ความรู้พื้นฐานการหล่อลื่น basis ......
TRANSCRIPT
ความรพนฐานการหลอลนBasic Lubrication
Thai Intertrade Lubricant
The Best Quality & Service
Tribology
ไทรโบโลยในงานบ ารงรกษา
ไทรโบโลย (Tribology)
ไทรโบโลยเปนสาขาวชาทศกษาเกยวกบพฤตกรรมทเกดขนของการสมผสกนระหวาง 2 พนผวสมผส ทมปฏกรยาตอกน และมการเคลอนทสมพทธตอกน โดยหลกการเมอผวสมผสม การเคลอนททหลากหลาย เชน การลนไถล การกลงตว การเคลอนทแบบไป ๆ กลบ ๆ เปนตน ท าใหเกดปฏกรยาในรปแบบพลงงานทางกลและทางเคม เมอเกดความเรวสมพทธจะท าใหม การเสยดทานขน เมอเกดการเสยดทานจะกอใหเกดการสญเสยพลงงานในรปแบบตาง ๆ ดงนน จงตองมการปองกนโดยการใชการหลอลนหรอเลอกใชวสดทเหมาะสมในการใชงานเพอปองกน หรอลดการเสยดทานและการสกหรอทเกดขนกบชนงาน ซงปญหาตาง ๆ ของการสกหรอม ผลท าใหเกดการสญเสยเงนตราจ านวนมากในงานอตสาหกรรม
Tribology
ไทรโบโลยในงานบ ารงรกษา ดงนนความรทางดานไทรโบโลย จงมความส าคญตองานอตสาหกรรมตาง ๆ เพอ
มาปรบปรงและพฒนา ชนสวน เครองมอ และ อปกรณในงานอตสาหกรรมใหมประสทธภาพสงสด มอายการใชงานทนานขน มการซอมบ ารงนอยลง และลดตนทนคาใชจายตางๆ
• ดงนนวชาไทรโบโลยจะม 3 องคประกอบ ทส าคญและมความสมพนธตอกนและกน คอ
1. การเสยดทาน (Friction)
2. การสกหรอ (Wear)
3. และการหลอลน (Lubrication)
Material
Tool
Process
Lubricant
1. แรงเสยดทาน (Friction)• แรงเสยดทานเปนแรงตานทานการเคลอนทสมพทธระหวางผว 2 ผว ลกษณะของการเคลอนท
อาจจะเปนการเลอนไถล (Sliding) หรอการกลง (Rolling) ของผวหนงไปบนอกผวหนงซงอาจจะสมผสกนโดยตรง หรอมของเหลว หรอมฟลมคนอยระหวางผวทมการเคลอนทสมพทธ ความเสยดทานแบบไถล (Sliding Friction) ความเสยดทานแบบกลง (Rolling Friction)
1.1 การเสยดทานแบบลนไถล (Sliding Friction) คอ การเสยดทานทเกดขนจากการ เคลอนทแบบลนไถล ระหวางผวสมผสทไมมการกลง
1.2 การเสยดทานแบบกลง (Rolling Friction) เกดขนจากการเคลอนทแบบกลง ระหวางชนงานคสมผส การเสยดทานแบบนคอ การเสยดทานทเกดในรองลนแบบเมดลกกลง
ปญหาส าคญของความเสยดทาน คอ การทมความเสยดทานระหวางผววสดจะท าใหเกดการสญเสยพลงงานของระบบเพอเอาชนะแรงเสยดทาน หรอตองใสพลงงานใหแกระบบมากขนเพอใหระบบท างานได
1.1 ความเสยดทานแบบไถล (Sliding Friction)
ขยาย 150 เทา กลองอเลคตรอนไมโครกราฟ
ขยาย 350 เทา กลองอเลคตรอนไมโครกราฟ
เฟองเกยร นาฬกาขอมอ
เปนททราบกนดวาพนผวทางวศวกรรมไมมพนผวใดทเรยบจรง ถงแมจะมองเหนวาเรยบดวยตาเปลาแตเมอมองผานกลองทมก าลงขยายสง จะพบวามลกษณะทเปนคลนขรขระอย
