NẮM CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT VỀ DẦU NHỜN - SỬ DỤNG CHO CÁC THIẾT BỊ TRONG CUỘC SỐNG, XE MÁY, ĐỒNG HỒ ...

Vai trò và ý nghĩa của từng đặc tính kỹ thuật của dầu bôi trơn? Đặc tính nào quan trọng? Đặc tính nào là đặc tính làm việc? Đặc tính nào cho biết chất lượng của dầu? 

1. Nhiệt độ làm việc, thông số rất rất quan trọng:

Nhiệt độ ảnh hưởng rất lớn tới độ nhớt, độ bền nhiệt và độ bền oxy hóa của dầu. Khi nhiệt độ tăng, độ nhớt sẽ giảm, tốc độ phản ứng oxy hóa và tốc độ phân hủy nhiệt, tạo cốc tăng. Như vậy, nếu sử dụng dầu ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ làm việc khuyến cáo của Nhà sản xuất, chúng ta sẽ phải thay dầu thường xuyên.

Dầu có khoảng nhiệt độ làm việc cao hơn 120oC (250 oF) thường được coi là dầu chịu nhiệt.

Khoảng nhiệt độ làm việc là khoảng nhiệt độ tại đó dầu có thể làm việc hiệu quả và bền. Nếu nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ ngưỡng dưới, dầu không còn làm việc được hoặc hiệu quả làm việc thấp. Nếu nhiệt độ cao hơn nhiệt độ ngưỡng trên, dầu không còn tác dụng hoặc hiệu quả làm việc rất thấp, và đặc biệt sẽ làm giảm tuổi thọ của dầu 1 cách nghiêm trọng.

Nhiệt độ làm việc phụ thuộc vào loại dầu gốc và phụ gia.

2. Độ nhớt

Độ nhớt là đặc tính quyết định trực tiếp chức năng bôi trơn của dầu nhớt, quyết định độ dày màng bôi trơn, độ bền màng bôi trơn và do đó quyết định đến hiệu quả bôi trơn. Nếu độ nhớt quá thấp sẽ không tạo được lớp màng bôi trơn cần thiết, nếu quá cao sẽ sinh ra lực cản chuyển động.

Độ nhớt phải phù hợp với tải trọng, tốc độ làm việc của bộ phận mà nó bôi trơn, khi đó dầu bôi trơn sẽ tạo lớp màng bôi trơn (lubrication film) thích hợp để ngăn cách không cho 2 bề mặt kim loại tiếp xúc trực tiếp với nhau.

Độ nhớt phụ thuộc vào nhiệt độ, áp suất, bản chất của dầu gốc và phụ gia.

Để thuận tiện hơn cho việc lựa chọn độ nhớt và tránh nhầm lẫn, người ta đã xây dựng cấp độ nhớt.

 

3. CHỈ SỐ ĐỘ NHỚT (Viscosity Index – VI)

Chỉ số độ nhớt = cho biết biến thiên độ nhớt theo các biến thiên nhiệt độ, thường viết tắt là VI. Nói cách khác, dầu có VI cao, độ nhớt sẽ ổn định hơn, ít thay đổi theo nhiệt độ.

Chỉ số độ nhớt phụ thuộc vào bản chất của dầu gốc và phụ gia.

* BẢNG CHỈ SỐ ĐỘ NHỚT CỦA CÁC LOẠI DẦU:

Loại dầu gốc                           Chỉ số độ nhớt

Dầu khoáng nhóm I, II               80 - 120

Dầu khoáng nhóm III                 120 - 140

Dầu PAO                                  125 – 152

Ester                                         120 – 150

Glycol                                       200 – 220

Silicone                                    300 – 800

PFPE                                       100 - 350

 

4. Nhiệt độ chớp cháy (NĐCC), điểm chớp cháy (ĐCC):

Mẫu dầu nhớt được nung nóng đến bốc hơi và bắt lửa. Mẫu sẽ chớp cháy khi có ngọn lửa và lan truyền tức thì ra khắp bề mặt của mẫu dầu.

- Dầu nhờn có độ nhớt thấp thì điểm chớp cháy và điểm bắt lửa thấp.

- Ngược lại, dầu nhờn có độ nhớt cao điểm chớp cháy và điểm bắt lửa cao.

- Dầu gốc loại Napthenic có điểm chớp cháy và điểm bắt lửa nhỏ hơn dầu gốc Paraffinic khi có cùng độ nhớt.

- Nói chung, đối với các hợp chất tương tự nhau thì điểm chớp cháy và điểm bắt lửa tăng khi trọng lượng phân tử tăng.

 

5. Tỉ trọng (Specific Gravity)

Là đại lượng quan trọng và thay đổi theo nhiệt độ, thông số kỹ thuật của dầu phụ thuộc vào tỉ trọng. 

Đa số dầu nhớt có tỉ trọng nhỏ hơn nước. Khi đó, nếu dầu bị nhiễm nước, nhiễm ẩm, thì nước sẽ lắng đọng và được tháo ra bên dưới. Ngược lại, đa số dầu phosphate-ester nặng hơn nước nên nước sẽ nổi và được tháo tách ra bên trên.

Tỉ trọng liên quan tới chức năng làm sạch của dầu. Với dầu có tỉ trọng lớn, nước và cặn bẩn/tạp chất sẽ lơ lửng lâu bị lắng hơn. Cặn bẩn lâu lắng sẽ được vận chuyển ra ngoài dễ dàng hơn nhưng cũng gây khó khăn khi cần lắng cặn để lọc dầu.

Tỉ trọng cao sẽ tiêu hao nhiều năng lượng để bơm, tăng hiện tượng xâm thực, tăng xói mòn thiết bị.

Dầu bị oxy hóa sẽ làm tỉ trọng tăng.

 

6. Tính khử nhũ tương (Demulsibility)

Tại sao phải chống nhủ hóa (khử nhủ)? 

Nước có trong không khí ngưng tụ do quá trình nén (dầu thủy lực Azolla ZS, dầu máy).

Dầu tiếp xúc với hơi nước (tuabin hơi nước – Preslia).

Hoặc do nước văng vào (dầu hợp số hỡ Carter EP).

Nếu lượng nước không hoàn toàn tách ra thì nhủ sẽ được tạo thành và nước được giữ trong dầu ở dạng nhủ tương, sẽ gây ra:

- Hang rỉ các bộ phận kim loại.

- Tăng khả năng oxy hóa của dầu nhờn và giảm khả năng bôi trơn của dầu.

- Đối với dầu turbin: tạo nên cặn bùn, làm tắc ống dẫn, đẩy nhanh quá trình hư hỏng ổ bạc lót và các chi tiết cần bôi trơn (hộp giảm tốc)

- Đối với dầu thủy lực và máy nén khí: do ngưng tụ sẽ gây hư hỏng các chi tiết chuyển động cần bôi trơn.

- Đối với dầu hộp số hở và kín: do nước văng tóe vào các chi tiết trên sẽ giảm tuổi thọ chuyển động.

 

6. Khả năng bay hơi (Volatility)

Độ bay hơi cho biết khả năng bay hơi của dầu, dầu có độ bay hơi cao sẽ tiêu hao nhiều trong quá trình sử dụng, đặc biệt khi nhiệt độ làm việc, nhiệt độ môi trường cao. Bay hơi làm tiêu hao dầu và làm bay hơi các phần từ nhẹ trước, do đó sẽ làm thay đổi thành phần dầu, và sẽ làm  giảm độ nhớt.

Dầu có độ bay hơi càng nhỏ càng tốt.

 

7. Độ kiềm trong dầu bôi trơn TBN

Trước hết ta hãy xem lưu huỳnh trong nhiên liệu dầu DO hoặc HFO tác động đến xylanh và piston như thế nào ?

Hầu hết nhiên liệu đều có chứa lưu huỳnh (S).

Trong quá trình cháy nổ: S + O2 = SO2 (nhiệt độ cao và dạng khí).

SO2 không cháy nhưng ở nhiệt độ cao lại phản ứng với O2 cho ra SO3 và toả nhiệt.

SO3 + H2O (khí nạp vào buồng đốt, sinh ra sự đốt cháy Hydro trong nhiên liệu) H2 SO4

Chính acid H2SO4 gây ra sự ăn mòn hóa học và mài mòn của xylanh và vòng bạc secmăng nhanh chóng.

