mô hình ấy được mở rộng trên
toàn khoảng điều kiện ma sát.
Trong việc nghiên cứu ở điều kiện thí nghiệm, người ta lại chú ý
quá nhiều đến các quá trình không bình thường: hàn và cắt cầu hàn,
thâm nhập và cầy xước, xước tế vi, tạo u, chuyển vật liệu, v.v
Trong khi đó, trong thực tiễn sản xuất, nhờ có các hoạt động liên tục
và có phương pháp về thiết kế, chế tạo và sử dụng nên người ta đã
tạo ra được những điều kiện của ma sát ngoài bình thường, tức là
bảo đảm có hệ số ma sát nhỏ đối với các cặp liên kết chống ma sát,
có hệ số ma sát tối ưu đối với cặp liên kết ma sát trong điều kiện
bảo đảm hao mòn bề mặt cho phép. Những điều kiện này tương ứng
với hao mòn cơ hoá (ôxy hoá), mà cơ sở của nó là sự cân bằng động
giữa các quá trình phá hoại và phục hồi các cấu trúc thứ cấp được
hình thành khi ma sát. Đồng thời, trong thực tế, người ta cũng đã
vạch ra cả những điều kiện ma sát không bình thường, tức là
những điều kiện mà ứng với chúng, diễn ra các hiện tượng hư hỏng
bề mặt không cho phép (tróc loại I và II, cày xước, cắt tế vi, v.v);
khả năng xuất hiện của các quá trình ấy cũng khá lớn.
Việc khám phá bản chất của ma sát ngoài rất phức tạp, yêu
cầu phải xác lập bản chất này một cách rỏ ràng và có căn cứ. Muốn
vậy, cần phải phân biệt giới hạn các quá trình ma sát ngoài bình
thường và sức cản của các dạng hư hỏng khác nhau của các bề mặt
tiếp xúc; cần phải nghiên cứu bản chất, nguyên nhân và cơ chế ma 
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
sát trên quan điểm cơ bản về sự chuyển hoá năng lượng của các 
dạng tác dụng động lực bên ngoài thành năng lượng của các quá
trình bên trong, với sự phân tích các quan hệ năng lượng và
nguyên lý cực tiểu, với các quan điểm hiện đại của vật lý chất rắn 
(lý thuyết biến vị) về trạng thái ứng suất – biến dạng, về các hiện
tượng hoá lý (dính kết, hấp phụ và khuếch tán), đồng thời có lưu ý
đến những kinh nghiệm thực tiễn có giá trị.
Ngoài ra cần xây dựng mô hình ma sát ngoài bình thường, lý
luận về sự sai
khác so với mô hình do có sự phá hoại các điều kiện bình thường
và sự xuất hiện
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
các dạng hư hỏng không cho phép (tróc loại I và II, thâm
nhập vào nhau cầy xước,), đồng thời nghiên cứu động học
của các quá trình ma sát ngoài.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
Chương 2: 
Một vài hiện tượng xảy ra khi ma 
sát
Chúng ta biết rằng, các chi tiết máy thường làm bằng kim loại và
hợp kim. Chúng có cấu tạo tinh thể, ứng với liên kết chặt chẽ nhất
giữa các nguyên tử.Trong mạng hoàn thiện, các nguyên tử xắp xếp
có chu kỳ điều đặn, theo một chật tự nhất định và kéo dài đến vô 
cùng, tuy nhiên, trong thực tế, cấu trúc chẩn luôn luôn có sự sai lệch, 
đó là “lỗ trống”, các nút mạng thiếu nguyên tử hoặc các nguyên tử
“biến vị” nằm ở khoảng giữa hai nút mạng. Các nguyên tử này có
thể là kim loại hoặc hợp kim gốc. Củng có thể là tạp chất ngẩu nhiên
hoặc kim loại gốc.
Khi các chi tiết lắp ghép chuyển từ trạng thái ban đầu sang trạng
thái làm việc, bề mặt tiếp xúc sẽ có sự dịch chuyển tương đối với
nhau. Các chi tiết sẽ chiệu áp suất và biến dạng dẻo. Biến dạng
dẻo của kim loại bao gồm: sự chuyển động và sinh sôi các sai lệch
mạng. Nó có thể là quá trình trượt dưới tác dụng của ứng suất theo
các phương hoặc theo mặt phẳng tinh thể xác định và được thể hiện
dưới dạng một hệ các dải trượt song song trên bề mặt hoặc củng có
thể theo dịch chuyển các nguyên tử trong mặt phẳng ứng suất tiếp
lớn lớn nhất để chiếm các “lỗ trống” hoặc sự xâm nhập các nguyên
tử vào mạng tinh thể đàn hồi củng như sự di chuyển các nguyên tử
“biến vị” cùng các “đám mây” điện tử của nó theo phương có thể.