กลไกพนฐานของการเกดความเสยดทานแบบไถล
พนทสมผสจรงของผวสมผสทงหมด
จดสมผสขนาดเลกมาก ไมสามารถมองเหนไดดวยตาเปลา
บรเวณทสมผสกนของผววสดจะเกดความเคนสงทจดสมผสระหวาง 2 ผว เนองจากเปนบรเวณเลก ๆ จงเกดเปนการเชอมตดกนและจะถกเฉอนใหแยกออกจากกนเมอเกดการเคลอนทสมพทธ
1.2. ความเสยดทานแบบกลง (Rolling Friction)
เปนการเคลอนทสมพทธระหวางสองพนผว การเคลอนทแบบกลง (Roll) เกดไดงายกวา คอ ตองการพลงงานในการเคลอนทต ากวาการเลอนไถล (Slide) แตมกจะเกดขนเฉพาะในกรณทวตถหนงมลกษณะกลม หรอเกอบกลมเทานน กลไกของการเคลอนทแบบกลงจะตองเอาชนะแรงยดเหนยว (adhesion) และแรงในการเปลยนรป (deformation) เหมอนกบการเคลอนทแบบไถล แตมความแตกตางททศทางในการเขาหา (approach) และการเคลอนจาก (Separation) ของบรเวณสมผสซงจะเกดในทศทางตงฉากกบผว ไมไดเกดในทศทางขนานเหมอนการไถล
การเคลอนทในทศทางตงฉากกบผว
2. กลไกการสกหรอ (Different types of wear)
กลไกการสกหรอแบบยดตด
Adhesive wear
กลไกการสกหรอแบบขดขด Abrasive wear
กลไกการสกหรอแบบลาตว Surface Fatigue
การสกหรอแบบพนปะทะ Erosion Wear
การกดกรอน Corrosive
Wear
การสกหรอโดยการเกดโพรงอากาศในระบบไฮดรอลค Cavitations Wear
การสกหรอแบบยดตด (Adhesive Wear)
การสกหรอแบบขดขด (Abrasive Wear)
การลาตวทผววสด (Surface Fatigue)
การสกหรอแบบพนปะทะ (Erosive Wear)
การกดกรอน (Corrosive Wear)
การสกหรอแบบโพรงอากาศในระบบไฮดรอลก (cavitation Wear)
3. การหลอลน (Lubrication)
Preventive Maintenance
Fixed Time Maintenance
Cleaning
Changing of filter
Lubrication
Inspection
Condition Based Condition
One of important activities of PM
การวเคราะหสารหลอลน, วเคราะหสญญาณความสนสะเทอน, อนฟราเรดเทอรโมกราฟฟ
ฯลฯ
การหลอลน
วตถประสงคการหลอลนObjective of Lubrication
การลดแรงเสยดทานReduce Friction
ลดการสกหรอ
Minimize of Wear
ระบายความรอนProvide Cooling
ปองกนการกดกรอนและสนม
Prevent Corrosion
ปองกนสงสกปรก
Coating to seal out
contaminators
กระจายสงสกปรกFlush
away contamination
ขอบเขตของสภาวะการหลอลนก. สภาวะไรการหลอลน หรอการหลอลนแบบแหง (Dry Lubrication)
- เปนลกษณะของชนฟลมแบบแหง (Dry film)
ข. สภาวะการหลอลนแบบบาวนดาร (Boundary Lubrication)
- เปนชนฟลมน ามนแบบเปยกบางๆ (Thin wet film)