 

8. TRỊ SỐ AXÍT TỔNG (TAN)

Là lượng kiềm KOH (tính bằng mg) cần thiết để trung hòa hết tất cả các hợp chất mang tính axit có trong 1g mẫu dầu nhờn. Thường thấy ở dầu cách điện (Isovoltine KA 7-4, Isovoltine II), dầu máy nén khí lạnh (Lunaria K, Lunaria KT)

- Đối với hầu hết các loại dầu bôi trơn, chúng đều có chỉ số TAN ban đầu tương đối nhỏ và tăng dần trong quá trính sử dụng. Khi TAN tăng lên sẽ đánh mất tính năng chống oxy hóa của dầu nhờn và lúc đó dầu lại bị oxy hóa làm cho TAN trong dầu lại tiếp tục tăng lên và sẽ làm giảm tuổi thọ của dầu.

- Đối với dầu có phụ gia chống mài mòn kẽm Diankyl Dithiophotphat (Zn DDP) như dầu thủy lực thì có chứa hàm lượng axit ban đầu cao nên giá trị TAN ban đầu không thể tiên đoán chính xác chất lượng của dầu.

 

Tại sao phải giới hạn TAN trong dầu biến thế ?

Nếu TAN tăng quá giới hạn (0.03 max) thì dầu bị oxy hoá dẫn đến:

- Tăng độ nhớt, giải nhiệt kém gây nguy hiểm.

- Ăn mòn mạnh và gây cặn bẩn gây ra tính cách điện kém và tính chống oxy hóa giảm.

 

Đối với dầu máy nén khí lạnh:

Nếu TAN tăng quá giới hạn (0.05 max và trị số trung hòa TAN + TBN < 0.2) thì dẫn đến:

- Tính oxy hóa tăng, độ nhớt tăng, khả năng bôi trơn ở nhiệt độ kém và dễ bị tác dụng với môi chất lạnh làm hư máy nén.

- Ăn mòn các chi tiết và không đáp ứng được tính bôi trơn ở nhiệt độ cao cũng như nhiệt độ thấp.

- Khả năng cách điện kém, hư cuộn dây và lốc máy.

 

Đối với dầu turbin:

TAN không được tăng quá giới hạn (0.2 max) vì:

+ Tạo cặn.

+ Acid hữu cơ, dầu bị đặc lại (tăng độ nhớt).

+ Sự oxy hoá tăng sản phẩm oxy hoá không tan tạo thành keo.

+ Giảm tính khử nhủ, khả năng giải phóng bọt khí kém hư hỏng thiết bị.

 

9. ĂN MÒN LÁ ĐỒNG (100 độ C trong 3 giờ)

Hiện tượng ăn mòn tuỳ thuộc vào loại hợp chất hoá học của lưu huỳnh có trong dầu (hoạt động hay trơ). Để xem xét dầu nhờn có thích hợp với các kim loại dễ bị ăn mòn hay không người ta phải tiến hành phép thử ăn mòn với tấm đồng.

Dầu có độ mòn tấm đồng càng thấp càng tốt. Thang đo độ mòn tấm đồng là: 1a, 1b, 2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 3a, 3b, 4a, 4b, 4c .

 

10. TÍNH ỔN ĐỊNH OXY HÓA Ở 1000C, 164 GIỜ (IEC)

Phép thử đo độ bền oxy hóa của dầu là cơ sở để đánh giá tuổi thọ tương đối của dầu bôi trơn.

Quá trình oxy hóa nói chung được xác định là phản ứng dây chuyền của các gốc tự do sau:

R + O –> ROO (1)

Những gốc hoạt động R đầu tiên được hình thành từ những phần tử dầu không bền, chịu tác động của oxy trong không khí tạo ra những gốc peroxyl (ROO)

ROO + RH –> ROOH + R (2)

Peroxyl ROO sau đó lại tác động với chưa bị oxy hóa RH tạo thành những hạt nhân phản ứng mới (R) và Hydro peroxyl (ROOH)

ROOH –> RO + HO (3)

Các hydroperoxyl này không bền lại sinh ra các gốc mới để phát triển phản ứng tạo thành các ancol, xeton, andeliyt, axitcarbonic, và các hợp chất khác.

Quá trình oxy hóa gây ra những hợp chất không tan trong dầu đó là cặn (sludge). Và một số hợp chất oxy hóa là những chất phân cực hoạt động là các axit làm tăng nhanh quá trình rỉ sét và ăn mòn.

Chính từ các lý do này nên hai thông số cần phải xét độ bền oxy hóa của dầu là hàm lượng axit (trị số trung hòa) và hàm lượng cặn (sludge).

 

11. DẦU THẮNG:

Nhiệt độ của dầu thắng khi má phanh làm việc rất cao vì:

+ Xe đông đúc trong thành phố do đó phải cần sử dụng hệ thống thắng liên tục.

Dầu thắng tổng hợp có khuynh hướng hút hơi nước từ không khí và nó khuếch tán thông qua đường ống dẫn và lỗ thông gió của bình chứa dầu thắng.

Sự hiện diện của nước làm cho điểm sôi của dầu thắng thấp và như vậy làm cho sự giải phóng bọt khí dễ dàng xãy ra của dầu thắng trong hệ thống thắng.

Khí, không như chất lỏng, là nén được, với kết quả này áp lực sẽ không truyền đến đĩa thắng hoặc tang trống. Hiện tượng này gọi là nút hơi nước.

 

12. Cấu tạo mỡ bôi trơn:

Gồm 3 thành phần chính: Dầu gốc (khoáng hoặc tổng hợp) + Chất làm đặc + Phụ gia

1. Dầu gốc: Độ nhớt của dầu gốc ảnh hưởng ghê gớm đến tính chất của mỡ bôi trơn cho ổ đỡ và vòng bi có tốc độ cao.

+ Đối với ổ đỡ và ổ lăn có tốc độ cao thì độ nhớt của dầu gốc là phải thấp.

+ Ngược lại, với ổ đỡ và ổ lăn có tốc độ thấp và chịu tải trọng nặng thì dầu gốc phải có độ nhớt cao.

 

2. Chất làm đặc (chiếm khoảng 15% và không tham gia vào quá trình bôi trơn):

+ Canxi (Ca), Natri (Na), nhôm (Al), Lithium (Li) và Lithium phức hợp. Các hợp chất với kim loại trên khi kết hợp với dầu gốc sẽ tạo ra phản ứng xà phòng hóa.

+ Bentonite, polyurea, polyurea phức hợp. Các hợp chất này không gây phản ứng xà phòng hóa khi kết hợp với kim loại.

 

3. Nhằm tăng cường tính năng chịu tải va đập và nặng người ta thêm một số phụ gia vào mỡ như:

+ Graphit (20 – 22%), Molybdes disunphat MoS2 (3%), Các chất phụ gia chịu cực áp như lưu huỳnh và phốtpho, Các chất ức chế chống ăn mòn và rỉ sét.

 

Các tính chất của mỡ:

+ Không bị ảnh hưởng bởi: trọng lực, áp lực, và lực ly tâm

+ Là dạng nữa lỏng, nữa rắn. Khi ổ đỡ không chuyển động rắn, khi ổ đỡ chuyển động thì mỡ là dạng lỏng.

+ Khi ổ đỡ vòng bi chuyển động ở vận tốc thấp thì màn mỡ dày hơn màn dầu nên chịu được tải trọng cao hơn.

Ba đặc điểm quan trọng của mỡ là:

+ Không tan trong dầu nhớt.

+ Nhưng lại có áp lực tốt với dầu nhờn tránh sự tách dầu xãy ra.

+ Đồng nhất.

 

13. Ngoài ra còn có các tính chất: nhiệt độ rót chảy, khả năng tương thích với các phụ kiện như nhựa, cao su...

 

14. Thị trường nhiều loại tái chế từ dầu nhớt thải:

Dầu nhớt thải khi thu gom về nhà máy được phân loại thành: dầu thủy lực, dầu động cơ, dầu tuần hoàn, dầu truyền nhiệt…và qua các công đoạn xử lý.

Với công nghệ xử lý tái chế dầu, nhớt thải tiên tiến, thu hồi được sản phẩm tái chế (dầu gốc – base oil) với tỷ lệ cao, chất lượng cũng tùy thuộc đi liền với giá cả.

Tùy mục đích sử dụng, thiết bị sử dụng, mà chúng ta chọn lựa cho phù hợp loại dầu mình cần, phù hợp với các tính chất đã nêu.

 

TH-Daunhothoachat