Cuối cùng biến dạng dẻo có thể do sự dịch chuyển hoặc sự
quay tương đối giữa các hạt với nhau. Hiện tượng biến dạng dẻo
trong các lớp mỏng trên bề mặt hai chi tiết lắp ghép chiệu ma sát
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
làm suất hiện các dải trượt trên bề mặt của chúng với tốc độ gồ ghề
khoảng 20 Ǻ , có nhiều sai lệch và có độ hoạt hoá cao.
Sau một vài chu kỳ trượt, lớp ôxy hoá ban đầu trên các bề mặt bị
phá vỡ làm lộ ra khoảng bộ mặt “sạch vật lý” đã bị biến dạng dẻo và
bị hoạt hoá ở trên bề mặt của hai chi tiết lắp ghép. Bề mặt “sạch vật
lý” đã bị biến dạng dẻo và bị hoạt hoá ở trên bề mặt của hai chi tiết
lắp ghép. Bề mặt “sạch vật lý” có những tính chất đặc biệt: các
nguyên tử ở lớp bề mặt dễ bị phát xạ mất điện tử lớp ngoài, hoặc
nhập thêm điện tử trở thành các nguyên tử có năng lượng tự do lớn 
hơn.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
Cuối cùng các “lỗ trống” và các nguyên tử “biến vị” chúng
tạo ra khả năng tương tác vật lý, hoá học mạnh hơn bên trong .
Tương tác của chúng với nhau và với môi trường là những 
tương tác chủ yếu xảy ra khi ma sát. Sau đây sẽ xem xét kỹ một số
tương tác đó. Tuy nhiên theo PGS- TS Dương Đình Đối có nhiều
hiện tượng trong ma sát chưa cắt nghĩa nổi. Vì ma sát là”ma” mà 
là “ma” thì lúc ẩn lúc hiện, biến hoá khôn lường.
1.1.4.1. Tương tác với các hoạt chất
hoá học
Trong trường hợp các bề mặt chi tiết bị biến dạng dẻo, có sự
suất hiện các dải thể tích trượt sẽ tạo ra các khoảng bề mặt “sạch vật 
lý”. Nếu bề mặt “sạch vật lý” đã bị biến dạng dẻo, tiếp xúc với các
chất có hoạt tính hoá học mạnh như: O, P, S, thì các chất này có
thể hấp phụ vật lý, hoá học trên bề mặt, củng có thể khuếch tán, hoà
tan và tạo thành dung dịch rắn hoặc tác dụng với kim loại tạo thành
hợp chất. Điều này xuất hiện, tồn tại, mất đi củng như tốc độ tiến
triển của mỗi quá trình đối với nhau; ảnh hưởng của mỗi quát trình
riêng biệt và tổng hợp các quá trình đối với ma sát, hao mòn rất
phức tạp, những chất quan trọng. Chẳng hạn, khi tiếp xúc với Ôxy
tuỳ vào điều kiện có thể sảy ra các quá trình sau đây:
Sự hình thành màng Ôxy đã bị phân ly, hấp phụ trên bề mặt
chi tiết-hấp phụ
hoá
học.
Sự liên kết Ôxy thành phân tử trên bề mặt các lớp trước – hấp
phụ vật lý.
Sự hình thành màng Ôxy – phản ứng Ôxy hoá.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
Bề mặt phân cách của màng Ôxy với kim loại gốc, đặc biệt tinh
khiết, mới gần phẳng với các hợp kim có dạng sóng với nhiều mấp
mô có biên độ khác nhau. Kim loại và Ôxy tác dụng cơ học lẩn
nhau. Trong Ôxy thường xuất hiện ứng suất nén, còn trong kim loại
ứng suất kéo, điều này tạo điều kiện bong tách Ôxy ra khỏi kim loại
dọc theo bề mặt phân cách.
