مفاهيم روانكاري

چه اقداماتي لازم است تا اپراتور بر روي دستگاه انجام دهد تا اطمينان حاصل كند كه عمل روانكاري به طور كامل انجام شده است يا نه، يكي از موارد بسيار مهم مي باشد. پس لازم است بدانيم كه روانكار چيست و زمانيكه به طور مناسب استفاده مي شود چگونه اثر گذار خواهد بود؟ اين مقاله مفاهيم روانكاري را بيان كرده و به اين سوالات پاسخ خواهد داد و چگونگي عملكرد يك روانكار براي كاهش اصطكاك، خواص فيزيكي و شيميايي و ساير اعمال روانكار را بررسي خواهيم كرد.
بيشتر مردم بر اين باور هستند كه روانكار براي لغزنده كردن سطوح استفاده مي شود حال آنكه اين عمل، ابتدايي ترين وظيفه روانكار مي باشد. يك روانكار مناسب چندين مزيت را به همراه دارد، علاوه بر كاهش اصطكاك، همچنين باعث كاهش ميزان سايش، كاهش دماي كاركرد، كاهش خوردگي سطح فلزات و كمك به خارج كردن آلاينده ها از سيستم مي نمايد. روانكارها داراي خواص زيادي هستند كه بتوانند نياز هاي عملياتي شما را برطرف سازند. براي مثال مواد شيميايي مختلفي به ماشين اضافه مي كنند تا در دماهاي بالا كار كنند. همچنين مي توان روانكاري استفاده كرد كه از سطوح ماشين در فشارهاي بالا محافظت كند. با تجزيه و تحليل ماشين مي توان روانكاري را كه مناسب جهت عملكرد ماشين باشد مشخص كرد.

روانكاري چيست؟
براي درك مفهوم روانكاري ابتدا دلايل استفاده از روانكاري را مرور مي كنيم. اصطكاك نيرويي است كه از حركت نسبي بين دو سطح در تماس جلوگيري مي كند. اگر اصطكاك وجود نداشت هيچ چيزي از حركت باز نمي ايستاد، ما اصطكاك را براي كار نياز داريم، اما مثالهايي وجود دارد كه نشان مي دهد تمايل داريم تا ميزان اصطكاك موجود را كاهش دهيم. زماني كه دستهايتان را با يكديگر مالش مي دهيد به خاطر اصطكاك بين دو سطح دستان شما، گرما ايجاد مي شود. حال تصور كنيد كه دستان شما با سرعت 3600 بار در دقيقه با يكديگر در تماس باشند، "مسلما آتش خواهند گرفت!". گرماي مشابهي مي تواند در ماشين شما بدليل اصطكاك توليد شود. اگر روانكار موجود در تجهيزات شما به طور صحيح و طبق استاندارد دماي كاركرد، فشار، سرعت و ... انتخاب نشود در حقيقت خرابي بزرگي را بوجود خواهد آورد.
شما مي توانيد ياتاقان ها را تميز و يا تعويض نماييد. هر دو روش زماني كه اتلاف وقت، نيروي انساني و خريد قطعات جديد مطرح باشد، هزينه بردار خواهد بود. براي جلوگيري از اتفاقات از اين قبيل، به منظور كاهش مقاومت در برابر حركت و در نتيجه كاهش مقدار گرماي توليد شده، ماشين خود را روانكاري مي كنيم. گرمايي كه در قطعات ايجاد مي شود به روغن منتقل شده و توسط خنك كننده روغن از بين مي رود. بنابراين در انتخاب نوع روانكار چندين عامل مد نظر خواهد بود: ويسكوزيته، ادتيوهاي مورد نياز، خواص روانكار و غيره.
كاهش اصطكاك و گرما تنها دلايلي هستند كه ما از روانكارها استفاده مي كنيم. اگر شما به دو سطح كه در خلاف جهت هم حركت مي كنند در زير ميكروسكوپ نگاه كنيد مانند دو كوه كه در خلاف جهت هم حركت مي كنند به نظر مي رسد. زماني كه اين عمل اتفاق مي افتد تكه هايي از ماده ضعيف كنده شده و ذرات كوچكتر ساينده را ايجاد مي كند كه در مقدار زياد باعث ساييدگي بيشتري خواهد شد. اين يك چرخه نادرست است و روشي كه ما مي توانيم از اين اتفاق جلوگيري كنيم استفاده از يك فيلم روانكار است. دو نوع بسيار متداول از فيلم هاي روانكار، هيدروديناميكي و الاستوهيدروديناميكي هستند. فيلم هاي هيدروديناميكي بين صفحات در تماس وجود دارند ( ياتاقانهاي گرد يك مثال بسيار متداول مي باشد).
زماني كه يك شفت بي حركت است در انتهاي ياتاقان مي نشيند، اما زماني كه به حركت در مي آيد تا لبه هاي ياتاقان ها بالا مي آيد. لايه هاي ميكروسكوپي روي هم انباشته روانكار با يكديگر اصطكاك پيدا كرده و يك لايه روغن بين شفت و ياتاقان ايجاد مي كنند كه از هر دو سطح محافظت مي كند. فيلم هاي الاستو هيدروديناميك بين صفحات چرخشي، از قبيل بلبرينگ ها يا رولبرينگ ها وجود دارند. در اين حالت ماده نرمتر تشكيل دهنده عنصر غلتكي به مدت چند ثانيه شكل واقعي خود را از دست داده و مساحت سطح تماس بين دو سطح افزايش مي يابد. اينجا ضخامت فيلم روغن به يك ميكرون يا كمتر مي رسد كه دليل ديگر براي روانكاري را براي ما به ارمغان مي آورد. ما بايستي ذرات خارجي را كه باعث آسيب رساندن به سطح مي شوند را كاهش دهيم.
در زماني كه لايه فيلم تنها يك ميكرون ضخامت دارد هر آلاينده موجود در سطح مي تواند منجر به آسيب بزرگي شود. بنابراين بايستي تا حد ممكن آلاينده ها حذف گردند. تا زمانيكه مي توانيم ميزان آلاينده ها كه وارد سيستم مي شوند به كمك فيلتر و ساير تجهيزات، كنترل كنيم با فيلم هاي روانكاري مناسب امكان حذف كامل ساييدگي در قطعات ماشين وجود خواهد داشت. ولي ما نمي توانيم از اين موضوع اجتناب كنيم پس بايستي با ذرات ساييده شده چه كار كرد؟ افزودني هاي مشخصي در روانكار استفاده مي شوند كه به اين آلاينده ها حمله كرده و آنها را در روانكار به صورت سوسپانسيون نگه مي دارند و به فيلتر ها يا ساير تجهيزات جهت فيلتراسيون در سيستم هدايت مي شوند و حذف مي گردند.
نهايتا، اغلب سيستم ها به طور كامل با رطوبت سازگاري ندارند. بنابراين زمانيكه آب و هوا به داخل سطوح تماس فلزات نفوذ مي كنند بايستي چاره اي انديشيده شود. همانطوركه همه ما مي دانيم خوردگي براي عملكرد ماشين خوب نيست، بنابراين يك روانكار چگونه مي تواند به اين مشكل كمك كند؟ افزودني هايي، همانند افزودني هاي كنترل آلاينده ها، سطح فلزات را از تماس با آب محافظت مي كنند. در نتيجه از زنگ زدگي و خرابي سطوح فلزي ماشين جلوگيري مي كنند.
پس روانكار ماده اي است كه به صورت يك فيلم بين دو سطح وارد شده و اصطكاك، گرما و ساييدگي را كاهش مي دهد. استفاده از يك روانكار مناسب عمر تجهيزات را افزايش خواهد داد و همچنين باعث صرفه جويي در هزينه، زمان و نيروي انساني و بهبود كارايي خواهد شد.

روانكارهايي كه استفاده مي كنيم از چه موادي ساخته مي شوند؟
همه روانكارها از روغن پايه شروع مي شوند، سه نوع روغن پايه وجود دارد: سنتزي، معدني و گياهي. در كاربردهاي صنعتي عمدتا با معدني يا سنتزي سروكار داريم. بنابراين بر روي آنها تمركز خواهم كرد. روغن معدني از نفت خام حاصل مي شود و كيفيت آن وابسته به فرايند پالايش مي باشد. روغن ها داراي مقياس درجه بندي مي باشند كه برحسب كاربردهاي مختلف متفاوت مي باشند. روغن معدني عمدتا از چهار نوع ساختار مولكولي تشكيل مي شود- پارافين، پارافين شاخه دار، نفتن و آروماتيك ها. روغنهاي پارافيني داراي ساختار زنجيري مستقيم و بلند، و همچنين داراي ساختار شاخه دار مي باشند، كه عمدتا در روغنهاي موتور، روانكارهاي صنعتي و روغنهاي فرايند استفاده مي شوند.
روغنهاي نفتنيك داراي يك حلقه اشباع در ساختار خود مي باشند و داراي كاربردهايي در دماي ملايم مي باشند. روغنهاي آروماتيك ساختار حلقوي غير اشباع دارند و براي ساخت تركيبات درزگير و چسبدار استفاده مي شوند. روغنهاي سنتزي سيالات ساخت بشر هستند كه ساختار زنجيري مستقيم و مشخصي دارند و بيشتر شبيه روغنهاي پارافيني شاخه دار مي باشند. يكي از مزيت هاي روغن هاي سنتزي اينست كه اندازه مولكولي و وزن آنها ثابت است حال آنكه روغنهاي معدني در اندازه و وزن مولكولي تغييرات زيادي دارند؛ بنابراين خواص روغنهاي سنتزي قابل پيش بيني مي باشد.
اگر ما مي دانيم كه روغنهاي سنتزي داراي چه خواصي هستند پس چرا در همه موارد از آنها استفاده نمي كنيم؟ اگرچه مزيت هاي زيادي در استفاده از آنها وجود دارد دلايل زيادي هم وجود دارد كه نبايد از آنها استفاده كرد. روغنهاي معدني با كيفيت عمدتا از روغنهاي پارافيني، همانند روغنهاي سنتزي، ساخته مي شوند. بنابراين در بيشتر موارد روغن معدني به خوبي سنتزي خواهد بود، و بدليل قيمت بالا، سمي بودن، حلاليت، ناسازگاري و پرخطر بودن ضايعات روغنهاي سنتزي، بسيار مورد علاقه مي باشد.
اما در برخي كاربردهاي خاص كه نقطه اشتعال پذيري بالا، نقطه ريزش پايين، مقاومت در برابر آتش، پايداري حرارتي، تحمل برشي بالا، يا شاخص گرانروي بالا مورد نياز است، استفاده از روغنهاي سنتزي مناسب خواهد بود.
ما به طور مختصر ادتيوهايي را كه براي بهبود كارايي در روغن پايه استفاده مي شوند بررسي كرديم و موضوع را به ادتيو هاي بسيار متداول بسط خواهيم داد. خاصيت بسيار مهمي كه موقع انتخاب روغن مد نظر مي باشد گرانروي آن مي باشد. گرانروي، مقاومت روغن در برابر برش و جريان مي باشد. براي بررسي گرانروي استفاده از موادي كه با آنها آشنا هستيم ساده ترين روش خواهد بود. هرچه گرانروي روغن بيشتر باشد جريان آن كندتر خواهد بود. براي مثال، شيره قند گرانروي بالايي دارد حال آنكه روغن بچه داراي گرانروي پاييني است.
گرانروي مورد نياز براي يك عمل خاص، وابسته به سرعت، دماي كاركرد، و نوع ياتاقان ها و بعلاوه نوع ماشين مي باشد، مانند گيربكس و موتور. پارامتر بسيار مهم گرانروي، شاخص گرانروي است كه تغييرات گرانروي با دما مي باشد. هر چه اين شاخص بالاتر باشد گرانروي كمتر تحت تاثير دما قرار مي گيرد. اين شاخص مي تواند توسط افزودني هاي شاخص گرانروي بهبود يابد. بازدارنده هاي خوردگي بوسيله تشكيل فيلم نازك دافع آب از سطوح در مقابل خوردگي محافظت مي كنند. پراكنده ساز ها به محافظت اجزا در مقابل ساييدگي ناشي از ذرات كمك مي كنند، اين عمل بوسيله پوشاندن ذرات و سوسپانسيون كردن آنها در روغن كه به آساني از سيستم قابل دفع هستند انجام مي شود. افزودني هاي ضد سايش و EP با تركيبات سطح واكنش داده و يك لايه نازك محافظ براي جلوگيري از تماس فلز با فلز تشكيل مي دهند. اين بويژه زماني موثر خواهد بود كه فشار بالا و تعداد دفعات توقف-حركت زيادي در سيستم وجود داشته باشد. دترجنت ها به عنوان خنثي سازهاي اسيد و به عنوان پاك كننده رسوبات مضر عمل مي كنند.. در نهايت، افزودني هاي ضد كف كشش سطحي حباب ها را تضعيف كرده و باعث شكستن آسان آنها و به حداقل رسيدن كف مي شود.
براي هر روغن مشخص، تركيبات شامل روغن پايه و افزودني ها هستند. تنها اختلافي كه گريس با روغن دارد آن است گريس داراي افزودني غليظ كننده هم مي باشد، كه عموما به عنوان " اسفنج نگهدارنده روانكار" توصيف مي شود. تا 30% گريس ها از غليظ كننده تشكيل مي شود كه يا صابون ساده يا مختلط مي باشند. صابون ساده از فيبرهاي بلند ساخته مي شوند و داراي بافت نرم و روغني هستند، از قبيل ليتيم، پلي اوره، كلسيم و سيليس. صابون مختلط از فيبرهاي كوتاه و بلند ساخته مي شوند و داراي بافت بسيار رشته اي هستند، از قبيل آلومينيوم، سديم و باريم.
در برخي موارد در استفاده از گريس چندين مزيت نسبت به استفاده از روغن وجود دارد. گريس آلاينده ها را حذف مي كند، مناسب جهت افزودني هاي جامد نامحلول از قبيل دي سولفيد موليبدن و گرافيت بوده، و داراي كارايي توقف-حركت خوبي است زيرا مثل روغن بيرون نمي ريزد، و شانس شروع حركت خشك كاهش مي يابد. گريس ها به خاطر وجود غليظ كننده سرعت ياتاقان را محدود، خنك كاري تركيبات را كاهش داده، نمونه برداري و آناليز آنرا سخت كرده و تشخيص مقدار گريس مورد نياز جهت اضافه كردن را دشوار مي سازد. اينها مواردي هستند كه بايستي در زمانيكه تصميم به استفاده از گريس يا روغن گرفته مي شود مدنظر قرار گيرد.
با دانستن مفاهيم روانكاري براحتي مي توان فهميد كه استفاده از يك روانكار مناسب در ماشين چندين مزيت به همراه دارد. كارايي بالا، طول عمر زياد، اعتماد پذيري خوب، و پرداخت هزينه كمتر براي نگهداري اهدافي هستند كه هر شركتي در تلاش جهت رسيدن به آن مي باشد. يادگيري برنامه هاي روانكاري مناسب و به كارگيري آنها دسترسي به اهداف فوق را آسانتر مي سازد.