روغن های هیدرولیک و سیالات انتقال

روغن های هیدرولیک و سیالات انتقال قدرت را در تجهیزات هیدرولیک انتقال می دهند و در کاربردهای انتقال قدرت استفاده می شوند. آنها سیالات تراکم ناپذیری هستند که به عنوان رسانه انتقال قدرت در سیستم های هیدرولیک استفاده می شوند. سیستم‌های قدرت هیدرولیک معمولاً شامل یک پمپ (به عنوان منبع تغذیه)، یک سری لوله یا شیلنگ‌های الاستومری برای انتقال سیال تحت فشار و برخی از انواع کنترل (معمولاً یک سری دریچه‌ها، محرک‌ها یا سیلندرها) هستند. به عنوان رسانه انتقال قدرت، سیالات هیدرولیک در این سیستم ها ضروری هستند.

روغن ها و سیالات هیدرولیک برای تامین انرژی زیادی با استفاده از لوله ها و شیلنگ های نسبتا کوچک استفاده می شود. کاربردهای هیدرولیک معمولی عبارتند از بوم بیل مکانیکی، دیپر و سطل. ترمز هیدرولیک؛ سیستم های فرمان برق؛ سیستم های انتقال مکانیکی؛ آسانسور و ماشین آلات صنعتی عمومی

یک سیستم هیدرولیک پایه این سیستم از یک پمپ (C) برای حرکت سیال از مخزن (A) استفاده می کند تا حرکت خطی را از طریق یک سیلندر (H) فراهم کند.

ویژگی های سیالات

سیالات هیدرولیک معمولاً بر اساس عملکرد آنها در یک سیستم طبقه بندی می شوند. یک سیال منفرد می تواند بیش از یکی از این وظایف را انجام دهد. پنج نوع تابع گسترده عبارتند از:

• انتقال انرژی هیدرولیک

• روانکاری پمپ ها، شیرها و سیلندرهای سیستم

• جلوگیری از خوردگی

• حذف ناخالصی ها و عناصر ساینده

• دفع گرما

صرف نظر از عملکرد اولیه، تمام سیالات هیدرولیک دارای ویژگی های خاصی هستند که آنها را برای استفاده در سیستم های هیدرولیک مناسب می کند.

• روانکاری : سیال باید هر سطح یا جزء در تماس را روغن کاری کند، مخصوصاً آنهایی که دینامیک هستند یا دارای تلرانس های تنگ هستند. ویسکوزیته یک مشخصه مرتبط است که در زیر به تفصیل مورد بحث قرار گرفته است.

• از نظر شیمیایی و فیزیکی پایدار : سیال باید ویژگی های خود را در طول نوسانات فشار زیاد و همچنین در طول ذخیره سازی طولانی مدت حفظ کند. فراریت کم و آرایش غیر سمی نیز از خواص مطلوب هستند.

• دما : روغن یا سیال باید گرمای ناشی از افت فشار، اصطکاک و نشتی را از بین ببرد. در سیستم های خارج از منزل، روغن ها باید در محیط های با دمای پایین پایدار بمانند.

• خاصیت کف کنندگی کم : سیال باید بتواند گازها را بدون کف کردن آزاد کند. کف کردن باعث از بین رفتن سیال و افزایش دمای سیستم می شود.

• مقاومت در برابر آتش و فلاش : در کاربردهای بحرانی یا محیط‌های انفجاری، سیالات باید نقاط اشتعال نسبتاً بالایی داشته باشند. روغن های در نظر گرفته شده برای این کاربردها باید حاوی مواد آرایشی غیر نفتی یا حاوی مقادیر زیادی آب باشند.

• سایر مشخصات فیزیکی : ضریب انبساط پایین و وزن مخصوص پایین به ترتیب برای کاهش حجم و وزن سیستم.

ویسکوزیته

در حالی که چگالی، وزن مخصوص و سایر خواص فیزیکی در ترکیب و استفاده روغن هیدرولیک مهم هستند، ویسکوزیته کلید طراحی و سازگاری سیستم است. در تعریف ساده، ویسکوزیته مقاومت سیال در برابر جریان است. سیالات با ویسکوزیته بالا مانند ملاس به آرامی جریان دارند در حالی که مواد با ویسکوزیته پایین مانند گازها آزادانه جریان دارند. آب اغلب به عنوان یک سیال با ویسکوزیته متوسط ​​در نظر گرفته می شود.

