Hệ thống bôi trơn và hệ thống làm mát

Môn: Cơ sở thiết kế máy
Nhóm 9

2
21 April 2015
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
21 April 2015
Chương 13
Nội dung

4
21 April 2015
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.
Cần phải có bôi trơn để hệ thống hoạt động được trơn tru
và liên tục.
Là phương pháp nhanh và rẻ nhất để tăng tuổi thọ làm
việc của hệ thống máy và chi tiết máy.

5
21 April 2015
Chương 13
 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
21 April 2015
Chương 13
 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
21 April 2015
Chương 13

8
21 April 2015
Chương 13

9
21 April 2015
Chương 13

10
21 April 2015
Chương 13
Nội dung

11
21 April 2015
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
21 April 2015
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
21 April 2015
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
21 April 2015
Chương 13
- 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.

15
21 April 2015
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:
𝑝 𝑚𝑎𝑥=5MPa,
Không có hiện tượng biến
dạng đàn hồi.
min 1 2( , , , ) 1r z zh f F v R R m 
Play

16
21 April 2015
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
21 April 2015
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
21 April 2015
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
13.2.3.1. Bôi trơn thủy động đàn hồi cứng
min 1 2( , , , , , , )r z zh f F v R R E 
   
1 2
2 2
1 2 2 1
2
1 1
E E
E
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:
𝜇1, 𝜇2- hệ số Poisson;
𝐸1, 𝐸2 - module đàn
hồi, (MPa)

19
21 April 2015
Chương 13
Hình 6. Các đặc tính của bôi
trơn đàn hồi cứng.
pmax = 0,5÷4 GPa
hmin = f(Fr, v, Rz1, Rz2,
E, ξ) > 0,1μm
Ảnh hưởng đàn hồi và độ
nhớt đều quan trọng như
nhau.

20
21 April 2015
Chương 13
- 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
21 April 2015
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
13.2.3.2. 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
21 April 2015
Chương 13
13.2.3.2. 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
21 April 2015
Chương 13
13.2.3.3. 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
21 April 2015
Chương 13
- 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
21 April 2015
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
21 April 2015
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
21 April 2015
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
21 April 2015
Chương 13
13.2.3.4. 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
21 April 2015
Chương 13
13.2.3.4. 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
21 April 2015
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.
Hình 6. Giản đồ Stribeck

31
21 April 2015
Chương 13
Nội dung

32
21 April 2015
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
21 April 2015
Chương 13
Mỡ bôi trơn
Bột Graphit
Dầu nhớt bôi trơn

34
21 April 2015
Chương 13
13.3.1. 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
21 April 2015
Chương 13
- Phân loại dầu bôi trơn lỏng:
o Dầu nhớt máy bay
o Dầu nhớt động cơ
o Dầu nhớt công nghiệp
o Dầu nhớt truyền lực
o Dầu nhớt tuabin
o Dầu 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
21 April 2015
Chương 13
o Là một tính chất quan trọng của dầu bôi trơn.
o Xác định độ bôi trơn của dầu bôi trơn.
o Còn gọi là ma sát trong của chất lỏng
o Là tính cản trượt của chất lỏng.
o Là cơ sở để phân loại dầu bôi trơn.
ρ: Khối lượng riêng của dầu (870 – 900 kg/m3)
- Ký hiệu của độ nhớt:
o μ: Độ nhớt động lực (1 cP = 10-3 Pa.s).
o ν: Độ nhớt động (1 cSt = 1 mm2/s).
v 
 Độ nhớt

37
21 April 2015
Chương 13
o Độ nhớt giảm khi nhiệt độ tăng
Thông thường: t0 = 40oC
m = 2,6 – 3
 Độ nhớt
m
o
t 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
21 April 2015
Chương 13

39
21 April 2015
Chương 13
o Áp 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
p
p 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
21 April 2015
Chương 13
o Là một tính chất quan trọng khác của dầu bôi trơn.
o Khả 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 khác
o Nhiệt độ bốc cháy
o Nhiệt độ đông đặc
o Độ axit
o Thành phần tạp chất
o Vận tốc khử nhũ tương

41
21 April 2015
Chương 13

42
21 April 2015
Chương 13
o Pha 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
o SAE: Chỉ số phân loại dầu nhớt động cơ. Chỉ số SAE càng
cao thì độ nhớt càng cao.
o Theo chuẩn ISO: dầu bôi trơn phân loại theo độ nhớt động.
o Theo 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
21 April 2015
Chương 13
13.3.2. Phương pháp chọn dầu bôi trơn
o Bộ truyền bánh răng chế tạo từ thép:
 Với bộ truyền bánh răng
o Trong đó:
HHV: độ rắn bề mặt làm việc cặp bánh răng
σH: 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 2
10 HV H
br
H 