ค. สภาวะการหลอลนแบบกงสมบรณ (Mixed Lubrication)
ง. สภาวะการหลอลนแบบสมบรณ (Full film)
- ชนฟลมแบบสมบรณ แบงออกเปน 2 ประเภท
ก. ฟลมทเกดจากก าลงของของเหลว (Hydrodynamic Film)
ข. ฟลมน ามนแบบ อเอชด (Elasto Hydrodynamic : EHD)
STRIBECK-HERSEY CURVE
© Copyright RP Ltd
0.1
0.01
0.001
Viscosity (Z) x Speed (N)
Load (P)
Effective Range
for AdditivesOil Films Thicker than
Metal Asperities
Lubrication
Regime
Co
eff
icie
nt
of
Fri
cti
on
Bo
un
dary
Mix
ed
Hyd
rod
yn
am
ic
= (f) ZN/P
สมปร
ะสทธ
การเส
ยดทาน
ขอบเขต
การห
ลอลน
แบบบ
าวดาร
ขอบเขต
การห
ลอลน
แบบก
งสมบ
รณ
ขอบเขต
การห
ลอลน
แบบส
มบรณ
ความเรวรอบความหนด
ภาระ
ชนฟลมน ามน ทหนากวาพนผวไมเรยบระดบจลภาค
ชวงประสทธภาพของสารเพมคณภาพ
ขอบเขตของสภาวะการหลอลน
1. สภาวะไรการหลอลน หรอการหลอลนแบบแหง (Dry Friction)
- ผวสมผสของควสดสมผสกนโดยตรง ท าใหเกดการเสยหาย หรอสกหรออยางรนแรงบนผวหนาของคผววสด เนอวสดสญเสยเปนปรมาณสงมาก
จดสมผสขนาดเลกมาก ไมสามารถมองเหนไดดวยตาเปลา
ขอบเขตของสภาวะการหลอลน
2. สภาวะการหลอลนแบบบาวนดาร (Boundary Lubrication) - เปนสภาวะทเกดฟลมหลอลนขนาดบางมากทชนผวหนาของวสด มการ
ขดสตอผวหนาของวสดอยางรนแรง ท าใหเกดการสกหรอในชนผวหนา ยงผลใหเกดเปนรองหลมบนผว เมอชนฟลมของสารหลอลนเกดขนในระหวางชน จะไปปดหรออดรองหลมเหลานน ท าใหสามารถรบภาระ (Load) ไดสงมากยงขน แตถามแรงกระท าทมากเกนไป ประกอบกบคาความหนดลดลง (ใสขน) ปรมาณชนดสารหลอลนไมถกตอง อนเปนผลใหชนงานถกบบเขาหากนอยางรวดเรว ท าใหตองใชพลงงานในการขบเคลอนมากขน เปนตน
ตวอยาง : ภาพแสดงการขบกนของเฟองขบหมอเผา
ขอบเขตของสภาวะการหลอลน
3. สภาวะการหลอลนแบบกงสมบรณ ( Mixed Lubrication) - จะเกดเมอสารหลอลนมชวงเวลาทเหมาะสมในการสรางชนผวทมความแขงแรงตอการเฉอนตว
ต ามาก ซงจะเปนผลดตอคาสมประสทธการเสยดทาน และการสกหรอ การหลอลนแบบผสมหรอการหลอลนแบบกงสมบรณบงบอกถงรปแบบผสมของหลอลนท
เกดขน ซงจะมอยางนอย 2 ลกษณะของการสมผสกนของควสดเกดขนพรอมกน เปนลกษณะของสภาวะทเกดขนในการสลบเปลยนสถานะระหวางสมประสทธการเสยดทาน
ของการเสยดสของของแขงคสมผสกบสมประสทธการเสยดทานในชนของสารหลอลน
3. สภาวะการหลอลนแบบกงสมบรณ ( Mixed Lubrication) (ตอ)
ก. แบบโพลา (Polar type)
ข. แบบอพ (EP type)
- สารอพ มประโยชนเฉพาะในทจ าเปนเทานน ในททไมจ าเปน สารเหลานนอกจากจะท าใหน ามนหลอลนมราคาแพงขนโดยใชเหต ยงอาจเปนโทษ ทงนเพราะสารอพ เปนสารประกอบของธาตทไวตอปฏกรยาทางเคมมาก ดงนนจงสามารถเกดปฏกรยาทเปน อนตรายตอโลหะบางอยางไดในกรณทธาตนนๆ แตกตวออกมา-สารอพ ทใสลงไปในน ามนหลอลนจะท างานไดดเฉพาะทอณหภมสงๆ เทานน ดงนนในกรณทแรงกดและการเสยดสไมมาก หรอ รนแรงพอทจะท าใหเกดอณหภมเฉพาะจดทสงพอทจะเกดปฏกรยาดงกลาวขางตนได สารเหลานกจะไมท าหนาทของมน
ขอบเขตของสภาวะการหลอลน4. สภาวะการหลอลนแบบสมบรณ (Full Film)
4.1 ฟลมทเกดจากก าลงของของเหลว (Hydrodynamic Film) - เปนขอบเขตทมการใชสารหลอลน ท าใหเกดฟลมน ามนหนาพอ หรอเหมอนลมน ามนทแยก ผวคของวสดทมการเคลอนทออกจากกนโดยสนเชง เปนการหลอลนแบบเตมฟลม สมประสทธ ของการเสยดทานจะขนอยกบสมประสทธการเสยดทานของชนสารหลอลน กบคาความหนด ของสารหลอลนนนเพยงอยางเดยว
LUBRICATION IN BEARINGS
FULL OIL PRESSURE
OIL SUPPLY
RUNNING
HYDRODYNAMIC
LUBRICATION
NO OIL PRESSURE LOW OIL PRESSURE
LOAD OIL PRESSURE
MIXED
LUBRICATION
BOUNDARY
LUBRICATION
START UP
4.2 ฟลมน ามนแบบ อเอชด (Elasto Hydrodynamic : EHD) ดงนนผลของการเกด (EHD) จะท าใหเกด
4.2.1 ผวคสมผสจะมการเสยรปอยางไมถาวร (คนตวได) 4.2.2 ความหนดในจดสมผสของสารหลอลนมคาสงขนอยางยงยวด เนองจากแรงดน ยงยวด ทเกดขนในชนสารหลอลน
ขอบเขตของสภาวะการหลอลน
Elastohydrodynamic (EHD)
ลกษณะของคสมผส EHD อาจจะมแรงกดสงถง 10,000 บาร ซงท าใหความหนดมคาความสงขนมากอยางรวดเรว ซงแนวทางดงกลาวไมสามารถอธบายโดยทฤษฏของ HD โดยทวไปความหนาของฟลมน ามนใน EHD จะมคาประมาณหลายพนเทาของความยาวของฟลมน ามน ตย.หากใชน ามนความหนด SAE 30 ทสภาวะ EHD จะมความหนดสงถง 30 Mpas (ตย.การเกดEHDในชนสวนอปกรณทางกล ดงรป)
a : คาแรงดนเฮรตซ (Hertzian pressure), b : ลกษณะการกระจายของแรงดนในชวง EHD, c : จดเปตรเซวตซ Petrusevith point,
d : ความหนาของฟลมน ามนหลอลน(Lubricant film), d : ชองทาง(Inlet zone), f : ชองทางออก (Outlet zone), g : บรเวณการคนตวของวสด (Elastic point), hmm : ความหนาฟลมน ามนต าสด (Minimum reduced film thickness), FN : ภาระ/แรงกระท า
ความสมพนธระหวางสภาวะสารหลอลน คาสมประสทธการเสยดทานและการสกหรอ
สภาวะการหลอลน คาสมประสทธการเสยดทาน
การสกหรอ
การลนไถลแบบไรสารหลอลน > 0.3 สงมาก
การหลอลนแบบบาวนดาร < 0.005 เลกนอย
การหลอลนกงสมบรณ < 0.005 – 0.3 เลกนอย
การหลอลนแบบสมบรณ < 0.005 – 0.1 แทบไมเกดขน