1.1.4.2. Tương tác với các hoạt
chất bề mặt
Khi bề mặt “sạch vật lý” của kim loại đã bị biến dạng, đã tiếp xúc
với các chất có ngồn ngốc hữu cơ (các axit béo, rượu, xà phòng)
hoặc dầu, mỡ là sản phẩm của
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
Cacbuahyđrô có mạch đủ dài, sẽ hấp phụ vật lý trên bề mặt tạo nên
lớp định hướng tựa tinh thể, có đặc tính bám dính và xoa trơn. lớp
định hướng này chỉ tồn tại trên bề mặt kim loại ở một bề dày giới
hạn. Nó chiệu nén và có khả năng trượt dễ dàng. Người ta gọi các
chất hấp phụ này là chất hoạt tính bề mặt và lớp định hướng tựa 
tinh thể này là lớp giới hạn.
Khi có chất hoạt tính bề mặt hấp phụ, các nguyên tử có độ giảm
tự do năng lượng lớn hơn, ứng suất chảy và ứng suất bền của lớp bề
mặt kim loại giảm đi. Do đó, công biến dạng cho một đơn vị thể
tích giảm đi rất nhiều. đó là hiện tượng hoá dẻo hấp phụ hay còn gọi 
là hiệu ứng Rebinder dạng ngoài.
Khi biến dạng nếu có chất hoạt tính bề mặt thì bề mặt dày dải
trượt nhỏ hơn hàng chục lần (3 – 4µm) so với bề dày dải trượt
kim loại tiếp xúc với không khí (50µm). Trong trường hợp có độ
giảm bề mặt thật mạnh ở lớp bề mặt thì có thể nảy sinh các vết nứt
tế vi, các chất hoạt tính bề mặt chui vào các vết nứt này tạo ra hiệu 
ứng Rebinder trong ấy và làm cho các vết nứt phát triển nhanh.
Đó là hiện tượng “hoá dòn hấp phụ” gọi là hiệu ứng Rebinder dạng
trong.
Nếu có hoạt chất bề mặt hấp phụ trên bề mặt kim loại nhưng
trong môi trường chân không hoặc khí trơ thì có hiệu ứng Rebinder 
thuần nhất. Giá trị của nó trong trường hợp này lớn gấp trăm ngàn
lần trong trường hợp thuần nhất.
Hiệu ứng Rebinder dạng ngoài không thuần khiết làm giảm ma
sát, tối thiểu hoá bề mặt kim loại bị biến dạng và hao mòn. Song
hiệu ứng Rebinder dạng trong có thể gây phá huỷ dòn ở áp suất lớn.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
Có thể lợi dụng để rút ngắn thời gian rà máy, Còn dạng thuần nhất
có thể lợi dụng để tăng năng suất cắt gọt.
1.1.4.3. Hình thành “cầu hàn
khuếch tán”
Khi hai bề mặt “sạch vật lý” của cặp ma sát A,B xâm nhập
vào nhau, tạo ra khoảng cách nguyên tử giữa chúng thì có thể xảy
ra sự khuếch tán kim loại sang nhau, hình thành “cầu hàn khuếch
tán” hay còn gọi là “cầu hàn nguội” - sự “kết dính”.
Khi cặp ma sát là các kim loại cùng bản chất thì cầu hàn này
được gọi là “đồng
kết”. Khoảng cách, thời gian và nhiệt độ có ảnh hưởng
đến khuếch tán.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
Như vậy, khi ma sát, tại chổ tiếp xúc xảy ra các tương tác cơ,
lý hoá, điện  giữa hai chi tiết với nhau (chủ yếu là lớp bề
mặt) và với môi trường. kết quả của quá trình tương tác ấy
làm hình thành, tồn tại và mất đi theo chu kỳ, những lớp thứ
cấp dẩn đến sự hao mòn các chi tiết máy.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
Chương 3: 
Những thông số thay đổi của chất
lượng bề mặt ma sát
Các kết quả nghiên cứu chất lượng bề mặt khi ma sát ngoài vừa
trình bày về đại thể đã mở ra một bức tranh về trạng thái còn lại của
bề mặt khi bỏ tải. Khi ấy, các thông số động ... 
trở về
Hình 3.8
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
-75-Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
-1-
Chương 18: 
Tiến hành thực nghiệm
3.3.1. Đo áp suất cuối kỳ nén
Qui trình:
1, Cho động cơ làm việc đến nhiệt độ vận hành, rồi tắt máy
2, Tháo đường nhiên liệu và vòi phun.
