Độ nhớt của dầu bôi trơn và các tiêu chuẩn độ nhớt

Chất lượng của dầu nhớt bôi trơn phụ thuộc vào thành phần dầu gốc và đặc tính của nó cũng như các chất phụ gia. Các yêu cầu chính đối với dầu nhớt là các đặc tính nhiệt độ-độ nhớt xác định, bảo vệ chống mài mòn và ăn mòn, giữ cho động cơ sạch sẽ, giữ các hạt như bồ hóng hoặc mài mòn… Đặc trưng nhất của dầu nhớt bôi trơn chính là độ nhớt. Chúng ta cùng tìm hiểu về Độ nhớt của dầu bôi trơn và các tiêu chuẩn độ nhớt Độ nhớt của dầu bôi trơn và các tiêu chuẩn độ nhớt qua bài viết sau:

Tìm hiểu thêm: Độ nhớt động học là gì? Tầm quan trọng của độ nhớt đối với chất lỏng.

Tìm hiểu thêm: Chỉ số độ nhớt của dầu thủy lực quan trọng như thế nào?

Tìm hiểu thêm: Cách lựa chọn độ nhớt dầu thuỷ lực.

Tìm hiểu thêm: Lựa chọn độ nhớt dầu gốc của mỡ chịu nhiệt.

Tìm hiểu thêm: Chọn độ nhớt phù hợp cho mỡ bôi trơn tốc độ cao.

Độ nhớt của dầu bôi trơn là gì?

Độ nhớt của dầu bôi trơn là một trong những đặc tính vật lý quan trọng nhất của dầu, đây là một trong những thông số đầu tiên được đo bởi hầu hết các phòng thí nghiệm phân tích dầu vì tầm quan trọng của độ nhớt đối với tình trạng dầu và khả năng bôi trơn.

  • Độ nhớt ( Viscosity) là một đại lượng đặc trưng cho ma sát nội tại giữa các lớp chất lỏng hay còn gọi là lực cản của chất lỏng.
  • Khi các lớp chất lỏng sát kề có tốc độ chuyển động khác nhau, ngoài sự va đập giữa các phần tử vật chất còn có sự trao đổi xung lượng giữa chúng. Những phần tử trong dòng chảy có tốc độ cao sẽ làm tăng động năng của dòng có tốc độ chậm và ngược lại phần tử vật chất từ các dòng chảy chậm sẽ làm kìm hãm chuyển động của dòng chảy nhanh. Kết quả là giữa các lớp này xuất hiện một ứng suất tiếp tuyến gây nên ma sát nội tại (lực ma sát trong).
  • Lực ma sát trong càng lớn thì độ nhớt càng cao và ngược lại lực ma sát trong càng nhỏ thì độ nhớt càng thấp.
Độ nhớt của một số chất lỏng
Độ nhớt của một số chất lỏng

Độ nhớt động lực, độ nhớt động học, chỉ số độ nhớt:

Độ nhớt động lực:

  1. Độ nhớt động lực ( cP) là lực tiếp tuyến trên một đơn vị diện tích cần thiết để di chuyển một mặt phẳng nằm ngang so với mặt phẳng kia với vận tốc đơn vị khi được chất lỏng duy trì một khoảng cách đơn vị. Đối với chất lỏng Newton, ứng suất cắt giữa các lớp của chất lỏng không hỗn loạn chuyển động theo đường thẳng song song có thể được xác định như trong hình bên dưới.
  2.  Chất lỏng mà ứng suất cắt có liên quan tuyến tính với tốc độ biến dạng cắt được ký hiệu là Newton. Vật liệu Newton được coi là chất lỏng thực sự, bởi vì độ nhớt hoặc độ đặc của chúng không bị ảnh hưởng bởi lực cắt như kích động hoặc bơm ở nhiệt độ không đổi. Hầu hết các chất lỏng thông thường, cả chất lỏng và chất khí như nước và dầu là những chất lỏng Newton.
Độ nhớt của dầu bôi trơn: Độ nhớt động lực
Độ nhớt của dầu bôi trơn: Độ nhớt động lực

Độ nhớt động học:

  1. Độ nhớt động học là tỷ số giữa độ nhớt tuyệt đối hoặc độ nhớt động lực học với tỷ trọng: ν = μ / ρ, ( Cst ).
  2. Trong đó:

ν = độ nhớt động học [kg / m · s] ( Cst )

μ = độ nhớt động lực [m ² / s] ( cP )

ρ = Tỷ trọng [kg / m ³ ]

Chỉ số độ nhớt VI:

VI là  một đại lượng đặc trưng cho sự thay đổi độ nhớt của dầu do thay đổi nhiệt độ. VI càng lớn thì độ nhớt của dầu ít thay đổi theo nhiệt độ và ngược lại VI càng thấp thì độ nhớt của dầu sẽ dễ thay đổi theo nhiệt độ.

Để xác định VI của dầu, độ nhớt được đo ở hai nhiệt độ: 40 ºC và 100 ºC. Sau đó, giá trị này được so sánh với thang đo dựa trên hai loại dầu tham chiếu. Mặc dù VI không có đơn vị đo lường, nhưng ai cũng biết rằng chỉ số độ nhớt của dầu khoáng thông thường là từ 95 đến 100. Dầu khoáng tinh chế cao có VI khoảng 120. Dầu tổng hợp có thể có VI gần 250.

Độ nhớt của dầu bôi trơn: Chỉ số độ nhớt
Độ nhớt của dầu bôi trơn: Chỉ số độ nhớt

Phân loại độ nhớt của dầu bôi trơn:

ISO VG:

ISO VG là viết tắt của ”International Standards Organization Viscosity Grade” nghĩa là dải độ nhớt theo Tổ chức Tiêu chuẩn Quốc tế.

Mục đích của hệ thống ISO về phân loại cấp độ nhớt là thiết lập một phương pháp đo độ nhớt để các nhà cung cấp chất bôi trơn, nhà thiết kế thiết bị và người sử dụng có cơ sở chung (tiêu chuẩn hóa) để chỉ định hoặc lựa chọn chất bôi trơn công nghiệp.

Để phân loại được sử dụng trực tiếp trong các tính toán thiết kế kỹ thuật, phạm vi dung sai độ nhớt động học của dầu bôi trơn không được lớn hơn hoặc nhỏ hơn 10% giá trị của cấp độ nhớt ISI VG. Điều này sẽ phản ánh thứ tự của độ không đảm bảo đo (điểm trung tâm) trong các tính toán tương tự như thứ tự áp đặt bởi dung sai chế tạo kích thước. Ví dụ dầu có ISO VG 10 thì độ nhớt của nó nằm trong phạm vi là 9-11 Cst.

Độ nhớt của dầu bôi trơn: Phân loại theo ISO VG
Độ nhớt của dầu bôi trơn: Phân loại theo ISO VG

Ví dụ một số loại dầu phân loại theo ISO VG:

SAE:

SAE là viết tắt của :” Society of Automotive Engineers” nghĩa là Hiệp hội kỹ sư ô tô là một hiệp hội nghề nghiệp hoạt động toàn cầu có trụ sở tại Hoa Kỳ và tổ chức phát triển tiêu chuẩn cho các chuyên gia kỹ thuật trong các ngành khác nhau: Vận tải toàn cầu như hàng không vũ trụ , ô tô và xe thương mại.

Cấp độ nhớt SAE cho biết độ đặc loãng của dầu nhớt. Tại vì sao lại có những con số đi kèm như: SAE 40, SAE 50. Con số đi kèm càng lớn thì nói lên loại dầu đó có độ nhớt càng đặc và ngược lại, dầu có độ nhớt càng đặc thì khả năng bôi trơn càng tốt và ổn định. Cấp độ nhớt người ta xác định ở nhiệt độ là 100 ºC – Đây là nhiệt độ trung bình của nhớt khi máy móc vận hành ) và gọi là độ nhớt đơn cấp ở nhiệt độ cao.

Tiêu chuẩn SAE phân dầu nhờn thành 2 loại:

Dầu nhờn đơn cấp: Loại dầu này chỉ có 1 số đi kèm sau như SAE 30, 40, 50, 90, 140 và hạn chế nhiệt độ sử dụng hơn so với dầu đa cấp.

Ví dụ một số loại dầu đơn cấp:

Caltex Delo Gear SAE 90/240

Dầu nhờn đa cấp: loại dầu này thường đi kèm sau là 2 chỉ số như SAE 0W20, 15W40, 20W50, 80W90, 85W140. Số đứng trước chữ “ W “ để chỉ khoảng nhiệt độ mà dầu động cơ có độ nhớt đủ để khởi động xe lúc lạnh. Ví dụ dầu 15W có thể khởi động được ở nhiệt độ -20 ºC . Còn số đứng sau chữ “ W “ để chỉ độ nhớt dầu nhờn ở 100 ºC. Ở Việt Nam chúng ta thường thấy loại dầu có độ nhớt 15W40 và 20W50 được ưa chuộng và sử dụng rất nhiều. Dầu 15W40 dùng cho xe mới và vận hành quãng ngắn trong thành thị, còn dầu 20W50 thì dùng cho xe cũ.

