Dầu thủy lực là gì? Hướng dẫn kiểm tra độ sạch dầu thủy lực

Dầu thủy lực là môi chất truyền tải năng lượng trong tất cả các hệ thống thủy lực. Lựa chọn dầu tốt sẽ giúp hệ thống thủy lực của chúng ta hoạt động hiệu quả liên tục trong thời gian dài và tránh được các hỏng hóc. Dầu thủy lực 32, dầu thủy lực 46, dầu thủy lực 68 là 3 loại dầu thủy lực thường được sử dụng nhiều nhất trong các hệ thống thủy lực.

1. Dầu thủy lực là gì

1.1 Khái niệm dầu thủy lực

Dầu thủy lực

Dầu thủy lực là tổ hợp các hợp chất hữu cơ tồn tại dưới dạng sánh đặc hơn nước có tác dụng truyền tải năng lượng, làm kín, bôi trơn, làm mát trong hệ thống thủy lực. Dầu thủy lực được ví như là máu trong cơ thể người, vận chuyển năng lượng đi nuôi khắp hệ thống.

Dầu thủy lực bao gồm các thành phần là dầu khoáng, các Este, Glycol, Silicone, Ethers và một số chất phụ gia khác để tạo nên các đặc tính khác nhau của mỗi loại dầu thủy lực.

Các chất phụ gia có rất nhiều loại mà các nhà sản xuất đã nghiên cứu. Song nếu xét về công dụng thì có những loại sau đây:

• Chất chống mài mòn giúp bảo vệ bề mặt các chi tiết ma sát.

• Chất chống đông giúp cho dầu thủy lực có thể làm việc được dưới điều kiện thời tiết khắc nghiệt. Ở các nước có nhiệt độ thấp hoặc các tàu thuyền đi qua các vùng biển lạnh, dầu rất dễ đông lại. Chất chống đông giúp cho dầu giữ nguyên trạng thái.
• Chất chống oxy hóa là chất giúp cho tuổi thọ của dầu thủy lực được lâu hơn đáng kể. Nó giảm lượng cặn lắng.
• Chất chống gỉ: Dầu thủy lực có chất này sẽ bao phủ bề mặt chi tiết không cho xảy ra quá trình han gỉ.

Khi sử dụng các chất phụ gia, dầu thủy lực sẽ thay đổi tính chất. Tuy vậy hai đặc tính quan trọng vốn có là tính chống nén và độ nhớt vẫn luôn được giữ lại.

1.2 Vai trò của dầu thủy lực

Dầu thủy lực trong máy xúc Komatsu

Truyền tải công suất

Chức năng quan trọng nhất của dầu thủy lực chính là nhận năng lượng từ bơm thủy lực và truyền tải chúng đi xa, truyền cho cơ cấu chấp hành thay cho các cơ cấu cơ khí truyền thống như bánh răng, đai xích hay trục vít. Với việc dùng dầu thủy lực, khoảng cách không còn là vấn đề. Không những vậy, dùng dầu thủy lực để truyền tải năng lượng sẽ rất linh hoạt trong những địa hình ngoặt nghèo vì ống thủy lực mềm có thể giải quyết chúng.

Nếu trước kia, bánh răng là hệ truyền động có công suất lớn nhất thì thủy lực đã khuếch đại chúng lên nhiều lần. Với đặc tính không nén được, Dầu thủy lực truyền nguyên vẹn công suất tới cơ cấu chấp hành ngay tức khắc không quan trọng khoảng cách bao xa với tốc độ âm thanh.

Làm mát

Ngoài chức năng chính là truyền tải công suất, sử dụng dầu thủy lực làm mát cho hệ thống là phương pháp cực kì hiệu quả. Các bề mặt chuyển động tương đối luôn phát sinh nhiệt cho tới khi dừng hoạt động. Dầu thủy lực lưu thông tuần hoàn sẽ hấp thụ nhiệt và phát tán chúng ra môi trường bên ngoài.

