دانلود مقاله روغن‌ های روان کننده

بخش یکم

معرفی روغن‌ های روان کننده

روغن‌ های معدنی

روغن‌های معدنی از نفت خام حاصل می‌شند.

نفت خام مخلوطی از هیدروکربن‌ها می‌باشد و محتویات غیر هیدروکربنی بر اساس نوع نفت خام متغیر است.[1]

متوسط ترکیب مولکولی نفت خام به شرح زیر است:

          %87- 82       ( C) کربن

          %15-10        ( H) هیدروژن

          %7 – 01/0     ( S) گوگرد

          %2 - 0                    ( O) اکسیژن

          %8/0 - 0       ( N) نیتروژن

          %1/0 – 0       فلزات

نفت خام نه تنها برای تولید قدرت استفاده می‌شود بلکه به عنوان ماده اولیه نیز محسوب می‌شود.

عملیات ساخت روغن پایه شامل مراحلی می‌شود که طی آن مواد نامرغوب از برش روغن جدا شده و یک روغن پایه با کیفیت مورد نظر تولید می‌شود.

شمای ساده جریان روغن‌سازی در مراحل زیر صورت می‌پذیرد:

1- تقطیر در خلاء

2- آسفالت‌گیری

3- استخراج آروماتیک‌ها

4- واکس‌گیری

5- هیدروژنه کردن

گروه‌بندی روغن‌های معدنی

          روغن‌های معدنی مخلوط هیدروکربن‌ها می‌باشند.

جدول 1، ساختار ترکیبات هیدروکربنی را برای شش نوع مختلف از مولکول هیدروکربن نشان می‌دهد.

          بطور کلی، روغن‌های معدنی مخلوط ترکیبات هیدروکربنی اشباع شده و غیر اشباع زنجیره‌ای و حلقوی می‌باشند.

          روغن‌های معدنی به صورت ساده به طبقه‌‌های زیر دسته‌بندی می‌شوند:

روغن‌های پارافینی که بیش از 75 درصد پارافین دارند.

روغن‌های نفتنی که بیش از 75 درصد نفتن دارند.

روغن‌های آروماتیک که بیش از 50 درصد آروماتیک دارند.

روغن‌های پارافینی

          روغن‌های با پایه پارافینی تهیه شده از نفت خام، از مقدار نسبتاً زیادی آلکان تشکیل شده است.

روغن پایه خاورمیانه و دریای شمال از نوع پارافینی می‌باشد.

فرآیند تهیه آن حذف آروماتیک‌ها و موم‌گیری می‌باشد.

          روغن‌های با پایه پارافینی دارای خواص ویسکوزیته / دمای خوب، شاخص گرانروی بالا، عملکرد مناسب در دمای پایین و پایداری خوبی در مقابل اکسیداسیون دارند.

در اصطلاحات صنایع نفت نام حلال خنثی (SN) به روغن پارافینی اطلاق می‌گردد که در آن حلال اشاره به روغن پایه‌ای دارد که با حلال تصفیه شده و خنثی  به معنا آن است که PH آن خنثی است.

روغن‌های پارافینی که دارای شاخص گرانروی بسیار زیاد هستند را با علامت اختصاری (HVI) مشخص می‌کنند.

          بیشترین روغن‌های پایه تولید شده در جهان از نوع پارافینی بوده و در یک محدوده از ویسکوزیته که سبک‌ترین آنها روغن دوک و سنگین‌ترین آنها روغن برایت استاک است در دسترس می‌باشند.

] 1 [

روغن‌های نفتنی

          روغن‌های با پایه نفتنیک به میزان کمتری نسبت به روغن‌های پایه پارافینیک تولید می‌شوند.

این نوع روغن پایه دارای واکس نبوده و در نتیجه نقطه ریزش آن بسیار پایین است.

اختلاف مهم بین روغن پایه پارافینیک و روغن پایه نفتینیک، اختلاف در شاخص گرانروی آنها می‌باشد.

زیرا تغییرات گرانروی روغن پایه نفتینیک در مقایسه با روغن پایه پارافینیک نسبت به تغییرات درجه حرارت خیلی بیشتر است.

برای مثال اگر هر دو نوع روغن پایه دارای گرانروی مساوی (53/20 سنتی استوک) در دمای Cْ38 باشند، روغن پایه نفتینیک شاخص گرانروی پایین‌تری (15) نسبت به روغن پایه ارافینیک (100) دارد.

