انتخاب سيال هيدروليك مناسب

اغلب سيستم هاي هيدروليك به هنگام استفاده از سيالات مختلف داراي كاركرد مناسبي مي باشند، اين سيالات شامل روغن موتورهاي چند درجه اي، سيال انتقال اتوماتيك و روغن هيدروليك ضد سايش معمولي مي باشند. اما كدام يك از آنها در موارد كاربردهاي خاص بهتر عمل مي كند؟ با وجود اينكه ارائه يك پيشنهاد قطعي كه همه انوع تجهيزات هيدروليك با عملكردهاي مختلف را پوشش دهد امكان پذير نيست. برخي فاكتور هاي مهم در انتخاب سيال هيدروليك در زير آمده است.

چند درجه اي يا تك درجه اي
ويسكوزيته تنها فاكتور مهم در انتخاب سيال هيدروليك است. اگر درجه گرانروي روغن با محدوده دماي كاركرد سيستم هيدروليك مطابقت نداشته باشد حتي اگر ساير خواص روغن ايده آل باشند طول عمر سيال هيدروليك كاهش خواهد يافت. تعريف درجه گرانروي صحيح براي يك سيستم هدروليك خاص مستلزم بررسي چندين متغير وابسته به يكديگر است. اين متغير ها شامل:
  • ويسكوزيته شروع در پايين ترين دماي محيط
  • بالاترين دماي كاركرد مورد انتظار، كه تحت تاثير ماكزيمم دماي محيط قرار مي گيرد.
  • محدوده ويسكوزيته مجاز و بهينه براي اجزاي سيستم هيدروليك
كمترين مقدار مجاز ويسكوزيته و مقدار بهينه آن براي انواع مختلف اجزاء هيدروليك در جدول 1 نشان داده شده است.
اگر لازم باشد كه سيستم هيدروليك در دماي يخ زده زمستان و شرايط گرمسيري تابستان كار كند، احتمالا روغن چند درجه اي براي نگاه داشتن ويسكوزيته در محدوده مجاز در گستره وسيع دماي كاركرد، مورد نياز خواهد بود. اگر ويسكوزيته سيال در محدوده بهينه خود نگه داشته شود، نوعا 25 تا 36 سانتي استوك، كارايي سيستم هيدروليك به حداكثر مي رسد (توان ورودي كمتري به حرارت تبديل مي شود). اين بدين معني است كه در شرايط معين و مشخص، استفاده از سيالات چند درجه اي مي تواند هدر رفت توان سيستم هيدروليك را كاهش دهد. اين عمل براي كاربران تجهيزات هيدروليك سيار كاهش مصرف سوخت را بدنبال خواهد داشت.
چندين مورد مهم در استفاده از سيالات چند درجه اي در سيستم هاي هيدروليك وجود دارد. بهبود دهنده هاي شاخص گرانروي مورد استفاده در ساخت روغن هاي چند درجه اي مي تواند اثر منفي در خواص جداپذيري هوا از روغن داشته باشد. اين بويژه در سيستم هاي هيدروليك سيار كه داراي مخزن كوچك با خاصيت هوازدايي ضعيف مي باشند ايده آل نيست. ميزان نيروي برشي بالا و شرايط جريان متلاطم كه در اغلب سيستم هاي هيدروليك وجود دارند اتصالات مولكولي بهبود دهنده هاي شاخص گرانروي را تخريب كرده و به مرور زمان باعث كم شدن ويسكوزيته مي شوند. به هنگام انتخاب سيال با شاخص گرانروي بالا يا سيال چند درجه اي توصيه مي شود كه حداقل مقادير مجاز ويسكوزيته توسط سازندگان اجزاء هيدروليك (جدول 1) براي جبران اثر برشي بر روي بهبود دهنده هاي شاخص گرانروي، 30% بيشتر در نظر گرفته شود. اين تعديل حداكثر دماي كاركرد مجاز را كاهش مي دهد كه به عبارتي روغن انتخابي در محدوده قابل قبول بوده و بنابراين محدوده ايمني براي كاهش ويسكوزيته بدليل تخريب بهبود دهنده هاي شاخص گرانروي را فراهم مي آورد.
اگر سيستم هيدروليك داراي محدوده دماي كاركرد كوتاه مي باشد و امكان نگاه داشتن ويسكوزيته در حالت بهينه با استفاده از روغنهاي تك درجه اي وجود دارد، توصيه نمي شود كه بدلايل ذكر شده فوق از روغنهاي چند درجه اي استفاده شود.

جدول 1. حداقل مقادير ويسكوزيته براي اجزاء هيدروليكي

سيالات داراي شوينده يا بدون شوينده
سيالات DIN 51524; HLP-D گروه سيالات هيدروليك ضد سايش هستند كه شامل شوينده ها و پراكنده سازها مي باشند. استفاده از اين سيالات توسط اغلب سازندگان تجهيزات هيدروليك تائيد شده است. روغنهاي داراي شوينده قابليت تشكيل امولسيون با آب را دارند، و ساير آلاينده ها از قبيل لاك و لجن را پراكنده كرده و تشكيل سوسپانسيون مي دهند. اين عمل از ته نشيني اجزاء آلاينده جلوگيري كرده و به كمك فيلتراسيون از سيستم خارج مي نمايد و در سيستم هاي هيدروليك سيار مي تواند مفيد واقع شود، زيرا كه بر خلاف سيستم هاي صنعتي شانس ته نشيني و رسوب آلاينده ها در مخزن بدليل حجم نسبتا كوچك آن، كمتر است.
مهمترين نتيجه در استفاده از اين سيالات توانايي عالي در امولسيون كردن آب مي باشد، بدين معناست كه آب موجود به صورت فاز جدا از سيال قرار نمي گيرد. با توجه به اینکه آب باعث كهنه شدن سريع روغن، كاهش قابليت فيلتر شدن و روانكاري، كاهش قدرت چسبندگي و منجر به خوردگي و حفره سازي مي شود. آب امولسيون شده مي تواند در قسمتهاي از سيستم با بار زياد تبديل به بخار شود. از اين مشكلات مي توان با نگهداري ميزان آب در زير نقطه اشباع روغن در دماي كاركرد جلوگيري كرد.

سيالات داراي ضد سايش يا بدون ضد سايش
هدف از افزودني هاي ضد سايش نگاه داشتن روانكار در زير شرايط روانكاري مرزي است. افزودني ضد سايش بسيار متداول دي آلكيل دي فسفات روي (ZDDP) مي باشد.
وجود ZDDPهميشه اثر مثبت نخواهد داشت زيرا اين ماده به فلزات حمله كرده و به طور شيميايي پيوند ها را شكسته و قابليت فيلتر شدن را كاهش مي دهد. با ZDDP پايدار شده شيميايي تا حدودي بر اين مشكلات غلبه مي شود كه بدين ترتيب به يك افزودني ضروري براي سيالاتي كه در سيستم هاي هيدروليك فشار بالا از قبيل سيستم هايي كه بوسيله موتور يا پيستون كار مي كنند تبدیل می شود. غلظت ZDDP حداقل 900 ppm مي تواند در سیستم های سیار سودمند باشد.
در انتخاب روغن براي سيستم هاي هيدروليك بدلايل اقتصادي مربوط به گارانتي تجهيزات، عاقلانه خواهد بود تا به توصيه هاي سازندگان تجهيزات عمل شود. اگر چه در برخي كاربردها استفاده از انواع متفاوت سيال به جاي سيال پيشنهادي توسط سازنده ممكن است كارايي سيستم هيدروليك را افزايش دهد.
هميشه قبل از تغيير نوع سيال با متخصص فني تامين كننده روغن و سازنده دستگاه مشورت كنيد.

Reference
1. Mannesmann Rexroth. “Mineral Oil-based Pressure Fluids for Vane Pumps, Radial Piston Pumps and Gear Pumps as Well as GM, GMRP, MCS, MCR, MR and MKM/MRM Motors.” (RE 07 075/07.98), p.2. 1998.