3, Làm sạch lỗ lắp vòi phun
4, Lắp và siết chặt đồng hồ áp kế vào vị trí vừa tháo vòi 
phun.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
-2-
5, Quay động cơ đến tốc độ khởi động và đọc và ghi giá trị
cao nhất trên
đồng hồ
( động cơ nhiều xi lanh thì đo lần lượt từng xi lanh khi máy làm việc
ở chế độ
không tải nhỏ nhất).
3.3.2. Đo tốc độ quay cực tiểu (nmin) và tốc độ quay cực đại 
(nmax)
Cho động cơ làm việc đến nhiệt độ vận hành, sau đó giảm ga
sao cho động cơ đạt đến tốc độ quay nhỏ nhất mà tại đó máy vẫn có
thể hoạt động ổn định. Xác định tốc nhỏ nhất qua bộ cảm biến đo tốc 
độ quay là: 640 (v/ph).
Tăng tốc độ quay của động cơ từ nhỏ nhất đến lớn nhất mà
nhà chế tạo cho
phép. Xác định tốc cực đại qua bộ cảm biến đo tốc độ quay là: 2300
(v/ph).
3.3.3. Đo lượng tiêu thụ nhiên liệu giờ và xuất tiêu hao nhiên liệu
có ích
Chuẩn bị dụng cụ:
- Cốc đo mức nhiên liệu có vạch chia và cân trọng lượng điện tử
độ chính xác
0,05g
- Đồng hồ bấm giờ, điện tử sai số 1 giây.
Qui trình:
Cho động cơ làm việc đến nhiệt độ vận hành, lần lượt mang
một mức tải cố định ứng với một lần đo. Xác định thời gian t mà
máy tiêu thụ lượng nhiên liệu
500ml (425g) theo từng chế độ tải 0,5 kW; 1 kW; 1,5 kW; 2kW;
2,5kW; 3kW;
3,5kW; 4kW; và 4,5kW. Trên cụm phụ tải điều khiển mức tải bằng
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
-3-
bảng điện điều
khiện cụ phụ tải.
Cần phải đảm bảo tốc độ động cơ không đổi với từng chế độ tải
và luôn đảm
bảo điện thế trên máy phát điện sinh ra ở mức 220(V) và tần số 50Hz
Từ việc xác định lượng tiêu thụ nhiên liệu giờ (Ge- Lượng
nhiên liệu do động cơ tiêu thụ trọng một giờ), chúng tôi tính toán
xác định được suất tiêu hao nhiên liệu có ích (ge) dựa vào công thức
( 3.2) như sau:
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
-4-
Ge 
500.0,
85.3600
1000.t
(3.1)
g 
Ge e
N
(3.2)
e
Trong đó:
t- thời gian tiêu thụ hết 500ml nhiên liệu (giây)
ge- suất tiêu hao nhiên liệu có ích (g/Hp.h)
Ge- lượng tiêu thụ nhiên liệu giờ (kg/h)
Ne- công suất có ích của động cơ (Hp)
3.3.4. Đo áp suất dầu bôi trơn pd, nhiệt độ khí xả Tx, nhiệt độ
nước làm mát
Tm
Trong quá trình đo các số liệu nêu trên kết hợp xác định một
thông số tính
năng của động cơ như: áp suất dầu bôi trơn pd, nhiệt độ khí xả Tx,
nhiệt độ nước làm mát Tmvv
3.4 Kết quả thực nghiệm
Sau khi tiến hành thực nghiệm chúng tôi nhận được kết quả như
sau:
1, Áp suất cuối kỳ nén: pc= 14 kG/cm2
2, Chi phí dầu bôi trơn: gd = 3ml/h
3, Một số thông số tính năng (trình bày trên bảng 3.3)
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
lốS.3.B3gnả tấuspá:gnănhnítốsgnôhtề rtiôbuầd ihn,nơ nộđtệihđnt,ảxíhkộ ưlcớ mà
ưl,tám itgnợ htuê ihnụ ilnêitấus,ờiguệ ilnêihnoahuê cgnộđhcíócuệ .21Dơ
Số
IT
Tiả
)Wk(
)V(U )A(I Pd
)apM(
n
)hp/v(
xT
)С°(
nT
)С°(
t
)yâig(
Ge
*
ig/gk( )ờ )h.p
ge
*
H/gk(
1 5,0 02 1 15,0 8941 01 97 0852 54,0 70,837
