Bôi trơn là quá trình hoặc kỹ thuật sử dụng chất bôi trơn để giảm ma sát và mài mòn tiếp xúc giữa hai bề mặt. Nghiên cứu về bôi trơn là một chuyên ngành trong lĩnh vực cống hóa.
Chất bôi trơn có thể là chất rắn (chẳng hạn như molypden disulfide MoS2), chất phân tán rắn / lỏng (chẳng hạn như dầu mỡ), chất lỏng (chẳng hạn như dầu hoặc nước), chất phân tán lỏng-lỏng hoặc khí.
Hệ thống bôi trơn bằng chất lỏng được thiết kế sao cho tải trọng tác dụng được mang một phần hoặc hoàn toàn bởi áp suất thủy động lực học hoặc thủy tĩnh, điều này làm giảm các tương tác của vật rắn (và do đó là ma sát và mài mòn). Tùy thuộc vào mức độ phân tách bề mặt, có thể phân biệt các chế độ bôi trơn khác nhau.
Bôi trơn đầy đủ cho phép các bộ phận của máy hoạt động trơn tru, liên tục, giảm tốc độ mài mòn và ngăn ngừa ứng suất quá mức hoặc chấn động ở các ổ trục. Khi chất bôi trơn bị hỏng, các bộ phận có thể cọ xát phá hủy với nhau, gây ra nhiệt, hàn cục bộ, phá hủy và hỏng hóc.
Bôi trơn là sự kiểm soát ma sát và mài mòn bằng cách tạo ra một lớp màng giảm ma sát giữa các bề mặt chuyển động tiếp xúc với nhau. Chất bôi trơn được sử dụng có thể là chất lỏng, chất rắn hoặc chất dẻo.
Mặc dù đây là một định nghĩa hợp lệ, nó không thể nhận ra tất cả những gì mà việc bôi trơn thực sự đạt được.
Nhiều chất khác nhau có thể được sử dụng để bôi trơn bề mặt. Dầu và mỡ là phổ biến nhất. Mỡ bao gồm dầu và chất làm đặc để có được độ đặc, trong khi dầu thực sự là chất bôi trơn. Dầu có thể là dầu tổng hợp, thực vật hoặc khoáng chất cũng như sự kết hợp của những thứ này.
Ứng dụng xác định loại dầu nào, thường được gọi là dầu gốc, nên được sử dụng. Trong điều kiện khắc nghiệt, dầu tổng hợp có thể có lợi. Ở những nơi cần quan tâm đến môi trường, dầu gốc thực vật có thể được sử dụng.
Dầu nhớt có chứa dầu có các chất phụ gia tăng cường, thêm hoặc triệt tiêu các đặc tính bên trong dầu gốc. Số lượng phụ gia phụ thuộc vào loại dầu và ứng dụng mà nó sẽ được sử dụng. Ví dụ, dầu động cơ có thể có thêm chất phân tán.
Chất phân tán giữ cho các chất không hòa tan được kết tụ lại với nhau để được bộ lọc loại bỏ khi tuần hoàn. Trong các môi trường có nhiệt độ khắc nghiệt, từ lạnh đến nóng, chất cải tiến chỉ số độ nhớt (VI) có thể được thêm vào. Các chất phụ gia này là các phân tử hữu cơ dài, kết dính với nhau trong điều kiện lạnh và tách ra trong môi trường nóng hơn.
Quá trình này thay đổi độ nhớt của dầu và cho phép dầu chảy tốt hơn trong điều kiện lạnh mà vẫn duy trì các đặc tính ở nhiệt độ cao. Vấn đề duy nhất với các chất phụ gia là chúng có thể bị cạn kiệt, và để khôi phục chúng trở lại mức đủ, thường thì lượng dầu phải được thay thế.
Các chức năng chính của chất bôi trơn là:
Đôi khi các chức năng giảm ma sát và chống mài mòn được sử dụng thay thế cho nhau. Tuy nhiên, ma sát là lực cản đối với chuyển động, và mài mòn là sự mất mát của vật liệu do ma sát, mỏi do tiếp xúc và ăn mòn. Có một sự khác biệt đáng kể. Trên thực tế, không phải tất cả những gì gây ra ma sát (ví dụ, ma sát chất lỏng) đều gây ra mài mòn và không phải tất cả những gì gây ra mài mòn (ví dụ, xói mòn do trọng trường) đều gây ra ma sát.
Giảm ma sát là mục tiêu chính của quá trình bôi trơn, nhưng có nhiều lợi ích khác của quá trình này. Màng bôi trơn có thể giúp ngăn ngừa sự ăn mòn bằng cách bảo vệ bề mặt khỏi nước và các chất ăn mòn khác. Ngoài ra, chúng đóng một vai trò quan trọng trong việc kiểm soát ô nhiễm trong hệ thống.
Chất bôi trơn hoạt động như một ống dẫn trong đó nó vận chuyển các chất bẩn đến các bộ lọc để loại bỏ. Những chất lỏng này cũng hỗ trợ kiểm soát nhiệt độ bằng cách hấp thụ nhiệt từ các bề mặt và truyền nó đến một điểm có nhiệt độ thấp hơn, nơi nó có thể bị tiêu tán.
Có ba loại bôi trơn khác nhau:ranh giới, hỗn hợp và toàn bộ phim. Mỗi loại là khác nhau, nhưng tất cả đều dựa vào chất bôi trơn và các chất phụ gia trong dầu để bảo vệ chống mài mòn.
