تحقیق مقاله مکانیک سیالات روغن کاری

تاریخچه

از زمانی که سازندگان خودروهای شخصی و مسافربری دارای موتور درونسوز مجبور به تولید موتورهایی کوچکتر، با کاربرد بهتر سوخت، آلایندگی کمتر و بادوام تر شده اند، نیاز موتورها به روغنکاری نیز به طور چشمگیری تغییر کرده است. این تغییرات در موتور موجب تولید روغن موتورهایی شد که برای موتورهایی با پیچیدگی بیشتر، دمای بالاتر و دور موتور سریعتر مناسب باشند. ‌

این نوع روغن ها دارای مواد افزودنی هستند که به خصوص هنگام روشن کردن موتور از فرسودگی آن جلوگیری میکند، چسبندگی بین قطعات را حفظ کرده و با معلق نگهداشتن دوده و مواد آلاینده حاصل از احتراق، به عبور و شسته شدن آنها از بخشهای داخلی موتور کمک میکند. این خواص موجب می شوند که فاصله بین دو تعویض روغن افزایش یابد.

کار روغن موتور چیست؟

وظایف اصلی روغن موتور عبارت است: روان سازی قسمت‌های متحرک موتور، به حداقل رساندن اصطکاک و فرسایش، کمک به کاهش حرارت و جذب ذرات معلق و رسوبات لجنی حاصل از احتراق. از آنجا که روغن موتور باید این چند کار را به طور همزمان انجام دهد، فرمولاسیون شیمیایی پیچیده‌ای را می‌طلبد اما برای آگاهی از عملکرد روغن موتور چگونگی رده‌بندی آن و انتخاب نوع صحیح روغن موتور برای خودرویتان، نیازی نیست شیمیدان یا مهندس شیمی باشید بلکه کافی است با انواع مختلف روغن موتور، رده‌بندی و علائم و اختصارات آن آشنا شوید.

وظایف عمده روغن

    ایجاد فیلم روغن بین سطوحی که روی هم می لغزند.

نظیر رینگ و پیستون روی سطح سیلندر و یا میل لنگ روی سطح یاتاقان.

فیلم روغن عبارت است از یک لایه نازک روغنی که بین سطوح قرار گرفته و از تماس دو سطح با یکدیگر جلوگیری می نماید.برای مثال دو قطعه شیشه را اگر بخواهیم روی هم حرکت دهیم ، این کار به سختی صورت می گیرد و دو سطح روی هم اثر تخریبی و خش خواهند گذاشت ولی با استفاده از فیلم روغن بین دو سطح می توان از تماس آنها جلوگیری کرد.

·        جلوگیری از زنگ زدن قطعات داخلی.

·        جذب حرارت از قطعات داخلی و انتقال آن به جداره های بیرونی.

·        آب بندی محفظه بمنظور جلوگیری از خروج گازهای متصاعد شده در موتورها.

·        شناورسازی براده ها و ذرات ریز داخلی و انتقال انها به داخل فیلترها.

واضح است که روغنی دارای کیفیت بالاتر است که بتواند پنج وظیفه فوق را بهتر انجام دهد.

یکی از خصوصیات مهم در شناسایی روغن گرانروی یا ویسکوزیته

(viscosity) آن می باشد.

گرانروی : عبارت است از مقاوت روغن در مقابل جاری شدن.

روغن بایستی نه آنقدر غلیظ باشد که نتواند داخل شیارهای نفوذ کند و نه آنقدر دارای غلظت کمی باشد که همواره بین قطعات نشست نموده و فیلم روغن را تشکیل ندهد.

روغنها در بازار معمولاً با اعدادی مانند 30،40، 50 معرفی می شوند و این اعداد نشان دهنده زمانی هستند که حجم ثابتی از روغن در دمای 40 درجه سانتی گراد از یک قیف استاندارد جاری می شود.

