Nghiên cứu sử dụng mỡ đà điểu làm mỡ bôi trơn cho cặp lắp ghép trục thép - bạc đồng

Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản<br /> <br /> Số 2/2014<br /> <br /> KEÁT QUAÛ NGHIEÂN CÖÙU ÑAØO TAÏO SAU ÑAÏI HOÏC<br /> <br /> NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG MỠ ĐÀ ĐIỂU LÀM MỠ BÔI TRƠN<br /> CHO CẶP LẮP GHÉP TRỤC THÉP - BẠC ĐỒNG<br /> RESEARCH ON UTILIZATION OF THE OSTRICH FAT AS A GREASE<br /> FOR LUBRICANTING STEEL SHAFT - COPPER BUSH<br /> Trần Đình Phong1, Phùng Minh Lộc2<br /> Ngày nhận bài: 15/7/2013; Ngày phản biện thông qua: 26/11/2013; Ngày duyệt đăng: 02/6/2014<br /> <br /> TÓM TẮT<br /> Bài báo này trình bày tóm lược quy trình sản xuất mỡ bôi trơn từ mỡ đà điểu, thử nghiệm khả năng bôi trơn của mỡ<br /> này cho cặp lắp ghép trục thép - bạc đồng thông qua các thông số cơ bản như: áp lực giới hạn, hệ số ma sát, số liệu đối<br /> chứng với bôi trơn bằng mỡ thương phẩm.<br /> Từ khóa: mỡ đà điểu, bôi trơn, trục thép - bạc đồng<br /> <br /> ABSTRACT<br /> This paper summarizes the production process greases from ostrich fat, test the ability of grease lubrication for<br /> steel shaft - copper bush through the basic parameters such as limit pressure, friction coefficient, the data compare with<br /> commercial grease lubrication.<br /> Keyword: Ostrich fat, lubrication, steel shaft - copper bush<br /> <br /> I. ĐẶT VẤN ĐỀ<br /> Hiện nay, khi các yêu cầu về an toàn môi trường<br /> ngày càng tăng, việc tạo ra các sản phẩm bôi trơn<br /> có khả năng phân hủy sinh học cao, thay thế cho<br /> các sản phẩm bôi trơn gốc dầu mỏ truyền thống<br /> ngày càng trở nên cấp thiết.<br /> Trong quá trình chế biến mỡ đà điểu dùng cho<br /> thực phẩm, một lượng lớn mỡ cứng được tách ra,<br /> các loại mỡ cứng này có thể sử dụng để sản xuất<br /> mỡ bôi trơn. Mỡ bôi trơn được pha chế từ dầu gốc,<br /> chất làm đặc và chất phụ gia.<br /> Dầu gốc là thành phần chủ yếu đóng vai trò<br /> quan trọng và đảm nhiệm chức năng bôi trơn.<br /> Chất làm đặc là phần “khung” của mỡ. Nhờ có<br /> chất làm đặc mà dầu gốc bám vào đó và tồn tại ở<br /> dạng hỗn hợp dẻo, mềm.<br /> Phần lớn các ổ đỡ trượt sử dụng trong máy<br /> công nghiệp là cặp lắp ghép trục thép - bạc đồng,<br /> việc nghiên cứu chế thử và khảo nghiệm các tính<br /> năng mỡ đà điểu làm mỡ bôi trơn cho cặp ma sát<br /> trên là cần thiết nhằm nâng cao giá trị thương phẩm<br /> <br /> 1<br /> 2<br /> <br /> cho ngành chăn nuôi đà điểu, góp phần giảm sự<br /> phụ thuộc vào mỡ bôi trơn gốc dầu mỏ.<br /> Mục tiêu nghiên cứu:<br /> - Tinh chế nguyên liệu mỡ đà điều thành các<br /> ester để pha chế mỡ bôi trơn.