روانكارهاي موتورهاي وسايل نقليه

اطلاعات فني: روانكارهاي موتورهاي وسايل نقليه

مقدمه: عملكرد اتومبيل ها، كاميون ها، اتوبوس ها، ماشين آلات ساختماني و تجهيزات كشاورزي بدون روانكارها انجام پذير نيست. اين روانكارها براي انجام وظيفه داراي يك سري مشخصات مي باشند:

1- روانكاري

به مفهوم تا حد ممكن پايين نگهداشتن اصطكاك بين دو سطح در تماس و جلوگيري از خرابي مي باشد.

  1-1- روانكاري كامل: حالت ايده آل براي روانكاري جدا كردن دو سطح در تماس با يكديگر به كمك فيلم روانكار مي باشد. در اين حالت اصطكاك ايجاد شده تنها اصطكاك سيال مي باشد.

  1-2- روانكاري جزئي: در چنين شرايط اصطكاك مرزي، تنها قسمتهاي زبر و ناصاف با هم تماس پيدا كرده و منجر به سايش مي شوند. هيچ فبلم هيدروديناميك تشكيل نمي شود. روانكاري جزئي هميشه در موتورهاي احتراق داخلي زمانيكه پيستون در بالاترين يا پايينترين نقطه (TDC يا BDC) قرار دارد اتفاق مي افتد. البته افزودني هاي روغن در چنين مواردي سايش را به طور قابل توجهي كاهش مي دهند.

  1-3- روانكاري مرزي: زمانيكه سيال روانكار قادر به افزايش لغزندگي سطوح در تماس نباشد (اگر سرعت دو سطح نسبت به يكديگر و يا ويسكوزيته روغن بسيار پايين باشد) در اين حالت اصطكاك خشك اتفاق مي افتد. مجددا افزودني هاي روغن مي توانند با كاهش نيروي اصطكاك سايش را كاهش دهند.

2- خنك كاري

به معني دفع گرماي حاصل از احتراق و اصطكاك مي باشد.

3- محافظت

روغن از قطعات درون موتور در برابر خوردگي محافظت مي كند.

4- حمل و انتقال

اين عمل به مفهوم انتقال افزودني هاي كاهش دهنده سايش (افزودني هاي فشار پذير) به منطقه اصطكاك و حمل كثيفي و ذرايت سايش به فيلتر روغن مي باشد.

5- تميزي

شامل نگه داشتن كثيفي، باقيمانده احتراق و سايش به صورت سوسپانسيون و جلوگيري از ته نشين شدن بر روي قطعات مي باشد.

6- آب بندي

آب بندي بهينه در نقاط بحراني از قبيل رينگهاي پيستون و محلهايي كه شافت از هوزينگ خارج مي گردد.

7- انتقال نيرو

در اهرمهاي هيدروليكي يا سيستم هاي انتقال قدرت مي باشد.

اين روزها در وسايل نقليه از روغن موتور، روغن دنده، سيال انتقال اتوماتيك (ATF)، و گريسها كه به طور اختصاصي فرموله شده اند استفاده مي شود. نتيجه اين عمل طولاني شدن فواصل تعويض روغن، كمتر شدن ظرفيت مخزن، جمع و جور شدن موتور براي كاهش سر و صدا، دماي موتور به طور يكنواخت افزايش پيدا كرده و روغنهاي با كيفيت فزاينده مورد نياز مي باشد. امروزه روانكارها يك جزء بسيار مهم در اتومبيل ها مي باشند.

مشخصات

1- ويسكوزيته

مشخصه¬ يك سيال و به مفهوم مقاومت در برابر (از طريق اصطكاك يا برش داخلي) جابجايي آرام دو لايه سيال مجاور هم مي باشد.

  1-1- ويسكوزيته دايناميك : به صورت نيروي برشي تقسيم بر گراديان سرعت بيان مي شود و واحد آن پاسكال-ثانيه مي باشد.

Pa.s=N.s/m2
10-3Pa.s=1mPa.s=1cP

  1-2- ويسكوزيته سينماتيك : به صورت ويسكوزيته دايناميك تقسيم بر دانسيته بيان مي شود و واحد آن متر مربع بر ثانيه مي باشد.

1m2/s=106mm2/s
1mm2/s=10-6m2/s=1cSt
1-3- ويسكوزيته برشي در دماهاي بالا (HTHS): اين ويسكوزيته معياري از رفتار روغن در دماهاي بالا (150 °C) است كه متحمل برش مي شود.
براي اندازه گيري اين پارامتر، يك فلز استوانه اي شكل (=18 mm, 150 °C) چرخنده با سرعت 3200 rpm (n) در داخل يك استاتور ساكن با لايه روانكار حدودا 3 µm وارد مي شود. در سرعت برشي مشخص (106 1/s)، عكس العمل نيروي گشتاور معياري از ويسكوزيته HTHS است:
HTHS-Viscosity=f(M)
M=f(n, T, GS) GS: اندازه لايه روانكار
واحد اندازه گيري ويسكوزيته HTHS ميلي پاسكال مي باشد. امروزه عموما روغنهاي موتوري داراي ويسكوزيته HTHS بزرگتر از 3.5 ميلي پاسكال (>3.5 mPas.) هستند. اغلب سازندگان نيز روغنهاي با HTHS برابر با 2.9 ميلي پاسكال براي موتورهاي خاص پيشنهاد مي كنند.

2- شاخص گرانروي (VI)

شاخص گرانروي يك عدد قابل محاسبه از يك مقياس متعارف مي باشد كه تغيير در ويسكوزيته يك روغن معدني يا سنتزي در برابر دما را ترسيم مي نمايد. شاخص گرانروي بالا بيانگر تغييرات كوچكتر در ويسكوزيته در دماهاي بالاتر نسبت به روغن با شاخص گرانروي پايين مي باشد. رفتار گرانروي-دما در روغن مي تواند با افزايش بهبود دهنده هاي شاخص گرانروي (پليمرها) بهبود يابد.
   شاخص گرانروي روغن هاي پايه بدون بهبود دهنده ها:
   روغن معدني مرسوم:   VI=95
   روغن های هیدروفراوری:   VI=105
   روغن هاي هيدروشكست:   VI=125
   پلي آلفا اولفين ها:   VI=135
   روغن هاي استري:   VI=140

3- پايداري برشي

رفتار گرانروي- دما روغنهاي روانكار با افزودن بهبود دهنده هاي شاخص گرانروي (پليمرهاي محلول در روغن) بهبود مي يابد. مولكولهاي اين پليمرها، كه داراي ساختار خطي و يا شبكه اي هستند در دماهاي بالا تشكيل مولكولهاي بسيار بزرگي (ماكرو مولكولها) را مي نمايند كه زمانيكه در معرض نيروهاي برشي قرار مي گيرند يا ساختار آنها تغيير مي يابد و به مولكولهاي كوچكتر مي شكنند. اين فرايند افت نسبتا بزرگي را در ويسكوزيته باعث مي شود.

4- دانسيته

دانسيته (d) يك روغن معدني نسبت جرم آن (m) به حجم آن (V) در دماي مشخص (به عنوان مثال 15°C) مي باشد. دانسيته با افزايش ويسكوزيته افزايش و با افزايش درجه پالايش كاهش مي يابد. روغنهاي نفتنيك بويژه سنگينتر از روغنهاي پارافينيك معدني مي باشند.
d=m/v [kg/m3, g/cm3, g/ml]

5- نقطه اشتعال

اين نقطه پايين ترين دمايي است كه در آن يك سيال در يك فنجان در بسته و يا باز تحت شرايط معين بخارات كافي ايجاد مي كند كه بوسيله يك منبع خارجي و در حضور هوا شعله ور مي شود. روغن با ويسكوزيته بالاتر داراي نقطه اشتعال بالاتر است.

6- نقطه ريزش

اين نقطه پايين ترين دمايي است كه در آن يك روغن، كه تحت شرايط معين سرد شده، همچنان جاري مي باشد. نقطه ريزش مي تواند با استفاده از افزودني هايي كه بهبود دهنده نقطه ريزش ناميده مي شوند، تغيير يابد. ويسكوزيته در دماي پايين پارامتر كليدي از مناسب بودن روغن به عنوان روانكار مي باشد.

7- اتلاف تبخيري

اتلاف تبخيري روغنها در معرض دماهاي بالا (بالاتر از 250°C) به طور قابل ملاحظه اي بر اساس نوع روغن پايه استفاده شده تغيير مي يابد. اتلاف تبخيري بالا در دماي بالا مي تواند باعث افزايش مصرف روغن گردد. همچنين اتلاف تبخيري مي تواند باعث تغيير در مشخصات روغنها شود.

8- عدد بازي(TBN)

اين عدد نشانگر مقدار تركيبات قليايي در روغن موتور بوده و واحد آن mgKOH/g (ميلي گرم پتاسيم هيدروكسيد بر گرم روغن) است. در روغنهاي كاركرده، اين عدد نشانگر مقدار افزودني هاي استفاده نشده باقي مانده در روغن مي باشد.

9- عدد خنثي شدن(TAN)

اين عدد نشانگر مقدار ميلي گرم پتاسيم هيدروكسيد (KOH) لازم براي خنثي سازي اسيدهاي آزاد در يك گرم از روغن مي باشد. اين عدد معياري از تغييرات نسبي روانكار در اثر اكسيداسيون در طول مصرف مي باشد.

10- ميزان خاكستر

خاكستر اكسيد شده (خاكستر سولفاته، در صورتيكه اسيد سولفوريك اضافه شود) باقي مانده معدني حاصل از سوختن روانكار مي باشد. همچنين ميزان خاكستر نشانگر سطح افزودني ها در روانكار مي باشد.

11- رنگ

رنگ محصولات حاصل از روغن معدني توسط 16 كد رنگ نشان داده مي شود. در گذشته، روانكارهاي با رنگ روشن به عنوان روانكارهاي بيشتر پالايش يافته و با كيفيت بهتر مورد بررسي قرار مي گرفتند. اگرچه اضافه كردن افزودني هاي خاص و استفاده از روغن پايه هاي غير معدني مي تواند باعث تيره شدن روانكار گردد. در هر حال رنگ روانكار معيار از خاصيت روان كنندگي نيست.