Đa số các loại dầu mỡ bôi trơn đều gặp phải 1 yếu điểm đó là độ nhớt sẽ bị thay đổi theo môi trường xung quanh nơi làm việc. Nghĩa là khi nhiệt độ tăng cao dầu sẽ bị loãng ra và khi nhiệt độ giảm xuống thấp khi mùa đông thì dầu sẽ bị đặc lại. Như chúng tôi đã nói ở trên dầu nhớt đơn cấp sẽ hạn chế nhiệt độ làm việc so với dầu nhớt đa cấp là rất nhiều. Nghĩa là nó chỉ đảm bảo được độ nhớt ổn định khi nhiệt độ môi trường xung quanh cao còn khi nhiệt độ xung quanh giảm xuống thì dầu có thể sẽ bị đặc quánh lại gây khó khăn cho khởi động và tuần hoàn dầu nhớt bên trong hệ thống động cơ.

Từ những nhược điểm này mà các loại dầu đa cấp như 15W 4020W 50, 10W 30… được phát triển và đưa vào sử dụng rất nhiều để khắc phục những nhược điểm của các loại dầu đơn cấp. Sỡ dĩ có chứ “W” đó là chữ viết tắt của “ Winter “ dịch sang tiếng Việt là “mùa đông” chỉ khả năng khởi động và lưu thông tuần hoàn của dầu nhớt ở thời tiết lạnh, nhiệt độ xuống thấp. Nhớt đa cấp mang rất nhiều lợi điểm, khắc phục mọi yếu điểm của dầu đơn cấp nghĩa là ở mùa hè nhiệt độ cao độ nhớt vẫn ổn định để duy trì bôi trơn. Còn về mùa lạnh thì độ nhớt cũng ít bị đặc và hoàn toàn vẫn giữ nguyên được độ nhớt để giúp hệ thống khởi động cũng như làm việc bình thường.

Trước đây, người ta thường có thói quen sử dụng các loại dầu đơn cấp với chỉ số cao như SAE 30, 40, 50 vì người ta nghĩ rằng độ nhớt càng cao thì càng đặc và khả năng bôi trơn càng tốt. Nhưng bây giờ bằng công nghệ pha chế hiện đại thì thói quen và quan điểm đó đã dần dần thay đổi. Với sự phát triển của hệ phụ gia ưu việt được thêm vào dầu gốc để hoàn thiện thêm những tính năng mà dầu gốc chưa có được thì những loại dầu đa cấp như SAE 15W 40, 20W 50 … được ứng dụng rất nhiều vì chúng vừa đảm bảo độ nhớt ít biến thiên theo nhiệt độ vừa nâng cao công suất, giảm thất thoát nhiên liệu giúp xe vận hành và làm việc ổn định nhất.

Độ nhớt của dầu bôi trơn: Phân loại theo SAE
Độ nhớt của dầu bôi trơn: Phân loại theo SAE

Ví dụ một số loại dầu đa cấp:

Sự liên quan giữa ISO VG và SAE:

Chúng ta cùng phân tích đồ thị sau:

Độ nhớt của dầu bôi trơn: Sự liên quan giữa ISO VG và SAE
Độ nhớt của dầu bôi trơn: Sự liên quan giữa ISO VG và SAE

Các cấp không có chữ ‘W’ được sử dụng trong các điều kiện hoạt động khắc nghiệt hơn, tức là chênh lệch nhiệt độ và áp suất cao hơn, và chỉ dựa trên độ nhớt động học của chúng ở 100°C.  Ví dụ: Dầu động cơ SAE 30 có độ nhớt xấp xỉ với dầu bánh răng SAE 85W. Điều này là do công thức của dầu động cơ rất khác với công thức của dầu hộp số trong ngành công nghiệp ô tô. Dầu động cơ chịu áp lực cao hơn nhiều so với dầu hộp số vì nó phải đối phó với các sản phẩm phụ của quá trình đốt cháy và khí thổi làm phân hủy dầu nghiêm trọng. Do đó, dầu động cơ có chứa nhiều loại phụ gia hơn nhiều so với dầu hộp số. Mặc dù không lý tưởng, nhưng dầu động cơ sẽ hoạt động trong hộp số trong khi dầu hộp số sẽ phá hủy động cơ.

Công ty CP Mai An Đức chuyên cung cấp các loại dầu mỡ bôi trơn chính hãng với giá cả và dịch vụ tư vấn kỹ thuật  tốt nhất của các thương hiệu : ShellTotalCaltex, United Oil…

Thông tin liên hệ:

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *