Các phương pháp bôi trơn vòng bi

Bảng so sánh giữa hai kiểu bôi trơn Bảng 1

Nội dung	Bôi trơn bằng mỡ	Bôi trơn bằng dầu
Kết cấu buồng ổ và phương pháp làm kín	Đơn giản	Phức tạp hơn. Đòi hỏi bảo trì cẩn thận hơn
Tốc độ	Tốc độ giới hạn: 65%~80% tốc độ của bôi trơn bằng dầu
Hiệu quả làm mát	Kém	Truyền nhiệt là có thể sử dụng bôi trơn cưỡng bức tuần hoàn
Độ lỏng	Kém	Tốt
Thay mới	Một vài trường hợp khó khăn	Dễ dàng
Loại chất bẩn	Không thể	Dễ dàng
Nhiễm bẩn bên ngoài do rò rỉ	Hiếm khi nhiễm bẩn bởi rò rỉ	Thường rò rỉ. Không thích hợp nếu đòi hỏi tránh nhiễm bẩn từ bên ngoài.

(1) Bôi trơn bằng mỡ: Mỡ là một chất bôi trơn với thành phần cơ bản là dầu và các phụ gia. Khi lựa chọn mỡ, chú ý sự phù hợp với điều kiện sử dụng của mỡ. Xem ví dụ về độ đặc của mỡ và nơi sử dụng bảng 2:

Độ đặc của mỡ	#0	#1	#2	#3	#4
Độ đặc (1/10mm)	355~385	310~340	265~295	220~250	175~205
Ứng dụng	Cung cấp mỡ tập trung	Cung cấp mỡ tập trung Nhiệt độ thấp	Loại mỡ thông thường	Loại mỡ thông thường, nhiệt độ cao	Nhiệt độ cao
	Nơi dễ xảy ra ăn mòn	Nơi dễ xảy ra ăn mòn	vòng bi có vòng bịt kín	vòng bi có vòng bịt kín	Nơi mỡ sử dụng để làm kín

(2) Bôi trơn bằng dầu: Có nhiều phương pháp bôi trơn bằng dầu khác nhau: bể dầu, bôi trơn nhỏ giọt, kiểu vung tóe, bôi trơn tuần hoàn, phun sương và phun dạng khí. Phương pháp này sử dụng cho thiết bị tốc độ cao và nhiệt độ cao. Bôi trơn bằng dầu đặc biệt hiệu quả trong những trường hợp phải lấy nhiệt ra khỏi vị trí bôi trơn. Chú ý lựa chọn dầu có độ nhớt phù hợp với nhiệt độ vận hành của vòng bi. Nói chung, dầu có độ nhớt thấp sử dụng cho thiết bị tốc độ cao, còn thiết bị tải nặng thì dùng loại dầu có độ nhớt cao. Đối với ứng dụng thông thường thì khoảng độ nhớt thay đổi theo nhiệt độ vận hành ở bảng 3. Ngoài ra bảng 1 cho thấy mối quan hệ giữa nhiệt độ và độ nhớt của dầu bôi trơn. Xem ví dụ về lựa chọn dầu bôi trơn cho các điều kiện vận hành khác nhau ở Bảng 4.

Bảng 3. Độ nhớt yêu cầu cho các loại vòng bi

Loại vòng bi	Độ nhớt ở nhiệt độ vận hành
vòng bi cầu vòng bi đũa trụ	>=13 mm2/s
vòng bi đũa kim vòng bi đũa trụ	>=20 mm2/s
vòng bi chặn đũa trụ	>=32 mm2/s

Ghi chú: 1 mm²/s = 1 cSt (Centi-Stokes)

Bảng 4

Nhiệt độ vận hành	Tốc độ	Tải nhẹ và bình thường	Tải nặng và mạnh
-30~0oC	Dưới tốc độ tới hạn	ISO VG 15, 22, 32 (dầu cho máy lạnh)	–
-0~50oC	Dưới 50% tốc độ tới hạn	ISO VG 32, 46, 68 (dầu cho ổ đỡ, tuốcbin)	ISO VG 46, 68, 100 (dầu cho ổ đỡ, tuốcbin)
	Ở khoảng 50% đến 100% tốc độ tới hạn	ISO VG 15, 22, 32 (dầu cho ổ đỡ)	ISO VG 22, 32, 46 (dầu cho ổ đỡ, tuốcbin)
	Trên tốc độ tới hạn	ISO VG 10, 15, 22 (dầu cho ổ đỡ)	–
50~80oC	Dưới 50% tốc độ tới hạn	ISO VG 100, 150, 220 (dầu cho ổ đỡ)	ISO VG 150, 220, 320 (dầu cho ổ đỡ)
	Ở khoảng 50% đến 100% tốc độ tới hạn	ISO VG 46, 68, 100 (dầu cho ổ đỡ, tuốcbin)	ISO VG 68, 100, 150 (dầu cho ổ đỡ, tuốcbin)
	Trên tốc độ tới hạn	ISO VG 32, 46, 68 (dầu cho ổ đỡ, tuốcbin)	–
80~110oC	Dưới 50% tốc độ tới hạn	ISO VG 320, 460 (dầu cho ổ đỡ)	ISO VG 460, 680 (dầu cho ổ đỡ, hộp số)
	Ở khoảng 50% đến 100% tốc độ tới hạn	ISO VG 150, 220 (dầu cho ổ đỡ)	ISO VG 220, 320 (dầu cho ổ đỡ)
	Trên tốc độ tới hạn	ISO VG 68, 100 (dầu cho ổ đỡ, tuốcbin)	–

Ghi chú: Tốc độ giới hạn sử dụng trong bảng trên dựa theo bảng tra kích trước vòng bi của NSK.

1 Bổ sung và thay mới chất bôi trơn

(1) Bổ sung định kỳ: Dù sử dụng loại mỡ chất lượng cao thì tính chất của nó cũng bị giảm theo thời gian, vì vậy đòi hỏi thay mới định kỳ. Hình 4.2 (1) và (2) cho thấy tần suất bổ sung dầu đối với từng loại vòng bi ở tốc độ khác nhau. Bảng này áp dụng cho loại mỡ dầu khoáng xà phòng lithium chất lượng cao, nhiệt độ vòng bi 70^oC và tải bình thường (P/C=0.1). Ghi chú P: tải trọng cân bằng; C: Tải trọng cơ bản.

– Nhiệt độ: nếu nhiệt độ vòng bi vượt quá 70^oC, tần suất bổ sung dầu được giảm một nửa cho mỗi 15^oC tăng lên.

– Mỡ: đối với trường hợp vòng bi cầu, tần suất thay đổi phụ thuộc vào loại mỡ sử dụng. (ví dụ đối với mỡ dầu tổng hợp xà phòng lithium chất lượng cao có thể tăng tần suất lên 2 lần).

– Tải trọng: Tần suất bổ sung phụ thuộc độ lớn của tải trọng vòng bi. Xem bảng 4.2 (3).

(2) Tần suất thay dầu: Tần suất thay dầu phụ thuộc điều kiện vận hành và số lượng dầu. Nói chung, đối với nhiệt độ vạn hành dưới 50^oC và môi trường sạch, tần suất thay thế là 1 năm. Nếu nhiệt độ dầu trên 100^oC, thì nên thay dầu ít nhất 3 tháng một lần.

Công dụng của dầu bôi trơn

Dầu bôi trơn có nhiều công dụng, trong đó có một số công dụng quan trọng nhất sau đây:
Công dụng 1: Bôi trơn các bề mặt có chuyển động trượt giữa các chi tiết nhằm giảm ma sát do đó giảm mài mòn, tăng tuổi thọ của chi tiết. Do vậy tổn thất cơ giới trong động cơ giảm, và hiệu suất sẽ tăng tức là tăng tính kinh tế của động cơ.
Công dụng 2: Rửa sạch bề mặt ma sát của các chi tiết.
Trên bề mặt ma sát, trong quá trình làm việc thường có các vẩy rắn tróc ra khỏi bề mặt. Dầu bôi trơn sẽ cuốn trôi các vảy tróc sau đó được giữ lại ở các phần tử lọc của hệ thống bôi trơn, tránh cho bề mặt làm việc bị cào xước. Vì vậy, khi động cơ chạy rà sau khi lắp ráp, sửa chữa, khi đó còn rất nhiệu mạt kim loại còn sót lại trong quá trình lắp ráp và nhiều vẩy rắn bị tróc ra khi chạy rà, do vậy phải dùng dầu bôi trơn có độ nhớt nhỏ để tăng khả năng rửa trôi các mạt bẩn trên bề mặt.
Công dụng 3: Làm mát một số chi tiết.
Do ma sát tại các bề mặt làm việc như Piston – xi lanh, trục khuỷu – bạc lót… sinh nhiệt. Mặt khác, một số chi tiết như Piston, vòi phun… còn nhận nhiệt của khí cháy truyền đến. Do đó nhiệt độ một số chi tiết rất cao, có thể phá hỏng điều kiện làm việc bình thường của động cơ như bị gãy, bị kẹt, giảm độ bền của các chi tiết. Nhằm làm nhiệt độ của các chi tiết này, dầu từ hệ thống bôi trơn có nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ chi tiết được dẫn đến các chi tiết có nhiệt độ cao để tải (mang) nhiệt đi.
Công dụng 4: Bao kín khe hở giữa các chi tiết như cặp Piston – xi lanh – xecment, vì vậy khi lắp ráp cụm chi tiết này phải bôi dầu vào rãnh xecment và bề mặt xi lanh.
Công dụng 5: Chống ôxy hóa (kết gỉ) bề mặt chi tiết nhờ những chất phụ gia trong dầu
Công dụng 6: Rút ngắn quá trình chạy rà động cơ.
Khi chạy rà động cơ phải dùng dầu bôi trơn có độ nhớt thấp. Ngoài ra, dầu còn được pha một số chất phụ gia đặc biệt có tác động làm mềm tổ chức tế vi kim loại một lớp rất mỏng trên bề mặt chi tiết. Do đó các chi tiết nhanh chóng rà khớp với nhau rút ngắn thời gian và chi phí chạy rà.

Một số thông số sử dụng của dầu bôi trơn
Trên bao bì sản phầm dầu bôi trơn như can nhựa, thùng phuy… các loại đều ghi rõ ký hiệu thể hiện tính năng và phạm vi sử dụng của từng loại dầu. Hiện nay qui cách kỹ thuật chủ yếu dừa trên các tiêu chuẩn của các Tổ chức Hoa Kỳ. Khi mua nên dựa vào 2 chỉ số quan trọng là SAE và API.
Chỉ số SAE:
Chỉ số SAE là chỉ số phân loại dầu theo độ nhớt ở 100oC và -18oC của Hiệp hội kỹ sư ô tô Hoa Kỳ (Society of Automobile Engineers) ban hành tháng 6 năm 1989. Tại một nhiệt độ nhất định, ví dụ như ở 100oC chỉ số SAE lớn tức là độ nhớt của dầu cao và ngược lại. Các phân loại của SAE tùy thuộc vào sản phẩm dầu đó là đơn cấp hay là đa cấp.
– Loại đơn cấp: Là loại chỉ có một chỉ số độ nhớt, ví dụ SAE40, SAE50, SAE10W, SAE20W. Cấp độ nhớt có chữ W (có nghĩa là Winter: mùa đông). Dựa trên chỉ số độ nhớt có nhiệt độ thấy tối đa (Độ nhớt có nhiệt độ khởi động từ-30oC đến -5oC). Để xác định nhiệt độ khởi động đi theo các ký từ đó quí khách chỉ cần lấy 30 trừ đi các số đó nhưng theo nhiệt độ âm.
Ví dụ: Dầu SAE10W sẽ khởi động tốt ở -20oC hoặc SAE15W sẽ khởi động tốt ở -15oC hoặc SAE20W ở -10oC…
Còn chỉ số độ nhớt không có chữ W chỉ dựa trên cơ sở độ nhớt ở 100oC.
– Loại đa cấp: Là loại có 2 chữ số độ nhớt ví dụ như SAE15W-40, SAE20W-50. Ở nhiệt độ thấp (mùa đông) có cấp độ nhớt giống như loại đơn cấp: SAE15W, SAE20W còn ở nhiệt độ cao có độ nhớt cùng loại với loại đơn cấp SAE40; SAE50. Dầu có chỉ số độ nhớt đa cấp có phạm vi nhiệt độ môi trường sử dụng rộng hơn so với loại đơn cấp. Các chỉ số càng to thì dầu có độ nhớt càng lớn và ngược lại. Ví dụ dầu nhớt đơn cấp SAE-40 dùng cho môi trường có nhiệt độ từ 26 đến 42oC, trong khi dầu nhớt đa cấp 10W/40 có thể sử dụng ở môi trường có nhiệt độ thay đổi rộng hơn từ 0 đến 40oC. Dầu thường dùng ở nước ta là loại SAE 20W-50 hoặc 15W-40.
Chỉ số API
Chỉ số API là chỉ số đánh giá chất lượng dầu nhớt của viện dầu mỡ Hoa Kỳ (American Petroleum Institute). API phân ra hai loại dầu chuyên dụng và dầu đa dụng.
– Dầu chuyên dụng: là loại dầu chỉ dùng cho một trong 2 loại động cơ xăng hoặc diesel. Cấp S dùng để đổ cho động cơ xăng (ví dụ: API-SH) và cấp C dùng để đỡ cho động cơ diesel (ví dụ API-CE). Chữ thứ 2 sau S hoặc C chỉ cấp chất lượng tăng dần theo thứ tự chữ cái. Càng về sau chất lượng sản phẩm càng tốt do các nhà sản xuất phải thêm vào những chất phụ gia đặc biệt để thích nghi với những công nghệ động cơ mới.
– Dầu đa dụng: Là loại dầu bôi trơn có thể dùng cho cả động cơ xăng và động cơ diesel. Trên các sản phẩm dầu động cơ thương mại, các nhà sản xuất thường ghi đầy đủ cách phân loại này. Ví dụ: dầu động cơ có chỉ số API SG/CD có nghĩa là dầu dùng cho động cơ xăng có cấp chất lượng G và dùng cho động cơ diesel với cấp chất lượng D. Chỉ số dùng cho động cơ nào (S hay C) viết trước dấu “/” có nghĩa ưu tiên dùng cho động cơ đó. Ví dụ này thì ưu tiên dùng cho động cơ xăng khi sử dụng dầu phải tuân thủ hướng dẫn của nhà chế tạo động cơ về chỉ số SAE, API và thời gian thay dầu.

Lựa chọn dầu bôi trơn
Phải sử dụng dầu có chỉ số SAE theo yêu cầu còn chỉ số API càng cao có nghĩa chất lượng dầu càng tốt. Thời gian thay dầu càng dài, số lần thay dầu sẽ ít hơn. Sau một thời gian động cơ làm việc, dầu biến chất và mất dần đặc tính, không đảm bảo các công dụng thông thường như kể trên, nên phải thay kịp thời. Nếu chế độ làm việc của động cơ khắc nghiệt hơn so với bình thường hoặc nếu động cơ cũ thì nên rút ngắn chu kỳ thay dầu.

Chọn dầu theo cấp chất lượng API
Dầu nhớt dùng cho động cơ xăng được phân loại theo cấp chất lượng API cho đến thời điểm hiện nay được chia làm 9 loại: SA, SB, SC, SD, SE, SF, SG, SH, SJ (cấp chất lượng sau cao hơn cấp trước), tuy nhiên tại Việt Nam hiện nay đã cấm sử dụng loại SA, SB do không đạt yêu cầu chất lượng đối với các loại xe đang lưu hành. Xu hướng hiện nay đa số xe xăng đời mới đều khuyến cáo sử dụng dầu phẩm cấp API từ SG hoặc SH trở lên.
Riêng dầu nhờn dùng cho động cơ diesel phân loại theo API thành 7 loại: CA, CB, CC, CD, CDII, CE, CF. Các xe diesel nên sử dụng loại dầu có cấp phẩm chất CD trở lên.

Chọn dầu theo tiêu chuẩn độ nhớt SAE
Độ nhớt của dầu được đo bằng centisstock (cSt) ở 1000C là chỉ tiêu quan trọng liên quan đến tổn hao ma sát. Phân loại theo tiêu chuẩn độ nhớt SAE, dầu nhờn được phân loại làm 11 loại (0W, 5W, 10W, 15W, 20W, 25W, 20, 30, 40, 50, 60). Loại dùng cho mùa đông có ký hiệu W, còn lại là loại dùng cho mùa hè. Dầu đa cấp là dầu thoả mãn cả hai cấp độ nhớt dành cho mùa đông và mùa hè và có nhiệt độ ít thay đổi theo nhiệt độ môi trường.
Ở Việt Nam cấp độ nhớt thích hợp thường là loại dầu SAE 30, SAE 40, hoặc dầu đa cấp SAE 15W – 30, SAE 15W – 40, có độ nhớt nằm trong phạm vi 9,3 đến 16,3 cSt. Các chỉ số đứng trước chữ cái W có số càng nhỏ thì càng đắt vì các nhà sản xuất phải thêm một số chất phụ gia vào dầu bôi trơn. Vì vậy không nhất thiết phải trả những chi phí không cần thiết.
Tóm lại để lựa chọn dầu nhớt bôi trơn hiệu quả cho chiếc xe của mình, thông thường nên theo thứ tự ưu tiên:
* Lựa chọn theo khuyến cáo của nhà chế tạo (theo sổ tay hướng dẫn sử dụng máy)
* Lựa chọn theo điều kiện làm việc, tình trạng kỹ thuật của thiết bị: nếu như không có tài liệu sổ tay hướng dẫn sử dụng ô tô.