7
น้ำมันเครื่องน้ำมันเกียร์สำหรับยานยนต์
127
สมรรถนะประจำหน่วย
สมรรถนะประจำหน่วย
แสดงความรู้เกี่ยวกับสารหล่อลื่น
สารหล่อลื่น
จุดประสงค์การเรียนรู้
สาระการเรียนรู้
1. หลักการหล่อลื่น
1. คุณลักษณะของสารหล่อลื่น
2. สมบัติต่างๆ ของสารหล่อลื่น
3. การนำสารหล่อลื่นไปใช้งาน
4. หน้าที่ของสารหล่อลื่น
5. จุดมุ่งหมายของสารหล่อลื่น
6. ชนิดของสารหล่อลื่น
7. สารเพิ่มคุณภาพของสารหล่อลื่น
8. จาระบีอุตสาหกรรม
9. กระบวนการผลิตน้ำมันหล่อลื่น
10. น้ำมันหล่อลื่นเครื่องยนต์
11. ความปลอดภัยในการใช้ผลิตภัณฑ์หล่อลื่น
12. การจัดเก็บและการเคลื่อนย้ายสารหล่อลื่น
1. บอกความหมาย สมบัติต่างๆ และการนำ
สารหล่อลื่นไปใช้งานได้
2. บอกหน้าที่ของสารหล่อลื่นได้
3. อธิบายจุดมุ่งหมายของสารหล่อลื่นได้
4. จำแนกชนิดของสารหล่อลื่นได้
5. อธิบายสารเพิ่มคุณภาพของสารหล่อลื่นได้
6. บอกจาระบีอุตสาหกรรมได้
7. อธิบายกระบวนการผลิตน้ำมันหล่อลื่นได้
8. อธิบายน้ำมันหล่อลื่นเครื่องยนต์ได้
9. บอกความปลอดภัยในการใช้ผลิตภัณฑ์หล่อลื่นได้
10. บอกการจัดเก็บและการเคลื่อนย้ายสารหล่อลื่นได้
สมรรถนะประจำหน่วย
กิจกรรมเตรียมความพร้อม�สู่ประชาคมอาเซียน
ศึกษาค้นคว้าสารหล่อลื่นในประเทศสมาชิกอาเซียนทั้ง�10 ประเทศ
7
136
3. การนำสารหล่อลื่นไปใช้งาน
สารหล่อลื่นนำไปใช้งานมากที่สุด คือ การนำไปใช้หล่อลื่นในเครื่องยนต์ที่มี�การสันดาปภายใน เป็นสารเพิ่มคุณภาพซึ่งจะช่วยลดการสึกหรอและแรงเสียดทาน เพิ่มความหนืด ปรับปรุงดัชนีความหนืด ต้านทานการกัดกร่อนและการเกิดออกซิเดชัน ขจัดสิ่งเจือปน ฯลฯ
7
137
4. หน้าที่ของสารหล่อลื่น
4.1 ควบคุมความเสียดทาน
4.2 ควบคุมการสึกหรอ
4.3 ควบคุมอุณหภูมิ
4.4 ควบคุมการกัดกร่อน
4.5 ขจัดสิ่งเจือปน
4.6 ก่อรูปเป็นซีล (จาระบี)
4.7 ลดการเกิดเสียง
6
138
5. จุดมุ่งหมายของสารหล่อลื่น
5.1 ทำให้ชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่แยกออกจากกัน
5.2 ลดความเสียดทาน
5.3 ถ่ายเทความร้อน
5.4 เคลื่อนย้ายสิ่งเจือปนและฝุ่นผง
5.5 ป้องกันการสึกหรอ
5.7 ซีลสำหรับแก๊ส
7
139
6. ชนิดของสารหล่อลื่น
กลุ่มที่ 1 สารอิ่มตัวน้อยกว่า 90% กำมะถันมากกว่า 0.03% และดัชนีความหนืดอยู่ในช่วง 80-120 กระบวนการกลั่นที่ง่ายกว่า ทำให้มีราคาถูกในท้องตลาด