<br /> - Pha chế dầu gốc là ester tinh chế từ mỡ đà<br /> điểu và thử nghiệm để đạt được các tính chất cần<br /> có của mỡ bôi trơn.<br /> - Thử nghiệm khả năng bôi trơn cho cặp lắp<br /> ghép trục thép - bạc đồng thông qua các thông số<br /> cơ bản như: áp lực giới hạn (phá vỡ màng mỡ bôi<br /> trơn), hệ số ma sát khi bôi trơn bằng mỡ sản xuất<br /> từ mỡ đà điểu, số liệu đối chứng với bôi trơn bằng<br /> mỡ thương phẩm.<br /> II. ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI VÀ PHƯƠNG PHÁP<br /> NGHIÊN CỨU<br /> 1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu<br /> Đối tượng nghiên cứu: Mỡ bôi trơn cho ổ<br /> đỡ trượt.<br /> <br /> Trần Đình Phong: Cao học Kỹ thuật tàu thủy 2009 – Trường Đại học Nha Trang<br /> TS. Phùng Minh Lộc: Khoa Kỹ thuật giao thông – Trường Đại học Nha Trang<br /> <br /> TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG • 141<br /> <br /> Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản<br /> Phạm vi nghiên cứu: Mỡ đà điểu làm vật liệu bôi<br /> trơn cho cặp lắp ghép trục thép - bạc đồng.<br /> 2. Phương pháp nghiên cứu<br /> Phương pháp nghiên cứu: Thực nghiệm (mẫu<br /> và thiết bị thử nghiệm cho trên hình 3 và 4)<br /> III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN<br /> 1. Sản xuất methylester làm dầu gốc từ mỡ đà điểu<br /> Sơ đồ mô tả qui trình tinh chế dầu gốc từ mỡ<br /> đà điểu được trình bày ở hình 1, gồm có 02 quá<br /> trình [5]:<br /> - Quá trình tinh sạch dầu.<br /> - Quá trình chuyển hóa ester.<br /> Mô mỡ<br /> Lấy mẫu (M1)<br /> Rán<br /> Dầu thô<br /> <br /> Lấy mẫu (M2)<br /> <br /> Rửa dầu bằng NaCl 10% (2 lần)<br /> <br /> Số 2/2014<br /> Kết quả thử nghiệm tinh chế methylester từ mỡ<br /> đà điểu làm dầu gốc để pha chế mỡ bôi trơn đạt<br /> được các thông số kỹ thuật cho trong bảng 1.<br /> Bảng 1. Thông số của dầu gốc được tinh chế<br /> từ mỡ đà điểu<br /> STT<br /> <br /> Chỉ tiêu<br /> <br /> Phương pháp<br /> <br /> Đơn vị<br /> tính<br /> <br /> Kết quả<br /> <br /> 01<br /> <br /> Độ nhớt động học<br /> ở 400C<br /> <br /> TCVN3171<br /> (ASTM445)<br /> <br /> mm2/s<br /> <br /> 4,8<br /> <br /> 02<br /> <br /> Độ nhớt động học<br /> ở 1000C<br /> <br /> ASTM D 445<br /> <br /> mm2/s<br /> <br /> 2,2<br /> <br /> 03 Chỉ số độ nhớt<br /> <br /> ASTM D 2270<br /> <br /> 0,4<br /> <br /> 04 Trị số acid<br /> <br /> TCVN 3625<br /> mg<br /> (ASTM D 664) KOH/g<br /> <br /> 0,02<br /> 870<br /> <br /> 05<br /> <br /> Khối lượng riêng<br /> ở 150C<br /> <br /> TCVN 6594<br /> kg/m3<br /> (ASTM D 1298)<br /> <br /> 06<br /> <br /> Hàm lượng nước<br /> và cặn<br /> <br /> TCVN 7757<br /> (ASTM D 