Bôi trơn

Dầu thủy lực bôi trơn và làm mát

Bề mặt tiếp xúc các chi tiết chuyển động nếu không được môi trơn sẽ bị mài mòn nhanh chóng. Bên cạnh đó, nếu cứ mài mòn liên tục sẽ gây sinh ra lượng nhiệt làm nóng hệ thống. Dầu thủy lực cũng có tác dụng bôi trơn các chi tiết chuyển động.

Làm kín

Dầu thủy lực có độ nhớt cao sẽ làm kín cho hệ thống. Tại các nơi lắp gioăng phớt dù có kín thế nào thì vẫn còn khe hở mà mắt thường không thấy được. Hơn nữa, môi trường làm việc áp suất cao rất dễ làm rò rỉ môi chất. Dầu thủy lực có độ nhớt có tác dụng như một chất làm kín.

2. Tính chất của dầu thủy lực

Ở nhiệt độ thường, dầu ở dạng lỏng sánh. Độ sánh hay còn gọi là độ nhớt sẽ tỉ lệ nghịch với nhiệt độ. Nhiệt độ càng giảm thì độ sánh càng tăng và ngược lại, nhiệt độ càng tăng thì độ nhớt càng giảm.

Dầu thủy lực ở nhiệt độ phòng

Chính vì tính chất này mà trong cùng một hệ thống thủy lực giống nhau hoặc trong cùng một thiết bị, oto chẳng hạn thì dầu bôi trơn ở các nước nhiệt đới sẽ khác với dầu bôi trơn ở các nước có nhiệt độ âm.

Dầu thủy lực trong từng ứng dụng cụ thể sẽ có các loại khác nhau và đi kèm với tính chất sử dụng khác nhau. Dầu bôi trơn hoặc dầu dùng trong các hệ thống có công suất lớn yêu cầu độ nhớt cao. Vì sao lại vậy? Đó là vì độ nhớt cao tỉ lệ với nhiệt độ tới hạn cận trên cao. Trong các máy có công suất lớn, ma sát sinh ra là rất lớn, nhiệt độ cũng tăng cao đáng kể. Nếu chỉ dùng dầu có nhiệt độ trung bình hay thấp, thì dầu sẽ biến chất và mất đi chức năng của mình. Lúc đó dầu thủy lực không thể làm kín được tại những nơi có khe hở nhỏ gây rò rỉ. Khi đó hệ thống sẽ không thể hoạt động bình thường.

Trong các máy công trường, việc công suất máy lớn sẽ gây nên sức căng bề mặt rất lớn cho dầu thủy lực. Phụ gia chống mài mòn cho dầu thủy lực được bổ sung và đây là một loại phụ gia được áp dụng cho tất cả các loại dầu thủy lực của các máy xây dựng.

Trong các hệ thống công suất nhỏ, dầu thủy lực có độ nhớt thấp được sử dụng. Với công suất nhỏ, lượng nhiệt sinh ra không lớn nên dầu có độ nhớt cao vẫn đáp ứng được. Nếu dùng dầu có độ nhớt cao, tổn hao công suất sẽ xảy ra do đặc tính nhớt của dầu, gây lãng phí.

Ngoài ra, khi lựa chọn dầu cần lưu ý rằng, trong các hệ truyền động có vận tốc nhanh, cần lựa chọn dầu có độ nhớt thấp và ngược lại. Tránh lựa chọn dầu không đúng độ nhớt sẽ làm hệ thống không hoạt động.

3. Chỉ số độ nhớt của dầu thủy lực

3.1 Đánh giá chỉ số độ nhớt dầu thủy lực

Đặc trưng của dầu là độ nhớt. Để có thể đánh giá cũng như phân loại được dầu thủy lực, người ta sử dụng một hệ thống tiêu chuẩn. Độ nhớt dầu thủy lực được đánh giá theo tổ chức tiêu chuẩn quốc tế ISO VG- ISO GRADE, theo đó thì chỉ số ISO-VG càng cao thì độ nhớt càng cao. Dựa vào chỉ số ISO- VG, chúng ta đánh giá được dầu thủy lực nào có chỉ số độ nhớt cao hơn.