กลุ่มที่ 2 สารอิ่มตัวมากกว่า 90% กำมะถันน้อยกว่า 0.03% และดัชนีความหนืดอยู่ในช่วง 80-120 น้ำมันพื้นฐานกลุ่มนี้จะมีสมบัติในการต่อต้านการเกิดออกซิเดชันดีกว่า มีสีที่ใสกว่า และราคาแพงกว่าน้ำมันพื้นฐานกลุ่มที่ 1
6.1 กลุ่มของน้ำมันพื้นฐาน
7
140
กลุ่มที่ 3 สารอิ่มตัวมากกว่า 90% กำมะถันน้อยกว่า 0.03% และดัชนีความหนืดสูงกว่า 120 น้ำมันเหล่านี้จะถูกกลั่นมากกว่ากลุ่มที่ 2 ผลิตด้วยกระบวนการไฮโดรแครกกิ้งที่ใช้ความร้อนและแรงดันสูงกว่า ทำให้ได้น้ำมันพื้นฐานที่บริสุทธิ์กว่า ถึงแม้ว่าจะทำมาจากน้ำมันดิบ
กลุ่มที่ 4 น้ำมันพื้นฐานเหล่านี้คือ โพลิอัลฟาโอเลฟิน (Polyalphaolefins) ผ่านกระบวนการที่เรียกว่า การสังเคราะห์ และดีมากสำหรับการใช้งานในสภาวะที่เย็นมากและมีความร้อนสูง
กลุ่มที่ 5 น้ำมันพื้นฐานที่ต้องผสมกับวัตถุดิบพื้นฐานอื่นเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของน้ำมัน
7
141
6.2.1 ความหนืดเป็นสิ่งสำคัญสำหรับสมบัติต่างๆ ในการทำให้เย็น และความสามารถในการหล่อลื่น ความหนืดที่ต่ำกว่าจะสามารถช่วยทำให้เย็นได้ดีกว่า
6.2.2 ความหนืดและช่วงจุดเดือด
6.2.3 จุดวาบไฟของน้ำมันถูกกำหนดเพื่อเหตุผลด้านความปลอดภัย
6.2.4 สมบัติที่อุณหภูมิต่ำโดยมีการนำไปใช้งานขณะที่อากาศหนาวเย็นเพื่อให้สามารถหล่อลื่นโดยไม่เกิดไขหรือจุดขุ่นมัวกับน้ำมันหล่อลื่น
6.2.5 การระเหยกลายเป็นไอ
6.2.6 ความหนาแน่นเพิ่มขึ้นอยู่กับปริมาณของอะโรเมติกและแนฟทานิก
6.2 ข้อกำหนดของน้ำมันพื้นฐาน
7
142
6.3.1 น้ำมันประเภทพาราฟินิก มีจุดวาบไฟสูง มีความเสถียรสูง มีการระเหยต่ำ และมีสมบัติในการหล่อลื่นดีเลิศ
6.3.2 น้ำมันประเภทแนฟทานิก มีความหนืดต่ำ จุดวาบไฟสูง จุดไหลเทต่ำ และต้านทานต่ำต่อการเกิดออกซิเดชัน
6.3.3 น้ำมันอะโรเมติก มีสีเข้มและมีจุดวาบไฟสูง ใช้สำหรับการผลิตสารประกอบที่ใช้เป็นซีล สารยึดติด และเป็นสารเติมแต่งที่ใส่ลงไปในกระบวนการผลิตพลาสติกเพื่อให้มีสมบัติเปลี่ยนไป
6.3 น้ำมันแร่ (Mineral Oil)
7
143
6.4 สารหล่อลื่นจากพืชและสัตว์ (Animal and Vegetable Lubricants)
6.5 ของแข็ง (Solid)
6.6 กึ่งของแข็ง (Semi Solid)
6.7 สารหล่อลื่นสังเคราะห์ (Synthetic Lubricants)
6.7.1 โพลิแอลฟาโอรีฟิน (Polyalphaolefin)
6.7.2 โพลิไกลคอล (Polyglycol)
6.7.3 น้ำมันเอสเทอร์ (Ester Oil)
6.7.4 ซิลิคอน (Silicone)
6.7.5 แก๊ส (Gas)
7
144
7. สารเพิ่มคุณภาพของสารหล่อลื่น