445)<br /> <br /> 07 Nhiệt độ đông đặc<br /> 08<br /> <br /> Trung hòa dầu bằng NaOH 1,5N<br /> Ly tâm<br /> Rửa dầu bằng NaCl 10% (2 lần)<br /> Hấp phụ qua than hoạt tính<br /> Sấy chân không (1100C, 0,7 - 0,8 atm, 30 phút)<br /> Làm lạnh tách mỡ cứng<br /> Dầu tinh chế<br /> <br /> ASTM D 97<br /> <br /> 0<br /> <br /> C<br /> <br /> -14,5<br /> <br /> TCVN 2694<br /> (ASTM D 130)<br /> <br /> Nol<br /> <br /> 2. Sản xuất mỡ bôi trơn từ dầu gốc của mỡ<br /> đà điểu<br /> Mỡ bôi trơn được pha chế từ dầu gốc, chất làm<br /> đặc và chất phụ gia.<br /> Chất làm đặc chia làm hai loại:<br /> - Chất làm đặc gốc xà phòng;<br /> - Chất làm đặc gốc carbuahydro.<br /> Nghiên cứu này sử dụng chất làm đặc gốc xà<br /> phòng Liti, được điều chế bằng cách cho tác dụng<br /> của acid béo với hidrôxit Liti (LiOH).<br /> Tiến hành tổng hợp mỡ bôi trơn từ các nguyên<br /> liệu theo bảng 2 [1], [2], [4].<br /> Bảng 2. Thành phần nguyên liệu<br /> <br /> Lấy mẫu (M3)<br /> <br /> Gia nhiệt loại bỏ nước (120 - 1300C)<br /> Chuyển este<br /> Sấy chân không (400C, 15 phút)<br /> Dầu gốc<br /> <br /> Độ ăn mòn mảng<br /> đồng<br /> <br /> % thể<br /> 0,015<br /> tích<br /> <br /> Lấy mẫu (M4)<br /> <br /> Hình 1. Sơ đồ mô tả qui trình tinh chế dầu gốc từ mỡ đà điểu<br /> <br /> 142 • TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG<br /> <br /> STT<br /> <br /> Nguyên liệu<br /> <br /> Khối lượng<br /> (g)<br /> <br /> 1<br /> <br /> Axit 12 - hydroxystearic (C18H36O3)<br /> <br /> 43,93<br /> <br /> 2<br /> <br /> Liti hydroxit (LiOH)<br /> <br /> 9,81<br /> <br /> 3<br /> <br /> Dầu gốc tinh chế từ mỡ đà điểu<br /> - Dầu phản ứng<br /> - Dầu làm nguội<br /> <br /> 206<br /> 94<br /> <br /> 4<br /> <br /> Phụ gia<br /> <br /> 10,58<br /> <br /> Mỡ sản xuất từ mỡ đà điểu có các chỉ tiêu<br /> kỹ thuật so sánh với mỡ thương phẩm cho trong<br /> bảng 3.<br /> <br /> Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản<br /> <br /> Số 2/2014<br /> <br /> Bảng 3. So sánh mỡ sản xuất từ mỡ đà điểu với mỡ thương phẩm.<br /> Mỡ thương phẩm<br /> <br /> Chỉ tiêu<br /> <br /> Castrol - Spheerol sx 3<br /> <br /> UV Litol 3<br /> <br /> Mỡ sản xuất<br /> từ mỡ đà điểu<br /> <br /> - 0,02(*)<br /> 200<br /> 230<br /> <br /> - 0,03<br /> 205<br /> 230<br /> <br /> 0,02<br /> 245<br /> 380<br /> <br /> Trị số acid (mg KOH/g)<br /> Nhiệt độ nhỏ giọt (0C)<br /> Độ xuyên kim (mm/10)<br /> <br /> Số liệu ở bảng 3 cho thấy:<br /> - Trị số acid (mg KOH/g) của mỡ sản xuất từ mỡ đà điểu cao hơn mỡ thương phẩm, chỉ tiêu này có thể do<br /> tỷ lệ phụ gia chống ăn mòn chưa tối ưu.