2 1 02 2 05,0 4941 01 08 0612 35,0 46,434
3 5,1 02 5 05,0 5841 031 28 0891 85,0 01,713
4 2 02 7 94,0 8641 051 48 0651 47,0 34,303
5 5,2 02 9 94,0 641 061 58 041 08,0 34,262
6 3 02 1 94,0 4641 591 68 0831 38,0 98,62
7 5,3 02 41 94,0 5741 012 78 021 69,0 49,42
8 4 02 61 05,0 0841 02 78 0801 70,1 73,912
9 5,4 02 91 25,0 051 0 032 78 069 02,1 96,812
úhcihG G: e
*gàv e
* vaưựđdhnítcợ hcoà lecơxưEhnìrtgn
-76-
vmệihgncựhtuệi
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
Từ các số liệu tính đo và tính được chúng tôi vẽ đồ thị biểu
diễn mối quan hệ
giữa Ge, ge với các chế độ tải như hình 3.9
Hình 3.9: Lượng tiêu thụ nhiên liệu giờ và suất tiêu hao
nhiên liệu có ích
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
-77-
Chương 19: 
Xác định sản vật mài mòn trong
dầu bôi trơn để tính cường độ hao
mòn
3.5.1. Dụng cụ và thiết bị thực
nghiệm
Chuẩn bị thực nghiệm.
Cân chỉnh và vệ sinh làm sạch động cơ, thay nước làm mát, thay
dầu bôi trơn
cho động cơ. Kiểm tra sự làm việc bình thường của
các hệ thống.
Kiểm tra động cơ kỹ xem xét khu vực gần động cơ và trên động cơ
sao cho không có vật lạ. Kiểm tra làm sạch cụm phụ tải, thay
nước sạch cho két chứa nước làm mát, kiểm tra bơm nước tuần
hoàn làm mát và đường nước làm mát, kiểm tra bảng điện điều
khiển cụm phụ tải,các công tắc điện
Dầu bôi trơn dùng cho máy D12 để tiến hành thực nghiệm là
loại Nikko có
thông số kỹ thuật trình bày trên
bảng 3.4
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
-78-
Bảng 3.4: Các thông số kỹ thuật của dầu bôi trơn
Nikko SAE 40.
Tiêu chuẩn ISO
9001:2000.
Mức chất lượngSố
TT
Chỉ tiêu
chất
lượn
SC/CB SC/CC
Phương 
pháp
th1 Độ nhớt động
học ở
100°С
12,5 ÷
<16,3
12,5 ÷<16,3 ASTM
D445
2 Chỉ số độ nhớt Min 95 Min 95 ASTM
D22703 Nhiệt độ chớp
cháy
cốc hở
Min 180 Min 180 ASTM D92
4 Tri số kiềm
tổng
mg
Min 2,40 Min 3,60 ASTM
D2896
5 Hàm lượng nước
%V/ml
Max0,05 Max 0,05 ASTM D95
6 Tổng hàm
lượng
Kim loại,
Min 700 160
0
ASTM
D4628
7 Độ tạo 
bọt
ở 93,5 °С 
50 50 ASTM
D892
Lấy 50ml dầu nhớt Nikko còn mới nguyên để dùng phân tích hàm
lượng kim
loại ban đầu.
3.5.2. Thực nghiệm lấy mẫu
- Khởi động động cơ cho làm việc đến nhiệt độ vận hành rồi
chuyển kết nối với tải và giữ ổn định ở tải 4,5 kW (U=220V, 50Hz)
và tiến hành bấm đo thời gian tính giờ.
- Định kỳ sau 50 giờ tiến hành lấy mẫu, với qui hoạch thực
nghiệm 250 giờ.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
-79-
- Một lần lấy 03 mẫu, thể tích mỗi mẫu 50 ml (đủ để làm các
thí nghiệm kế
tiếp và tránh bổ sung lượng dầu quá nhiều) và lấy mẫu ngay sau
khi dừng máy
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
-80-
(nhiệt độ dầu còn cao). Trước khi lấy phải dùng bơm hút xịt khuấy
đảo dầu 7-8 lần
mục đích lấy được lượng dầu có hàm lượng mài mòn đồng đều.
- Lấy ngẫu nhiên 1 trong 3 mẫu để thực hiện xác định hàm
lượng sản vật mài mòn có trong dầu (dụng cụ lấy mẫu trình bày trên
hình 3.9).