7.1 สามารถละลายได้ในน้ำมันปิโตรเลียมพื้นฐาน
7.2 ไม่ทำให้น้ำมันมีสีเข้ม
7.3 การระเหยต่ำ
7.4 มีความเสถียรในการผสม การเก็บ และการใช้งาน
7.5 ไม่ควรมีกลิ่นที่ไม่พึงประสงค์
7
150
9. กระบวนการผลิตน้ำมันหล่อลื่น
รูปที่ 1 กระบวนการแยกน้ำมันหล่อลื่น
7
151
รูปที่ 2 กระบวนการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างทางเคมีของน้ำมันหล่อลื่น
7
152
รูปที่ 3 กระบวนการผลิตน้ำมันหล่อลื่น
9.1 กระบวนการกลั่นน้ำมันหล่อลื่น
7
153
9.1.1 การกลั่นสุญญากาศ (Vacuum Distillation)
9.1.2 กระบวนการกำจัดแอสฟัลต์โดยใช้โพรเพน (Propane Deasphalt)
9.1.3 การสกัดเฟอเฟอรัล
9.1.4 เมทธิล เอทธิล คีโตน ดีแวกซ์
9.1.5 ไฮโดรฟินิชชิง
7
154
รูปที่ 4 กระบวนการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างทางเคมีของน้ำมันหล่อลื่น
9.2 กระบวนการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างทางเคมีของน้ำมันหล่อลื่น
7
155
10. น้ำมันหล่อลื่นเครื่องยนต์
10.2.1 เกรดเดียว
10.2.2 เกรดรวมหรืออเนกประสงค์
10.1 สมบัติต่างๆ ของน้ำมันหล่อลื่นเครื่องยนต์
10.2 เกรดต่างๆ ของน้ำมันหล่อลื่นเครื่องยนต์
7
156
10.3.1 สารเพิ่มคุณภาพเพื่อต่อต้านการสึกหรอ
10.3.2 สารเพิ่มคุณภาพเพื่อปรับเปลี่ยนความเสียดทาน
10.3.3 สารเพิ่มคุณภาพเพื่อต่อต้านการเกิดสนิม
10.3.4 สารเพิ่มคุณภาพเพื่อต่อต้านการเกิดออกซิเดชัน
10.3.5 สารเพิ่มคุณภาพในการชะล้าง
10.3.6 สารต่อต้านการเกิดฟอง
10.3.7 สารเพิ่มคุณภาพในการปรับเปลี่ยนความหนืด
10.3 สารเพิ่มคุณภาพที่ใช้กับน้ำมันหล่อลื่นเครื่องยนต์
7
157
10.4.1 สถาบันปิโตรเลียมของประเทศสหรัฐอเมริกา (American Petroleum Institute: API)
10.4.2 คณะกรรมการอนุมัติและจัดทำมาตรฐานสารหล่อลื่นระหว่างประเทศ (International Lubricant Standardization and Approval Committee: ILSAC)
10.4.3 สมาคมผู้ผลิตยานยนต์ยุโรป (Association des Constructeurs Européens d’ Automobiles: ACEA)
10.4 มาตรฐานต่างๆ ของน้ำมันหล่อลื่นเครื่องยนต์
7
158
10.4.4 องค์กรมาตรฐานยานยนต์แห่งประเทศญี่ปุ่น (Japanese Automotive Standards Organization: JASO)
10.4.5 สมาคมอเมริกันเพื่อการทดสอบและวัสดุ (American Society�for Testing and Materials: ASTM)
10.4.6 มาตรฐานทางการทหารของประเทศสหรัฐอเมริกา (US Military Classificatios: MIL-Spec.)
7
159
10.5.1 หลักการทำงานของเครื่องยนต์ที่ใช้แก๊สเป็นเชื้อเพลิง หลักการทำงานคล้ายๆ กับ เครื่องยนต์แก๊สโซลีนและเครื่องยนต์ดีเซล ดังนี้
1) เครื่องยนต์แก๊สโดยปกติทำงานที่อัตราส่วนในการอัดต่ำกว่าเครื่องยนต์ดีเซล
2) ประสิทธิภาพเชิงปริมาตรของเครื่องยนต์แก๊สโดยทั่วๆ ไปต่ำกว่าเครื่องยนต์แก๊สโซลีนเนื่องมาจากการเพิ่มของแก๊สซึ่งจะลดปริมาณของอากาศ
3) อุณหภูมิการเผาไหม้ของเครื่องยนต์ที่ใช้แก๊สเป็นเชื้อเพลิงโดยทั่วๆ ไปแล้วจะสูงกว่าเครื่องยนต์ดีเซล
4) เนื่องมาจากการเผาไหม้มีอุณหภูมิสูงและปราศจากเขม่า�จากการเผาไหม้ ทำให้บ่าและวาล์วสึกหรอง่ายเนื่องมาจากความร้อน
10.5 น้ำมันหล่อลื่นเครื่องยนต์ที่ใช้แก๊ส (Gas Engine Lubrication Oil)
7
160
10.5.2 การทำงานของเครื่องยนต์ที่ใช้แก๊สธรรมชาติ มีข้อดี คือ ปล่อยมลพิษ เช่น ไนโตรเจน-ออกไซด์ คาร์บอนมอนอกไซด์น้อยกว่าเครื่องยนต์ชนิดอื่นๆ การเลือกน้ำมันหล่อลื่นเครื่องยนต์ที่ใช้แก๊สเป็นเชื้อเพลิงขึ้นอยู่กับ
1) ชนิดของเครื่องยนต์
2) ชนิดของการใช้
3) พารามิเตอร์ในการทำงาน เช่น องค์ประกอบด้านภาระงาน อุณหภูมิแวดล้อม ฯลฯ
4) การออกแบบเครื่องยนต์เฉพาะ เช่น วิธีการจุดระเบิด�การออกแบบห้องเผาไหม้ โลหะที่ทำวาล์ว ฯลฯ
7
161
10.5.3 องค์ประกอบในการพิจารณาสำหรับน้ำมันหล่อลื่นเครื่องยนต์�ที่ใช้แก๊สเป็นเชื้อเพลิง มีดังนี้
1) ต่อต้านการเกิดออกซิเดชันสูง
2) ต่อต้านการสึกหรอดี
3) ต่อต้านการครูดถลอกดี
4) ตะกอนสะสมที่ห้องเผาไหม้ต่ำ
5) หัวเทียนไม่เกิดตะกรัน
7
162
10.5.4 ข้อกำหนดของน้ำมันหล่อลื่นสำหรับเครื่องยนต์ที่ใช้แก๊ส�เป็นเชื้อเพลิง
1) หน้าที่เบื้องต้นของน้ำมันหล่อลื่นเครื่องยนต์ คือ เพื่อต่อต้านการเกิดกรดในระหว่างกระบวนการเผาไหม้
2) การควบคุมการเกิดออกซิเดชันและการไนเตรชันโดย�การเผาไหม้จะเกิดความร้อนสูงในห้องเผาไหม้และทำให้เกิดไนโตรเจนออกไซด์
3) ลดความเสียดทานและการสึกหรอในเครื่องยนต์ที่ใช้แก๊สเป็นเชื้อเพลิง
4) เครื่องยนต์สะอาด
7
163
10.6 น้ำมันหล่อลื่นสำหรับงานอุตสาหกรรม (Industrial Lubrication Oil)
10.6.1 เทอร์ไบน์หรือกังหัน
รูปที่ 5 เทอร์ไบน์หรือกังหัน