          با توجه به مطالب فوق، در مواقعی که ما به روغنی نیاز داریم که باید در یک دامنه وسیعی از درجه حرارت کار کند (مثل روغن موتور) باید از روغن پایه پارافینیک استفاده نمود تا تغییرات گرانروی زیادی با تغییر درجه حرارت بوجود نیاید، زیرا کم شدن بیش از حد گرانروی در اثر افزایش درجه حرارت باعث صدمه دیدن موتور خواهد شد.

در مواقعی که شرایط به گونه‌ای است که درجه حرارت کارکرد تغییرات زیادی نداشته و همچنین به نقطه ریزش پایین نیاز باشد باید از روغن‌های با پایه نفتینیک استفاده نمود.

] 1 [

          همانطور که گفته شد این نوع روغن‌ها دارای واکس نبوده و مرحله موم‌گیری در مورد آنها انجام نمی‌شود.

حدود نود درصد روان‌کننده‌های مایع از روغن معدنی استفاده می‌نمایند.

روغن‌های سینتتیک

          روغن‌های سنتتیک سیالاتی هستند که برای روانکاری‌های خاص سنتر می‌شوند ( برای مثال روغن‌های استری که از واکنش کاتالیستی اسیدهای چرب و الکل‌ها حاصل می‌شوند).

] 1 [

          روغن‌های سینتتیک از بسیاری جهات بر روغن‌های معدنی برتری دارند مهمترین ویژگی‌های آنها عبارتند از:

نقطه ریزش پایین

فراریت کم (افت تبخیر کاهش می‌یابد)

ارتباط گرانروی – دمای مطلوب

پایداری بالا در برابر پیر شدن

نقطعه اشتعال بالا

مقدار خاکستر کم

پایداری خوب در برابر اکسیداسیون

روغن‌های سینتتیک همچنین دارای معایبی می‌باشند که تعدادی از آنها به شرح زیر است:

خاصیت محافظت از خوردگی

سازگاری با مواد دیگر

قیمت

روغن‌های سینتتیک به صورت زیر دسته‌بندی می‌شوند:‌

روغن‌های استری

استرهای اسید فسفریک

هیدروکربن‌های سنتز شده

پلی آلفااولفین

روغن‌های سیلیکونی

پرفلورئورو پلی اتر

جدول 2 مقادیر متوسط مهمترین خواص تعدادی از گروه‌های روغن‌های سنتتیک را در کنار روغن‌های معدنی نشان می‌دهد.

طبقه بندی روغن‌های روان کننده بر اساس گرانروی:

          در انتخاب روغن برای یک کاربرد خاص، گرانروی اولین عامل انتخاب است.

گرانروی بایستی به اندازه‌ای بالا باشد تا بتواند تشکیل یک لایه مناسب جهت روانکاری روی قطعات بنماید.

از طرف دیگر گرانروی نباید آنقدر زیاد باشد که اصطکاک بین لایه‌های روغن بیش از حد بالا رود.

سه سیستم عددی گرانروی برای شناسایی روغن‌ها، بر اساس دامنه گرانروی آنها وجود دارد دو تا از این سیستم‌ها برای روغن خودرو و سیستم دیگر برای ورغن‌های صنعتی می‌باشد.

] 3 [

الف- طبقه‌بندی گرانروی روغن موتور:

          انجمن مهندسین موتور1 در آمریکا، طبقه‌بندی کاربردی گرانروی J300d را برای موتور پیشنهاد نموده است.

در این طبقه‌بندی گرانروی در دو درجه حرارت Cْ 18- یا Cْ 100 تعیین می‌شود.

دامنه تغییرات گرانروی بر اساس این طبقه‌بندی در جدول 3 نشان داده شده است.

در این طبقه‌بندی پسوند W پس از هر درجه روغن نشان دهنده استفاده از آن روغن در شرایطی است که درجه حرارت محیط پایین است و درجه‌های بدون W مناسب شرایطی هستند که درجه حرارت محیط پایین نباشد.

          روغن را می‌توان طوری فرموله کرد که هم حد گرانروی در Cْ18- یکی از درجات دارای W و هم حد گرانروی در Cْ100 برای یکی از درجات بدون W را بپوشاند.

برای مثال می‌توان روغنی تهیه کرد که گرانروی روغن SAE 10 W را در Cْ18- و گرانروی درجه SAE 40 را در Cْ100 دارا ‌باشد.

