Nguyên lý bôi trơn
Các bề mặt này không hoàn toàn nhẵn bóng như chúng ta nhìn thấy bằng mắt thường mà lồi lõm. Những chỗ lồi khi va chạm vào nhau sẽ bị nóng lên và có thể bị hàn dính vào nhau và gảy vỡ. Như vậy ma sát làm máy nóng lên, làm cản trở chuyển động và gây ra mài mòn dẫn đến hư hỏng máy móc.
Bôi trơn là ngăn cách sự tiếp xúc trực tiếp giữa các bề mặt bằng một chất có tính trơn trượt gọi là chất bôi trơn. Các chất bôi trơn thông thường là dầu nhớt và mỡ (thường được gọi là “mỡ bò”, mặc dù không được chế biến từ bò !)
Tùy theo tải trọng, vận tốc giữa hai bề mặt và tính chất của chất bôi trơn mà các chế độ bôi trơn sau sẽ được hình thành :
- Bôi trơn thủy động : xảy ra khi tải trọng nhỏ và vận tốc lớn.
Dầu được rút vào giữa hai bề mặt và chảy thành lớp, bề dầy lớp dầu lớn hơn độ lồi lõm của các bề mặt. Chế độ bôi trơn này là hiệu quả nhất vì giảm tối đa ma sát giữa hai bề mặt kim loại, chỉ còn ma sát nhớt của các lớp dầu. Máy móc trong các điều kiện làm việc bình thường được tính toán để bôi trơn ở chế độ này.
- Bôi trơn màng mỏng : là trường hợp ngược lại của bôi trơn thủy động. Lúc này các bề mặt bị ép sát vào nhau do tải trọng lớn mà vận tốc lại rất nhỏ, chính là những lúc máy móc khởi động hoặc xuất hiện những tải trọng va chạm.
Lớp dầu sẽ không đủ dầy để ngăn cách các bề mặt, do đó ma sát và mài mòn rất lớn. Đây là chế độ bôi trơn khắc nghiệt và đòi hỏi dầu nhớt phải có các phụ gia chống mài mòn hiệu quả.
- Bôi trơn hỗn hợp : là trung gian giữa hai chế độ trên. Bề dầy lớp dầu tương đương với độ lồi lõm cùa hai bề mặt nên không ngăn cách chúng hoàn toàn.
- Bôi trơn thủy động đàn hồi : là trường hợp đặc biệt khi áp suất giữa hai bề mặt rất lớn, ví dụ các chỗ tiếp xúc giữa các bánh răng, mấu cam.
Áp suất cực cao (cực áp) làm cho lớp dầu “rắn lại”, khiến cho các bề mặt bị biến dạng. Các biến dạng này nếu quá lớn sẽ làm mòn rỗ các bề mặt. Dầu nhớt cần có phụ gia cực áp để bảo vệ cho các bề mặt trong điều kiện này.
Trong khi máy móc làm việc thì vận tốc, tải trọng và nhiệt độ có thể thay đổi nên các chế độ bôi trơn nói trên sẽ thay đổi tương ứng như mô tả trong giản đồ Stribeck bên dưới.