 Với bộ truyền trục vít
3 2
10 HV H
tv
s
H 





44
21 April 2015
Chương 13

45
21 April 2015
Chương 13
o Bộ truyền hở:
 Với bộ truyền xích
o Trong đó:
p: áp suất trung bình trong bản lề xích (MPa)
ν: Vận tốc xích (m/s)
50 6p v  
50 3p v  
o Bộ truyền kín, đĩa xích ngâm trong dầu:

46
21 April 2015
Chương 13
o Tìm đường kính trung bình:
 Với ổ lăn
o Trong công thức:
d: Đường kính vòng trong ổ lăn (mm)
D: Đường kính vòng ngoài ổ lăn (mm)
2
m
d D
d


o Theo 13.11a: tìm độ nhớt V1 dựa theo số vòng quay n của ổ
o Theo 13.11b tìm độ nhớt V của dầu ở nhiệt độ t0 (400C)

47
21 April 2015
Chương 13

48
21 April 2015
Chương 13
13.3.3. Mỡ bôi trơn
oSử dụng khi ma sát lăn, đảm bảo tuổi thọ cao & độ
kín thít.
oKhả năng thoát nhiệt kém hơn dầu
oHạn chế sử dụng trong phạm vi nhiệt độ
oPhân 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
21 April 2015
Chương 13
Mỡ SINOPEC SD Mỡ chịu nhiệt

50
21 April 2015
Chương 13
o Nhiệt độ nhỏ giọt
o Giới hạn bền
o Độ nhớt
o Tính ổn định cơ
o …
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
21 April 2015
Chương 13
o Mỡ Natri: làm việc ở 1200C, không tan trong nước.
o Mỡ Liti: Có thể làm việc ở nhiệt độ cao.
o Mỡ 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
o Mỡ 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
21 April 2015
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
21 April 2015
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
21 April 2015
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
21 April 2015
Chương 13
13.3.4. Chất bôi trơn rắn
o 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:

5
6
21 April 2015
Chương 13
Nội dung

5
7
21 April 2015
Chương 13
13.4.1. Yêu cầu và phân loại
 Yêu cầu
o 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.

5
8
21 April 2015
Chương 13
 Phân loại hệ thống bôi trơn
o 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.

5
9
21 April 2015
Chương 13
 Cơ sở chọn phương pháp bôi trơn
o 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.

6
0
21 April 2015
Chương 13
 Cơ sở chọn phương pháp bôi trơn
o 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.

6
1
21 April 2015
Chương 13
13.4.2. 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.

6
2
21 April 2015
Chương 13
 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.

6
3
21 April 2015
Chương 13
 Hệ thống bôi trơn tự động nhỏ giọt & liên tục
o 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)

6
4
21 April 2015
Chương 13
• 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:

6
5
21 April 2015
Chương 13
 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:

6
6
21 April 2015
Chương 13
• 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

6
7
21 April 2015
Chương 13
• 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:

6
8
21 April 2015
Chương 13
• 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

6
9
21 April 2015
Chương 13
• 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

7
0
21 April 2015
Chương 13
• 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

7
1
21 April 2015
Chương 13
13.4.3. 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

7
2
21 April 2015
Chương 13
 Cấu tạo
1. Cacte dầu
2. Lưới lọc dầu
3. Bơm dầu
4. Van an toàn bơm dầu
5. Bầu lọc dầu
6. Van k.chế l.dầu qua két
7. Két làm mát dầu
8. Đ.hồ báo áp suất dầu
9. Đường dầu chính
10.Đường dầu bôi trơn t.khuỷu
11. Đường dầu bôi trơn trục cam
12. Đường dầu bôi trơn các bộ phận khác

7
3
21 April 2015
Chương 13
 Sơ đồ khối mô tả hệ thống
Đường dầu chính
Đườnghồidầu
Bơm dầu
Cácte dầu
Bầu lọc
dầu
Van an toàn
Két
làm
mát
Van
khống
chế
Các bề mặt ma sát

7
4
21 April 2015
Chương 13
 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.

