Các nhà máy sẽ có chu kỳ thay dầu mỡ bôi trơn. Mức độ thường xuyên phụ thuộc vào điều kiện vận hành và loại dầu mỡ. Dầu mỡ bôi trơn thường được chia thành dầu và mỡ bôi trơn gốc tổng hợp và gốc khoáng. Mỡ tổng hợp sẽ bao gồm một chất bôi trơn dầu tổng hợp được làm dày bằng xà phòng kim loại hoặc hệ thống làm dày nonsoap.
Dầu bôi trơn khoáng sản xấu đi khi chúng oxy hóa hoặc phản ứng hóa học với oxy hòa tan trong khí quyển. Điều này làm tăng độ axit của dầu và khuyến khích các lớp vữa bề mặt vecni, cả hai đều có thể rút ngắn tuổi thọ vòng bi. Các nhà sản xuất chất bôi trơn thêm chất ức chế quá trình oxy hóa để giúp phá vỡ hydroperoxides hình thành trong bước oxy hóa ban đầu.
Phụ gia kéo dài tuổi thọ dầu bằng cách làm gián đoạn phản ứng dây chuyền oxy hóa và bằng cách tắt bất kỳ bề mặt kim loại xúc tác nào chạm vào dầu. Phụ gia ức chế oxy hóa được tiêu thụ chậm trong giai đoạn oxy hóa ban đầu. Thêm nhiều chất ức chế trong khung thời gian này kéo dài thời gian cảm ứng và làm chậm sự tăng tốc của phản ứng oxy hóa.
Một số loại có đặc tính nhiệt độ thấp và tính dễ cháy thấp đặc biệt. Tuy nhiên, thủy phân hoặc xu hướng hấp thụ nước – ngay cả khi tiếp xúc với độ ẩm không khí – có khuynh hướng rút ngắn tuổi thọ của một số loại dầu tổng hợp phosphate, silicate và este. Tránh thủy phân có thể yêu cầu các chất phụ gia đặc biệt, các bộ lọc không khí khô và lọc bằng alumina hoạt hóa hoặc đất đầy đủ của đất sét.
Tỉ giá hối đoái
Nhiệt độ cao có lẽ là đóng góp lớn nhất cho quá trình oxy hóa dầu. Nguyên tắc Arrhenius (phương trình) được áp dụng cho cuộc sống chất bôi trơn cho thấy rằng vòng đời của chất bôi trơn được cắt giảm một nửa cho mỗi nhiệt độ tăng 10 ° C. Quy tắc này hữu ích nhưng không chính xác, bởi vì tốc độ thay đổi tăng khi nhiệt độ tăng lên.
Trừ khi các vòng bi được đưa ra sơ bộ và niêm phong từ nhà máy, họ sẽ định kỳ cần thay đổi chất bôi trơn. Mức độ thường xuyên phụ thuộc vào điều kiện vận hành và loại dầu nhờn. Dầu mỡ bôi trơn thường được chia thành dầu và mỡ bôi trơn tổng hợp và khoáng sản. Mỡ tổng hợp sẽ bao gồm một chất bôi trơn dầu tổng hợp được làm dày bằng xà phòng kim loại hoặc hệ thống làm dày nonsoap.
Dầu bôi trơn khoáng sản xấu đi khi chúng oxy hóa hoặc phản ứng hóa học với oxy hòa tan trong khí quyển. Điều này làm tăng độ axit của dầu và khuyến khích các lớp vữa bề mặt vecni, cả hai đều có thể rút ngắn tuổi thọ vòng bi. Các nhà sản xuất chất bôi trơn thêm chất ức chế quá trình oxy hóa để giúp phá vỡ hydroperoxides hình thành trong bước oxy hóa ban đầu.
Phụ gia kéo dài tuổi thọ dầu bằng cách làm gián đoạn phản ứng dây chuyền oxy hóa và bằng cách tắt bất kỳ bề mặt kim loại xúc tác nào chạm vào dầu. Phụ gia ức chế oxy hóa được tiêu thụ chậm trong giai đoạn oxy hóa ban đầu. Thêm nhiều chất ức chế trong khung thời gian này kéo dài thời gian cảm ứng và làm chậm sự tăng tốc của phản ứng oxy hóa.
