روغن دنده ایده آل


خلاصه

امروزه روغن هاي دنده سنتزي نمي توانند پاسخگوي شرايط سخت و پيچيده صنعت باشند. زيرا نسل آينده روانكارها بدون اينكه سنتزي باشند، از همان توانايي برخوردار خواهند بود.روغن دنده ايده آل، روغني است كه چندين سال بدون نياز به تعويض، دوام آورده و عمل روانكاري را انجام دهد. اين وضعيت مدت زمان توقف را به شدت كاهش داده و موجب صرفه جويي قابل توجهي در هزينه هاي نيروي انساني و دفع روغن سوخته مي شود. پس از گذشت چندين سال از عمر چنين روغني، تنها ميزان ناچيزي از ذرات فلزي ناشي از سايش درون آن وجود خواهد داشت. اين روغن، اصطكاك را كاهش داده، دماي عملياتي را پايين آورده و مصرف انرژي الكتريكي و هزينه آن را كاهش مي دهد. اين روغن همچنين به سرعت از آب جدا شده و از تشكيل امولسيون و كف جلوگيري مي كند.


چکیده

امروزه صنعت روانكاري در حال هدايت روغن هاي دنده به سمتي است كه عملكرد آن از روغن هاي دنده به سمتي است كه عملكرد آن از روغن هاي دنده معمولي و سنتزي فعلي به مراتب بالاتر است. از طرفي نياز به روغن هاي دنده ارزان قيمت، همواره وجود خواهد داشت. ضمن اينكه طرز تفكر و عادت به اصراف در كشورهاي مختلف از جمله آمريكاي شمالي، بسيار رواج دارد، به ويژه اينكه مصرف كنندگان همواره كاهش هزينه ها را در زمان كوتاه مدنظر قرار مي دهند. در اين زمينه، علي رغم بازگشت سرمايه قابل توجهي كه با روانكاري مناسب به دست مي آيد، بسياري از شركت ها تنها قيمت هر بشكه را در نظر گرفته و صرفه جويي حقيقي را كه شامل پول برق، زمان توقف، نيروي انساني، هزينه دفع روغن و هزينه قطعاتي را كه بايد تعويض شود در نظر نمي گيرند.

در حال حاضر براي شرايط حاد دمايي گرم يا سرد، همواره نياز به روغن هاي سنتزي وجود خواهد داشت. ولي براي بسياري از كاربردهاي صنعتي و خودروها كه بارهاي ناگهاني، گرم شدن بيش از حد، سايش و آلودگي آب، بدترين دشمن هستند راه حل بهتري وجود دارد و آن، يك روانكار جديد است كه چنين شرايط سختي را مانند روغن هاي سنتزي تحمل كند.

روغن هاي سنتزي (گروه4و5 API )حلاليت افزودني ها را محدود كرده اند. در بسياري از حالات، تكنولوژي مواد افزودني بحراني بوده و به روغني نياز است كه اين مواد افزودني را در خود حل كرده و درون خود نگه دارد. در حالي كه مشكل جدا شدن مواد افزودني در روغن هاي پايه گروه2 و3 API همچنان وجود دارد.به طور معمول عمر روغن هاي دنده معمولي و سنتزي به دليل افزايش ميزان فلزات ساييده شده از حد تعيين شده و افت افزودني هاي EP به كمتر از2 سال محدود مي شود. اما با تكنولوژي پيشرفته روغن دنده، عمر روغن ها مي تواند تا چندين سال و حتي حدود يك دهه افزايش يافته و ميزان سايش نيز به صورت غيرقابل باور كاهش يابد.   

كاهش دفعات تعويض روغن

چرا روغن تعويض مي شود؟ به طور عمده به دليل آلودگي با آب، وجود ذرات فلزي ساييده شده يا سياه شدن روغن و اكسيداسيون، تعويض روغن ضرورت پيدا مي كند. ولي چون روغن هاي دنده نسل بعدي از آب جدا شده، سايش بسيار كمي ايجاد مي كند و مقاومت زيادي در برابر اكسيداسيون دارند، تا سال ها دوام آورده و نيازي به تعويض آنها نخواهد بود. كاهش دفعات تعويض روغن به كاهش هزينه نيروي انساني، روغن جديد و دفع روغن كاركرده منجر مي شود. كاهش مصرف روغن به حفظ محيط زيست نيز كمك مي كند.

در ادامه اين مقاله دلايل كاهش دهنده عمر روغن ها را بررسي مي كنيم (آلودگي با آب، سايش، اكسيداسيون و نشتي آب بندها). بديهي است يافتن راه حل هايي براي اين مشكلات، ما را به فرموله كردن يك روغن دنده ايده آل رهنمون خواهد ساخت.