تجزیه و تحلیل ویسکوزیته روغن برای پیش بینی رفتار آن هنگام حرکت از طریق یک سیستم هیدرولیک کلیدی است. روغن‌هایی که خیلی نازک هستند (ویسکوزیته کم) به درستی آب‌بندی نمی‌شوند و منجر به کاهش فشار، نشت و فرسودگی قطعات می‌شوند. سیالات بیش از حد غلیظ (ویسکوزیته بالا) به دلیل فشار زیاد بر پمپ ها و شیرها، کارایی سیستم را کاهش می دهند.

ویسکوزیته را می توان به صورت مطلق یا سینماتیک اندازه گیری کرد. ویسکوزیته مطلق (یا دینامیک) نیروی مورد نیاز برای حرکت یک صفحه افقی نسبت به دیگری با سرعت واحد است، در حالی که هر دو صفحه در فاصله واحدی توسط سیال حفظ می شوند. ویسکوزیته مطلق با قانون اصطکاک نیوتن تعریف می شود که با معادله دیفرانسیل زیر توصیف می شود:

کجا:

τ = تنش برشی (نیرو تقسیم بر مساحت؛ یا F/A )

μ = ویسکوزیته دینامیکی

du/dy = سرعت برشی موضعی

هنگامی که ویسکوزیته مطلق تعریف شد، می توان از این مقدار برای یافتن مقدار مربوط به ویسکوزیته سینماتیکی یا نسبت ویسکوزیته مطلق به چگالی سیال استفاده کرد.

کجا:

ν = ویسکوزیته سینماتیکی

μ = ویسکوزیته مطلق

ρ = چگالی سیال

ویسکوزیته سینماتیکی معمولاً بر حسب m2/s بیان می‌شود ، معیاری که اغلب به عنوان استوک (St) شناخته می‌شود. از آنجایی که این واحد برای بیان عملی ویسکوزیته معمولی روغن بسیار بزرگ است، معمولاً از سنتیستوک ها (cSt) استفاده می شود.

ویسکوزیته سینماتیکی روغن با افزایش دما کاهش می یابد. این ویژگی باید هنگام انتخاب یک سیال برای یک محیط سیستم خاص در نظر گرفته شود.

طبقه بندی ویسکوزیته

ISO 3448 ، یک استاندارد بین المللی مشترک برای اندازه گیری ویسکوزیته، تعدادی کلاس برای سیالات صنعتی ویسکوز تعریف می کند. استاندارد اندازه گیری ویسکوزیته را در 40 درجه سانتیگراد (یک دمای مرجع معمولی در ماشین آلات صنعتی) مشخص می کند.

چندین کلاس ویسکوزیته در زیر ذکر شده است. ISO 3448 یک نقطه میانی قابل قبول را تعریف می کند و امکان تغییر 10% را فراهم می کند. این قانون برای محاسبه مقادیر حداقل و حداکثر برای هر کلاس استفاده شد. مقادیر به صورت سنتستوک ارائه می شود.

روغن هایی که برای شرایط شدیدتر و در فضای باز تولید می شوند، معمولاً دارای اعداد کلاس VG بالاتری هستند. به عنوان مثال، سیالات VG 10 برای سیستم های کنترل داخلی مناسب ترین هستند، در حالی که VG 32 برای استفاده در هوای آزاد مناسب است و در کاربردهای خودرو رایج است. VG 150 و بالاتر برای دماهای بسیار بالا در نظر گرفته شده است.

ASTM D2422 یک سیستم طبقه بندی مشابه را ارائه می دهد.

ترکیب سیالات هیدرولیک

جدول زیر اکثر روغن های هیدرولیک رایج و استاندارد را فهرست می کند. نزدیک به 85 درصد روغن های تولیدی بر پایه روغن معدنی هستند. 15 درصد باقیمانده سیالات مبتنی بر پایه های زیستی قابل قبول محیطی یا محلول های مقاوم در برابر آتش (گاهی اوقات آبی) هستند.

گیربکس و سیالات درایو نهایی

سیالات انتقال و محرک نهایی با سیالات هیدرولیک مرتبط اما متمایز هستند. آنها ممکن است از نظر فنی در سیستم‌های هیدرولیک اختصاصی استفاده شوند، اما معمولاً برای سازگاری با مهر و موم و سایر اجزای درون گیربکس طراحی شده‌اند.

سیالات انتقال

مایعات انتقال برای کارکرد و روانکاری اجزای انتقال استفاده می شود. گیربکس ها ممکن است به صورت دستی یا اتوماتیک طراحی شوند و مایعات درگیر برای هر نوع سیستم به شدت متفاوت است.