7
164
10.6.2 คอมเพรสเซอร์หรือเครื่องอัดที่ใช้ในงานอุตสาหกรรม
รูปที่ 6 เครื่องอัดอากาศ
7
165
10.6.3 เครื่องอัดหรือคอมเพรสเซอร์ในเครื่องทำความเย็น
รูปที่ 7 เครื่องอัดในเครื่องทำความเย็น
7
166
10.6.4 น้ำมันหล่อลื่นรางเลื่อน
รูปที่ 8 เครื่องกลึง
7
167
10.6.5 น้ำมันหม้อแปลงหรือน้ำมันฉนวนที่ใช้ในหม้อแปลง
รูปที่ 9 หม้อแปลงไฟฟ้า
7
168
10.6.6 น้ำมันไฮดรอลิก
รูปที่ 10 น้ำมันไฮดรอลิก
7
169
10.6.7 น้ำมันที่ใช้ในการหล่อลื่นเฟืองหรือเกียร์
รูปที่ 11 ชุดเฟืองในเครื่องกลึง
7
170
11. ความปลอดภัยในการใช้ผลิตภัณฑ์หล่อลื่น
11.1 อันตรายจากหัวฉีดแรงดันสูง
11.2 อันตรายทางกล
11.3 อันตรายที่เกิดจากไฟ
11.4 ในการเก็บรักษาตัวทำละลาย
11.5 อันตรายกับปอด
7
12. การจัดเก็บและการเคลื่อนย้ายสารหล่อลื่น
12.1 ออกแบบห้องจัดเก็บสารหล่อลื่นให้เหมาะสมโดยให้มีพื้นที่ในการจัดเก็บและเคลื่อนย้ายกว้างขวางเพียงพอต่อการเคลื่อนย้ายด้วยรถยก
12.2 การควบคุมคุณภาพของสารหล่อลื่นที่ได้รับมาจากบริษัทผู้จำหน่ายต้องทวนสอบเพื่อให้แน่ใจว่าผลิตภัณฑ์ถูกต้องจากการสั่งซื้อ และความสะอาดของ�สารหล่อลื่นที่ได้รับมอบต้องเป็นสิ่งที่ต้องตรวจสอบ เพื่อให้แน่ใจว่าสารหล่อลื่นถูกต้องตามข้อกำหนดมาตรฐานใช้การวิเคราะห์น้ำมันเป็นสิ่งที่ต้องกระทำ
171
7
172
12.3 การมีอยู่ของสิ่งเจือปนในสารหล่อลื่น ผลของการวิเคราะห์น้ำมันและ�ตัวแปรประกันคุณภาพด้านอื่นๆ ควรจะกำหนดในเอกสาร
1) วันที่ได้รับมอบและวันที่นำตัวอย่างน้ำมันไป
2) ผลการตรวจสอบถังบรรจุสารหล่อลื่น
3) ฉลากที่อธิบายให้เห็นถึงผลการวิเคราะห์น้ำมัน
4) รายการสำหรับการทดสอบด้วยการสุ่มตัวอย่าง
7
173
12.4 การบรรจุภัณฑ์น้ำมันหล่อลื่น
12.4.1 อัตราการบริโภคเฉลี่ยโดยพิจารณาจากประวัติการใช้งาน
12.4.2 รักษาระดับสต๊อกของน้ำมันหล่อลื่นให้เพียงพอต่อการใช้งาน
12.4.3 เวลามาตรฐานในการส่งมอบของตัวแทนจำหน่าย
12.4.4 พื้นที่ที่ใช้ในการจัดเก็บน้ำมันหล่อลื่นควรเพียงพอต่อการจัดเก็บ
12.4.5 กำหนดเงื่อนไขในการจัดเก็บน้ำมันหล่อลื่น
12.5 การจัดเก็บน้ำมันหล่อลื่น
12.5.1 ในที่ร่ม
12.5.2 ภายนอกที่ร่ม