- Bổ sung dầu rồi tiếp tục cho máy làm việc.
Để tăng mức độ chính xác và độ tin cậy cho số liệu trong quá
trình thí nghiệm ta cần chú ý phải giữ thật sạch sẽ mẫu lấy, làm sạch
thiết thiết bị trước và sau khi lấy mẫu. Mẫu mỗi lần lấy ra phải ghi
rõ ràng số thứ tự cho mỗi lần lấy mẫu để tránh sự nhầm lẫn cho việc
phân tích sau này, đảm bảo kết quả chính xác.
Dụng cụ hình 3.10
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
-80-
Lọ đựng
mẫu
thực
nghiệm
Xylanh
lấy
mẫ
u
Ống dài
lấy
lấy
mẫu
Hình 3.10: dụng cụ lấy mẫu và
chứa mẫu
Phân tích 
mẫu
dầu bôi 
trơn
Sấy khô ở 3000C
Nung nóng ở 5500C
Hoà tan mẫu bằng
dung dịch HCL
10%
Định mức 25(ml) đo 
trên máy (AAS)
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
-81-
Hình 3.11: Sơ đồ phân tích
mẫu dầu bôi
trơn để xác định sản vật 
mài mòn
Kết quả
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
-82-
3.5.3. Xử lý mẫu thí
nghiệm
Trước khi phân tích sáu mẫu dầu bôi trơn thí lấy mỗi mẫu 5ml
đựng vào sáu cốc thí nghiệm nhỏ đem sấy khô các mẫu thí
nghiệm bằng thiết bị nung Fumзco
47900 (Hình 3.12) ở 300 °С trong vòng 3 giờ, sau đó nung nóng ở
nhiệt độ 550 °С trong vòng 10 giờ. Nước, cacbon và các thành phần
khác có trong dầu bôi trơn bay hơi hết. Lúc này các mẫu thí nghiệm
đã ở dạng tro chứa các ôxýt của các nguyên tố kim loại và các tạp
chất khác, đem hoà trộn với HCl nồng độ 10 % . Định mức 25ml
dung dịch này trên
máy.
Thiết bị
nung
mẫu
nhớt
Cốc đựng
mẫu nhớt
Bình chứa HCl
nồng độ 10%
Hình 3.12: thiết bị nung
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
-83-
Mẫu chuẩn
Các mẫu dung dịch chuẩn quốc tế (MERCK) mỗi mẫu chứa
một trong các
thành phần sau:
Cu = 1001 ± 2 mg/l; Pb = ± 2mg/l; Fe = ± 2mg/l; Al = 1001 ±
2mg/l; Zn = 1002 ± 2 mg/l; Ni = 1001 mg/l các mẫu này được pha
loảng với nước cất với nước cất tỷ lệ
1 : 1000 lần làm mẫu chuẩn để so sách với mẫu dầu bôi trơn thí 
nghiệm đã lấy được
khi chạy máy D12 thí nghiệm (Hình 3.13).
Các ống
nghiệm 
đựng mẫu
Các mẫu
chuẩn
Dùng cho việc
phân tích
Hình 3.13: Pha chế các mẫu thí nghiệm
Các mẫu thí nghiệm sau khi sử lý cho vào các ống nghiệm
bằng thuỷ tinh có
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
-84-
dung tích 50ml, các dung dịch có
màu của
Fe2 03 . Mẫu được đem phân
tích trên
thiết bị phân tích quang phổ hấp thu nguyên tử AAS (hình 3.14)
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
-85-
Phểu hút sản
phẩn cháy
độc hại ra 
khỏi phòng
thí nghiệm
Đốt cháy mẫu 
bằng khí C2H2
để đo hàm lượng
các nguyên tố
khác.
Đốt cháy
mẫu
bằng hồ
quang để
đo hàm lượng
nhôm.
Hình 3.14:Thiết bị phân tích mẫu dầu bôi 
trơn
Điều chỉnh ngọn lửa C2H2 trong lò đốt (Hình 3.15), trong quá
trình cháy, mẫu thí nghiệm sẽ được hút vào vùng có ngọn lửa qua
ống dài có lỗ rất nhỏ một đầu nhúng vào mẫu thí nghiệm. Mẫu
được đốt cháy tại đây và ion hoá thành các nguyên tử, máy quét
quang phổ sẽ hấp thu lại thành phần của nguyên tố đang được đo.