<br /> - Độ xuyên kim (mm/10) và nhiệt độ nhỏ giọt (0C) cao hơn mỡ thương phẩm: Các chỉ tiêu này cho phép mỡ<br /> sản xuất từ mỡ đà điểu có khả năng bôi trơn ở chế độ tải cao [3].<br /> 3. Thực nghiệm đối chứng khả năng bôi trơn của mỡ sản xuất từ dầu gốc mỡ đà điểu và mỡ<br /> thương phẩm<br /> Nghiên cứu xác định khả năng bôi trơn của mỡ sản xuất từ mỡ đà điểu bằng cách tiến hành thực nghiệm<br /> đối chứng giữa mỡ này với mỡ thương phẩm Castrol - spheerol sx 3, bôi trơn cho cặp lắp ghép trục thép - bạc<br /> đồng ở các mức tải P khác nhau (hình 2).<br /> Cặp lắp ghép<br /> trục thép – bạc đồng<br /> <br /> Mỡ bôi trơn sản xuất từ<br /> dầu gốc mỡ đà điểu<br /> <br /> P1<br /> <br /> P2<br /> <br /> Mỡ Castrol - spheerol sx 3<br /> <br /> P3<br /> <br /> Pn<br /> <br /> P1<br /> <br /> P2<br /> <br /> P3<br /> <br /> Pn<br /> <br /> Hình 2. Sơ đồ thực nghiệm đối chứng mỡ bôi trơn<br /> <br /> Thực nghiệm được tiến hành với cặp ma sát (hình 3) trên máy khảo nghiệm ma sát tại Phòng Thực hành<br /> vật liệu, Trường Đại học Nha Trang (hình 4) với các thông số kỹ thuật cho trong bảng 4.<br /> <br /> Hình 3. Cặp ma sát thử nghiệm<br /> <br /> Hình 4. Máy khảo nghiệm ma sát<br /> <br /> Bảng 4. Thông số kỹ thuật của máy khảo nghiệm ma sát<br /> Stt<br /> <br /> 1<br /> 2<br /> 3<br /> 4<br /> 5<br /> 6<br /> 7<br /> <br /> Tên gọi<br /> <br /> Tốc độ quay của mẫu thử<br /> Điều chỉnh vận tốc trượt vô cấp tương đương<br /> Lực ma sát<br /> Cảm biến đo lực ma sát<br /> Đường kính mẫu thử quay<br /> Kích thước đầu mẫu trượt<br /> Động cơ DC servo<br /> <br /> Đơn vị<br /> <br /> 0 đến 1500 v/p<br /> 0 đến 4 m/s<br /> 150 N<br /> 0 – 980N<br /> 75 mm<br /> 2 mm<br /> 1,5 kW<br /> <br /> TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG • 143<br /> <br /> Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản<br /> <br /> Số 2/2014<br /> <br /> Cặp ma sát trục thép - bạc đồng thường sử<br /> dụng trong các thiết bị tàu thủy như: tời lưới, tời<br /> neo, tang thu và chứa cáp… Thực nghiệm này xét<br /> vận tốc trượt lớn nhất đối với thiết bị tời neo của tàu<br /> từ 250 mã lực đến 300 mã lực là 1 m/s. Tăng dần<br /> mức tải cho đến khi màng mỡ bôi trơn bị phá hủy<br /> thì dừng lại.<br /> Qua khảo sát, tại mức tải P = 60 N, màng mỡ<br /> <br /> bôi trơn của cả 2 loại mỡ bắt đầu bị phá vỡ, điều này<br /> có nghĩa: áp lực giới hạn của 2 loại mỡ là như nhau.<br /> Nhiệm vụ còn lại là tiến hành thực nghiệm xác<br /> định hệ số ma sát với các mức tải:<br /> P = 10 N; P = 20 N; P = 30 N; P = 40 N;<br /> P = 50 N; P = 60 N (ứng với áp lực riêng là:<br /> 0,32; 0,64; 0,96; 1,27; 1,59; 1,91 kG/mm2 ).<br /> Hệ số ma sát thu được cho trong bảng 5.