قطعا روغن یکی از مهم‌ترین اجزای یک ماشین است، اما در عین حال یکی از آسیب‌پذیرترین بخش‌ها نیز محسوب می‌شود. دما به شدت بر این آسیب‌پذیری تأثیر می‌گذارد و با مهم‌ترین ویژگی روغن، یعنی گرانروی، رابطه عکس دارد. با آگاهی از تأثیرات احتمالی که دما می‌تواند بر روغن‌های شما داشته باشد، می‌توانید بهتر درک کنید که چگونه یک ماشین ممکن است دچار نقص شود و از خرابی‌های آتی آن جلوگیری کنید.
بیشتر بخوانید: 100 راهکار موثر برای بهبود بهینه‌سازی روغن کاری ماشین
دمای راه‌اندازی ماشین
دمای راه‌اندازی، دمای محیطی است که در هنگام راه‌اندازی اولیه یک ماشین قبل از اینکه روغن فرصت رسیدن به دمای کاری را پیدا کند، وجود دارد. در طول عملکرد معمولی، عوامل متعددی که باعث تولید حرارت می‌شوند مانند اصطکاک، باعث افزایش دما می‌شوند و به تعادل با محیط اطراف خود می‌رسند که به عنوان دمای کاری ماشین شناخته می‌شود.
غلظت روغن ماشین
برای درک حالت‌های ممکن خرابی ماشین که با یک راه‌اندازی سرد مرتبط هستند، ضروری است که راه‌هایی که روغن می‌تواند در این شرایط، هم از نظر فیزیکی و هم از نظر شیمیایی تغییر کند، بررسی شود.
روغن نه تنها در دماهای سرد به دلیل رابطه دما و گرانروی غلیظ‌تر می‌شود، بلکه ممکن است هنگامی که دما به زیر نقطه خاصی به نام نقطه ریزش برسد، به طور کامل منجمد شود. طبق روش‌های آزمایشی تعریف شده توسط ASTM D97، نقطه ریزش دمای سردی را توصیف می‌کند که در آن روغن شروع به جامد شدن می‌کند و دیگر جریان نمی‌یابد.
برای مثال، روغن دنده در دمای کافی سرد می‌تواند روی زمین گذاشته شود و مانند یک قطعه یخ روی آن ایستاد. با این حال، برخلاف آب که گرانروی ثابتی را حفظ می‌کند تا زمانی که در دمای دقیقی جامد شود، روغن به تدریج غلیظ‌تر شده و با سرعت‌های متفاوت جامد می‌شود. این امر تعیین استانداردهای انتخاب روغن برای عملیات تجهیزات را چالش‌برانگیز می‌کند.
بنابراین، حتی اگر روغن هنوز به نقطه ریزش نرسیده باشد، طبیعت غلیظ روغن سرد می‌تواند باعث محدودیت جریان قابل توجهی در اجزای ماشین مانند پمپ‌های هیدرولیکی یا پمپ‌های گردشی شود. عواقب محدودیت جریان پمپ می‌تواند فاجعه‌بار باشد، با اثراتی مانند سایش سطحی ناشی از تشکیل حفره‌های بخاری و سایش یاتاقان به دلیل کمبود روغن.
دانستن دمای کاری یک ماشین هنگام انتخاب گرانروی مناسب روغن بسیار حیاتی است، زیرا گرانروی با دمای اطراف رابطه وابسته‌ای دارد.
بیشتر بخوانید: چرا روان کننده‌ها برای ماشین آلات بسیار مهم هستند؟
راه‌اندازی ماشین‌ها در هوای سرد
اصطلاح “راه‌اندازی ماشین‌ها در فصل سرد” به دماهای پایین محیطی اشاره دارد که می‌تواند بر قابلیت عملیاتی یک ماشین تأثیر مخرب داشته باشد. صنایع خودرو و تجهیزات موبایل مدت‌ها است که در حال توسعه راه‌حل‌هایی برای این چالش دست و پنجه نرم کردن با دماهای شدید، از جمله آن‌هایی که در محیط‌های بسیار سرد هستند، می‌باشند.
این امر منجر به ایجاد فرمولاسیون‌های پیشرفته روغن، مانند افزودنی‌های کاهنده نقطه ریزش و روغن‌های چندگرانروی، همچنین طراحی‌های پیشرفته موتور با ادغام گرمکن‌های بلوک و تابه شده است.
برخی افزودنی‌ها تحت تأثیر شرایط دمای پایین در هنگام راه‌اندازی ماشین قرار می‌گیرند. برای مثال، برخی از افزودنی‌های فشار شدید تنها در دماهای بالا به دلیل اصطکاک سطحی ناشی از سرعت‌های بالا یا بارهای سنگین فعال می‌شوند. اگر ماشین در حین راه‌اندازی و در محیطی سرد با سرعت‌های کمتر کار کند، افزودنی می‌تواند به طور قابل توجهی کم‌اثر شود.
سایر افزودنی‌ها مانند مهارکننده‌های زنگ زدگی ممکن است حلالیت ضعیفی داشته باشند و در طول دوره‌های طولانی رکود در دماهای سرد به ته مخازن و ظروف نگهداری رسوب کنند. اگر روغن همچنان در دماهای سرد به کار خود ادامه دهد، گرایش به کف کردن می‌تواند افزایش یابد، به خصوص با روغن‌های کم گرانروی. همه این اثرات تخریبی بر افزودنی‌های روغن منجر به حفاظت محدود از اجزای ماشین در برابر خوردگی، سایش زودرس و کف خواهد شد.
مقاومت و خرابی فیلتر
همه ماشین‌ها به گرانروی بالا در شرایط راه‌اندازی سرد، بسته به طراحی ماشین و حساسیت اجزا، به طور متفاوتی واکنش نشان می‌دهند. به عنوان مثال، در هر سیستمی که مایع در آن گردش می‌کند، مانند سیستم گردش روغن روان‌کننده اجباری یا سیستم گردش مخزن روغن مرطوب، روغن باید از یک فیلتر عبور کند.
عناصر فیلتر به طور طبیعی باعث محدودیت جریان می‌شوند. محدودیت بیشتر جریان منجر به کاهش فشار بیشتر می‌شود، که به باز شدن شیر دورزدن فیلتر (اگر مجهز باشد)، پارگی عنصر فیلتر یا هر دو منجر می‌شود. از آنجا که گرانروی در طی یک راه‌اندازی سرد افزایش می‌یابد، افت فشار نیز به دلیل افزایش مقاومت از طریق عنصر فیلتر افزایش می‌یابد.
متأسفانه، احتمال خرابی تنها به فیلتر در این شرایط محدود نمی‌شود. نه تنها فیلتر می‌تواند پاره شود، بلکه می‌تواند باعث واکنش زنجیره‌ای با سایر خرابی‌های ثانویه در ماشین شود.
هنگامی که روغن شروع به جریان یافتن در بین ترک‌ها همزمان با پارگی فیلتر می‌کند، تجمع آلاینده‌ها روی فیلتر فرصت دارد که یک‌باره همه آن‌ها را به جلو پیش ببرد. ورود توده‌ای ذرات سپس به طور مستقیم سایش را روی ماشین ترویج می‌کند.
به طور کلی، علت اصلی خرابی ناشی از شرایط راه‌اندازی سرد، از مقاومت جریان افزایش یافته است. حتی اگر فیلتر پاره نشود، روغن غلیظ در نتیجه آسیب می‌رساند. جدول زیر نشان می‌دهد که چگونه گرانروی می‌تواند به دلیل تغییر دما تغییر کند. یک روغن ISO VG 220 با شاخص گرانروی تقریباً ۱۰۰، هنگامی که دما به ۰ درجه سلسیوس (۳۲ درجه فارنهایت) کاهش می‌یابد، به بیش از ۵,۰۰۰ سانتی‌استوک افزایش می‌یابد.
کمبود روغن روان‌کننده
بیشتر روش‌های مکانیکی که به تأمین روغن برای اجزای روان‌کاری شده کمک می‌کنند، هنگامی که دما کاهش می‌یابد، مختل می‌شوند. همانطور که قبلاً ذکر شد، اگر روغن طراحی شده باشد که از طریق لوله‌کشی جریان یابد، مانند یک سیستم گردش روغن روان‌کننده، روغن می‌تواند به شدت محدود شود و باعث کمبود روغن در ماشین شود.
سایر دستگاه‌های بالابر روغن نیز ممکن است تحت چنین شرایطی اثربخشی خود را از دست بدهند. روغن‌پاش‌های حلقه‌ای شروع به کشیدن می‌کنند که باعث اصطکاک ناخواسته می‌شود، در حالی که پاشنده‌های روغن به روغن غلیظ چسبیده و در نتیجه توزیع ناکافی روغن روان‌کننده به مناطق روان‌کاری بالاتر را به دنبال دارند.
کاربردهای گریس
گریس در محیط‌های سرد خطرات مشابهی دارد، زیرا روغن درون گریس همچنان به رابطه دما-گرانروی پایبند است. احتمال کمبود روغن روان‌کننده به دلیل کمبود کاربرد گریس، یک مشکل رایج است.
با هر روش کاربردی که برای هل دادن گریس از طریق یک سوراخ یا خط گریس طراحی شده است، مانند یک سیستم گریس مرکزی، روان‌کننده تک‌نقطه‌ای یا حتی گریس‌زنی دستی، حرکت گریس ممکن است در دماهای سرد به شدت محدود شود.
بنابراین، ممکن است گریس به درستی در مناطق اصطکاک قطعه اعمال نشود. برخی گریس‌های مخصوص دماهای سرد برای مقابله با این شرایط فرموله شده‌اند. روش‌های آزمایشی مانند ASTM D4793 و D1478 توسعه یافته‌اند تا تعیین کنند چگونه گریس در یک یاتاقان تحت دماهای سرد حرکت را محدود می‌کند.
بنابراین، ممکن است گریس به درستی در مناطق اصطکاک قطعه اعمال نشود. برخی گریس‌های مخصوص دماهای سرد برای مقابله با این شرایط فرموله شده‌اند. روش‌های آزمایشی مانند ASTM D4793 و D1478 توسعه یافته‌اند تا تعیین کنند چگونه گریس در یک یاتاقان تحت دماهای سرد حرکت را محدود می‌کند.
بیشتر بخوانید: همه چیز در رابطه با انواع گریس
سیستم‌های گیربکس
بیشتر انواع گیربکس‌ها در خطر کمبود روغن قرار دارند، از جمله سیستم‌های روان‌کاری غرق‌شدگی، سیستم‌های گردش مخزن روغن مرطوب یا سیستم‌های گردش روغن روان‌کننده اجباری. زمانی که روغن در هنگام راه‌اندازی بیش از حد غلیظ باشد، به دلیل نبود فشار انژکتور یا کانال‌کردن روغن در سیستم‌های روان‌کاری غرق‌شدگی، نمی‌تواند به مناطق هم‌زمانی چرخ‌دنده‌ها برسد.
در نتیجه، نقاط تماس فشار بالای بدون روان‌کاری روی دندانه‌های چرخ‌دنده ممکن است آسیب ببینند. علاوه بر این، هر سیستم چرخ‌دنده‌ای که باید اثرات همزنی اعمال شده توسط روغن غلیظ را برطرف کند، تجربه انتقال قدرت محدودی را نیز خواهد داشت.
بیشتر بخوانید: 5 مزیت کلیدی استفاده از روغن گیربکس و افزودنی های گیربکس
موتورها
امروزه، رایج است که ماشین‌ها در محیط‌های سرد با المنت‌های گرمایی تجهیز شوند تا اجازه دهند ماشین راه‌اندازی شود. با این حال، همانطور که دماها همچنان کاهش می‌یابند، استفاده از گرمکن‌های بلوک به تنهایی خطر را برای اجزای موتور که هنوز روغن محلی زیر نقطه ریزش را تعدیل نکرده‌اند، برطرف نمی‌کند.
به عنوان مثال، حتی اگر ماشین در هنگام راه‌اندازی به راحتی در حال چرخش باشد، اگر مخزن روغن همچنان در حالت ژله‌ای باشد، روغن نمی‌تواند نقش خود را به درستی ایفا کند. این می‌تواند منجر به توقف موتور شود. حباب‌های هوا می‌توانند در روغن ژله‌ای تشکیل شوند، که به آن اتصال هوایی گفته می‌شود، و پمپ را از روغن محروم می‌کند.
برای جلوگیری از این امر، اغلب از گرمکن‌های تابه و روغن‌های با کیفیت بالاتر استفاده می‌شود تا به حفظ پایین بودن گرانروی کمک کنند. زمانی که شرایط نامطمئن هستند، می‌توانید جریان روغن را از نوک چوب‌پنبه برای اطمینان از حالت گرانروی روغن مشاهده کنید.
یاتاقان‌های محوری
کنج روغنی که در طول چرخش یک محور در خانه یاتاقان تشکیل می‌شود، تعادل دقیقی از سرعت، گرانروی و بار است. در هر شرایطی که گرانروی بیش از حد بالا باشد، مانند زمانی که دماها بسیار پایین هستند، روغن می‌تواند شروع به چرخیدن دور محور کند، که باعث لرزش محور می‌شود. سایش بیش از حد می‌تواند از کاهش فضای کاری ایجاد شود.
هیدرولیک‌ها
برای سیستم‌های هیدرولیک، بزرگترین خطرات در دماهای سرد، تشکیل حفره و خرابی عناصر فیلتر در پمپ‌های هیدرولیک است، همانطور که قبلاً ذکر شد. مشکل دیگری که می‌تواند پیش بیاید مربوط به مهرهای هیدرولیک است. در حالی که آلودگی و مسائل نصب شایع‌ترین دلایل نشتی و خرابی مهرها هستند، راه‌اندازی‌های سرد و دماهای عملیاتی سرد نیز تهدیدی برای شکنندگی مهرها دارند.
یاتاقان‌ها
یاتاقان‌هایی با عناصر غلتشی در دماهای سرد زمانی که روغن یا گریس بیش از حد غلیظ شوند، دارای تحرک کمتری خواهند بود. روغن غلیظ منجر به اتلاف چرخش و لیز خوردن غلتک‌ها می‌شود. لیز خوردن باعث آسیب به عناصر غلتشی و ساختار قفس خواهد شد. با آسیب دیدن این اجزا، اصطکاک افزایش می‌یابد و می‌تواند منجر به خرابی شود.
در کاربردهای گریس، روغن درون گریس در دماهای پایین به شدت چالش‌برانگیز می‌شود. نرخ جدا شدن روغن پایه در دماهای پایین کافی نخواهد بود زیرا روغن غلیظ در داخل غلظت‌دهنده که خارج از مسیر حرکت قرار دارد، گیر خواهد کرد. در این شرایط، کمبود روغن روان‌کننده می‌تواند باعث خرابی زودهنگام یاتاقان شود.
احتیاط در برابر تشکیل حفره‌های بخاری
تشکیل حفره‌های بخاری به ویژه نگران‌کننده است، زیرا نشانه‌ای از اختلاف فشار بالا در پمپ است، مانند زمان راه‌اندازی‌های سرد با گرانروی بالا. هنگامی که روغن از طرف مکش یک پمپ هیدرولیکی کشیده می‌شود، هوای حل‌شده از روغن جدا شده و با حباب‌های بخاری ترکیب می‌شود که سپس ادامه به انبساط می‌یابند.
این حباب‌های بزرگ‌تر بخاری واکنش مخربی دارند هنگامی که فشرده‌سازی در طول انتقال پمپ از طرف مکش به طرف فشار بالا رخ می‌دهد. این افزایش ناگهانی و شدید در فشار باعث فروپاشی این حباب‌ها می‌شود، که منجر به آسیب روغن و سطوح ماشین نزدیک از اثر آدیاباتیک می‌شود.
مطلب مرتبط: 5 مزیت مهم استفاده از ضد یخ که باید بدانید.
جلوگیری از خرابی ماشین هنگام راه‌اندازی در هوای سرد
خوشبختانه، در طی دهه‌های گذشته، تولیدکنندگان روغن روان‌کننده از اثراتی که دماهای سرد می‌توانند بر ماشین‌ها داشته باشند، آگاه شده‌اند. این امر منجر به توسعه فرمولاسیون‌هایی شده است که می‌توانند این شرایط را مدیریت کنند، از جمله در زمان راه‌اندازی ماشین.
روغن پایه نقش مهمی دارد، زیرا بسیاری از روغن‌های معدنی بسیار تصفیه‌شده و مصنوعی تحت تأثیر تغییرات دمایی کمتری قرار می‌گیرند. این توسط شاخص گرانروی نمایان می‌شود. افزاینده‌های شاخص گرانروی می‌توانند این ویژگی را بهبود بخشند. هرچه شاخص گرانروی بالاتر باشد، تغییر در گرانروی در ازای تغییر دما کمتر است.
کاهنده‌های نقطه ریزش نیز می‌توانند ویژگی‌های روغن را در دماهای سرد بهبود بخشند. این ویژگی‌های روغن پایه و افزودنی‌ها، همراه با انتخاب صحیح درجه گرانروی یا درجه گرانروی چندمنظوره، راه‌حل‌های قابل اجرا در دماهای سرد را ارائه می‌دهند.
با این حال، گاهی اوقات فرمولاسیون‌های روغن روان‌کننده ممکن است برای جلوگیری از مشکلات راه‌اندازی‌های سرد کافی نباشند. در این موارد، ماشین‌ها می‌توانند با نصب گرمکن‌های بلوک و تابه، همانطور که قبلاً ذکر شد، و همچنین سیستم‌های پیش‌روان‌کاری که قطعات ماشین را برای یک راه‌اندازی سرد آماده می‌کنند، بر عناصر سرما غلبه کنند.
خرابی غیرمستقیم و تدریجی که می‌تواند از عدم آمادگی صحیح برای شرایط راه‌اندازی سرد ناشی شود، می‌تواند خسارت‌های زیادی به همراه داشته باشد. نه تنها دماهای سرد می‌توانند علت اصلی شرایط نامطلوب روغن روان‌کننده باشند، بلکه حضور آن‌ها نیز می‌تواند یک واکنش زنجیره‌ای را به وجود آورد، منجر به روغن‌های بسیار غلیظ، که فرصتی برای کمبود روغن روان‌کننده، افزایش آلودگی، سایش زودهنگام، افزودنی‌های غیرفعال و سایر اثرات در پیش رو را فراهم می‌کند.
هنگامی که اپراتورهای ماشین و مهندسان قابلیت اطمینان از خطراتی که دماهای سرد، به ویژه در زمان راه‌اندازی، ارائه می‌دهند، آگاه می‌شوند، تنظیمات می‌توانند انجام شوند تا از وقوع این واکنش‌های زنجیره‌ای جلوگیری کنند.