Dầu bôi trơn có khả năng thực hiện đ-ợc các chức năng đã nói ở trên chỉ trong điều kiện là nó đáp ứng đ-ợc những yêu cầu nhất định.Những yêu cầu này đã đ-ợc xét ở phần đầu đối với nhiên liệu động cơ. Trong các loại dầu không cho phép có các tạp chất cơ khí, n-ớc, a xít và kiềm.Tuy vậy trong chúng có thể cho phép có một l-ợng hạn chế các chất nh- a xit naften và hợp chất của l-u huỳnh.
Một trong những yêu cầu cực kỳ quan trọng đối với dầu là tính nhớt. Các loại dầu bôi trơn cần phải có một độ nhớt tối -u ở nhiệt độ làm việc,càng ít thay đổi theo nhiệt độ bao nhiêu càng tôt bấy nhiêu.
Dầu có độ nhớt thấp quá rất dễ lọt qua các khe hở giữa các chi tiết.Điều này sẽ làm cho c-ờng độ mài mòn trong các cụm,cơ cấu tăng lên và làm tăng l-ợng tiêu hao dầu.Ng-ợc lại,khi độ nhớt quá lớn,một mặt khả năng l-u thông của dầu qua các khe hở giữa các chi tiết sẽ rất khó khăn, và vì vậy cũng sẽ dẫn tới làm c-ờng độ mài mòn của các chi tiêt tăng lên. Mặt khác, độ nhơt lớn sẽ tạo lực cản lớn, tổn hao công suất cho chuyển động t-ơng đối giữa các chi tiết
đ-ợc bôi trơn hoặc ngâm trong dầu tăng lên.
Nhiệt độ làm việc của dầu trong các cụm, cơ cấu không nhất thiết và thực tế là khong giống nhau.Trong các thiết bị công nghiệp nhiệt độ này vào khoảng 500C. Bởi vậy trong các tiêu chuẩn của dầu công nghiệp nhất thiết phải có chỉ tiêu độ nhớt ở nhiệt độ +500C. Đối với nhiệt độ làm việc của dầu động cơ thì
lấy giá trị độ nhớt ở nhiệt độ +1000C, có nghĩa là lấy giá trị trung bình của nhiệt độ dầu ở vùng nhiệt độ thấp trong động cơ (các vùng nh- cacte, ổ đỡ trục khuỷu..). Nhiệt độ lớn nhất của dầu trong hệ thống truyền lực ở các loại máy làm việc trên mặt đất th-ờng lấy giá trị gần 1000C, bởi vậy chỉ tiêu độ nhớt của dầu truyên lực đ-ợc xác định là độ nhớt ở nhiệt độ 1000 C.
Thông số về độ nhớt rất quan trọng và đ-ợc đ-a vào ký hiệu tên của tất cả
các loại dầu động cơ cũng nh- phần lớn cácloại dầu công nghiệp.Các chữ số trong ký hiệu tên dầu có ý nghĩa nh- sau:
a/ Đối với dầu MT-16 và một số loại dầu động cơ ô tô máy kéo (AK- 15, AC-6..),các chữ số chỉ độ nhớt thấp nhất ở nhiệt độ +100 C đ-ợc tính bằng đơn vị censitoc (cst).Ví dụ dầu AC-6 là loại dầu dùng cho xe ô tô,dầu
đ-ợc làm sạch bằng dung dịch lọc đặc biệt, đ-ợc pha trộn chất phụ gia đa chức năng và có độ nhớt ở nhiệt độ +100 C không nhỏ hơn 6cst.
b/ Đối với dầu MT-14 và các loại dầu khác nh- ( AC-8 , Ä-11..) các chữ
số 8 , 11 chỉ độ nhớt trung bình ở nhiệt độ 1000 C.
c/ Đối với các loại dầu công nghiệp,dầu tuốc bin và các loại khác, độ nhớt trung bình đ-ợc tính ở nhiệt độ +500C.
Sự bất ổn định của điều kiện khai thác ( vấn đề này liên quan tới các chế độ làm việc của động cơ nh- : chế độ khởi động động cơ, việc đ-a máy làm việc ở chế độ xác định, chế độ tốc độ, chế độ tải, chế độ làm việc theo mùa..) đều
đ-ợc thể hiện ở nhiệt độ làm việc của dầu.Điều này kéo theo sự thay đổi độ nhớt của dầu. Để mức độ chênh lệch về độ nhớt so với giá trị tối -u của dầủ là nhỏ nhất trong điều kiện khoảng nhiệt độ dao động lớn nhất, một trong những yêu cầu đối với dầu là độ nhớt ít thay đổi theo nhiệt độ.
Bảng 8 cho ta thấy sự thay đổi độ nhớt của các loại dầu tr-ng cất từ dầu mỏ khi giảm nhiệt độ xuống. Điều này cho ta thấynhững tính chất nhớt nhiệt của dÇu.
Khi giảm nhiệt độ của dầu MT-16 từ 1000C xuống tới 00 C , độ nhớt của nó tăng lên gấp 300 lần, còn khi giảm xuống –200 C thì tỷ số -20/100 đạt tới 4250.Từ đó ta có thể nhận thấy,dầu MT-14 chuyên dùng cho mùa đông cho
động cơ B-2 có giá trị 0/100 và -20/100 là 46 và 215,nhỏ hơn rất nhiều so víi dÇu MT-16.
T-ơng tự nh- vậy đối với hai loại dầu AC-6 và AK -6, chúng có cùng trị số độ nhớt ở nhiệt độ 1000C,nh-ng khác nhau khi ở nhiệt độ âm 300 C. Tại nhiệt độ –300C độ nhớt của chúng hơn kém nhau tới 22 lần. Từ ví dụ này ta thấy cần phải xây dựng định mức các chỉ tiêu về c-ờng độ thay đổi độ nhớt theo nhiệt độ.Quá trình thay đổi độ nhớt theo nhiệt độ của dầu đ-ợc gọi là đặc tính nhớt- nhiệt.
Để xây dựng đặc tính nhớt-nhiệt,ng-ời ta sử dụng những tỷ số về độ nhớt của dầu ở hai nhiệt độ khác nhau.Khoảng cách giữa hai giá trị nhiệt độ đó càng lớn thì càng chính xác và hoàn toàn có thể đặc tr-ng đ-ợc cho đặc tính
một loạt những khó khăn về thực nghiệm.Bởi vậy trong tiêu chuẩn nhà n-ớc
đối với một số loại dầu chỉ xác định giá trị 50/100 . Với hai loại dầu có 100 khác nhau, đặc tính nhớt – nhiệt tốt hơn sẽ là loại dầu có 50 sao cho 50/100 nhỏ hơn ( ở đây ta thấy đối với loại dầu lý t-ởng thì 50/100 bằng 1.
Một trong những nh-ợc điểm của đặc tính nhớt – nhiệt 50/100 là khoảng
đo nhiệt độ rất hạn chế. Để khắc phục, vào những năm sau này ng-ời ta đ-a ra một số tiêu chuẩn nữa cho dầu động cơ. Ngoài 50/100, ng-ời ta còn xác định
độ nhớt ở nhiệt độ 00C, còn đối với dầu MT-16, ng-ời ta đ-a thêm chỉ số về giá trị giới hạn độ nhớt ở –300C.
Tính chất nhớt-nhiệt của một loạt các loại dầu đ-ợc thể hiện trong tiêu chuẩn quốc gia và gọi là chỉ số độ nhớt.chỉ số này đ-ợc khởi thảo vào năm 1929 ở Mỹ và đ-ợc sử dụng ở nhiều n-ớc.Chỉ số độ nhớt là thông số quy -ớc phản ánh kết quả so sánh các chỉ tiêu độ nhớt của loại dầu thử nghiệm với hai loại dầu mẫu. Loại dầu mẫu thứ nhất có tính nhớt nhiệt quy -ớc là 100 đơn vị,loại dầu mẫu thứ hai có tính nhớt nhiệt quy -ớc là 0 đơn vị.Để tính toán chỉ số độ nhớt phải dùng bảng tra hoặc đồ toán.
ở một số tr-ờng hợp xuất hiện nhu cầu phải tính độ nhớt cho các loại dầu ở nhiệt độ khác với nhiệt độ tiêu chuẩn.Một vấn đề nữa là phải giải các bài toán ng-ợc - xác định nhiệt độ mà tại đó độ nhớt của dầu đạt một giá trị cụ thể cho tr-ớc.Giải bài toán này liên quan tới việc đánh giá chất l-ợng khởi động động cơ của dầu.Trên cơ sở kết quả của một loạt các công trình nghiên cứu,ng-ời ta
đi đến kết luận: Khởi động động cơ sẽ dễ dàng và sấy động cơ sẽ không bị mài mòn khốc liệt đ-ợc bảo đảm khi và chỉ khi độ nhớt của dầu ch-a đạt tới giá trị tới hạn.Giá trị này bằng 5.103 cst ( 0,005 m2/s) đối với động cơ B-2, bằng 104 cst ( 0,01 m2/s) đối với động cơ ô tô.
Bản chất của việc đánh giá chất l-ợng khởi động động cơ là ở chỗ đối với một loại động cơ ta phải xác định đ-ợc nhiệt độ ứng với một giá trị độ nhớt quy dẫn của dầu đang dùng.
Lẽ tất nhiên việc tính toán có thể thực hiện chỉ trong tr-ờng hợp nếu mối quan hệ giữa độ nhót của dầu và nhiệt độ đã đ-ợc xác định.Th-c tế đối với các sản phẩm của dầu mỏ,kể từ nhiên liệu điêzel đến các loại mazut, ng-ời ta sử dụng một ph-ơng trình thực nghiệm sau:
lg(+0,8) = C – b* lg( t + 273,2).
Trong đó:
- Độ nhớt động học,cst.
t – nhiệt độ ,C.
C,b – Các hằng số đối với mỗi sản phẩm của dầu mỏ đ-ợc tính trên cơ sở hai giá trị t và đã biết.
Trong thực tế độ chính xác của ph-ơng trình này hoàn toàn tin cậy,tuy vậy việc tính toán sẽ mất nhiều thời gian.Để xác định độ nhớt của sản phẩm dầu mỏ ở những nhiệt độ khác nhaumột cách nhanh chóng và không cần tính toán có thể dùng đồ toán.Đồ toán này đ-ợc xây dựng trên cơ sở ph-ơng trình trên.
Cần l-u ý, độ nhớt của hỗn hợp gồm hai sản phẩm của dầu mỏ đ-ợc trộn lẫn với nhau ở một nhiệt độ nhất định thay đổi không tỷ lệ thuận với hàm l-ợng các thành phần,mà thay đổi theo một quy luật rất phức tạp.Quy luật này có thể biểu diễn bằng ph-ơng trình sau:
Lg(+0,8) = m + n*q Trong đó:
- Độ nhớt động học của hỗn hợp, cst.
q - Hàm l-ợng của loại dầu có độ nhớt lớn nhất Và đ-ợc tính theo phần trăm trọng l-ợng.
n - Hằng số phụ thuộc vào độ nhớt của của dầu có độ nhớt thấp.
m - Hằng số liên quan tới độ nhớt của cả hai loại dÇu trén lÉn víi nhau.
Trong tính toán độ nhớt của hỗn hợp dầu,cũng nh- tr-ờng hợp đã nêu ở trên,tốt nhất là dùng đồ toán để xác định.