طبقه بندی روغن
طبقه بندي روغن‌دنده
روغن‌دنده ها به‌طور کلي به دو دسته‌ي روغندندههاي صنعتي و روغندندههاي خودرو تقسيم مي‌شوند.
روغن‌دنده‌ي خودرو
روغندندههاي خودرو که در ايران به واسکازين معروفند، شامل دو نوع معمولی (دستی) و اتوماتيک (ATF) هستند.
روغن‌دنده‌ي معمولی
روغندندههاي معمولی در خودروهايي که جعبه‌دنده‌ي معمولی يا دستي دارند مورد استفاده قرار مي‌گيرند. مواد افزودني مورد استفاده در روغندندههاي معمولی عبارتند از ضدزنگ، ضدكف، پايينآوردندهي نقطهي ريزش، بازدارندهي اکسيداسيون و در برخي موارد نيز مواد افزودني بهبوددهندهي خواص اصطکاکي و مواد EP. از خصوصيات مهم عملکرد روغندندههاي معمولی مي‌توان به ظرفيت تحمل بار و گرانروي اشاره كرده روغندندهها را براساس اين ويژگي طبقه‌بندي مي‌کنند. مهمترین و معروف ترین طبقه بندی روغنهای دنده معمولی توسط انجمن نفت آمريکا (API) ارایه شده است که در زیر مشخص است.
API-GL-1
روغندندههايي با اين سطح کيفيت در انتقال‌دهنده‌هاي دستي با شرايط عملکرد متوسط (فشار پايين و سرعت لغزش بسيار کم) مورد استفاده قرار مي‌گيرند. به‌دليل شرايط عملکرد سبک و ملايم اين روغنها استفاده از نفت خام و يا روغن تصفيه‌شده در آنها مقدور است.در صورت نياز از مواد افزودني بازدارندهي اکسيداسيون، ضدزنگ و پايينآورندهي نقطهي ريزش براي بهبود خواص روانکاري در اين روغنها استفاده مي‌شود. در اين روغنها نبايد از مواد افزودني بهبوددهندهي خواص فيزيکي و فشارپذير استفاده کرد. اين روغن براي استفاده در انتقال‌دهنده‌هاي دستي ماشين‌هاي سواري مناسب نيست و در برخي از انتقال‌دهنده‌هاي دستي تراکتورها و کاميونهاي استفاده مي‌شود. این دسته از روغنها امروزه مورد استفاده قرار ميگيرد.
API-GL-2
روغندندههايي با اين سطح کيفيت براي اتومبيل‌هايي با محورهاي دنده حلزوني که روغنها با سطح مرغوبيت API-GL-1 براي سرعت لغزش، بار و درجه‌حرارت آنها مناسب نيستند، استفاده مي‌شود. اين روغنها شامل مواد افزودني ضدسايش يا بهبود‌دهنده‌هاي استحکام لايه و مقدار کمي مواد افزودني فشارپذير که دنده‌هاي حلزوني را محافظت مي‌کنند، مي‌باشند. این دسته از روغنها امروزه مورد استفاده قرار نميگيرد.
API-GL-3
روغندندههايي با اين سطح کيفيت براي انتقال‌دهنده‌هاي دستي و محورهاي دنده مخروطي- مارپيچ که شرايط عملکرد نسبتاً سختي (متوسط تا سخت) از نظر سرعت و بار دارند، به‌کارمي‌روند. با توجه به اين شرايط عملکرد، روغنی مناسب است که ظرفيت تحمل بار آن بيشتر از روغن با سطح کيفيتAPI-GL-1 و کمتر از روغن با سطح کيفيت API-GL-4 باشد. روغن با سطح کيفيت API-GL-3 براي دنده‌هاي هيپوئيد به‌کار نمي‌رود. این دسته از روغنها امروزه مورد استفاده قرار نميگيرد.
API-GL-4
روغندندههايي با اين سطح کيفيت در محور‌هايي با دنده‌ي هيپوئيد و دنده‌هاي مخروطي مارپيچ که شرايط عملکرد نسبتاً سختي (متوسط تا سخت) از نظر سرعت و بار دارند، استفاده مي‌شود. اين روغنها مي‌توانند در سيستم‌هاي انتقال‌دهنده‌ي دستي و ميل کاردان به‌کار مي‌روند. این دسته از روغنها امروزه مورد استفاده قرار ميگيرد.
API-GL-5
روغندندههايي با اين سطح کيفيت در دنده‌ها به‌ويژه دنده‌هاي هيپوئيد و در محور‌هايي که تحت شرايط عملکرد سرعت بالا، بار ناگهاني يا سرعت پايين و يا گشتاور بالا قرار مي‌گيرند، به‌کار مي‌روند. این دسته از روغنها امروزه مورد استفاده قرار ميگيرد.
API-GL-6
روغندندههايي با اين سطح کيفيت براي دنده‌هايي با چرخ‌دنده‌هاي بسيار کوچک (پينيون‌ها) مورد استفاده قرار مي‌گيرند. اين چرخ‌دنده‌ها به محافظت بيشتري در برابر خوردگي نياز دارند. روغن‌هايي با سطح کيفيت API-GL-6 بيشتر از روغن‌هايي با سطح کيفيت API-GL-5 مي‌توانند از چنين دنده‌هايي حفاظت کنند.اين سطح کيفيت براي روغنها کم‌کم منسوخ شده‌است و کاربرد چنداني ندارد.
API-MT-1
روغن‌هايي ا سطح کيفيت API-MT-1براي استفاده در ميل‌کاردان‌ها و انتقال‌دهنده‌هاي همزمان ماشين‌هاي سواري و کاربردهايي با شرايط سخت مناسب نيستند. بايد از استفاده‌ی مخلوط روغن با اين سطح کيفيت و روغن‌موتور اجتناب کرد.امروزه مورد استفاده قرار ميگيرد.
طبقه‌بندي بر اساس گرانروي
طبقه‌بندي گرانروي روغندندههاي معمولی خودرو بر اساس طبقه‌بندي انجمن مهندسين اتومبيل (SAE) صورت گرفته‌است. طبق اين طبقه‌بندي روغندندهها به هفت دسته تقسيم‌بندي مي‌شوند. در طبقه‌بندي SAE گرانروي در درجه‌حرارت‌هاي بالا و پايين اندازه‌گيري شده‌است.
در درجه‌حرارت بالا گرانروي سينماتيک و برحسب سانتي‌استوک است. در درجه‌حرارت‌هاي پايين، گرانروي به‌وسيله‌ي روش بروکفيلد (گرانروی ديناميک) اندازه‌گيري مي‌شود و واحد آن سانتي‌پوآز است. گرانروي در درجه‌حرارت‌هاي بالا (°C 40 و °C 100) مربوط به خواص سايشي، صدا و نشتي روغن مي‌باشد و در درجه‌حرارت‌هاي پايين مربوط به بررسي خواص جريان است
روغن‌دنده‌هايی که درجه‌هاي گرانروي آنها با حرف W همراه هستند، براي کاربرد در درجه‌حرارت‌هاي پايين (زمستان) و روغن‌دنده‌هايی که درجه‌هاي گرانروي آنها فاقد حرف W است، براي کاربرد در درجه‌حرارت‌هاي بالا (تابستان) طراحي شده‌اند.
روغن‌دنده‌ي اتوماتيک (ATF)
اين روغنها در سيستم‌هاي انتقال هيدروليک خودروهايي که جعبه‌دنده‌ي آنها اتوماتيک است، مورد استفاده قرار مي‌گيرند. اين سيستم‌ها امروزه در بيشتر ماشين‌هاي سواري و برخي از کاميون‌ها به‌کار گرفته مي‌شوند.فرمولاسيون روغندندههاي اتوماتيک نسبت به روغندندههاي معمولی پيچيدگي بيشتري دارد و گاهي مواد افزودني موجود در آن به 15 نوع مي‌رسد. روغن‌پايه‌ي به‌کاررفته در ساختار روغن‌دنده‌ي اتوماتيک بسيار سبک است و مقدار زيادي مواد افزودني دارد که موجب مي‌شود دنده‌ها به راحتي جابه‌جا شوند.
مهمترين خواص روغندندههاي اتوماتيک عبارتند از:
- انتقال حرارت
- مقاومت در برابر اکسيدشدن
- قابليت سازگاری با کاسه‌نمدها
- جلوگيري از سايش (جهت محافظت از دنده‌ها)
- روغن‌کاري
- مقاومت در برابر کف‌کردن
- شاخص گرانروی بالا
- خاصيت ضدخوردگی
- کيفيت خوبب انتقال قدرت
روغندندههاي اتوماتيک گرانروي کمي دارند و براي به‌کارگيري در سيستم‌هاي انتقال قدرت مناسب‌اند. در مورد روغندندههاي اتوماتيک طبقه‌بندي خاصي وجود ندارد و شرکت‌هاي سازنده‌ي خودرو، خود استانداردهاي خاصي را براي روغن‌هاي مورد استفاده تعريف کرده‌اند. برخي از اين استانداردها عبارتند از:
Mercon (مربوط به شرکت فورد موتور)
Dexron (مربوط به شرکت جنرال موتور)
دنده ها و روانکاری
دنده ها اجزایی مکانیکی هستند که شامل انتقال‌دهنده‌ها، گردنده‌ها و افزايش‌دهنده‌های قدرت مي‌باشند. هدف از روانکاري دنده‌ها و استفاده از روغن‌دنده، جلوگيري از لغزش بين داندانهها و جدا نگهداشتن سطوح فلزي که روي يکديگر حرکت ميكنند، کاهش ضريب‌اصطکاک و سايش، ممانعت از خوردگی، جلوگيری از افزايش دما (بر اثر اصطکاک لغزشی- غلتشی)، کاهش سر‌و‌صدا در حين کار، تعويض راحت دنده در درجه‌حرارت‌هاي پايين، بهبود انتقال حرارت، فراهم‌آوردن شرايط نرم و آسان برای انتقال قدرت توسط دنده‌ها و افزايش طول عمر دنده‌ها است.
مشخصات عمومی لازم برای روغنهای دنده شامل موارد ذیل است:
گرانروی مناسب: روغن‌دنده بايد داراي گرانروي مناسب براي تشکيل يک لايه‌ی پايدار روغن در يک سرعت و درجه‌حرارت مشخص باشد. گرانروی يکي از اساسيترين ويژگيها براي اطمينان از ايمنی دنده‌ها و کارکرد بدون صداي آنها مي‌باشد.گرانروی مناسب در درجه‌حرارت عملکرد تضمينی بر توزيع روغن به تمام سطوح و تشکيل لايه‌های روغن در سرعت‌ها و فشارهای موجود می‌باشد.
خواص ضدزنگ و ضدخوردگی: خاصيت ضدزنگ برای محافظت سطوح فلزی در برابر زنگ‌زدگی است. روغندندهها نبايد خورنده باشند، بلكه بايد از خوردگی شيميايی سطوح فلزی جلوگيری کنند. به منظور جلوگيري از خوردگی و مخلوط‌شدن مواد حاصل از زنگ‌زدگی و خوردگی با روغن، روانکار و محيط روانکاری بايد از نظر شيميايی خنثی باشند.
پايداری در برابر کف‌کردن (جلوگيری از تشکيل کف): از آنجا که در صورت تلاطم و هم‌خوردن روانکار و در نتيجه ايجاد کف در روغن، لايهي روغن مناسب و خوبي بر روي دندانهها و دنده تشکيل نميشود، بنابراين ضدکف بودن از نيازهاي بسيار مهم و اصلي روانکار است. اين ويژگی از تشکيل مقادير بيش از حد کف در مخازن و جعبه‌دنده‌ها جلوگيری می‌کند.
آبگريزی: از آنجا که رطوبت موجود در محيط اطراف سيستم دنده به هنگام پايان کار دنده‌ها تمايل به ميعان دارند، از اين‌رو روانکار بايد توانايی جداسازی و دفع آب و يا رطوبت را داشته باشد. روغن بايد دارای قدرت جداشدن سريع از آب و حفاظت در برابر تشکيل امولسيون داشته باشد.
حفاظت سطوح در برابر خراش: روغن‌دنده بايد مانع خراشيدگي سطوح دندانههاي تحت فشار و بار زياد شود.
جلوگيری از سايش سطوح: اين ويژگي در روانکار موجب کاهش سايش، آسيب‌ديدن و از کار افتادن زود هنگام دنده‌ها می‌شود.
پايداری : اين ويژگي در روغن امکان استفاده از آنرا براي مدت طولانيتری فراهم ميکند.
روانسازی: اين ويژگی در کاهش اصطکاک مؤثر است.
چسبندگی: چسبندگی روغن‌دنده از هدر‌رفتن روغن در اثر نيروي گريز از مرکز در سرعت‌هاي بالا جلوگيری ميکند.
سازگاري با کاسه‌نمدها و آب بندها: سازگاری روغن‌دنده با کاسه‌نمدها، از امکان واکنش يا تخريب روغن و کاسه‌نمد جلوگيری می‌کند.
ساختار شيميايي روغن‌دنده:
روغن‌دنده از مخلوط‌کردن روغن‌پايه‌ها (سنتزي، معدني) با مواد افزودني (عوامل EP، ضدسايش و...) به‌دست می‌آيد، که بسته به نوع روغن‌دنده ترکيب درصد اين مواد متفاوت است.
روغن‌پايه‌ها:روغنپايههاي مورد استفاده در روغن‌دنده، روغن‌هاي معدنی و سنتزی مي‌باشند.
در دنده‌هاي صنعتی که احتمال خراشيدگي کم است و شرايط درگيري دندانهها در هم شديد نيست، از روغنپايههای معدنی بيشتر استفاده می‌شود. انتخاب روغن‌معدنی با گرانروي مناسب به قدرت منتقل‌شده و سرعت چرخدنده ها بستگی دارد.
روغنپايههاي سنتزيکه به‌طور عمده در روغن‌دنده به‌کار مي‌روند، روغن‌هاي استري، هيدروکربن‌های سنتزشده ، پليگليکولها و برخي از آروماتيکهايآلکيله هستند.
از مزاياي روانکارهاي سنتزي بر روانکارهاي معدني مي‌توان به بهبود کارايي بر اثر کاهش اتلاف اصطکاکي دنده‌ها، اتلاف کمتر در دنده‌ها به کمک کاهش اصطکاک و به‌کار بردن انرژي کمتر، کاهش دماهاي عملکرد تحت بار موجود، افزايش طول عمر، عدم نياز به سيستم خنککننده و نياز به تعويض روغن 3 تا 5 برابر کمتر نسبت به روغن‌هاي معدني اشاره کرد.
مواد افزودني:
علاوه بر نوع روغن‌پايه، نوع و مقدار مواد افزودني (که به مقدار زيادي به روغن‌پايه‌ي به‌کار رفته بستگي دارد) اثر ويژهاي بر عملکرد و طول عمر انتقال‌دهنده‌ها (دنده‌ها) دارد. بسته به نوع کارکرد روغن‌دنده افزودنيهاي به‌کار رفته در ساختار آن تغيير ميکند. به‌طور کلي در ساختار روغندندهها به منظور بهبود خواص تحمل بار، گرانروي، مقاومت در برابر خراش، خوردگي و ... از مواد افزودني استفاده مي‌شود.
افزودنيهايي که معمولاً در روغن‌دنده (برحسب کاربرد) استفاده مي‌شوند عبارتند از: افزودنيهاي ضدزنگ، ضدسایش، بازدارندههاي اکسيداسيون، عوامل EP یا فشارپذیر، بازدارندههاي خوردگي، بهبود‌دهنده‌هاي شاخص گرانروي، متفرقکنندهها، ضدکف‌ها، پايينآوردندههاي نقطهي ريزش و بهبود‌دهنده‌هاي خواص اصطکاکي.
عواملEP يکي از اجزاء مهم برخي از روغندندهها هستند که از سطوح دندانههاي دنده محافظت مي‌کنند و موجب افزايش طول عمر دنده مي‌شوند. متفرقکنندهها براي حفظ تميزي و پاکيزگي در سيستم دنده به روغن‌دنده افزوده مي‌شوند. در شرايطي که دنده‌ها تحت بارهاي بسيار زياد هستند به‌کاربردن افزودنيهای EP ضروري است. روغندندههاي ساده، مخروطي، حلزوني و مارپيچ با بارهاي خيلي زياد، حاوي افزودنيهاي سولفور کلر و یا فسفردار هستند. اين افزودنيها خواص ضدسايش و فشارپذيري بسيار‌خوبي در محدودهي وسيعي از شرايط ايجاد میکنند.