Khi đo hàm lượng nhôm có trong dầu bôi trơn, ta không dùng
phương pháp đốt bằng khi C2H2 mà đốt bằng hồ quang với thiết
bị đốt riêng, mẫu được đựng trong đĩa quay. Khi đĩa quay sẽ cuốn
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
-86-
theo dầu bôi trơn theo vào vùng có tia lửa hồ quang và được đốt 
cháy tại đây máy quét quang phổ sẽ ghi lại sự thay đổi hàm
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
-87-
lượng tạp chất so sánh với mẫu chuẩn đã biết, về hàm lượng nhôm
máy sẽ tự động
hấp thu ghi lại tín hiệu xử lý cho ra kết quả.
Tiến hành đo lần lượt nguyên tố đó trong các mẫu, rồi
đến nguyên tố khác.Tiến hành đo quét một lượt các nguyên tố có
trong thành phần hợp kim chế tạo các bộ phận chính của động cơ,
tìm ra 4 nguyên tố có hàm lượng cao nhất trong
mẫu thí nghiệm.
Ngọn lửa
C2H2 đốt
mẫu thí
nghiệm
Hình 3.15: Đốt mẫu thí nghiệm
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
-88-
Thời gian đo hàm lượng một nguyên tố trong một mẫu khoảng
15 giây. kết quả đo sẽ được phần mềm của thiết bị xử lý trực tiếp
trên máy tính cho ra kết quả hàm
lượng cụ thể và vẽ đồ thị biểu diễn trên hình 3.16.
Hình 3.16: tính xử lý kết quả
Chú ý:
- Đo lần lượt các mẫu thí nghiệm theo thứ tự.
Để đảm bảo kết quả đo chính xác khi xong hàm lượng một nguyên
tố ở một mẫu máy tính sẽ tự động dừng để cho ra kết quả và vẽ đồ
thị. Nhúng ống dẫn mẫu thí nghiệm vào một cốc nước cất để làm
sạch đường ống trước khi nhúng sang mẫu tiếp theo. Nhúng ống
dẫn vào mẫu tiếp theo cho chương trình máy tính chạy đo mẫu tiếp
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
-89-
theo.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
-90-
Khi đo hàm lượng nguyên tố này xong để tiến hành đo hàm
lượng nguyên tố tiếp theo phải chọn nguyên tố đó trong bảng tuần
hoàn nguyên tố hoá hoc có trong chương trình để máy tiến hành đo
nguyên tố đó và nhúng ống dẩn vào cốc nước cất
trước khi đo sang nguyên tố khác (hình 3.17).
Thiết bị
Ố dẫn
Cốc nước cất
Mẫu thí nghiệm
Hình 3.17: Thiết bị đo
Sau khi tiến hành đo quét một lượt tìm ra được 4 nguyên tố có
hàm lượng cao
nhất trong tạp chất của dầu bôi trơn động cơ D 12 là Fe; Cu; Al; Zn 
có trị số ở bảng
3.5 sau:
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
-87-
:5.3Bgnả hảKuqtế ưl mà dmgngonrtợócnòmià rtiôbuầ nơ cđgnộ 21Dơ mệihtgncự
MUẪRTIÔDBUẦ RTIUSQNOƠEHTGNỤDỬ HNÌ
MỆHITHGNCỰ HTÀV YÁMYẠHCNAIGIỜ
Số
TT
màH 
lưgn
ợ 
LK
gnort
duầ
ơĐ 
n v
ị
hnít
Duầ
iôb 
nơrt 
miớ Muẫ
1
Muẫ
2
Mu
ẫ
3
Mu
ẫ
4
Mu
ẫ
5
Mu
ẫ
6
1 lA l/gm 64,9 64,9 94,9 55,9 46,9 67,9 08,9
2 eF l/gm 55,81 93,03 35,54 36,26 55,86 17,18 19,18
3 uC l/gm 10,3 99,3 84,4 43,5 17,5 75,6 17,6
4 nZ l/gm 31,9 07,9 65,01 81,21 08,31 81,41 24,41
gnộTcgnổ l/gm 51,04 45,35 60,07 7,98 7,79 22,211 48,211
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
-88-
Số liệu từ viện nghiên cứu công nghệ sinh học & môi
trường,Trường Đại Học
Nha Trang.
