مفهوم روغنهای چنددرجهای و تک درجهای از جمله مفاهیم بسیار مهمی است که بسیاری از کارکنان حوزهی نگهداری و تعمیرات از آن آگاهی ندارند. با این حال، درک عمیق و دقیق این مفاهیم برای اجرای مؤثر برنامههای نگهداری و تعمیرات ضروری است. از اینرو، در اینجا تلاش شده است تا این مفاهیم به شکلی شفاف و روشن بیان شوند تا دیدگاه عمیقتری نسبت به موضوع ایجاد گردد.
گرانروی (Viscosity)
بحث تفصیلی در مورد گرانروی فراتر از دامنهی این موضوع است، اما لازم است به خاطر داشته باشیم که گرانروی، مقاومت سیال در برابر جریان در دمای مشخص است. به بیان ساده، گرانروی معیاری از “غلظت” یا “ضخامت” روغن محسوب میشود. بهطور کلی، روغن رقیق دارای گرانروی پایین و روغن غلیظ دارای گرانروی بالا است.
این تعریف از گرانروی معمولاً با عنوان گرانروی سینماتیکی (Kinematic Viscosity) شناخته میشود.
در سیستم SI، واحد گرانروی سینماتیکی ۱ متر مربع بر ثانیه (m²/s) است و در کاربردهای عملی، از واحد سانتیاستوک (centistoke, cSt) استفاده میشود.
بنابراین:
۱ cSt = 10⁻² st = ۱ میلیمتر مربع بر ثانیه (mm²/s)
طبقهبندی گرانروی بر اساس SAE
سازمان Society of Automotive Engineers (SAE) مسئول طبقهبندی روغنها از نظر گرانروی است.
برای مثال، دو روغن SAE 20W40 و SAE 30 را در نظر بگیرید:
-
روغن SAE 20W40 شامل دو بخش است: 20W و 40
-
روغن SAE 30 فقط یک بخش دارد
به این ترتیب، SAE 20W40 را روغن چند درجهای (Multigrade) و SAE 30 را روغن تکدرجهای (Monograde) مینامند.
روغنهای چند درجهای برای عملکرد مناسب در دامنهی وسیعی از دما طراحی میشوند.
حرف W مخفف Winter (زمستان) است. عدد سمت چپ W نشاندهندهی رفتار روغن در دمای پایین، و عدد سمت راست W بیانگر عملکرد آن در دمای بالا است.
قاعدهی کلی این است که:
عدد کوچکتر → گرانروی پایینتر
عدد بزرگتر → گرانروی بالاتر
بنابراین روغن SAE 5W رقیقتر از SAE 10W است.
انتخاب روغن مناسب در دمای بالا
آیا میتوان از روغن SAE 10W30 در فصل تابستان استفاده کرد؟
بله، اما باید توجه داشت که در دمای بالا روغن تمایل به رقیق شدن دارد.
اگر این اثر رقیقشدگی کنترل نشود، ضخامت لایهی روانکار کاهش یافته و احتمال تماس فلز با فلز و در نتیجه خرابی زودرس قطعات وجود دارد.
بنابراین در شرایط دمای بالا، استفاده از روغنهایی مانند SAE 10W40 یا SAE 15W40 که گرانروی بالاتری دارند، مناسبتر است؛ زیرا محافظت بهتری از اجزای مکانیکی ارائه میدهند.
با این وجود، انتخاب نوع روانکار باید با دقت فراوان و با مشارکت مستقیم سازندهی تجهیزات (OEM) انجام گیرد.
شاخص گرانروی (Viscosity Index – VI)
شاخص گرانروی (VI) یک پارامتر تجربی است که نشاندهندهی میزان تغییر گرانروی روغن در بازهای از دما است.
برای محاسبهی آن، گرانروی در ۴۰ درجه سانتیگراد و ۱۰۰ درجه سانتیگراد اندازهگیری میشود.
-
VI پایین: تغییر زیاد گرانروی با دما
-
VI بالا: تغییر اندک گرانروی با دما
این تغییر به نوع روغن پایه نیز بستگی دارد. روغنهای پارافینی (Paraffinic Base Oils) نسبت به روغنهای نفتنیک (Naphthenic Base Oils) تغییر کمتری با دما دارند، و روغنهای پایه سنتزی (Synthetic Base Oils) در این زمینه عملکردی بهتر از روغنهای پارافینی دارند. در نمودار “گرانروی–دما”، روغنهای چنددرجهای شیب کمتری دارند و در نتیجه پایداری بهتری در برابر تغییرات دما نشان میدهند.
محاسبه آنلاین شاخص گرانروی
بهبوددهندههای شاخص گرانروی (Viscosity Index Improvers)
برای بهبود شاخص گرانروی، افزودنیهایی به روغن افزوده میشوند که با نام VI Improvers (VII) شناخته میشوند.
این افزودنیها پلیمرهای آلی هستند که با دقت بالا با روغن پایه ترکیب میشوند تا ویژگی گرانروی–دما را بهبود بخشند.
این پلیمرها در دمای پایین به شکل مارپیچهای فشرده در روغن معلقاند و تأثیری بر گرانروی ندارند اما با افزایش دما، این زنجیرهها باز شده، حجمشان افزایش مییابد و در نتیجه گرانروی مؤثر روغن افزایش پیدا میکند؛ به این ترتیب، اثر رقیقشدگی روغن در دمای بالا خنثی میشود.
پلیمرهای با وزن مولکولی بالاتر (۱۰³ تا ۱۰⁶) اثر بیشتری در بهبود VI دارند، ولی در برابر تنش برشی (Shear Stress) مستعد تخریب هستند؛ بنابراین باید میان وزن مولکولی و پایداری مکانیکی تعادل برقرار شود.
تولید روغنهای چنددرجهای (Multigrade Oils)
فرض کنید روغن پایهای با گرانروی SAE 10W داریم.
با افزودن دقیق افزودنیهای پلیمری یادشده، روغن در دمای پایین همان ویژگیهای 10W را دارد (زیرا پلیمر هنوز فشرده است)، اما در دمای بالا مانند یک روغن 30W یا 40W رفتار میکند.
به این ترتیب، روغن جدید 10W30 یا 10W40 بهعنوان روغن چنددرجهای تولید میشود که در دامنهی وسیعی از دماها عملکرد مناسبی دارد.
نتیجهگیری
گرانروی یکی از مهمترین و بنیادیترین مفاهیم در علم روانکاری و کاربردهای آن است.
با این وجود، اغلب پرسنل نگهداری تمایلی به درک عمیق این موضوع پیچیده ندارند. همین امر موجب میشود که تحلیل علل ریشهای (Root Cause Analysis) در بسیاری از سازمانها بهدرستی انجام نشود.
وقتی ماشینی دچار خرابی میشود، معمولاً به سادگی گفته میشود «روغن نامناسب بوده است». اما آیا این توضیح کافی است؟
آیا خرابی ناشی از آلودگی روغن بوده است؟
یا به دلیل افت خواص فیزیکی سیال؟
یا بهواسطهی کاهش گرانروی؟
تا زمانی که چنین تحلیلهایی بهصورت علمی و دقیق انجام نشود، خرابیهای تکراری ادامه خواهند داشت و در نهایت بر بهرهوری و سودآوری سازمان تأثیر منفی خواهند گذاشت.
بنابراین، درک صحیح این مفاهیم به متخصصان نگهداری و روانکاری کمک میکند تا مشکلات را سریعتر، دقیقتر و مؤثرتر شناسایی و رفع کنند و از بروز مجدد خرابیها جلوگیری نمایند.
اطلاعات این مقاله برگرفته از این منبع میباشد.