<br /> <br /> Bảng 5. Hệ số ma sát ở các mức tải khác nhau<br /> Lực tác dụng<br /> <br /> P=10N<br /> <br /> P=20N<br /> <br /> Castrol - Spheerol sx 3<br /> <br /> 0,0495<br /> <br /> 0,0516<br /> <br /> Mỡ sản xuất từ mỡ đà điểu<br /> <br /> 0,0452<br /> <br /> 0,0577<br /> <br /> Loại mỡ<br /> <br /> P=30N<br /> <br /> P=40N<br /> <br /> P=50N<br /> <br /> P=60N<br /> <br /> 0,0539<br /> <br /> 0,0514<br /> <br /> 0,0692<br /> <br /> 0,0748<br /> <br /> 0,0539<br /> <br /> 0,0514<br /> <br /> 0,0660<br /> <br /> 0,0712<br /> <br /> Kết quả ở bảng 5 cho thấy:<br /> - Ở mức tải trung bình, hệ số ma sát của 2 loại mỡ tương đương nhau;<br /> - Ở mức tải thấp nhất và cao, hệ số ma sát của mỡ sản xuất từ mỡ đà điểu thấp hơn nhưng không đáng<br /> kể (< 5‰).<br /> IV. KẾT LUẬN<br /> 1. Các thông số và khả năng bôi trơn của mỡ bôi trơn sản xuất từ mỡ đà điểu<br /> - Các thông số của mỡ bôi trơn sản xuất từ mỡ đà điểu cơ bản đáp ứng các chỉ tiêu của mỡ bôi trơn<br /> thương phẩm;<br /> - Trong điều kiện thực nghiệm, khả năng bôi trơn của mỡ này tương đương với mỡ thương phẩm.<br /> 2. Kiến nghị<br /> - Nghiên cứu sự biến tính của mỡ sản xuất từ mỡ đà điểu theo thời gian bảo quản so với quy định của mỡ<br /> thương phẩm;<br /> - Điều chỉnh tỷ lệ phụ gia để hoàn thiện sản phẩm.<br /> <br /> TÀI LIỆU THAM KHẢO<br /> 1.<br /> <br /> Lê Kim Diên, 2003, Nghiên cứu quá trình và công nghệ sản xuất mỡ bôi trơn liti đa dụng sử dụng thích hợp với điều kiện Việt<br /> Nam. Luận án Tiến sĩ Hóa học. Trường Đại học Bách khoa Hà Nội.<br /> <br /> 2.<br /> <br /> Phạm Thị Thúy Hà, 2007. Nghiên cứu quá trình và công nghệ sản xuât mỡ bôi trơn đa dụng phân hủy sinh học gốc xà phòng<br /> liti trên nền dầu thực vật. Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Hóa học. Trường Đại học Bách khoa Hà Nội.<br /> <br /> 3.<br /> <br /> Phùng Minh Lộc, 2010. Nhiên liệu và môi chất chuyên dùng. Bài giảng dành cho chuyên ngành Động lực tàu thủy. Trường<br /> Đại học Nha Trang.<br /> <br /> 4.<br /> <br /> Hoàng Văn Thắm, 1994. Nghiên cứu sản xuất mỡ nhờn từ nguyên liệu dầu thô Việt Nam và các nguyên liệu địa phương khác<br /> phục vụ nhu cầu ngành dầu khí. Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học công nghệ. Tổng Công ty Dầu khí Việt Nam.<br /> <br /> 5.<br /> <br /> Nguyễn Thị Mỹ Trang, 2007. Nghiên cứu tinh chế dầu mỡ cá tra và ba sa dùng làm nguyên liệu sản xuất mỡ bôi trơn cho máy<br /> chế biến thủy sản. Báo cáo đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ. Trường Đại học Nha Trang.<br /> <br /> 144 • TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG<br /> <br />