• Dầu thủy lực 15 là loại dầu có chỉ số độ nhớt ISO- VG 15. Đây là dầu có độ nhớt thấp, thường dùng trong phanh các xe oto trong cơ cấu lái trợ lực hay phanh.
• Dầu thủy lực 22 là loại dầu có chỉ số độ nhớt ISO- VG 22, thường dùng trong các ứng dụng hàng không.
• Dầu thủy lực 32 là loại dầu có chỉ số độ nhớt ISO- VG 32, thường dùng cho các ứng dụng máy dụng cụ hoặc truyền tải năng lượng máy có công suất nhỏ.
• Dầu thủy lực 46 là loại dầu có chỉ số độ nhớt ISO- VG 46 dùng cho các máy làm việc có áp suất dầu cao như máy nâng hạ, máy ép vài tấn, chục tấn.
• Dầu thủy lực 68 là loại dầu có chỉ số độ nhớt ISO- VG 68 dùng cho các ứng dụng có công suất máy khủng, vài chục tấn, các máy xúc, máy công trường.
• Dầu thủy lực 100 là loại dầu có chỉ số độ nhớt ISO- VG 100 dùng cho các máy siêu khủng, siêu trường, siêu trọng.

3.2 Thế nào là dầu thủy lực tốt

Dầu thủy lực tốt

Nhiều người nhầm tưởng rằng, dầu có chỉ số độ nhớt cao là dầu tốt. Thực sự thì không phải như vậy. Dầu thủy lực tốt là dầu thủy lực duy trì được tính chất vốn có của nó khi các điều kiện bên ngoài khác thay đổi, cụ thể là nhiệt độ. Dầu giữ được nguyên tính chất trong biên độ dao động nhiệt độ lớn được đánh giá là dầu thủy lực tốt

Để đánh giá sự thay đổi độ nhớt khi nhiệt độ thay đổi của dầu thủy lực, người ta thường sử dụng chỉ số độ nhớt- VI. Dầu có độ nhớt thấp sẽ thay đổi chỉ số này nhanh hơn so với dầu có độ nhớt cao. Dầu có độ nhớt cao có thể giữ được nguyên tính chất trong một phạm vi biến thiên nhiệt độ lớn. Dưới đây là bảng đánh giá độ biến thiên của dầu thủy lực:

Bảng đánh giá sự thay đổi

4. Kiểm tra độ sạch dầu thủy lực

4.1 Tại sao phải kiểm tra độ sạch dầu thủy lực

Kiểm tra độ sạch dầu thủy lực

Trong quá trình sử dụng dầu thủy lực chúng ta cần thường xuyên kiểm tra chất lượng dầu thủy lực để đánh giá chúng liệu đã đến lúc phải thay hay chưa. Một số công ty thường hay chăm sóc bảo dưỡng rất tốt cho các thiết bị quan trọng nhưng lại quên đi rằng, chính dầu thủy lực mới cần phải quan tâm nhất. Vì sao lại vậy? Dầu thủy lực lưu thông tới tất cả các thiết bị trong hệ thống. Dầu thủy lực kém chất lượng sẽ ảnh hưởng xấu tới toàn bộ chứ không riêng gì một phần tử nào.

Dưới đây là các ý sẽ trả lời cho câu hỏi: Vì sao phải thường xuyên kiểm tra chất lượng dầu thủy lực:

• Dự báo, dự đoán được thời gian sử dụng dầu chất lượng tốt mà không phải thay quá sớm.
• Giảm chi phí do hỏng hóc của các thiết bị nếu dầu đã bị bẩn.
• Nâng cao tuổi thọ của các thiết bị trong toàn bộ hệ thống.

