روغن دنده هاي آينده مترجم: مهندس فرهاد بنويدي در نخستين بخش اين مقاله به ويژگي هاي روغن دنده هاي آينده، خواص آنها و مقايسه اين قبيل روغنها با روغن دنده هاي كنوني آشنا شديم و اينك قسمت دوم و پاياني آن از نظرتان مي گذرد. در مقياس ميكروسكوپي، سطوح كليه فلزات صاف نبوده و داراي برآمدگي و فرو رفتگي هستند. اين برآمدگي ها در فشار بارهاي شديد با يكديگر تماس پيدا مي كنند و دماي لحظه اي نقطه تماس آنها به دمايي حدود1000 درجه فارنهايت مي رسد. از طرفي فشار در منطقه تماس از تنش تسليم فولاد يعني 175000PSI تجاوز مي كند. تنها تكنولوژي Al-Mg-Si چنين شرايطي را تحمل كرده و پس از سالها استفاده در دماها و بارهاي شديد، سالم و دست نخورده باقي     مي ماند. گرافيت و PTFE توانايي تحمل بار مناسبي نداشته و موليبدن نيز تبديل به يك تركيب ساينده مي شود. بنابراين مي توان درك كرد كه چرا هنگامي كه تكنولوژي Al-Mg-Si در روغن هاي دنده به كار گرفته مي شود، پس از گذشت سالها، سايش بسيار كمي در آن مشاهده مي شود.     ابعاد و شكل ذرات پودر Al-Mg-Si به صورت دقيق كنترل مي شود. اين ذرات از طريق جذب بين ذره اي، يك پوشش تك لايه اي بر روي سطح فلزات ايجاد مي كنند. به اين ترتيب اين ذرات هنگامي كه لايه هيدروديناميكي روغن از بين مي رود از تماس فلز به فلز جلوگيري به عمل مي آورند.     تكنولوژي لايه جامد، پيشرفتي در علم روانكاري محسوب مي شود. اين روش در ماموريت هاي فضايي داراي سرنشين NASA و تعدادي از كاربردهاي نظامي استفاده شده است. اين نوع تركيبات در روانكارهاي زنجيرهاي كوره و اسپري هاي فيلم خشك متداول بوده و يكي از بخش هاي كليدي نسل بعدي روغن هاي دنده هستند.     شركت توليدكننده ياتاقان هاي FAG از جمله شركت هايي است كه از اين تكنولوژي استفاده كرده و23 درصد كاهش اصطكاك را نسبت به حالتي كه روغن هاي دنده معمولي استفاده مي شوند تجربه كرده و گزارش داده است.     همچنين با انجام آزمايش (ASTM 2266) FZG قدرت محافظت با اين روغن ها در برابر بارهاي ناگهاني مشاهده شده كه به13 مرحله منتهي مي شود در حاليكه روغن هاي دنده معمولي به12 مرحله مي رسند.     نتايج آزمايش FZG نشان مي دهد كه ميزان سايش روغن هاي دنده معمولي138 تا263 درصد بيشتر از روغن هاي دنده حاوي روانكار جامد است. كاهش اصطكاك به معناي سايش كمتر، دماي عملياتي كمتر و هزينه انرژي كمتر بوده و كاهش هزينه انرژي به تنهايي گران بودن روغن هاي دنده را جبران مي كند.     شركت Shadow Plastics با استفاده از روانكارهاي دنده پيشرفته، زمان تعويض روغن را از حدود4 تا6 ماه يكبار به هر دو سال يكبار تغيير داد. با استفاده از اين نوع روانكارها سايش در گيربكس ها به ميزان قابل توجهي كاهش يافت و اين به نوبه خود هزينه تعويض قطعات، نيروي انساني و زمان توقف مورد نياز براي تعميرات را تا حد زيادي كاهش داد. اين ميزان كاهش هزينه بيش از5 هزار دلار در سال بود. هر چند با گران شدن قطعات و افزايش هزينه نيروي انساني، نمي توان به راحتي صرفه جويي كلي را تخمين زد ولي اين شركت تاكنون بيش از300 هزار دلار صرفه جويي كرده است.     شركت ديگري در اوهايو، با استفاده از اين روغن هاي دنده هزاران دلار در هزينه قطعات و نيروي انساني صرفه جويي كرد. به طوري كه در طول15 سال هيچكدام از ديفرانسيل هاي ناوگان ماشين آلات و خودروهاي خود را تعمير و تعويض نكرد.     در مسابقات اتومبيل راني NASCAR ، شركت هايي مانند فلون موتوراسپورتز، به اين نتيجه رسيدند كه روغن دنده هاي جديد ضمن روانكاري بيشتر، قادر به كنترل بهتر دماي جعبه دنده هاي دستي و ديفرانسيل ها نسبت به روانكارهاي سنتزي هستند.     شركت Trackmaster كه تا قبل از مصرف روغن دنده هاي جديد، به طور دائم با خرابي ديفرانسيل اتومبيل هاي مسابقه خود روبرو مي شد پس از مصرف روغن هاي دنده جديد توانست ركورد خود را در مسابقات بهبود بخشد.          صرفه جويي در مصرف انرژي     چگونه روانكارها مي توانند در مصرف انرژي نقش داشته باشند و باعث صرفه جويي شوند؟ مطابق با قانون بقاي انرژي، انرژي نمي تواند مصرف يا توليد شود و تنها از يك شكل به شكل ديگر تبديل مي شود.     براي صرفه جويي در مصرف انرژي مي بايست اصطكاك يك ماشين كاهش يابد. اين وضعيت همچنين اثر مطلوبي بر كاهش سايش و دماي عملياتي داشته و در نتيجه عمر روانكار و قطعه روانكاري شونده افزايش مي يابد. جعبه دنده هايي كه در فشار بار بيش از حد كاركرده و يا داراي ابعاد كمتر از مقادير مورد نيازند (كه با85 درصد ظرفيت يا بيشتر كار مي كنند) بهترين موارد براي صرفه جويي در مصرف انرژي هستند. با جايگزيني روغن اين جعبه دنده ها به روغن هاي دنده جديد مصرف انرژي15 درصد كاهش مي يابد.     براي مثال شركت Hunts mean Packaging با كاهش جريان الكتريسته به ميزان12 آمپر در يك اكسترودرها به رقم 04/3308دلار صرفه جويي در سال رسيدند.     در مورد مشابه ديگر، شركت Lindamar Industries با صرفه جويي در مصرف انرژي در جعبه دنده هاي Kollman در اكسترودرها يك هزار و 89/468 دلار در هزينه ها صرفه جويي كردند.     همچنين شركت 2/8Blackhawk آمپر كاهش جريان در جعبه دنده پمپ را گزارش كرد و شركت Bridgeport با كاهش جريان در كاهش دهنده دنده اريتورها. 60/611 دلار در يك واحد خود صرفه جويي كردند و پس از91 روز سرمايه بازگشت. رقم صرفه جويي كلي(8 واحد) در طول يكسال4 هزار و800 دلار است.          اكسيداسيون     براي افزايش دوام روغن بايد آن را خنك نگه داشت. هر چه روغن داغتر باشد سريعتر اكسيد مي شود. هيدروكربنهاي موجود در روغن با اكسيژن موجود در هوا واكنش داده و به اسيدهاي آلي تبديل مي شوند. اين وضعيت را با بالارفتن عدد اسيدي كل (TAN) و تيره شدن رنگ روغن مي توان تشخيص داد. با پيشرفت اكسيداسيون، هيدروكربنها و اسيدهاي آلي از طريق پليمريزاسيون به وارنيش و لجن تبديل مي شوند. به علاوه، در صورتي كه روغن با كاتاليزورهايي نظير آب، گرد و غبار و ذرات فلزي ناشي از سايش آلوده شود،‌سرعت اكسيداسيون شدت     مي يابد. با تمامي اين اوصاف تركيبات ضد اكسيداسيون تنها تا حدي قادر به فعاليت هستند. صرف نظر از اينكه روغن، سنتزي يا معدني باشد، عمر واقعي آن در شرايط اكسيداسيون به ميزان زيادي به رفتار آن در برابر آب و مقدار اصطكاكي كه در حضور اين روغن به وجود مي آيد بستگي دارد.     طول عمر روغن دنده را مي توان با جلوگيري از شرايط حادي كه در مراحل اوليه باعث اكسيداسيون مي شوند افزايش داد. (براي مثال، روغن از آب جدا مي شود، روغن در دماهاي كمتري كار مي كند و ذرات فلزي ناشي از سايش كمتري توليد مي كنند.)     شركت Henrico WWTP با وجود استفاده از روانكار سنتزي با عمر پايين روغن مواجه بودند. هنگامي كه از روغن دنده با تكنولوژي جديد استفاده كردند، آمپراژ جريان 2/13 درصد كاهش يافته و در حال حاضر دماي جعبه دنده ها12 تا20 درجه فارنهايت پايين تر آمده است. عمر روغن با شرايط دمايي جديد به بيش از دو برابر افزايش يافته است.     شركت ديگري در نيوزيلند با مشكل تشكيل وارنيش و رسوب كربني بر روي سطوح دنده ها، ياتاقان ها مواجه بود. هنگامي كه روغن معدني معمولي با روغن دنده با تكنولوژي جديد تعويض شد، توليد وارنيش متوقف شده و ميزان آمپر جريان نيز10 درصد افت كرد.     همچنين شركت Smurfit-Stone در كانادا با روي آوردن به روغن دنده با تكنولوژي جديد دماي عملياتي خود را از175 به143 درجه فارنهايت رسانيد. نتايج مشابهي با ساير جعبه دنده ها نيز مشاهده شد و در نهايت با كاهش دماي عملياتي، عمر روغن از6 ماه به7 سال افزايش يافت.          نشتي جعبه دنده ها     سازگاري با آب بند موضوعي است كه در بيشتر مواقع در فرمولاسيون روغن هاي دنده به آن توجهي نمي شود. بسياري از روغن پايه هاي ارزان قيمت داراي درصد زيادي از آروماتيك ها بوده كه در نتيجه به شلنگ ها و آب بندهاي لاستيكي آسيب مي رسانند.     در صورتي كه روغن هاي پايه پارافينيكي كه با دقت آزمايش و انتخاب شده اند، به سرعت از آب جدا شده و به لاستيك ها صدمه نزنند عمر آب بندها و شلنگ هاي لاستيكي افزايش مي يابد. اين به نوبه خود به معناي نشتي كمتر، هدر رفتن كمتر و سرريزي روغن كمتر است.     شركت Toro سازنده معروف ماشين آلات چمن زني كه به طور دائم با مشكل نشتي و گرماي بيش از حد گيربكس هاي خود روبرو بود، بعد از مصرف روغن دنده پارافيني توانست دماي عملياتي را كاهش دهد. در حالي كه عمر آب بندها و جعبه دنده هاي اين شركت در گذشته،6 ماه بود ولي بعد از روي آوردن به روغن جديد، پس از گذشت3 سال هنوز با مشكلي مواجه نشده اند.          فرمولاسيون     روغن دنده پيشرفته جديد به منظور دستيابي به بالاترين عملكرد و عمر طولاني تر با دقت بسيار زيادي فرموله و ساخته مي شود. فرمول اين روغن به اين صورت مي باشد:     درصد تركيبات پارافيني روغن پايه به اندازه اي است كه بتواند مواد غيرقطبي را در خود نگه داشته و از مولكول هاي قطبي آب جدا شده و از تشكيل امولسيون كه روغن هاي دنده معمول با آن مواجه مي شوند جلوگيري كند. ساختار پارافينيك روغن پايه همچنين باعث مي شود كه اين روغن با آب بندهاي لاستيكي سازگار باشد. از طرفي ميزان اجزاي آروماتيك اين روغن نيز بايد به حدي باشد كه روغن پايه توانايي حل كردن افزودني ها را بدون استفاده از استرها در خود داشته باشد تا افزودني هاي با كيفيت بالا را در مخلوط نهايي روغن حفظ كند.     - يك تركيب چسبنده كه با نگهداري روغن بر روي دنده ها، ضمن محافظت در برابر خوردگي، لايه روانكار را حتي پس از فواصل توقف طولاني در لحظه راه اندازي بر روي دنده ها نگه دارد. اين ماده حتي هنگامي كه آب زيادي وارد جعبه دنده مي شود لايه روانكار را بر روي دندانه دنده ها حفظ مي كند.     - يك روانكار جامد كه توانايي تحمل بارهاي شديد و دماهاي زياد نقطه اي را داشته باشد، بدون اينكه كلوخه شده و موجب سايش شود.     افزودني اي پي (كه در روغن هاي دنده مرسوم است) به عنوان آخرين لايه روانكاري كه در حالت ذخيره باقي بماند (بعد از لايه روغن و لايه روانكار جامد)          نتايج     همان طور كه در مثال هاي اين مقاله مشاهده شد، نتايج استفاده از روغن دنده پيشرفته جديد بسيار چشمگير است:     - كاهش دماهاي عملياتي (گرماي ناشي از اصطكاك كمتر)     - حذف امولسيون و كف     - صرفه جويي در مصرف انرژي (اتلاف انرژي كمتر ناشي از اصطكاك)     - افزايش عمر قطعات و اجزاي مكانيكي آن(به دليل اصطكاك و سايش كمتر)     - كاهش فواصل توقف و در نتيجه ثابت نگه داشتن ميزان توليد محصول     - كاهش دفعات تعويض روغن (روغن براي چندين سال عمر مي كند) و هزينه هاي دفع روغن     - كاهش هزينه هاي تعميراتي (قطعات و نيروي انساني مورد نياز براي تعميرات و تعويض روغن)     - 15 درصد صرفه جويي در مصرف انرژي براي گيربكس هايي كه در فشار بارهاي سنگين كار مي كنند (آمپراژ كمتري براي انجام دادن همان كار مورد نياز است)     - افزايش عمر روغن در گيربكس ها به ميزان5 تا10 سال (كاهش ذرات فلزي ناشي از سايش، كاهش اكسيداسيون روغن به معناي كاهش دفعات تعويض روغن)     - صرفه جويي انرژي الكتريكي به تنهايي هزينه بالاي تعويض ماهيانه روغن را جبران مي كند، به طوري كه روغن بدون نياز به تعويض، سال ها عمر مي كند.     از آنجايي كه هزينه تعويض روغن5 برابر هزينه خريد آن است، با دو برابر شدن فاصله تعويض روغن، بلافاصله اثر آن بر روي هزينه نيروي انساني قابل مشاهده است.     به طور حتم در آينده تعميرات كنش گرايانه كه در نتيجه استفاده از روغن دنده با تكنولوژي جديد به دست مي آيد، نقش عمده اي در سودآوري شركت هايي كه بر روي افزايش بازدهي خود متمركز شده اند، ايفا خواهد كرد.     همچنين اين روش با توجه به صرفه جويي5 تا15 درصدي در مصرف انرژي، يكي از بهترين روش ها براي رسيدن به اهداف اجلاس كيوتو خواهد بود كه كه شامل حفظ منابع محدودِ در اختيار ما و محافظت محيط زيست زمين براي نسل هاي آينده است.           منبع: اينترنت      □ تعداد خوانندگان اين مطلب: 511