Một số loại có đặc tính nhiệt độ thấp và tính dễ cháy thấp đặc biệt. Tuy nhiên, thủy phân hoặc xu hướng hấp thụ nước – ngay cả khi tiếp xúc với độ ẩm không khí – có khuynh hướng rút ngắn tuổi thọ của một số loại dầu tổng hợp phosphate, silicate và este. Tránh thủy phân có thể yêu cầu các chất phụ gia đặc biệt, các bộ lọc không khí khô và lọc bằng alumina hoạt hóa hoặc đất đầy đủ của đất sét.
Ví dụ, phương trình này dự đoán dầu trong ổ trục tuabin ở 138 ° C sẽ nhanh hơn khoảng 180 lần so với cùng dầu trong bể chứa dầu tuabin ở 71 ° C.
cho tỷ lệ suy giảm tổng thể đối với tất cả dầu trong hệ thống. Điều này có thể hữu ích trong việc chiếu điểm cuối của một khoản phí của chất bôi trơn trong một ứng dụng máy giấy, nơi có thể tìm thấy nhiều điểm nóng.
Thật không may, cách tiếp cận trên giả định không có nước hoặc ô nhiễm khác, không có tác dụng xúc tác bất lợi từ bề mặt đồng và sắt, và không có quá trình bay hơi chất ức chế quá trình oxy hóa, tất cả đều có thể cắt giảm tuổi thọ dầu dự kiến. Điều chỉnh các tính toán của dầu trên với một yếu tố phụ thuộc vào thiết bị chiếm các mục này. Ví dụ, động cơ điện và hệ thống thủy lực sử dụng hệ số ba. Nói cách khác, tuổi thọ dầu trong các hệ thống này ngắn hơn khoảng 66% so với các phương trình tuổi thọ dầu. Một hệ số từ 2 đến 5 công trình cho tuabin hơi và máy nén trong khi hệ số 10 là tốt cho tuabin khí hạng nặng.
Khi nào cần thay dầu
Trong mọi trường hợp, các cuộc gọi vòng đời được cải thiện để kiểm tra phòng thí nghiệm định kỳ (thường là hàng tháng) của các mẫu dầu để oxy hóa, thay đổi độ nhớt và tích tụ chất gây ô nhiễm. Thay đổi dầu nên được xem xét khi độ axit của nó tăng 0,2-0,3 mg KOH / gm trên đó cho dầu mới, hoặc khi độ nhớt thay đổi nhiều hơn năm phần trăm. Đây là ứng dụng phụ thuộc.
Xác nhận nhu cầu thay đổi
May mắn thay, một số phương pháp có sẵn để đánh giá nhanh tình trạng dầu. Bao gồm:
- Điện hóa. Trong nhiều thủ tục điện hóa, các kỹ thuật điện vòng tuần hoàn cung cấp nhanh nhất (dưới 10 giây) và đánh giá dễ dàng nồng độ chất chống oxy hóa còn lại trong dầu nhờn mối quan hệ hiện tại ở hai điện cực rắn. Dầu động cơ máy bay Ester được hòa tan đầu tiên, hoặc các chất bôi trơn hydrocacbon bị lơ lửng, trong dung môi chứa chất điện phân. Khi điện áp của một điện cực được luân chuyển tuyến tính theo thời gian, điện áp mà dòng điện tăng lên và độ lớn của tăng xác định và định lượng tương ứng, chất chống oxy hóa có trong mẫu.
- Kiểm tra quá trình oxy hóa Microscale. Xét nghiệm vi oxy hóa nhanh chóng của Penn State cho thấy một mẫu một giọt ở nhiệt độ khoảng 250ºC để mô phỏng tuổi thọ ôxi hóa dầu trong dịch vụ ô tô và diesel.