  *****

 در تهیه برنامه روانکاری می توان از سرویسهای خدماتی و مشاوره ای که توسط تولید کنندگان روغن های صنعتی ارائه می گردد استفاده نمود.داشتن لیست روغن های مشابه و مرغوب با مارک های متفاوت می تواند بخش نت را در انتخاب انواع روغنهای مناسب و قابل استفاده یاری نماید.بدیهی است که باید تا حد ممکن از بکارگیری تنوع زیاد روغن های صنعتی خوداری شود.

عوامل زیر را در هنگام برنامه ریزی روانکاری تجهیزات لحاظ کنید :

- تعداد و محلهای روانکاری هر دستگاه.

- دوره تناوب روانکاری.

- نحوه و روش روانکاری ( استفاده از پمپ، گریس پمپ، قیف ، برس موئی و ...)

- حجم و میزان روانکار.

- نوع روانکار.

- معادل و جایگزین روانکار.

- وضعیت دستگاه حین روانکاری.

انواع روغن‌ها

در حال حاضر روغن‌های موتور به سه نوع کلی تقسیم می‌شوند:

الف: مینرال (ارگانیک)

ب: سنتتیک

چ: نیمه سنتتیک (Premium)

الف مینرال: روغنی است که برپایه نفت خام ساخته می‌شود و سال‌هاست در خودروها به کار می‌رود و همه ما با آن آشنایی داریم.

ب سنتتیک: روغنی است که از ترکیبات شیمیایی یا پولیمراسیون هیدروکربن‌ها (Olefins) تولید می‌شود نه از تصفیه نفت خام. این نوع روغن اولین بار در موتورهای جت به کار گرفته شد و به دلیل مزایایی که نسبت به نوع مینرال داراست، در سالیان اخیر مصرف آن در خودروها نیز فزونی یافته است. روغن‌های سنتتیک انواع مختلف با مواد تشکیل دهنده متفاوت دارند که این موضوع آنها را از لحاظ کیفیت و نوع مصرف نیز با یکدیگر متمایز می‌کند. از بین صدها نوع روغن سنتتیک با فرمولاسیون‌های مختلف که هر یک محاسن و معایبی دارند، نوعی که برپایه Poly alpha olefins یا به اختصار (PAO) ساخته می‌شود و مقادیر کمی هم Ester دارد، دارای کارایی و مقبولیت بیشتری است.

روغنهای نیمه سینتتیک

این روغن از ترکیب روغن مینرال و سینتتیک تهیه میشود و با وجود اینکه فاقد بعضی از مزایای روغن سینتتیک است، اما در عوض نسبت به روغن معدنی کارایی بهتری دارد. بیشترین استفاده آن درخودروهایی نظیر وانت و انواع خودروهای سنگین مانند پاترول به کار می روند. توجه کنید که در دفترچه راهنمای بعضی خودروها، نوع روغن مناسب آن نوشته شده است. اگر خودرویی برای روغن سینتتیک طراحی شده باشد، به هیچ وجه نباید از روغن نیمه سینتتیک در آن بریزید.

روغنهای سینتتیک  Synthetic

این نوع روغن از ترکیبات شیمیایی هیدروکربنها ساخته میشود و بر خلاف روغنهای طبیعی، از نفت خام به دست نمی آید. از آنجایی که این روغنها از مواد مختلفی ساخته می شوند، طبعا دارای خواص متفاوتی هم هستند و هر یک از آنها دارای محسنات و ایرادهای خاص خود است. اما در کل نوعی که برپایه Poly alpha olefins(PAO) ساخته شده و دارای کمی نمک آلی Ester است، بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد.

روغن سینتتیک در اصل برای موتورهای کارآمد ماشینهای مسابقه و موتور جت ساخته شد.  کمپانی موبیل Mobil (دومین کمپانی نفتی بزرگ جهان که اکنون با کمپانی اکسون Exxon ادغام شده است) در سالهای ۱۹۷۰ کوشش کرد که این مصرف این نوع روغن را برای استفاده در اتوموبیلهای معمولی هم رواج دهد.

در صورتی که شما خودرویی با موتور کارآمد و قوی داشته باشید یا از وسیله نقلیه خود در آب و هوای بسیار سرد استفاده میکنید، روغن سینتتیک انتخاب مناسبی خواهد بود. این نوع روغن در مقابل تجزیه بر اثر حرارت مقاوم بوده و در هوای بسیار سرد بهتر روان میشود. اما استفاده از روغن سینتتیک در هوای معتدل و برای موتورهای معمولی، هیچ مزیت خاصی ندارد. ‌

به طور خلاصه، استفاده از روغن سینتتیک موجب میشود که شما از به کار بردن روغنی که از سر موتورتان هم زیاد است بسیار شاد باشید، اما بدانید که اینکار از فرسودگی موتور جلوگیری نکرده و عمر آنرا طولانی نخواهد کرد. نکته دیگر اینکه، فاصله زمانی تعویض روغن سینتتیک کمی بیشتر از روغنخای دیگر است، اما فراموش نکنید که این روغنها هم آلوده می شوند و این تفاوت زمان آنقدرها هم چشمگیر نیست. در این زمینه بیشتر از اینکه به گفته تبلیغات توجه کنید، با تعمیر کار خود برنامه ریزی کنید.

مزایای روغن سینیتیک

1. کاهش مصرف روغن به دلیل عمر بیشتر آن

 ۲. غیرخورنده و غیرسمی بودن

۳. تبخیر شوندگی پایین

۴. دمای سوختن بال

۵. مقاومت در برابر اکسیداسیون بالا

6. دارا بودن شاخص ویسکوزیته بالا به صورت طبیعی (عکس‌العمل سریع در مقابل تغییرات دما)

۷. کاهش مصرف سوخت تا ۴/۲ درصد

8. نقطه روان شدن پایین

۹. قابلیت استفاده از روغن‌های با گستره ویسکوزیته زیاد بدون نگرانی از شکست پلیمرها (در ادامه توضیح داده خواهد شد.) عیب این نوع روغن‌ها نیز قیمت بالای آنها و عدم تطابق کامل با موتورهای دارای تکنولوژی قدیمی است.

ج نیمه سنتتیک: مخلوطی است از روغن سنتتیک و مینرال (ارگانیک). این نوع روغن کیفیت روغن‌های سنتتیک را ندارد اما در شرایط سخت نظیر دماهای بالا و یا بار زیاد عملکرد بهتری نسبت به نوع مینرال از خود نشان می‌دهد و بیشتر در وانت‌ها و SUVها مصرف می‌شود و قیمت آن نیز کمی بیشتر از مینرال‌هاست. برای آگاهی از این که کدام روغن برای خودروی شما مناسب است، بهترین منبع و مأخذ دفترچه راهنمای خودرو یا برچسب‌های داخل محفظه موتور (در صورتی که نوع روغن مشخص نشده، معنای آن استفاده از همان نوع قدیمی مینرال است). استفاده از روغن مینرال یا نیمه سنتتیک برای موتوری که تنها استفاده از روغن سنتتیک در آن توصیه شده، می‌تواند برای موتور خطرآفرین باشد اما در مقابل استفاده از روغن‌های سنتتیک یا نیمه سنتتیک برای موتورهایی که برای استفاده از نوع مینرال طراحی شده‌اند (موتورهای قدیمی) با تمهیدات خاصی، از نظر تولیدکنندگان روغن‌های سنتتیک بلامانع است، اما بسیاری از متخصصان به دلایل زیر این کار را نیز اشتباه و مضر می‌دانند: ۱. هر یک از انواع مختلف روغن‌های سنتتیک با توجه به فرمول شیمیایی، قابلیت تطابق با برخی انواع لاستیک‌ها و الاستومرها را ندارد و در نتیجه اگر از روغن سنتتیکی با فرمول خاصی برای موتورهای با واشرها و درزبندهایی که با آن فرمول روغن سازگار نباشد، استفاده شود باعث نشتی روغن و مسائلی از این قبیل خواهد شد (روغن‌های مینرال سبب تورم واشرها و جلوگیری از نشتی آنها می‌شوند اما روغن‌های سنتتیک در مورد برخی انواع واشرها فاقد این خاصیت هستند و حتی بعضی از آنها باعث خورده شدن برخی از انواع واشرها می‌شوند. حتی استفاده از روغن سنتتیک با مواد تشکیل دهنده‌ای متفاوت با مندرجات دفترچه راهنمای خودرو، برای خودروهایی که با این نوع روغن کار می‌کنند نیز می‌تواند خطرساز باشد، چه رسد به استفاده از این نوع روغن‌ها در موتورهایی که برپایه استفاده از روغن مینرال طراحی شده‌اند. به عنوان مثال روغن سنتتیک برپایه Poly glycol با پلی استرها، پلی کربنیک‌ها، ABS، پلی ونیل کلرین‌ها Poly phenylene Oxide (همگی پلاستیک هستند) و Buna S، بوتیل، Neoprene و لاستیک طبیعی (همگی الاستومر هستند) سازگاری خوبی ندارد و یا روغن سنتتیک برپایه PAO نیز که بیشتر روغن‌های سنتتیک موجود در بازار بر این پایه هستند، سازگاری ضعیفی دارد. مزیت برخی از انواع روغن‌های سنتتیک و قابلیت تطابق آنها با انواع الاستومرها و لاستیک‌ها، همچنین حلالیت هر کدام در افزودنی‌ها و لجن موتور به همراه خواص و عدد VI (در ادامه بررسی خواهد شد) هر کدام را در نمودار می‌بینید. ۲. روغن‌های سنتتیک در مقایسه با روغن‌های مینرال با لایه نازکتری روی قطعات موتور می‌نشیند (به همین دلیل فاصله قطعات ثابت و متحرک موتورهایی که با روغن سنتتیک کار می‌کنند، کمتر است) لذا استفاده از این نوع روغن برای موتورهایی که براساس تکنولوژی قدیمی مینرال طراحی شده‌اند باعث نشتی پیستون خواهد شد. البته این مورد از طرف سازندگان روغن‌های سنتتیک با دلایل قابل قبولی رد می‌شود اما در عمل این مشکل در خودروهای قدیمی دیده شده است. اگر سال‌هاست از روغن مینرال استفاده می‌کنید و خودرویتان دارای تکنولوژی قدیمی است، از این نوع روغن‌ها استفاده نکنید اما در صورتی که خودرویی با تکنولوژی نسبتاً جدید دارید و از بی‌خطر بودن تعویض روغن از مینرال به سنتتیک یا نیمه سنتتیک مطمئن هستید، از نوعی که برپایه PAO ساخته شده است استفاده کنید و این موضوع را نیز از یاد نبرید که با تعویض روغن از مینرال به سنتتیک، رسوبات پخته شده روغن‌های مینرال از روی قطعات موتور کنده و در موتور غوطه‌ور می‌شوند و پس از مدتی موتور از کار می‌افتد. به همین علت قبل از این تعویض باید موتور را یا به طور کامل رسوب زدایی و یا از روغن‌های فلاشینگ (Flush Oil) استفاده کنید (این نوع روغن فقط مخصوص تمیزکردن موتور است)؛ به این ترتیب که روغن مینرال را بدون تعویض فیلتر تخلیه و روغن فلاشینگ را جایگزین کنید و اجازه دهید موتور ۲۰ دقیقه در جا کار کند، پس از آن می‌توانید روغن فلاشینگ را تخلیه، فیلتر را تعویض و روغن سنتتیک یا نیمه سنتتیک را جایگزین کنید