7
5
21 April 2015
Chương 13
Trường hợp làm việc bình thường
Lưới lọc
dầu
Các-te dầu
Bầu
lọc
dầu
Két làm mát
Bơm
dầu
Đ.hồ báo
áp suất
Đường dầu bôi trơn
trục cam
Đườnghồidầu
Đường dầu
bôi trơn
trục khuỷu
Van 4
Van 6

7
6
21 April 2015
Chương 13
 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 lọc
dầu
Các-te dầu
Bầu
lọc
dầu
Két làm mát
Bơm
dầu
Đườnghồidầu
Van 4
Van 6
Đường dầu bôi
trơn trục cam
7
7
Đ.hồ báo
áp suất

Khi nhiệt độ dầu quá cao
7
8
Lưới lọc
dầu
Các-te dầu
Bầu
lọc
dầu
Két làm mát
Bơm
dầu
Đườnghồidầu
Đường dầu
bôi trơn
trục khuỷu
Van 4
Van 6
Đường dầu bôi
trơn trục cam
Đ.hồ báo
áp suất

7
9
21 April 2015
Chương 13
 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
21 April 2015
Chương 13
Nội dung

81
21 April 2015
Chương 13
13.5.1. Nhiệm vụ, phân loại, chức năng
 Nhiệm vụ
o 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 loại
o 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
21 April 2015
Chương 13
13.5.1. Nhiệm vụ, phân loại, chức năng
 Chức năng
o 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
21 April 2015
Chương 13
13.5.2. Vật liệu làm mát
o Không khí.
o Chất lỏng
o Dầu làm mát
o Chất hóa học
o Chất rắn
o …
 Vật liệu làm mát
 Phương thức làm mát
o Làm mát tự nhiên bằng gió
o Làm mát cưỡng bức bằng gió
o Làm mát bằng nước
o Làm mát dùng hệ thống bơm 1 2

84
21 April 2015
Chương 13
13.5.3. 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
21 April 2015
Chương 13
 Làm mát bằng nước kiểu bốc hơi
 Làm mát bằng nước

86
21 April 2015
Chương 13
 Làm mát bằng nước đối lưu

87
21 April 2015
Chương 13
 Làm mát bằng nước cưỡng bức tuần hoàn 1 vòng hở

88
21 April 2015
Chương 13
 Làm mát bằng nước cưỡng bức tuần hoàn 2 vòng hở

89
21 April 2015
Chương 13
 Làm mát bằng nước cưỡng bức kín 1 vòng tuần hoàn

90
21 April 2015
Chương 13
 Làm mát bằng nước cưỡng bức kín 2 vòng tuần hoàn

91
21 April 2015
Chương 13
Nội dung

9
2
21 April 2015
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.0C
ρo = 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:

9
3
21 April 2015
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
P
q
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)
102
o b
b
b
q H
P




9
4
21 April 2015
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 bq
d
v

3
102 10
o b b
b
b b
q H pq
P

 
 
(5 6) ( / )bV q l ph 

9
5
21 April 2015
Chương 13
Nội dung
13.7. Một số ví dụ13.7. Một số ví dụ

96
21 April 2015
Chương 13
13.7. Bài tập ví dụ
Bài 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 2
10 10 .260.430,9
288,7
1,75
HV H
br
H
v


 
  
Hình 3.1

97
21 April 2015
Chương 13
Bài 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 số
Theo 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 1001048,2.1.1,4
142
400 100
H
H
T K
MPa
d d
   
2 3 2 3
10 / 142 .10 / 4,06 4.97H sv  
 
3
50 100
100
12.8 96
50
v v cSt
 
   
 

9
8
21 April 2015
Chương 13
Bài 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
340 420
380
2
md mm

 

9
9
21 April 2015
Chương 13
Bài 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 cơ
2. .
3. Hộp giảm tốc
4. Bộ truyền xích
5. Nối trục đàn hồi
6. Băng tải
Bảng 13.2

1
0
0
21 April 2015
Chương 13
Bài 3. (Ví dụ 13.3 – sgk. 461)

101
21 April 2015
Chương 13
Bài 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 3
a aH d h d   
2 4
1 1
10 (10...15)
2 3
a aH d d   
Nếu h2 ≥ 10mm
Nếu h2 < 10mmHoặc

102
21 April 2015
Chương 13
Bài 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 1
10 (10...15) 218,44 10 (10...15)
2 3 2
a aH d d      
1
89,22...84,22 234,6 78.2
3
  
Do đó hộp giảm tốc đang khảo sát thỏa mãn điều kiện bôi trơn

21 April 2015Chương 13
10
4
Back

21 April 2015Chương 13
10
5
Back

Hệ thống bôi trơn và hệ thống làm mát

Recommandé

Recommandé

Contenu connexe

Tendances

Tendances (20)

En vedette

En vedette (20)

Hệ thống bôi trơn và hệ thống làm mát