4.2 Các phương pháp kiểm tra độ sạch của dầu thủy lực

Có rất nhiều phương pháp đo độ sạch của dầu thủy lực như kĩ thuật phân tích hạt, kĩ thuật phân tích trọng lực, phát xạ tia X do proton gây ra, hay phân tích hàm lượng nước.

Trong tất cả các phương pháp trên thì phương pháp đếm số hạt được dùng trong các máy hiện đại ngày nay. Máy kiểm tra độ sạch của dầu thủy lực sẽ phát xạ ra các chùm tia laser và dựa vào các hiện tượng quang học, máy sẽ đo được chính xác có bao nhiêu hạt đi qua và kích thước trong khoảng của hạt.

Từ các thông số thu được đó, máy sẽ kết nối với phần mềm do hãng hỗ trợ, đưa ra mức độ sạch của dầu trong thang đo NAS.

4.3 Các lưu ý trước khi kiểm tra độ sạch dầu thủy lực

Để kiểm tra độ sạch dầu thủy trước kia người ta hay gửi mẫu dầu tới các viện nghiên cứu, tiến hành rất nhiều công đoạn,thời gian cho kết quả rất lâu.

Trong vài năm gần đây, tất cả các hãng thủy lực lớn đều đưa ra các máy kiểm tra độ sạch cho riêng mình. Chỉ cần mang mẫu dầu cần kiểm tra đổ vào máy, chờ vài phút là có thể hiện kết quả ngay trên máy.

Các lưu ý trước khi kiểm tra dầu thủy lực là phòng kiểm tra phải được giữ sạch hoàn toàn. Chúng ta không được kiểm tra độ sạch của dầu ngay tại ngoài công trường thi công hay tại nơi bụi bặm bởi vì kết quả sẽ không chính xác.

Các dụng cụ lấy mẫu cũng phải được vệ sinh sạch sẽ và lau khô. Cần lưu ý rằng, máy kiểm tra độ sạch của dầu cũng có thể kiểm tra được lượng nước trong dầu thủy lực, nên nhất thiết phải xì khô dụng cụ. Không được sờ tay vào trong miệng của lọ lấy mẫu vì sẽ làm sai lệch kết quả đo.

4.4 Hướng dẫn lấy mẫu dầu kiểm tra độ sạch

Lấy mẫu dầu

Khi kiểm tra độ sạch dầu thủy lực, lấy mẫu dầu ở đâu trong hệ thống thủy lực là hợp lí?

Khi hệ thống đang hoạt động, chúng ta sẽ không lấy mẫu dầu ở bể dầu thủy lực, càng không lấy mẫu dầu khi hệ thống dừng hoạt động vì khí đó, các hạt bẩn sẽ lắng xuống đáy bể. Mẫu dầu sẽ không đại diện được cho toàn bộ hệ thống.

Theo các hãng khuyến cáo thì chúng ta sẽ lấy mẫu dầu khi hệ thống đang hoạt động từ một đường trích dẫn hướng lên trên có dòng chảy liên tục.

Quy trình lấy dầu như sau:

• Đặt một thùng chứa dầu dưới vòi của đường dầu.
• Đóng mở van dầu liên tục 5 lần để làm sạch đường trích.
• Đặt bình lấy mẫu đã chuẩn bị sạch sẽ dưới vòi của đường dầu. Cẩn thận tránh làm bẩn bình lấy mẫu. Tuyệt đối không được sờ vào miệng bình.
• Lấy lượng dầu khỏang 80% thể tích bình chứa mẫu dầu.
• Đậy nắp lại và mang đến nơi kiểm tra một cách cẩn thận.

Mẫu lấy dầu thủy lực

Đó là quy trình lấy mẫu dầu để kiểm tra độ sạch của dầu thủy lực. Cần chú ý là tât cả phải được giữ sạch nhất có thể.

Xem thêm: Tổng hợp các loại van một chiều và chức năng của van một chiều

5. Tiêu chuẩn kiểm tra độ sạch của dầu thủy lực

5.1 Tiêu chuẩn độ sạch dầu thủy lực

Độ sạch của dầu thủy lực được đo bằng tiêu chuẩn NAS. Đây là tiêu chuẩn do bộ quốc phòng Hoa Kỳ tạo ra để kiểm tra độ sạch của dầu thủy lực trong các tên lửa hay các tàu vũ trụ. NAS 1638 được phát triển trong những năm 60 không chỉ được áp dụng cho bộ quốc phòng Hoa Kỳ mã đã phát triển thành tiêu chuẩn công nghiệp dầu thủy lực.

Theo đó thì bất cứ một loại máy hay phòng thí nghiệm nào, đều sử dụng một phương pháp đó là đếm số hạt với các kích thước trong khoảng để phân loại chúng theo thang NAS. Cụ thể là các kích thước hạt: 5- 15 micro, 15- 25 micro, 25- 50 micro, 50- 100 micro và lớn hơn 100 micro trên 100 ml dầu.

Dưới đây là bảng phân loại theo tiêu chuẩn NAS:

Bảng độ sạch theo tiêu chuẩn NAS

Dựa vào các kết quả phân tích dầu thủy lực, chúng ta có thể đánh giá sơ bộ về mức độ sạch của dầu thủy lực.

• NAS 4: Dầu rất sạch. Tất cả các hệ thống thủy lực đều đáp ứng được.
• NAS 5: Dầu rất sạch. Đây độ sạch trong các hệ thống thủy lực có vanservo hoặc van tỉ lệ.
• NAS 6: Dầu sạch. Các hệ thống thủy lực thông thường đáp ứng được.
• NAS 7: Dầu mới. Đây là dầu mới mua cho các hệ thống thủy lực công nghiệp.
• NAS 8: Dầu cũ. Không đáp ứng được các yêu cầu trong các hệ thống thủy lực yêu cầu độ chính xác cũng như áp suất cao.

5.2 Máy đo độ sạch của dầu thủy lực

Máy đo độ sạch của dầu

Hiện nay trên thị trường có rất nhiều loại máy đo độ sạch của dầu thủy lực. Giá trị của những chiếc máy này có giá vài nghìn tới vài chục nghìn đô la và cho kết quả rất nhanh và chính xác.

Kết quả đo độ sạch của dầu trên máy

Kết quả đo độ sạch của dầu trên phần mềm

6. Dầu thủy lực 32 là gì

Dầu thủy lực 32 

Đây là thắc mắc chung của rất nhiều người trước khi đọc bài viết này. Dầu thủy lực 32 là dầu có chỉ số độ nhớt được phân loại theo thang đo tiêu chuẩn quốc tế ISO VG- ISO GRADE là 32. Với độ nhớt thấp như vậy, dầu thủy lực 32 rất hay được sử dụng trong các máy công nghiệp, xi lanh có công suất nhỏ và trung bình, vận tốc nhanh. Bên cạnh đó, dầu thủy lực 32 cũng hay được dùng để làm sạch đường ống thủy lực

7. Dầu thủy lực 46 là gì

Dầu thủy lực 46 Castrol

Dầu thủy lực 46 là dầu có chỉ số độ nhớt được phân loại theo thang đo tiêu chuẩn quốc tế ISO VG- ISO GRADE là 46. Độ nhớt trung bình dầu 46 được sử dụng để truyền công suất trong các máy ép, máy nâng hạ có công suất trung bình lớn.

8. Dầu thủy lực 68 là gì

Dầu thủy lực 68

Tương tự như vậy thì trong thang đo của tiêu chuẩn NAS, dầu thủy lực 68 có chỉ số  ISO VG- ISO GRADE là 68. Đây là loại dầu có chỉ số độ nhớt cao, dùng trong các máy có công suất khủng tới siêu khủng. Loại dầu này có thể truyền được công suất cao trong thời gian dài mà nhiệt độ không làm thay đổi tính chất.

Trên đây là các kiến thức cơ bản về dầu thủy lực, chức năng vai trò, chất lượng cũng như cách kiểm tra độ sạch của dầu thủy lực.