آلودگي با آب

بسياري از مجتمع هاي صنعتي، گيربكس هايي دارند كه با آب آلوده مي شوند. آب با روغن مخلوط مي شود و با تشكيل امولسيونِ شيري رنگ موجب خوردگي، توليد كف و ساير مسائل مي شود. در چنين حالاتي، روغن به صورت ماهانه يا حتي هفتگي تعويض مي شود تا امولسيون توليد شده خارج شود. حال تصور كنيد در صورتي كه آب از روغن جدا شده و بدون تعويض روغن، تخليه شود چه مبالغي صرفه جويي خواهد شد.

روغن دنده را مي توان به گونه اي فرموله كرد كه بلافاصله از آب جدا شود. در نتيجه اين خاصيت باعث خواهد شد كه آب از پايين گيربكس (حتي هنگامي كه گيربكس در حال كار است) تخليه شود. بنابراين چون امولسيوني وجود ندارد، كف نيز وجود نخواهد داشت. همچنين چون آب با دندانه دنده ها تماس پيدا نمي كند خوردگي نيز ايجاد نمي شود.

روغن هاي دنده سنتزي با آب سازگار نيستند. پلي آلفاالفين هاي سنتزي (PAO) حلاليت افزودني ها را محدود كرده اند و به منظور اينكه توانايي حل كردن افزودني ها را به دست بياورند، به فرمولاسيون آنها استر اضافه مي شود. استرها در حضور آب هيدروليز شده كه در نتيجه عمر مفيد روغن دنده سنتزي، در حضور آب كاهش مي يابد.

در رابطه با پلي آلكالاين گلايكول ها (PAG) نيز نكاتي وجود دارد كه در زير به آنها اشاره مي كنيم: اين گروه، هيدروسكوپيك بوده (آب جذب مي كنند) و موجب زنگ زدگي و خوردگي دنده ها مي شوند. با وجود اينكه اين گروه شاخص گرانروي بالايي دارد ولي توانايي حل كردن افزودني هاي آن ضعيف است.

روغن هاي دنده پايه معدني نيز از وضعيت مشابهي برخوردار هستند. اين گروه داراي پايه غني از آروماتيك ها است كه به دليل قطبي بودن، داراي استعداد ذاتي جذب آب و در نتيجه تشكيل امولسيون است.

از روغن هاي پايه با گرانروي بالا به ندرت براي توليد روغن هاي پايه گروه2 يا3 API استفاده مي شود زيرا سرعت پايين جريان و ميزان بازدهي توليد آنها كم است. هنگامي كه از روغن هاي پايه گروه2 يا3 استفاده مي شود، براي حل شدن مواد افزودني در آنها لازم است تا استرها نيز اضافه شوند.

اين مشكل با استفاده از يك نوع بسيار خاص روغن پايه معدني قابل حل است. اين روغن به دليل ساختار پارافيني، غيرقطبي بوده و بنابراين از ملكول هاي قطبي آب جدا مي شود و پديده تشكيل امولسيون كه در هنگام استفاده روغن هاي دنده معمولي قابل استفاده است در اينجا مشاهده نمي شود. ميزان ناچيزي از تركيبات آروماتيكي در روغن نيز باعث حل شدن افزودني ها شده كه در نتيجه به استرها نيازي نيست. همچنين اضافه كردن تثبيت كننده تنش برشي، از تماس آب با دنده ها و جداره مخزن ممانعت كرده و از زنگ زدگي نيز جلوگيري مي شود. به علاوه با تشكيل يك فيلم روغن، بر روي دندانه ها، حتي در صورتي كه آب زيادي وارد گيربكس شود، روانكاري دنده ها ادامه مي يابد

مزيت استفاده از روغن جديد

شركت بورون در تگزاس، كه از روغن دنده معمولي 80W-90 استفاده مي كرد به دليل تشكيل امولسيون با آب هر ماه مجبور به تعويض آن مي شد. هر يك سال يا دو سال يك بار نيز با خرابي مواجه مي شد. هنگامي كه به جاي اين روغن از روغن دنده با تكنولوژي جديد استفاده شد، آب درون گيربكس به صورت منظم تخليه شده و روغن بيش از6 سال بدون تعويض يا بوجود آوردن خرابي دوام پيدا كرد.

شركت فولاد وايومينيگ به دليل تشكيل امولسيون هر هفته روغن 80W-90 خود را تعويض مي كرد. بعد از استفاده از روغن دنده جديد و امكان تخليه آب، در16 هفته اول، تعويض روغن16 بار كمتر شده و ميزان صرفه جويي به176 بشكه روغن رسيد. همچنين در10 ماه اول، تعميرات تا5 نوبت كمتر شد.

شركت ديگري در نيويورك، به دليل وجود امولسيون هر ماه روغن دنده خود را تعويض مي كرد. درحال حاضر با استفاده از روغن دنده جديد، بين هر تعويض روغن، زماني به مدت6 تا8 ماه فاصله وجود دارد و هر دو هفته يكبار، آب دستگاه ها را تخليه مي كنند. شركت فاضلاب شهر كانتون در اوهايو كه پس ازهر6 ماه امولسيون، آب روغن موجود در گيربكس هاي كلاريفاير خود را تعويض مي كرد، اكنون با گذشت بيش از4 سال با امكان تخليه آب، هنوز روغن سيستم هاي خود را تعويض نكرده است   

اصطكاك و سايش

قدم بعدي، كاهش اصطكاك و پايين آوردن سايش است. عمده سايش در دو زمان بحراني اتفاق مي افتد: در لحظه شروع و در حداكثر دماي عملياتي تحت حداكثر بار.

هنگامي كه يك گيربكس متوقف مي شود روغن دنده هاي معمولي و سنتزي، سطح دنده ها را ترك كرده و در نتيجه سطح دندانه ها لخت مي شود. اين پديده به سايش غير ضروري در هنگام آغاز به كار مجدد منجر مي شود. افزودن يك تثبيت كننده تنش برشي به روغن دنده هاي جديد، يك لايه كامل روغن را بر روي دنده ها در لحظه شروع ايجاد مي كند. گرچه به اين مسئله در روغن هاي دنده توجه نمي شود ولي در كاهش سايش بسيار موثر است. با وجود سفت كننده، هنگامي كه دستگاه روشن نيست، روغن خيلي محكم به سطح دنده مي چسبد. بنابراين محافظت كامل در لحظه راه اندازي و دور نگه داشتن آب، مانع زنگ زدگي دنده ها شده است. افزايش چسبندگي روغن، آن را قادر مي سازد تا از دنده هايي كه به طور كامل درون روغن غوطه ور هستند بالا رفته و در صورتي كه سطح روغن به دليل نشتي پايين رود محافظت كامل ايجاد مي كند.

در حين عمليات، روغن هاي دنده معدني و سنتزي، دو لايه محافظ پديد مي آورند كه سطوح فلزي را از يكديگر جدا نگاه مي دارند. لايه محافظ اوليه، خودِ روغن است. در سرعت هاي پايين، دماهاي بالا و يا بارهاي ناگهاني، اين لايه محافظ بسيار نازك شده و پاره مي شود.

در اين مرحله، دومين لايه محافظ، فعال مي شود. افزودني هاي EP در اثر گرماي اصطكاك فلز به فلز، فعال و با سطح فلز تركيب شده تا يك لايه شيميايي به وجود آورد و به اين ترتيب از جوش خوردگي سطوح به يكديگر جلوگيري مي كند.

تركيبات فسفر و سولفور، مرسوم ترين نوع از افزودني هاي EP است ولي بدون توجه به تركيبات تشكيل دهنده اين افزودني ها و با گذشت زمان، EP كارآيي خود را از دست مي دهد.

اضافه كردن لايه محافظ سوم، روانكار جامد محلول در روغن، كارآيي را به طرز باور نكردني افزايش مي دهد. هنگامي كه لايه روغن پاره مي شود، روانكار جامد شبيه يك بلبرينگ بسيار ريز عمل مي كند و سطوح فلزي را از يكديگر جدا مي كند.

قدرت محافظت اين لايه به حدي بالاست كه با افزودني هاي EP هرگز قابل دستيابي نيست. بنابراين روغن هاي ياد شده نسبت به روغن هايي كه فاقد روانكار جامد هستند چندين سال بيشتر دوام مي آورند. افزودني هاي EP نيز به صورت يك لايه ذخيره براي مواقع مورد نياز باقي مي مانند. همچنين روانكارهاي جامد با ايجاد يك سطح صاف و نرم اصطكاك، سايش، دماي عملياتي و مصرف انرژي الكتريكي را كاهش مي دهند.

انتخاب نوع روانكار جامد تاثير فوق العاده اي بر روي عملكرد روغن داشته و نبايد به صورت سطحي با آن برخورد شود. امروزه بيشترين تركيباتي كه به عنوان روانكار جامد به كار مي روند، شامل دي سولفيد موليبدن (MoS2) ، گرافيت (C) ، پليمرهاي فلوروكربني نظير پلي تترا فلورو اتيلن (PTFE با نام تجاري تفلون)، اكسيدهاي فلزي، پودر آلومينيوم، منيزيم و سيليكات با خواص بالا (با نام تجاري Almasol) هستند. در جدول زير تكنولوژي هاي مورد بحث با يكديگر مقايسه شده است.

لینک دانلود