- Khả năng đo nhiệt vi sai cao áp. Một khi các chất chống oxy hóa trong chất bôi trơn bị cạn kiệt trong khoảng nhiệt độ 150ºC đến 250ºC, quá trình oxy hóa tỏa nhiệt làm tăng nhiệt độ mẫu. Áp suất oxy hoặc không khí được sử dụng để giảm sự bốc hơi mẫu. Đối với áp suất oxy 170 và 550 psi, từ ba đến năm phút thường chỉ ra dầu ở gần hoặc gần cuối thời gian sử dụng hữu ích của nó.
Một thử nghiệm, được gọi là phổ hồng ngoại biến đổi Fourier, có thể đo và định lượng trong ít hơn một phút mức độ oxy hóa dầu theo độ lớn, được báo cáo trong độ hấp thụ / mm của các dải hấp thụ trong dải tần từ 1050 đến 1250 và 1700 đến 1750 cm-1 . Lượng chất ức chế oxy hóa còn lại cũng được ước tính từ các đỉnh hấp thụ kết hợp với các bước sóng hồng ngoại rời rạc cho các chất phụ gia riêng lẻ. Một sự thay đổi dầu hoặc bổ sung chất ức chế quá trình oxy hóa được báo hiệu khi nồng độ chất ức chế oxy hóa giảm một nửa hoặc nhiều hơn so với giá trị ban đầu.
Ngoài ra, tuabin và các loại dầu hệ thống tuần hoàn khác có thể sử dụng thử nghiệm oxy hóa tàu áp suất ASTM D2272 (RPVOT). Ở đây, một giá trị dưới 50 phút cho biết tuổi thọ còn lại.
Chỉ số mỡ
Như với hàm lượng dầu, axit và chất chống oxy hóa là những chỉ số quan trọng của cuộc sống còn lại trong mỡ. Nhưng mỡ có chứa dầu và chất làm đặc, cả hai đều ảnh hưởng đến tuổi thọ. Hàm lượng dầu là thước đo tuổi thọ còn lại và có thể được định lượng trong mẫu mỡ bằng quang phổ hấp thụ nguyên tử hoặc bằng cách tách dung môi và cân lượng dầu còn lại.
Mỡ thường thất bại sau khi mất khoảng một nửa hàm lượng dầu ban đầu của chúng. Tại thời điểm này, mang ma sát và tiếng ồn thường tăng cùng với hàm lượng sắt mỡ. Hoạt động tiếp theo có thể gây mòn nặng và mang hỏng sớm.
Một nửa hàm lượng dầu ban đầu tương ứng với tỷ lệ xà phòng (chất làm đặc), Sf, chứa trong mỡ khi không thành công:
Sf = 100 x 2S0 / (100 + S0)
trong đó S0 = phần trăm chất làm đặc trong mỡ tươi. Ví dụ, một loại dầu mỡ tươi chứa 10% xà phòng sẽ bị thất bại khi nó khô đến mức Sf = 18%.
Như một quy luật, vòng bi lớn hơn và những vòng chạy ở tốc độ cao sẽ rút ngắn tuổi thọ dầu mỡ. Thời gian thất thoát mỡ thường giảm một nửa khi mang tốc độ quay đạt đến giới hạn DN (giới hạn tốc độ dòng) của dầu mỡ, được đo bằng:
DN = N x (ID + OD) / 2
trong đó ID = đường kính lỗ (mm), OD = đường kính ngoài (mm), N = tốc độ (rpm).
Hoạt động ở tốc độ cao hơn thậm chí có thể gây ra lỗi mang đầu, một phần là do lực ly tâm ném mỡ từ các bề mặt lồng và mương.
Hệ số giảm tốc kf là một chỉ số khác về tuổi thọ dầu mỡ. Nó tỷ lệ thuận với lượng mỡ đi xa phải di chuyển đến độ rộng của quả bóng hoặc con lăn. Giá trị cao hơn (đối với một loại ổ đỡ nhất định) áp dụng cho những giá trị có tiết diện lớn hơn hoặc khả năng chịu tải cao hơn và ngược lại. Các yếu tố giảm tốc độ lớn hơn làm giảm tuổi thọ của mỡ. Để tham khảo, các vòng bi cầu rãnh đơn hàng, sâu thông thường có giới hạn kf = 1.0 và DN khoảng 300.000.