Bôi trơn màng chất lỏng là chế độ bôi trơn trong đó, thông qua lực nhớt, tải trọng được chất bôi trơn hỗ trợ hoàn toàn trong không gian hoặc khe hở giữa các bộ phận chuyển động so với một vật thể khác (bộ phận được bôi trơn), và tránh tiếp xúc rắn - rắn .
Trong bôi trơn thủy tĩnh, áp suất bên ngoài được áp dụng cho chất bôi trơn trong ổ trục để duy trì màng bôi trơn chất lỏng ở nơi mà nếu không nó sẽ bị ép ra ngoài.
Trong bôi trơn thủy động, chuyển động của các bề mặt tiếp xúc, cũng như thiết kế của ổ trục, bơm chất bôi trơn xung quanh ổ trục để duy trì màng bôi trơn. Thiết kế của ổ trục này có thể bị mòn khi khởi động, dừng hoặc đảo ngược do màng chất bôi trơn bị hỏng.
Cơ sở của lý thuyết thủy động lực học về bôi trơn là phương trình Reynolds. Có thể tìm thấy các phương trình điều chỉnh của lý thuyết thủy động lực học về bôi trơn và một số giải pháp phân tích trong tài liệu tham khảo.
Hầu hết đối với các bề mặt không phù hợp hoặc các điều kiện tải trọng cao hơn, các cơ thể bị biến dạng đàn hồi tại nơi tiếp xúc. Sự căng như vậy tạo ra một vùng chịu tải, tạo ra một khoảng trống gần như song song cho chất lỏng chảy qua.
Cũng giống như trong bôi trơn thủy động, chuyển động của các phần tiếp xúc tạo ra áp suất do dòng chảy gây ra, đóng vai trò là lực chịu lực trên khu vực tiếp xúc. Trong các chế độ áp suất cao như vậy, độ nhớt của chất lỏng có thể tăng lên đáng kể.
Khi bôi trơn đầy đủ màng elastohydrodynamic, màng bôi trơn được tạo ra sẽ phân tách hoàn toàn các bề mặt. Do sự kết hợp chặt chẽ giữa hoạt động thủy động lực học của chất bôi trơn và biến dạng đàn hồi khi tiếp xúc với chất rắn, chế độ bôi trơn này là một ví dụ về tương tác giữa cấu trúc chất lỏng.
Lý thuyết đàn hồi cổ điển xem xét phương trình Reynold và phương trình độ võng đàn hồi để giải quyết áp suất và biến dạng trong chế độ bôi trơn này. Sự tiếp xúc giữa các đặc điểm rắn nâng lên, hoặc độ dày, cũng có thể xảy ra, dẫn đến chế độ bôi trơn hỗn hợp hoặc bôi trơn ranh giới.
Các tác động thủy động lực học là không đáng kể. Các cơ thể tiếp xúc gần nhau hơn ở độ tuổi của chúng; nhiệt phát triển bởi áp suất cục bộ gây ra một tình trạng được gọi là trượt dính và một số nhiệt độ bị đứt ra.
Ở điều kiện nhiệt độ và áp suất cao, các thành phần phản ứng hóa học của chất bôi trơn phản ứng với bề mặt tiếp xúc, tạo thành một lớp hoặc màng bền bỉ có độ bền cao trên bề mặt rắn chuyển động (màng ranh giới) có khả năng chịu tải và mài mòn hoặc phá vỡ chính là tránh được. Bôi trơn theo đường biên cũng được định nghĩa là chế độ trong đó tải được thực hiện bởi các bề mặt thay vì bởi chất bôi trơn.
Chế độ này nằm giữa chế độ bôi trơn đàn hồi đầy đủ và chế độ bôi trơn ranh giới. Màng chất bôi trơn được tạo ra không đủ để tách hoàn toàn các phần thân, nhưng các tác động thủy động lực học là đáng kể.
Bôi trơn là cần thiết để hoạt động chính xác của các hệ thống cơ khí như piston, máy bơm, cam, ổ trục, tua bin, bánh răng, xích con lăn, dụng cụ cắt, v.v. khi không có bôi trơn, áp suất giữa các bề mặt gần nhau sẽ tạo ra đủ nhiệt cho bề mặt nhanh chóng hư hỏng mà trong tình trạng thô có thể hàn các bề mặt với nhau theo nghĩa đen, gây ra hiện tượng co giật.
Trong một số ứng dụng, chẳng hạn như động cơ piston, màng giữa piston và thành xylanh cũng bịt kín buồng đốt, ngăn không cho khí cháy thoát vào cacte.
Nếu một động cơ yêu cầu bôi trơn có áp suất, chẳng hạn như ổ trục trơn, sẽ có một máy bơm dầu và một bộ lọc dầu. Trên các động cơ đời đầu (chẳng hạn như động cơ diesel Sabre), nơi mà nguồn cấp dữ liệu có áp suất không cần thiết phải bôi trơn bằng tia nước là đủ.
Cylinder Liner là gì? - Chức năng và loại
Sprocket là gì? - Định nghĩa, Loại và Thuật ngữ
Bánh đà là gì? - Định nghĩa, Bộ phận, Loại và Chức năng
Hệ thống bôi trơn động cơ là gì? - Loại &Công dụng