Từ bảng kết quả 3.5, vẽ được đồ thị biểu diễn hàm lượng
mài mòn với 4
nguyên tố và tổng hàm lượng mài mòn có trong dầu bôi trơn động cơ
D12 theo thời
gian chạy máy như sau (hình 3.18)
Hình 3.18: Đồ thị biểu diễn hàm lượng sản vật mài mòn trong dầu
bôi trơn
động cơ D12 theo thời gian khảo nghiệm
 Nhận xét: Động cơ D12 thực nghiệm là động cơ còn rất mới.
(Và đã chạy
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
-89-
khoảng ≈ 300 giờ) nên đồ thị biểu diễn trên hình 3.18 với hàm
lượng sản vật mài
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
-90-
 
mòn của động cơ nhiều khả năng chuẩn bị kết thúc giai đoạn chạy
rà (so sánh với đồ thị hình 2.4).
Hàm lượng tạp chất có trong dầu cacte
Trong quá trình thực nghiệm với động cơ Diesel D12 Hoạt động
cho mang tải,
số lượng dầu giữ ở một mức xác định, nghĩa là khi qy = qg + qn. Sử
dụng công thức
(3.3)
 qn qy  t g n y
 q q   t
 Q0  0 Q K  K0 e  1qn y
q 
 e (3.3)
Trong đó:
K0 -Trị số hàm lượng ban đầu của tạp chất
trong dầu qg - lượng dầu sạch bổ sung cho
vào cacte, (kg/h). qy - lượng dầu cháy hao
và thải khỏi cacte, (kg/h).
g - tạp chất lọt vào dầu, (kg/h).
Q0 - số lượng ban đầu của dầu trong
cacte, (kg). K - hàm lượng tạp chất
trong dầu, (kg/kg).
qn - giá trị tương đương dòng dầu chảy qua bầu lọc, (kg/h).
Trong quá trình chạy máy có bổ xung thêm dầu sạch. Động cơ
bôi trơn bằng
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
-91-
g
y
vung toé và cưỡng bức.
- Không làm sạch dầu một cách cưỡng bức bằng bầu lọc và phân
ly :qn = 0.
 qy 
 .t
 y q .t
 Q0  Q 
  
 K K0 . e  1 eq  
(3.4)
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
-90-
- Tạp chất nhiễm vào dầu: 3,64.10-7 kg/h [ 5 ]
- Trị số hàm lượng tạp chất ban đầu trong dầu:
Sắt: K0(
Fe)
 18, 55 mg/l =
23,19.10 6
(kg/kg dầu)
Nhôm
:
Đồng
:
Kẽm
:
K0(
Al)
K0(
Cu)
K0(
Zn)
 11,
83.10 6
 3,
762.10 6
 11,
41.10 6
(kg/kg
dầu). 
(kg/kg
dầu)
(kg/kg dầu)
Sử dụng phần mềm Excel tính toán cho kết quả tại bảng 3.6 và
biểu diễn trên
hình 3.19 như sau:
Bảng
3.6
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
-91-
Hình 3.19: Đồ thị biểu diễn hàm lượng các nguyên
tố mài mòn có trong dầu bôi trơn cacte
động cơ D12.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
-92-
Cường độ hao mòn (một số chi tiết, cụm chi tiết chính)
động cơ D12
Lượng kim loại mài mòn có trong 3,5 lít dầu sau 250 giờ chạy
máy:
112,22 mg/l -40,15 mg/l (ban đầu) = 72,07mg/l*3,5 l =
252,245 mg
Lượng kim loại trung bình có trong dầu bôi trơn sau 1 giờ chạy
máy sẽ là:
1,01mg/h.
Và sau khi chạy 100 giờ chạy máy tiếp theo chúng tôi nhận
được lượng mài mòn tăng khá ổn định. Chúng tôi lấy số liệu này
để tính cường độ hao mòn cho động cơ D12 thưc nghiệm.
I= 14,52 *3,5/100=0,0354 mg/h.
Như vậy: Cường độ hao mòn của động cơ D12 thực nghiệm là
0,0354mg/h.
Chú ý: Kết quả trên chỉ tính với 4 nguyên tố có khối lượng
nhiều nhất trong dầu bôi trơn và chưa tính đến lượng hao mòn bị
đẩy ra ngoài theo khí thải, bị lắng đọng bám vào thành cacte, đường
ống dẫn dầu.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 
-93-Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -