Hệ thống bôi trơn và hệ thống làm mát

Chương 13

HỆ THỐNG BÔI TRƠN VÀ LÀM MÁT

Môn: Cơ sở thiết kế máy

Nhóm 9

2

April 15, 2023

Chương 13

Nội dung

13.1. Vai trò của bôi trơn đối với ma sát hao mòn trong máy

13.2. Các cơ chế chung của tác dụng bôi trơn

13.3. Vật liệu và phương pháp chọn dầu bôi trơn

13.4. Hệ thống bôi trơn

13.5. Hệ thống làm mát

13.6. Tính toán hệ thống bôi trơn và làm mát

13.7. Một số ví dụ

3

April 15, 2023

Chương 13

Nội dung









4

April 15, 2023

Chương 13

13.1. Vai trò của bôi trơn đối với … Chức

năng:- Giảm lực ma sát làm tăng hiệu suất làm việc của

máy và chi tiết máy.- Giảm độ hao mòn của các chi tiết máy.- Làm mát các chi tiết máy.- Bảo vệ chi tiết khỏi bị han rỉ.- Bảo đảm tính kín thít của bộ phận ma sát.- Liên tục làm sạch chi tiết.

Þ Cần phải có bôi trơn để hệ thống hoạt động được trơn tru và liên tục.

Þ Là phương pháp nhanh và rẻ nhất để tăng tuổi thọ làm việc của hệ thống máy và chi tiết máy.

5

April 15, 2023

Chương 13

13.1. Vai trò của bôi trơn đối với …

Yêu cầu:- Bảo đảm khả năng làm việc trong các điều kiện

phức tạp.- Lấp đầy các lõm nhấp nhô trên bề mặt chi tiết.- Tạo sức cản lớn theo phương vuông góc với bề

mặt ma sát và nhỏ nhất theo phương tiếp tuyến.- An toàn khi sử dụng.- Không gây ảnh hưởng có hại đến vật liệu chi tiết.- Bảo đảm bôi trơn và lượng dầu ít nhất.- Không thay đổi tính chất khi vận chuyển, bảo

quản, cung cấp.- Không tạo cặn nguy hiểm và có hại.- Không sinh bọt.- Không tạo nhũ.

6

April 15, 2023

Chương 13

13.1. Vai trò của bôi trơn đối với … Chỉ tiêu đánh giá dầu bôi

trơn:- Các đặc tính hóa lý:

Độ nhớt Nhiệt độ bốc cháy, đông đặc Hàm lượng lưu huỳnh Độ cốc, độ tro, độ axit, …

- Các tính chất sử dụng: Tính chịu tải trọng Tính chống ma sát Tính chống mài mòn Tính chống dính

7

April 15, 2023

Chương 13


8

April 15, 2023

Chương 13


9

April 15, 2023

Chương 13


10

April 15, 2023

Chương 13

Nội dung









11

April 15, 2023

Chương 13


13.2.1. Mặt thích hợp và không thích hợp- Mặt thích hợp khít vào mặt trong lẫn nhau với mức

độ cao của thích hợp hình học.- Bề mặt chịu tải không thay đổi khi tăng tải trọng.

Hình 1. Mặt thích hợp (tiếp xúc trong)

12

April 15, 2023

Chương 13


13.2.1. Mặt thích hợp và không thích hợp- Vùng có diện tích nhỏ trên bề mặt tiếp xúc chịu tác

dụng tác dụng toàn bộ tải trọng, nhưng diện tích không đáng kể so với bề mặt thích hợp.

- Một số chi tiết bôi trơn màng chất lỏng có các mặt tiếp xúc không thích hợp.

Hình 2. Mặt không thích hợp

13

April 15, 2023

Chương 13


13.2.2. Bôi trơn thủy động- Xảy ra khi tải trọng nhỏ và vận tốc lớn. - Dầu được rút vào giữa hai bề mặt và chảy thành lớp,

bề dầy lớp dầu lớn hơn độ lồi lõm của các bề mặt. - Hiệu quả nhất vì giảm tối đa ma sát giữa hai bề mặt

kim loại, chỉ còn ma sát nhớt của các lớp dầu. - Máy móc trong các điều kiện làm việc bình thường

được tính toán để bôi trơn ở chế độ này.

Hình 3. Chế độ bôi trơn thủy động

14

April 15, 2023

Chương 13

13.2. Các cơ chế chung của tác dụng bôi trơn- Là đặc trưng chủ yếu khi bôi trơn các bề mặt thích

hợp. - Áp suất tăng lên trong ổ bôi trơn thủy động tách

các bề mặt tiếp xúc là do:• Khe hở giữa các bề mặt tiếp xúc • Chuyển động tương đối• Độ nhớt dầu bôi trơn. • …

- Độ lớn của ứng suất không đủ để tạo các biến dạng đàn hồi trên các bề mặt tiếp xúc.

- Chiều dày lớp dầu nhỏ nhất phụ thuộc vào tải trọng Fr, vận tốc v, độ nhớt động lực μ và độ nhấp nhô bề mặt Rz1, Rz2.

13.2.2. Bôi trơn thủy động

15

April 15, 2023

Chương 13


- Với bôi trơn thủy động thì lớp dầu tương đối dày, đủ để cho các bề mặt không trực tiếp tiếp xúc nhau, khi đó hệ số ma sát thấp và lực cản ma sát cao.

- Bôi trơn các bề mặt rắn phụ thuộc vào tính chất vật lý của dầu bôi trơn, đáng chú ý nhất là độ nhớt, và các đặc tính ma sát tăng lên chủ yếu từ việc cắt lớp dầu bôi trơn.


Hình 4. Các đặc tính của bôi trơn thủy động Mặt thích hợp: =5MPa,

Không có hiện tượng biến dạng đàn hồi.

min 1 2( , , , ) 1r z zh f F v R R m

Play

16

April 15, 2023

Chương 13


- Với bôi trơn thủy động thì lớp dầu tương đối dày, đủ để cho các bề mặt không trực tiếp tiếp xúc nhau, khi đó hệ số ma sát thấp và lực cản ma sát cao.

- Bôi trơn các bề mặt rắn phụ thuộc vào tính chất vật lý của dầu bôi trơn, đáng chú ý nhất là độ nhớt, và các đặc tính ma sát tăng lên chủ yếu từ việc cắt lớp dầu bôi trơn.


17

April 15, 2023

Chương 13


- Là một dạng bôi trơn thủy động mà khi đó các bề mặt bôi trơn bị biến dạng đàn hồi.

- Áp suất giữa hai bề mặt rất lớn. Vd: các tiếp xúc bánh răng, mấu cam, …

- Thường liên quan đến các bề mặt không thích hợp.

13.2.3. Bôi trơn thủy động đàn hồi

Hình 5. Chế độ bôi trơn thủy động đàn hồi

18

April 15, 2023

Chương 13


- Liên quan đến vật liệu có module đàn hồi cao như kim loại. - Biến dạng đàn hồi và hệ số nhớt – áp suất có ảnh hưởng như nhau.- Các đặc tính của bôi trơn đàn hồi cứng:

Các bề mặt không thích hợp, vật liệu có module đàn hồi cao. Áp suất lớn nhất: 0,5÷4 GPa. Chiều dày lớp dầu nhỏ nhất: 0,1μm

13.2.3. Bôi trơn thủy động đàn hồi13.2.3.1. Bôi trơn thủy động đàn

hồi cứng

min 1 2( , , , , , , )r z zh f F v R R E

1 2

2 21 2 2 1

2

1 1

E EE

E E

Trong đó E là module đàn hồi tương đương, ξ là hệ số nhớt - áp suất.

Modul đàn hồi tương đương E được tính bằng công thức:

,- hệ số Poisson;- module đàn hồi, (MPa)

19

April 15, 2023

Chương 13

13.2. Các cơ chế chung của tác dụng bôi trơn13.2.3. Bôi trơn thủy động

đàn hồi13.2.3.1. Bôi trơn thủy động đàn hồi cứng

Hình 6. Các đặc tính của bôi trơn đàn hồi cứng.

pmax = 0,5÷4 GPahmin = f(Fr, v, Rz1, Rz2, E, ξ) > 0,1μmẢnh hưởng đàn hồi và độ nhớt đều quan trọng như nhau.

20

April 15, 2023

Chương 13


đàn hồi13.2.3.1. Bôi trơn thủy động đàn hồi cứng- Ứng dụng của bôi trơn thủy động đàn hồi cứng: Bôi trơn trơn thủy động trong cho các chi tiết máy

tiếp xúc chế tạo từ vật liệu có module đàn hồi cao như: bánh răng, con lăn, cam …

21

April 15, 2023

Chương 13


- Liên quan đến vật liệu có modul đàn hồi thấp như cao su. - Ảnh hưởng đàn hồi chiếm ưu thế.- Các đặc tính của bôi trơn đàn hồi mềm:

Biến dạng đàn hồi lớn ngay cả khi tải trọng nhỏ. Áp suất lớn nhất: 0,5÷4 MPa, (thường là 1MPa). Chiều dày lớp dầu nhỏ nhất: 1μm

13.2.3. Bôi trơn thủy động đàn hồi13.2.3.2. Bôi trơn thủy động đàn

hồi mềm

min 1 2( , , , , , )r z zh f F v R R E- Ứng dụng

Vòng phớt Các chi tiết máy sử dụng vật liệu chế tạo là cao su

22

April 15, 2023

Chương 13


đàn hồi13.2.3.2. Bôi trơn thủy động đàn hồi mềm

Hình 7. Các đặc tính của bôi trơn đàn hồi mềm.pmax = 0,5÷4 MPa,hmin = f(Fr,v,Rz1,Rz2,E) ≈ 1μm, Ảnh hưởng đàn hồi chiếm ưu thế.

23

April 15, 2023

Chương 13


đàn hồi13.2.3.3. Bôi trơn màng mỏng- Là trường hợp ngược lại của bôi trơn thủy động.

- Các các bề mặt bị ép sát vào nhau do tải trọng lớn mà vận tốc lại rất nhỏ (lúc máy móc khởi động, va chạm, …).

- Lớp dầu không đủ dầy để ngăn cách các bề mặt do đó ma sát và mài mòn rất lớn.

- Là chế độ bôi trơn khắc nghiệt và đòi hỏi dầu nhớt phải có các phụ gia chống mài mòn hiệu quả.

Hình 8. Chế độ bôi trơn màng mỏng.

24

April 15, 2023

Chương 13


đàn hồi13.2.3.3. Bôi trơn màng mỏng

- Xảy ra trong các chi tiết máy có tải trọng nặng, vận tốc thấp và màng mỏng bôi trơn khó giữ lại được. Cơ cấu như chốt cửa được bôi trơn màng mỏng.

- Khi chiều dày màng dầu nhỏ hơn 0,1μm (khi tăng nhiệt độ, tăng tải trọng hay giảm tốc độ) thì tính chất dầu cũng thay đổi => hệ số ma sát không phụ thuộc vào độ nhớt của dầu, mà ảnh hưởng chủ yếu đến hệ số ma sát (tính bôi trơn).

- Bôi trơn màng mỏng của các vật rắn không tách bởi lớp bôi trơn, nên hiệu ứng màng chất lỏng là không đáng kể và có sự tiếp xúc bề mặt nhám đáng kể.

25

April 15, 2023

Chương 13



- Cơ chế bôi trơn tiếp xúc được điều khiển bởi các tính chất hóa học và vật lý của màng bề mặt mỏng của tỷ lệ phân tử.

- Các tính chất của lớp dầu không quan trọng, hệ số ma sát độc lập với độ nhớt.

- Đặc tính ma sát được xác định theo tính chất của các vật rắn và màng bôi trơn tại bề mặt tiếp xúc. Lớp màng mỏng có chiều dày thay đổi trong khoảng 1÷10nm tùy thuộc vào kích thước phân tử.

26

April 15, 2023

Chương 13



- Các điều kiện màng mỏng hiện có trên màng chất lỏng bôi trơn và bôi trơn màng mỏng.

Hình 9. Các điều kiện màng bôi trơn.

27

April 15, 2023

Chương 13



- Giá trị hệ số ma sát f phụ thuộc vào dạng bôi trơn.

Hình 10. Sự phụ thuộc hệ số ma sát vào dạng bôi trơn.

28

April 15, 2023

Chương 13


đàn hồi13.2.3.4. Bôi trơn hỗn hợp

Hình 11. Chế độ bôi trơn hỗn hợp

- Là trung gian giữa hai chế độ bôi trơn màng mỏng và thủy động.

- Bề dầy lớp dầu tương đương với độ lồi lõm cùa hai bề mặt nên không ngăn cách chúng hoàn toàn.

29

April 15, 2023

Chương 13


đàn hồi13.2.3.4. Bôi trơn hỗn hợp

- Khi áp suất trong các chi tiết máy được bôi trơn thủy động đàn hồi có giá trị lớn hoặc khi vận tốc thấp thì màng bôi trơn sẽ bị thâm nhập. Khi đó trên bề mặt nhấp nhô sẽ có sự tiếp xúc và xuất hiện bôi trơn hỗn hợp (nửa ướt).

- Lớp bôi trơn nằm giữa các bề mặt vật rắn và chiều dày trung bình lớp bôi trơn nhỏ hơn 1μm và lớn hơn 0,01μm.

30

April 15, 2023

Chương 13


- Áp suất cao làm cho lớp dầu “rắn lại”, khiến cho các bề mặt bị biến dạng. Các biến dạng quá lớn sẽ làm mòn rỗ các bề mặt. Dầu nhớt cần có phụ gia cực áp để bảo vệ cho các bề mặt trong điều kiện này.

- Trong khi máy móc làm việc thì vận tốc, tải trọng và nhiệt độ có thể thay đổi nên các chế độ bôi trơn nói trên sẽ thay đổi tương ứng như mô tả trong giản đồ Stribeck bên dưới.

13.2.3. Bôi trơn thủy động đàn hồi

Hình 6. Giản đồ Stribeck

31

April 15, 2023

Chương 13

Nội dung









32

April 15, 2023

Chương 13


- Tính bôi trơn: khả năng đảm bảo tác dụng bôi trơn tốt nhất trong điều kiện mà lớp dầu bôi trơn đủ mỏng và tác dụng của nó không chỉ được quyết định bởi độ nhớt.

- Phân loại dầu bôi trơn (theo dạng bôi trơn):o Bôi trơn khí : khí động, khí tĩnh …o Bôi trơn bằng chất lỏng: dầu, nước …o Bôi trơn bằng chất đặc: mỡ bôi trơn …o Bôi trơn bằng chất rắn: bột graphit …

33

April 15, 2023

Chương 13


Mỡ bôi trơn

Bột Graphit

Dầu nhớt bôi trơn

34

April 15, 2023

Chương 13

13.3. Vật liệu và phương pháp chọn dầu bôi trơn13.3.1. Phân loại dầu bôi

trơn

- Là vật liệu chủ yếu dùng để bôi trơn.- Cho phép thay thế ma sát ngoài của vật rắn

thành ma sát trong của chất lỏng. - Làm hệ số ma sát giảm đi hàng trăm lần.- Khi cần làm mát hoặc trong trường hợp chi

tiết máy hoạt động đang bị nóng thì chỉ có thể dùng dầu bôi trơn mà không dùng mỡ hoặc các chất bôi trơn rắn khác.

35

April 15, 2023

Chương 13


trơn- Phân loại dầu bôi trơn lỏng:

oDầu nhớt máy bay oDầu nhớt động cơ oDầu nhớt công nghiệpoDầu nhớt truyền lựcoDầu nhớt tuabinoDầu nhớt cho máy biến thế

Dầu khoáng bôi trơn

- Ngoài ra còn dùng dầu thực vật và dầu động vật để bôi trơn.

- Hiện nay đa số sử dụng dầu tổng hợp để bôi trơn.

- Dầu khoáng bôi trơn: là hỗn hợp bao gồm dầu gốc và các chất phụ gia làm bôi trơn, ma sát, làm mát các chi tiết máy, làm kín các khe hở pittong và xilanh, bảo vệ máy khỏi han rỉ.

36

April 15, 2023

Chương 13


trơn

oLà một tính chất quan trọng của dầu bôi trơn.oXác định độ bôi trơn của dầu bôi trơn.oCòn gọi là ma sát trong của chất lỏngoLà tính cản trượt của chất lỏng.oLà cơ sở để phân loại dầu bôi trơn.

ρ: Khối lượng riêng của dầu (870 – 900 kg/m3)

- Ký hiệu của độ nhớt:oμ: Độ nhớt động lực (1 cP = 10-3 Pa.s).oν: Độ nhớt động (1 cSt = 1 mm2/s).

v

Độ nhớt

37

April 15, 2023

Chương 13


trơn

oĐộ nhớt giảm khi nhiệt độ tăng

Thông thường: t0 = 40oC m = 2,6 – 3

Độ nhớt

m

ot o

t

t

- Tra hình 13.8 để tìm được độ nhớt SAE.- Để đo độ nhớt của dầu bôi trơn thì dùng nhớt kế- Độ nhớt được tra theo sổ tay tra cứu ở một số nhiệt

độ đặc biệt như 40oC, 50oC, 100oC

38

April 15, 2023

Chương 13


trơn

39

April 15, 2023

Chương 13


trơn

oÁp suất tăng thì độ nhớt cũng tăng lên.

Trong đó: μ0: độ nhớt dầu ở áp suất bình thường. α: hệ số ảnh hưởng của áp suất với dầu. p: áp suất làm việc của dầu.

Độ nhớt

pp oe

- Khi áp suất là 7MPa độ nhớt tăng 20 – 25%- 15MPa độ nhớt tăng 35 – 40%- 60MPa độ nhớt tăng 250 – 350%

10 1(1,5 4)10 Pa

40

April 15, 2023

Chương 13


trơnoLà một tính chất quan trọng khác của dầu bôi

trơn.oKhả năng theo kết quả hút bám tạo trên các bề

mặt tiếp xúc một lớp màng mỏng ngăn không cho các bề mặt tiếp xúc nhau.

Tính bôi trơn

Tính chất khácoNhiệt độ bốc cháyoNhiệt độ đông đặcoĐộ axitoThành phần tạp chấtoVận tốc khử nhũ tương

41

April 15, 2023

Chương 13


trơn

42

April 15, 2023

Chương 13


trơnoPha thêm các chất phụ gia:

•Chất chống ăn mòn•Chất làm tăng tính bôi trơn•Chất làm tăng tính chống xước, chống hao

mòn•…

Cải thiện dầu bôi trơn

oSAE: Chỉ số phân loại dầu nhớt động cơ. Chỉ số SAE càng cao thì độ nhớt càng cao.

oTheo chuẩn ISO: dầu bôi trơn phân loại theo độ nhớt động.

oTheo API: chất lượng dầu được xếp từ thấp đến cao biểu thị qua chỉ số:

•Động cơ xăng: SA, SB, SC, SD, SE, SH, …•Máy nổ Diesel: CA, CB, CD, CE, CF, CG …

43

April 15, 2023

Chương 13

13.3. Vật liệu và phương pháp chọn dầu bôi trơn13.3.2. Phương pháp chọn dầu bôi

trơn

oBộ truyền bánh răng chế tạo từ thép:

Với bộ truyền bánh răng

oTrong đó: HHV: độ rắn bề mặt làm việc cặp bánh răngσH: ứng suất tiếp xúc sinh ra trên bề mặt làm

việc (MPa)ν: Vận tốc vòng bánh răng (m/s)νs: Vận tốc bộ truyền trục vít (m/s)

5 210 HV Hbr

H

Với bộ truyền trục vít3 210 HV H

tvs

H

44

April 15, 2023

Chương 13


trơn

45

April 15, 2023

Chương 13


trơn

oBộ truyền hở: Với bộ truyền xích

oTrong đó: p: áp suất trung bình trong bản lề xích (MPa)ν: Vận tốc xích (m/s)

50 6p v

50 3p v oBộ truyền kín, đĩa xích ngâm trong dầu:

46

April 15, 2023

Chương 13


trơn

oTìm đường kính trung bình: Với ổ lăn

oTrong công thức: d: Đường kính vòng trong ổ lăn (mm)D: Đường kính vòng ngoài ổ lăn (mm)

2m

d Dd

oTheo 13.11a: tìm độ nhớt V1 dựa theo số vòng quay n của ổ

oTheo 13.11b tìm độ nhớt V của dầu ở nhiệt độ t0 (400C)

47

April 15, 2023

Chương 13


trơn

48

April 15, 2023

Chương 13


13.3.3. Mỡ bôi trơnoSử dụng khi ma sát lăn, đảm bảo tuổi thọ cao

& độ kín thít.oKhả năng thoát nhiệt kém hơn dầuoHạn chế sử dụng trong phạm vi nhiệt độoPhân loại:

Theo công dụng:•Mỡ thông dụng•Mỡ đặc biệt

Theo phạm vi sử dụng:•Mỡ chống ma sát•Mỡ bảo vệ chi tiết•Mỡ che kín

49

April 15, 2023

Chương 13


13.3.3. Mỡ bôi trơnMỡ SINOPEC

SDMỡ chịu

nhiệt

50

April 15, 2023

Chương 13


13.3.3. Mỡ bôi trơn

oNhiệt độ nhỏ giọtoGiới hạn bềnoĐộ nhớtoTính ổn định cơo…

Tính chất của mỡ bôi trơn:

− Mỡ bôi trơn: hỗn hợp của dầu khoáng và chất làm đặc.

− Hầu hết mỡ bôi trơn dùng xà phòng kim loại Ca, Na, Li để làm đặc, ngoài ra còn sử dụng hidrocacbon, …

− Có thể dùng các chất phụ gia graphit, disunfit molipden, …

51

April 15, 2023

Chương 13



oMỡ Natri: làm việc ở 1200C, không tan trong nước.oMỡ Liti: Có thể làm việc ở nhiệt độ cao.oMỡ Canxi: Làm việc ở dưới 600C, không tan hoặc

biến chất khi gặp nước … Thường dùng cho các loại máy: máy sản xuất giấy, các loại máy làm việc ở biển hay gần biển

oMỡ tổng hợp: hỗn hợp của dầu nhớt tổng hợp với chất làm đặc như Lithium Soap, Bentonite và PTFE. Sử dụng cho các loại máy móc hiện đại, các bộ phận kiểm tra máy bay, người máy, tàu vũ trụ …Có thể làm việc ở nhiệt độ tới -700C.

Phân loại theo thành phần:

52

April 15, 2023

Chương 13



oƯu điểm:•Hệ số ma sát lớn nên chịu được tải trọng

nặng. •Bảo vệ các chi tiết khỏi bụi bẩn tốt hơn

dầu.•Giá thành rẻ hơn dầu.

oNhược điểm:•Thoát nhiệt kém hơn dầu.•Khó bôi trơn tập trung.

Ưu điểm & Nhược điểm:

53

April 15, 2023

Chương 13



oBôi trơn các vị trí không che kín hoặc khó che kín.

oDùng cho các vị trí cần che rất kín.oDùng bôi trơn các vị trí khó cho dầu thường

xuyên.oKhông nên dùng mỡ bôi trơn cho chỗ ma sát

sinh nhiệt nhiều và thoát nhiệt bằng chất bôi trơn (bộ truyền trục vít).

Ứng dụng:

54

April 15, 2023

Chương 13


13.3.4. Chất bôi trơn rắn

o Khi chất bôi trơn lỏng và mỡ không đảm bảo khả năng làm việc, hoặc điều kiện công nghệ không cho phép.

o Khi ít có sự thay đổi về vị trí, lúc này cần ngăn sự ăn mòn tiếp xúc và khó giữ được dầu hoặc mỡ bôi trơn.

o Trong trường hợp tác dụng một lần hoặc thời gian phục vụ ngắn.

Trường hợp sử dụng:

55

April 15, 2023

Chương 13


13.3.4. Chất bôi trơn rắno Grafit keo điền đầy các khoảng nhấp nhô của bề

mặt làm việc, tạo thành bề mặt grafit, được đặc trung bởi độ nhẵn gương, độ kín, độ thấm ướt bằng dầu.

o Disunfit molipden có khả năng tạo bề mặt một lớp có độ bền cao và có thể chịu được áp suất lớn, có độ tin cậy chống ăn mòn tiếp xúc cao

o Là phương pháp tin cậy nhất để quét lớp vật liệu bôi trơn rắn – phủ bề mặt bằng phương pháp phun mù hoặc chổi lông.

o Khi làm việc trong môi trường chân không, cần phủ bề mặt làm việc một lớp bôi trơn rắn có cấu tạo dạng lớp.

Tác dụng:

56

April 15, 2023

Chương 13

Nội dung









57

April 15, 2023

Chương 13

13.4. Hệ thống bôi trơn13.4.1. Yêu cầu và phân loại Yêu cầuo Đưa lượng dầu cần thiết đến các bề mặt làm việc của chi tiết.

o Các bộ phận của hệ thống bôi trơn (bơm dầu, lọc dầu, ống dẫn, cơ cấu phân phồi …) phải làm việc tin cậy.

o Lượng dầu bôi trơn phải đảm bảo khả năng điều chỉnh. Việc thừa hay thiếu lượng dầu cần thiết đều đưa đến những điều kiện làm việc không bình thường.

o Có khả năng báo hiệu và kiểm tra.o Cần tự động hóa hệ thống bôi trơn đến mức

cao nhất.

58

April 15, 2023

Chương 13

13.4. Hệ thống bôi trơn13.4.1. Yêu cầu và phân loại Phân loại hệ thống bôi

trơno Dựa vào phương pháp bôi trơn

•Bôi trơn riêng lẻ•Bôi trơn theo nhóm•Bôi trơn tập trung

o Phương pháp bôi trơn phụ thuộc:•Lượng dầu bôi trơn trong 1 khoảng thời gian nhất định•Áp suất của dầu bôi trơn•Loại dầu bôi trơn.

59

April 15, 2023

Chương 13

13.4. Hệ thống bôi trơn13.4.1. Yêu cầu và phân loại Cơ sở chọn phương pháp bôi

trơno Cặp bề mặt làm việc với vận tốc lớn, áp suất cao (ổ trượt, bộ truyền bánh răng, ổ lăn, xích, đường dẫn hướng, …) cần đưa một lượng dầu lớn có áp suất lớn hơn áp suất của bề mặt làm việc => phải dùng hệ thống bôi trơn liên tục và hệ thống phải tự động gồm bơm dầu, ống dẫn.

o Cặp bề mặt làm việc với vận tốc và áp suất thấp (bộ truyền vít, đai ốc, các đường dẫn hướng ít quan trọng, …) hoặc làm việc liên tục mà theo chu kỳ chỉ yêu cầu bôi trơn trong thời gian các chi tiết làm việc, lúc đó có thể dùng phương pháp bôi trơn theo chu kỳ.

60

April 15, 2023

Chương 13

13.4. Hệ thống bôi trơn13.4.1. Yêu cầu và phân loại Cơ sở chọn phương pháp bôi

trơno Với các cặp bề mặt làm việc ít quan trọng, chỉ yêu

cầu bôi trơn một vài lần trong ngày hoặc trong tuần thì có thể dùng phương pháp bôi trơn bằng tay.

o Trường hợp kết cấu máy gồm nhiều nhóm, mà mỗi nhóm có yêu cầu phương pháp bôi trơn khác nhau thì dùng phương pháp bôi trơn theo nhóm.

o Nếu kết cấu cho phép dùng bơm dầu bôi trơn tất cả các chỗ cần bôi trơn thì dùng phương pháp bôi trơn tập trung.

61

April 15, 2023

Chương 13

13.4. Hệ thống bôi trơn13.4.2. Các hệ thống bôi trơn thông dụng Bôi trơn bằng tay (bôi trơn gián đoạn, định

kỳ)o Thực hiện bằng cách bơm dầu qua các vịt dầu.

62

April 15, 2023

Chương 13

13.4. Hệ thống bôi trơn13.4.2. Các hệ thống bôi trơn thông dụng Bôi trơn bằng tay (bôi trơn gián đoạn, định

kỳ)o Với các bề mặt bôi trơn cần có áp suất, phải dung

bơm tay để đưa dầu về những vị trí bôi trơn. Một hành trình kép của pittong có thể tải từ 0,2 – 0,3 cm3 dầu.

o Khi bôi trơn bằng mỡ có thể dùng bơm mỡ để đưa mỡ vào các ổ. Mỡ mới bơm vào sẽ đẩy mỡ đã sử dụng cùng các tạp chất đã sử dụng và các tạp chất khác ra khỏi rãnh phớt ra ngoài.

o Hệ thống bôi trơn bằng tay chủ yếu dùng để bôi trơn các bề mặt ít quan trọng, tốc độ v < 3 m/ph, chỉ yêu cầu bôi trơn theo chu kỳ: 1 lần/ca, 1 lần/ ngày, 1 lần/ tuần.

o Dùng vịt dầu hoặc vú mỡ chỉ có thể bôi trơn riêng lẻ hoặc bôi trơn theo nhóm.

63

April 15, 2023

Chương 13

13.4. Hệ thống bôi trơn13.4.2. Các hệ thống bôi trơn thông dụng Hệ thống bôi trơn tự động nhỏ giọt &

liên tụco Theo tính chất quan trọng của các bề mặt làm việc:

•Dùng phễu dầu (nhỏ giọt)•Dùng kim điều chỉnh (nhỏ giọt)•Dùng bể chứa dầu (liên tục)•Dùng bánh răng bôi trơn (liên tục)•Dùng hệ thống bơm dầu (liên tục)

64

April 15, 2023

Chương 13


liên tục

• Là loại dụng cụ bôi trơn riêng lẻ đơn giản nhất.• Bên trong phễu dùng bấc bằng vải để thấm dầu

và dẫn dầu về vị trí bôi trơn. • Phễu có thể tự động bôi trơn một hoặc hai vị trí.• Các loại phễu thường được tiêu chuẩn hóa với

lượng dầu chứa được trong phễu từ 25 cm3, 50 cm3, 100 cm3

o Dùng phễu dầu:

65

April 15, 2023

Chương 13


liên tục Ưu điểm:• Đơn giản• Giá thành rẻ

Nhược điểm:• Khó điều chỉnh lượng dầu.• Dầu vẫn luân chuyển khi máy ngừng làm việc.• Bấc có thể bị kẹt hoặc bị kẹt giữa các bề mặt

bôi trơn.• Không dùng bôi trơn được các cặp bề mặt làm

việc có áp suất lớn.• Chỉ thích hợp để bôi trơn các chi tiết ít quan

trọng, các bộ truyền chịu tải thấp và tốc độ nhỏ (v < 2 m/s).

o Dùng phễu dầu:

66

April 15, 2023

Chương 13


liên tục• Điều chỉnh chuyển động của kim khi máy làm

việc• Khi máy dừng thì việc bơm dầu sẽ tạm ngừng

o Dùng kim điều chỉnh:

Hình 7. Bôi trơn dùng kim điều chỉnh

67

April 15, 2023

Chương 13


liên tục• Dùng trong các bộ truyền kín• Tránh mất mát công suất do khuấy dầu, tăng nhiệt độ và

oxy hóa dầu.• Tránh mất mát công suất do khuấy dầu, tăng nhiệt độ và

oxy hóa dầu.• Áp dụng khi vận tốc vòng của các chi tiết ngâm trong dầu

nhỏ.• Chiều cao ngâm dầu ≤ (0,8 – 1,5 )p đối với bánh răng hoặc

xích (p là bước xích hoặc bước răng ) hoặc (0,75 – 2)h ≥ 10mm (h là chiều cao răng).

• Phần bánh răng ngâm trong dầu không vượt quá 1/3 bán kính vòng đỉnh.

• Đối với bộ truyền trục vít thì mức dầu không nên vượt quá tâm thấp nhất con lăn của ổ.

• Lượng dài trong bể dầu nằm trong khoảng (0,3 – 0,7) lít trên 1kW công suất bộ truyền.

o Dùng bể chứa dầu:

68

April 15, 2023

Chương 13


liên tục• Với bộ truyền trục vít, nếu chiều cao mức dầu vượt quá tâm con lăn thấp nhất thì dùng bánh tạt dầu.

• Với bộ truyền bánh răng trụ hoặc nón do sự chênh lệch giữa các đường kính bánh răng quá lớn nên khi dùng bánh răng bôi trơn cần chú ý:† Hộp cần được che kín để dầu không bắn ra ngoài.† Vận tốc vòng thích hợp nhất cho việc dùng bánh răng bôi

trơn là ≤ 12m/s. Nếu v quá lớn có thể gây ra các tác hại xấu:

◊ Mất mát công suất do khuấy dầu tăng.◊ Dầu bị sủi bọt hòa với không khí và bị oxi hóa làm mất

tính bôi trơn◊ Cặn tung dầu bị khuấy động và bị hất vào giữa các bề

mặt làm việc.• Mức dầu trong hộp cần bảo đảm để bánh răng bôi trơn

nhúng ngập đến độ sâu từ 2-3 chiều cao răng.

o Dùng bánh tạt dầu và bánh răng bôi trơn

69

April 15, 2023

Chương 13


liên tục• Trường hợp sử dụng:

† Khi vận tốc vòng truyền bánh răng hoặc đĩa xích v > 12m/s ( với trục vít vs > 10 m/s) trong giảm tốc hoặc hộp tốc độ có công suất lớn.

† Với các chi tiết quan trọng trường hợp công suất nhỏ và trung bình đối.

• Khi bề rộng chi tiết nhỏ thì sử dụng vòi phun gồm một lỗ duy nhất.

• Khi bề mặt làm việc lớn thì sử dụng súng phun bao gồm nhiều lỗ phun có đường kính lỗ 2-4 mm cách nhau 20-30mm.

o Dùng hệ thống bôi trơn phun dầu liên tục

70

April 15, 2023

Chương 13


liên tục• Dầu được chuyển từ hệ thống bơm dầu đến vòi phun hoặc súng phun có áp suất dư khoảng 0,1 MPa. Dầu được phun theo chiều vào khớp của cặp bánh răng.

• Yêu cầu:† Dầu cần được lọc sạch để không gây nghẹt, tắc

ống dẫn. † Dầu cần phải làm nguội, có thể làm nguội tự

nhiên trong thùng chứa hay dùng hệ thống làm nguội riêng.

† Ngoài nhiệm vụ bôi trơn thông thường thì dầu còn phải có tác dụng làm mát.

• Mức dầu trong máy có thể kiểm tra bằng các que thăm dầu hoặc mắt chỉ dầu.

o Dùng hệ thống bôi trơn phun dầu liên tục

71

April 15, 2023

Chương 13

13.4. Hệ thống bôi trơn13.4.3. Giới thiệu hệ thống bôi trơn cưỡng bức• Ngoài các hệ thống bôi trơn kể trên thì hệ thống bôi

trơn còn được chia làm 3 loại:† Bôi trơn vung té† Bôi trơn cưỡng bức† Bôi trơn bằng pha dầu bôi trơn vào nhiên liệu

Hình 8. Hệ thống bôi trơn cưỡng bức

72

April 15, 2023

Chương 13

13.4. Hệ thống bôi trơn13.4.3. Giới thiệu hệ thống bôi trơn cưỡng bức Cấu tạo

1. Cacte dầu2. Lưới lọc dầu3. Bơm dầu4. Van an toàn bơm dầu5. Bầu lọc dầu6. Van k.chế l.dầu qua két7. Két làm mát dầu8. Đ.hồ báo áp suất dầu9. Đường dầu chính10.Đường dầu bôi trơn t.khuỷu11. Đường dầu bôi trơn trục cam12. Đường dầu bôi trơn các bộ phận

khác

73

April 15, 2023

Chương 13

13.4. Hệ thống bôi trơn13.4.3. Giới thiệu hệ thống bôi trơn cưỡng bức Sơ đồ khối mô tả hệ thống

Đường dầu chính

Đư

ờng

hồi

dầu

Bơm dầu

Cácte dầu

Bầu lọcdầu

Van an toàn

Két làm mát

Van khống

chế

Các bề mặt ma sát

74

April 15, 2023

Chương 13

13.4. Hệ thống bôi trơn13.4.3. Giới thiệu hệ thống bôi trơn cưỡng bức Nguyên lý làm việc:o Trường hợp làm việc bình thường:

† Khi động cơ làm việc, dầu bôi trơn được hút từ cacte nhờ bơm hút và được lọc sạch ở bầu lọc dầu, qua van tới các đường dầu để đến bôi trơn các bề mặt ma sát của động cơ.

† Kết thúc quá trình bôi trơn, dầu bôi trơn lại được dẫn trở lại các-te.

75

April 15, 2023

Chương 13

Trường hợp làm việc bình thường

Lưới lọcdầu

Các-te dầu

Bầu lọc dầu

Két làm mát


Bơmdầu

Đ.hồ báo áp suất

Đường dầu bôi trơn trục cam Đ

ường hồi dầu

Đường dầu bôi trơn trục khuỷu

Van 4

Van 6

76

April 15, 2023

Chương 13

13.4. Hệ thống bôi trơn13.4.3. Giới thiệu hệ thống bôi trơn cưỡng bức Nguyên lý làm việc:o Khi xảy ra sự cố:o Sự cố điển hình:

† Dầu ở các-te quá nóng so với nhiệt độ cho phép.

† Áp suất dầu vượt quá giới hạn cho phép

o Xử lý sự cố:† Van 6 đóng lại, dầu đi qua két làm mát 7,

được làm mát trước khi chảy vào đường dầu chính, khi dầu bôi trơn quá nóng.

† Van 4 sẽ mở để một phần dầu chảy ngược về trước bơm làm giảm áp suất tăng cao của dầu

Khi áp suất dầu quá cao

Lưới lọcdầu

Các-te dầu

Bầu lọc dầu

Két làm mát

Bơm dầu

Đường hồi dầuVan 4

Van 6

Đường dầu bôi trơn trục cam

77



Khi nhiệt độ dầu quá cao

78

Lưới lọcdầu

Các-te dầu

Bầu lọc dầu

Két làm mát

Bơm dầu

Đường hồi dầu

Đường dầu bôi trơn trục khuỷu

Van 4

Van 6

Đường dầu bôi trơn trục cam



79

April 15, 2023

Chương 13

13.4. Hệ thống bôi trơn13.4.3. Giới thiệu hệ thống bôi trơn cưỡng bức Hiệu quả sử dụng:

o Hiệu quả sử dụng cao, an toàn, dễ bảo trì.o Là hệ thống bôi trơn đang được sử dụng phổ

biến hiện nay để bôi trơn cho các động cơ.o Thường dùng trong động cơ công suất lớn.o Vì được cấu tạo từ nhiều thành phần nên chế

tạo phức tạp và tốn kém.

80

April 15, 2023

Chương 13

Nội dung









81

April 15, 2023

Chương 13

13.5. Hệ thống làm mát13.5.1. Nhiệm vụ, phân loại, chức năng Nhiệm vụo Duy trì chế độ nhiệt độ ổn định cho động cơ khi

làm việc. o Kéo dài tuổi thọ cho động cơ.o Giảm thiểu những rủi ro gặp phải khi máy hoạt

động. Phân loạio Theo môi chất làm mát: làm mát bằng nước và bằng không khí.

o Theo mức độ tăng cường làm mát: Làm mát tự nhiên và làm mát cưỡng bức.

o Theo đặc điểm của vòng tuần hoàn: Vòng tuần hoàn kín, vòng tuần hoàn hở và hai vòng tuần hoàn.

82

April 15, 2023

Chương 13

13.5. Hệ thống làm mát13.5.1. Nhiệm vụ, phân loại, chức năng Chức năngo Với các chi tiết động cơ

† Giữ cho chi tiết không bị cháy, hỏng => tăng tuổi thọ

† Tránh hiện tượng kẹt, dính.o Với các máy nhiệt

† Có vai trò lớn trong việc tăng tuổi thọ cho máy.o Với máy cắt kim loại

† Làm tăng tuổi thọ dao cắt.† Tăng chất lượng bề mặt gia công.† Tối ưu hóa quá trình cắt gọt => tăng năng suất,

giảm giá thành.† Tạo đều kiện để phoi kim loại thoát ra dễ dàng.

83

April 15, 2023

Chương 13


13.5.2. Vật liệu làm mát

o Không khí.o Chất lỏngo Dầu làm máto Chất hóa họco Chất rắno …

Vật liệu làm mát

Phương thức làm máto Làm mát tự nhiên bằng gióo Làm mát cưỡng bức bằng gióo Làm mát bằng nướco Làm mát dùng hệ thống bơm 1 2

84

April 15, 2023

Chương 13

13.5. Hệ thống làm mát13.5.3. Các hệ thống làm mát thông dụng

o Cấu tạo:† Các-te† Thân máy† Cánh tản nhiệt† Xi-lanh

Làm mát bằng gió

o Hoạt động:† Khi động cơ làm việc một phần nhiệt truyền từ thân

máy ra cánh tản nhiệt, khi xe chạy gió được hướng thổi qua các cánh tản nhiệt làm mát động cơ.

† Hệ thống làm mát bằng không khí chỉ làm mát được những động cơ xăng nhỏ như xe máy, máy cưa, máy cắt cỏ …

85

April 15, 2023

Chương 13


Làm mát bằng nước kiểu bốc hơi

Làm mát bằng nước

86

April 15, 2023

Chương 13


Làm mát bằng nước đối lưu


87

April 15, 2023

Chương 13


Làm mát bằng nước cưỡng bức tuần hoàn 1 vòng hở


88

April 15, 2023

Chương 13


Làm mát bằng nước cưỡng bức tuần hoàn 2 vòng hở


89

April 15, 2023

Chương 13


Làm mát bằng nước cưỡng bức kín 1 vòng tuần hoàn


90

April 15, 2023

Chương 13


Làm mát bằng nước cưỡng bức kín 2 vòng tuần hoàn


91

April 15, 2023

Chương 13

Nội dung









92

April 15, 2023

Chương 13


* Nguyên tắc:Dựa trên phương trình cân bằng nhiệt: lượng nhiệt sinh ra trong cơ cấu cân bằng với lượng nhiệt thoát ra bởi dầu bôi trơn hoặc làm mát.

- Tính nhiệt lượng sinh ra:Với P là công suất làm việc của chi tiết, η là hiệu suất.

(1 )Q P

- Nhiệt lượng thoát ra theo dầu chảy trong 1s:C là nhiệt dung riêng của dầu. C = 1,7 – 2,1 KJ/kg.0Cρo = 870 – 900 kg/m3 – khối lượng riêng của dầu bôi trơn.q: lưu lượng của dầu chảy qua chi tiết trong thời gian 1s (m3/s)Δt: sự thay đổi nhiệt độ của dầu.

t oQ C q t

* Tính toán:

93

April 15, 2023

Chương 13


Nếu Q = Qt thì

- Đối với bơm dầu: phải có lưu lượng lớn để bơm được dầu đi tới các cơ cấu của hệ thống:

K = 1,4 – 1,6.

(1 )

o

Pq

C t

Công suất bơm:

H: Chiều cao cột dầu cần thiết để bôi trơn nếu có tổn thất trên đường ống (m)ηb: hiệu suất của bơm (ηb = 0,75 – 0.85)

3 3 3( / ) 60 ( / ) 60.10 ( / )bq Kq m s Kq m ph l ph

(Bỏ qua sự thoát nhiệt)

102o b

bb

q HP

94

April 15, 2023

Chương 13


Đưa dầu lên độ cao H (m), lượng dầu phun ra với áp suất p (Pa), để dầu có thể đưa vào bề mặt làm việc có áp suất p’ (p’ < p):

Tốc độ dẫn dầu trong ống thường lấy là v = 1m/s nên đường kính ống dẫn là:

Thể tích thùng dầu cần lấy:

4 bqd

v

3102 10o b b

bb b

q H pqP

(5 6) ( / )bV q l ph

95

April 15, 2023

Chương 13

Nội dung







13.7. Một số ví dụ13.7. Một số ví dụ

96

April 15, 2023

Chương 13

13.7. Bài tập ví dụBài 1. (Ví dụ 13.1 – sgk. 460)Chọn dầu bôi trơn cho hộp giảm tốc hình 3.1, kết quả tính toán trong ví dụ 6.1, với σH =430.9 MPa và độ rắn bề mặt là 250 HB ~ 260 HV.Giải: Theo công thức:

Theo đồ thị hình 13.9 ta chọn dầu bôi trơn có v = 64.10-6 (m2/s)Theo bảng 13.1 chọn dầu bôi trơn ISO VG 68.

5 2 5 210 10 .260.430,9288,7

1,75HV H

br

H

v

Hình 3.1

97

April 15, 2023

Chương 13

13.7. Bài tập ví dụBài 2. (Ví dụ 13.2 – sgk. 461)Chọn dầu bôi trơn cho bộ truyền trục vít tính ở mục 7.13.Giải: Ứng suất tiếp xúc:

Tỷ sốTheo đồ thị hình 13.9b chọn dầu có độ nhớt động v = 12cSt (10-6 m2/s) khi t = 1000C. Khi nhiệt độ t0 = 50oC dầu bôi trơn có độ nhớt:

2

2 1

480 480 1001048,2.1.1,4142

400 100H

H

T KMPa

d d

2 3 2 310 / 142 .10 / 4,06 4.97H sv

3

50 100

10012.8 96

50v v cSt

98

April 15, 2023

Chương 13

13.7. Bài tập ví dụBài 3. (Ví dụ 13.3 – sgk. 461)Ổ lăn được bôi trơn bằng dầu có đường kính trong d = 340mm, đường kính ngoài D = 420mm làm việc với số vòng quay 500v/ph. Nhiệt độ làm việc t = 700C. Độ nhớt của dầu v là bao nhiêu để thỏa mãn điều kiện làm việc và xác định độ nhớt của dầu khi to = 400C.Giải: Đường kính trung bình: Theo đồ thị 13.11a tương ứng với đường kính dm = 380mm, tìm được v1 = 13 khi số vòng quay n = 500 v/ph. Giá trị v1 = 13 mm2/s là độ nhớt cần thiết của dầu khi làm việc với nhiệt độ t = 700C.Dựa vào đồ thị 13.11b với t = 700C, độ nhớt là 13 và khi to = 400C thì độ nhớt là vo = 40cSt (mm2/s).Theo bảng 13.1, chọn dầu bôi trơn có ký hiệu ISO VG 46 có vo = 46cSt

340 420380

2md mm

99

April 15, 2023

Chương 13

13.7. Bài tập ví dụBài 3. (Ví dụ 13.3 – sgk. 461)Kiểm tra điều kiện bôi trơn cho hộp giảm tốc hai cấp khai triển theo sơ đồ như hình dưới. Kết quả tính toán cấp chậm trong ví dụ 6.2 và cấp nhanh trong 6.5 (bảng 13.2).

1. Động cơ2. .3. Hộp giảm tốc4. Bộ truyền

xích5. Nối trục đàn

hồi6. Băng tải

Bảng 13.2

100

April 15, 2023

Chương 13

13.7. Bài tập ví dụBài 3. (Ví dụ 13.3 – sgk. 461)

101

April 15, 2023

Chương 13

13.7. Bài tập ví dụBài 3. (Ví dụ 13.3 – sgk. 461)Giải: Điều kiện bôi trơn đối với hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp- mức dầu thấp nhất ngập (0,75 – 2) chiều cao răng h2

(2,25m) của bánh răng 2 (nhưng ít nhất phải 10 mm).- Khoảng cách giữa mức dầu thấp nhất và cao nhất hmax

– hmin có giá trị nằm trong khoảng từ 10 – 15 mm.- Mức dầu cao nhất không được ngập quá 1/3 bán kính

bánh răng 4 (do4/6).Với 3 điều kiện ở trên thì để đảm bảo điều kiện bôi trơn phải thỏa mãn:

2 2 4

1 1(10...15)

2 3a aH d h d

2 4

1 110 (10...15)

2 3a aH d d

Nếu h2 ≥ 10mm

Nếu h2 < 10mm

Hoặc

102

April 15, 2023

Chương 13

13.7. Bài tập ví dụBài 3. (Ví dụ 13.3 – sgk. 461)Giải: (tiếp)Đối với hộp giảm tốc đang khảo sát, do h2 = 2,25m = 2,25.2,5 = 5,625mm < 10mm, nên sử dụng biểu thức dưới ta được:

2 4

1 1 110 (10...15) 218,44 10 (10...15)

2 3 2a aH d d

189,22...84,22 234,6 78.2

3

Do đó hộp giảm tốc đang khảo sát thỏa mãn điều kiện bôi trơn

Cảm ơn thầy cô và các bạn đã lắng nghe!

April 15, 2023

Chương 13

April 15, 2023Chương 13 104

Back


Back


Engineering

Hệ thống bôi trơn và hệ thống làm mát