اکثر سیستم های انتقال اتوماتیک از مایع گیربکس اتوماتیک (ATF) به عنوان مایع هیدرولیک و همچنین روان کننده دنده استفاده می کنند. سیالات انتقال اتوماتیک ممکن است توسط یک پمپ تحت فشار قرار گیرند و به روشی مشابه سایر سیستم های هیدرولیک توسط سوپاپ ها تنظیم شوند. ATFها باید دقیقاً طوری طراحی شوند که دماهای شدید، کیفیت روانکاری دقیق و سازگاری با تمام اجزای انتقال را داشته باشند. به همین دلیل، سازندگان بزرگ مایعات خاصی را برای استفاده در گیربکس وسایل نقلیه خود طراحی می کنند. پایداری، دقت و طول عمر طولانی ATF ها با استفاده از افزودنی های متعدد - از جمله پخش کننده ها، آنتی اکسیدان ها و اصلاح کننده های اصطکاک - در طراحی آنها به دست می آید.

گیربکس های دستی از روان کننده های دنده اختصاصی استفاده می کنند که می تواند از روغن معدنی مستقیم گرفته تا مایعات مصنوعی با افزودنی های متعدد متغیر باشد. روغن‌های دنده معمولاً چسبندگی کمتری نسبت به ATF دارند و در دماهای پایین‌تر کار می‌کنند. مؤسسه نفت آمریکا (API) روغن‌های دنده را با استفاده از شش علامت خدمات طبقه‌بندی می‌کند که در سمت راست نشان داده شده‌اند.

مایعات درایو نهایی

سیالات محرک نهایی برای روانکاری آخرین مجموعه اجزای انتقال که شامل درایو نهایی و دیفرانسیل است استفاده می شود. بسیاری از مایعات محرک نهایی، روغن‌های دنده‌ای مبتنی بر سیلیکون هستند که دارای اتلاف حرارت عالی برای سازگاری با دماهای بالا هستند.

محصولات و خدمات مرتبط

• گریس های دی الکتریک و سیالات عایق

  گریس‌های دی‌الکتریک و سیالات عایق به پایانه‌های الکتریکی در تجهیزات ولتاژ بالا اعمال می‌شوند تا تخلیه‌ها را به حداقل برسانند، سطوح غیررسانا را عایق و روان کنند، رطوبت را از بین ببرند و گرما را هدایت کنند.

• سیالات انتقال حرارت و روغن های حرارتی

  سیالات انتقال حرارت، روغن‌های حرارتی، خنک‌کننده‌های در گردش و مایعات بخاری برای حمل انرژی حرارتی در کاربردهای گرمایش فرآیند و سرمایش ماشین استفاده می‌شوند.

• گریس های صنعتی

  گریس های صنعتی ژل های غلیظ شده ای هستند که از مواد طبیعی، مصنوعی یا نیمه مصنوعی تشکیل شده اند. آنها از سطوح خارج نمی شوند و در انواع کاربردهای روانکاری، آب بندی و حذف استفاده می شوند.

• روان کننده های صنعتی

  روان کننده های صنعتی روغن ها، سیالات، گریس ها و سایر ترکیباتی هستند که برای کاهش اصطکاک، اتصال یا سایش و حذف رطوبت طراحی شده اند. ویژگی های تخصصی ممکن است رسانایی حرارتی را در سرتاسر رابط های حرارتی افزایش دهد یا مقاومت الکتریکی را در سراسر اتصالات الکتریکی کاهش دهد.

• روان کننده ها، خنک کننده ها و سیالات فلزکاری

  روان کننده ها، خنک کننده ها و سیالات فلزکاری، پوشش ها و حامل های تخصصی برای کاربردهای شکل دهی فلزات، برش فلزات، پوشش دادن، پرداخت و سنگ زنی هستند.

• انتشارات قالب و عوامل رهاسازی

  مواد رهاسازی و رهاسازی قالب، روغن‌های روان‌کننده، روان‌کننده‌های جامد، موم‌ها، مایعات یا پوشش‌هایی هستند که از چسبیدن یا چسبیدن سایر مواد به سطح زیرین جلوگیری می‌کنند.

• روغن های مصنوعی، گریس ها و روان کننده ها

  روغن های مصنوعی، گریس ها و روان کننده ها بر اساس ترکیبات مصنوعی مانند سیلیکون، پلی گلیکول، استرها، هاضم ها، کلروفلوئوروکربن ها (CFC) و مخلوطی از مایعات مصنوعی و آب هستند. 

• مراجع

• مهندسی ABC - طبقه بندی ویسکوزیته و ماشین حساب

• LubeWhiz - سیالات هیدرولیک

• https://www.globalspec.com/