Hiệu ứng tốc độ cũng khác nhau giữa các mỡ bôi trơn. Ví dụ, cái gọi là mỡ bôi trơn kiểu kênh thường được sử dụng trong các vòng bi chặn đôi và được bọc kín đôi có thể sẽ không kéo dài miễn là một số loại mỡ khác khi hoạt động gần hạn chế giá trị kfDN.
Mỡ silicone với các loại dầu căng bề mặt thấp và các đặc tính bôi trơn kém hơn cho các bề mặt thép-trên-thép chỉ ra 35% giới hạn tốc độ DN thấp hơn. Giảm thêm 25 đến 50 phần trăm DN được gọi khi vận hành vòng bi trên trục thẳng đứng.
Nhiệt độ hoạt động cao cũng là một kẻ thù của mỡ bôi trơn. Trên thực tế, các vòng bi hoạt động ở nhiệt độ trên 70 ° C đã cắt giảm tuổi thọ dầu mỡ theo hệ số 1,5 cho mỗi lần tăng 10 ° C. Trên 150 ° C, quá trình oxy hóa nhanh làm tăng hệ số lên 2.0 cho mỗi lần tăng 10 ° C. Nhiệt độ cao thúc đẩy quá trình oxy hóa và làm tăng tốc độ bay hơi dầu và mất dầu do leo, tất cả đều làm tăng quá trình sấy mỡ và rút ngắn tuổi thọ.
Mỡ cuộc sống LG, có thể được ước tính cho nhiệt độ hoạt động trên 70 ° C với tải trọng vừa phải và không bị ô nhiễm bởi:
log LG = -2,60 + 2,450 / (T + 273) -1x 10-6kfDN
Ở đây, LG là thời gian để thất bại-thất bại cho 10 phần trăm của các ứng dụng sử dụng mỡ công nghiệp tươi của lớp 2 nhất quán với chất làm đặc như lithium, xà phòng kim loại phức tạp và polyureas.
Phương trình Arrhenius
Cảm giác thông thường và trực giác hóa học cho thấy nhiệt độ càng cao thì phản ứng hóa học sẽ càng nhanh. Định lượng, mối quan hệ này giữa tốc độ phản ứng diễn ra và nhiệt độ của nó được xác định bằng phương trình Arrhenius, liên quan đến log của tốc độ phản ứng với nghịch đảo của nhiệt độ tuyệt đối. Ở nhiệt độ cao hơn, xác suất làm tăng hai phân tử sẽ va chạm với động năng đủ để kích hoạt phản ứng hóa học. Năng lượng kích hoạt là lượng năng lượng cần thiết để đảm bảo rằng một phản ứng xảy ra.
Trong dạng mũ, ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ phản ứng khi sử dụng phương trình Arrhenius trở thành:
k = A * exp (-Ea / R * T)
trong đó k là hệ số tốc độ, A là một đặc tính không đổi của phản ứng, Ea là năng lượng kích hoạt, R là hằng số khí phổ quát, và T là nhiệt độ (tính bằng độ Kelvin).
R có giá trị của
8,14 x 10-3 kJ mol-1K-1.
Có một số cách mà vòng đời của chất bôi trơn có thể được ước tính. Tính toán các lời tiên tri dựa trên điều kiện vận hành đòi hỏi phải áp dụng các yếu tố để tính đến điều kiện sống thực, chẳng hạn như ô nhiễm rắn, độ ẩm, không khí, tác động xúc tác của các mảnh vụn mòn, biến đổi nhiệt độ trong hệ thống tuần hoàn, vv. tăng. Quy tắc Arrhenius cho thấy tỷ lệ suy thoái dầu bôi trơn tăng gấp đôi cho mỗi nhiệt độ tăng 10ºC. Vòng đời mỡ chịu ảnh hưởng bởi các vấn đề được ghi nhận với dầu nhờn, thiết kế ổ trục, tốc độ bề mặt và dầu mỡ khô.