این روغن را با علامت SAE 10 E 40 نشان داده و آن را روغن چند درجه‌ای2 می‌نامند.

بطور کلی این نوع روغن‌ها نیاز به ماده افزودنی بالا برنده شاخص گرانروی3 دارند.

] 3 [

(جداول در فایل اصلی موجود است )

سیستم گرانروی SAE امروزه مورد استفاده بسیار زیادی داشته و سازندگان اتومبیل از این سیستم برای تعیین گرانروی مناسب جهت روغن موتور استفاده می‌کنند.

در بازار فروش روغن نیز، این سیستم بسیار معمول می‌باشد.

] 3 [

ب- طبقه‌بندی گرانروی روغن‌محورها و انتقال دهنده‌های غیر اتوماتیک:

          برای طبقه‌بندی گرانروی روغن محور چرخها و انتقال دهنده‌های غیر اتوماتیک از طبقه‌بندی کاربردی J 306C استفاده می‌شود.

این طبقه‌بندی بر اساس اندازه‌گیری گرانروی روغن در درجه حرارت Cْ100 و حداکثر درجه حرارتی که در آن گرانروی روغن به 150 پاسکال ثانیه می‌رسد، تنظیم شده است.

درجه حرارتی که گرانروی روغن به 150 پاسکال ثانیه می‌رسد .

بوسیله سرد کردن روغن طبق روش ASTEM D 2983 و بوسیله ویسکومتر بروکفیلد2 بدست می‌آید.

] 6 [

حدود گرانروی برای این نوع روغن‌ها در جدول 4 آورده شده است و روغن‌های چند درجه از قبیل 90W 80 یا 140W 85 را می‌توان در این سیستم طبقه‌بندی فرموله نمود.

ج- طبقه‌بندی گرانروی برای روغن‌های صنعتی:

          این طبقه‌بندی با همکاری ASTM و ASLE1 بوجود آمده است.

گرانروی‌های تعیین شده بوسیله این سیستم در Cْ40 گزارش می‌شود.

برای بدست آوردن گرانروی می‌توان از روشهای ASTM D 2422، استاندارد ملی امریکا (Z11 , 232)، انستیتو استاندارد بریتانیا (BS 4231) و استاندارد DIN 515192 و سیستم ISO.

Std.

34483 و استاندارد ملی ایران 6710 استفاده نمود.

این سیستم طبقه‌بندی در جدول 5 نشان داده شده است.

جدول 6 سه طبقه گرانروی را در کنار هم نشان می‌دهد.

] 6 [

] 6 [ جدول 5- سیستم طبقه‌بندی گرانروی برای روغن‌های صنعتی جدول 6- طبقه‌بندی گرانروی بر اساس استاندارد DIN 51 519 طبقه‌بندی روغن‌های روان کننده بر اساس کاربرد: طبقه‌بندی‌های مختلفی از روغن‌های روان کننده رایج است مانند: روان‌کننده‌های مورد استفاده در سیستم‌های تولیدی ( برای مثال روان‌کننده‌های ماشین ابزار و فلزکاری) روان کننده‌های مربوط به اجزاء داخلی سیستم ( برای مثال روغن‌های یخچال، روغن‌های انتقال حرارت و روغن‌های ترانسفورمر) و نگهداری فرآیند ( روان کننده‌های کمپرسور، هیدرولیک، توربین و دنده).

ساده‌ترین روش، طبقه‌بندی روان کننده‌ها بر اساس مورد استفاده آنها از قبیل روان‌کننده‌های مصرفی در یاتاقان، کمپرسور، سیستم‌های هیدرولیک، دنده‌ها، فلزکاری و غیره است.

این طبقه‌بندی مطابق طبقه‌بندی روان‌کننده‌های دیگر مانند روان‌کننده‌های موتور‌های احتراق داخلی1 ، هوایی2 و دریایی3 نیز می‌باشد.

همچنین استاندارد DIN 51502 روغن‌های روان‌کننده را بر اساس خانواده‌شان (کاربرد) در گروه‌های مختلف طبقه‌بندی می‌نماید.

حداقل الزامات برای روغن‌های روان کننده مورد نظر، نحوه برچسب‌زدن بر روی ظرف روان‌کننده‌، وسایل روانکاری و نقاط اصطکاک بر اساس استاندارد DIN تعریف می‌شود.

بخش دوم کاربرد در صنایعروغن‌های هیدرولیک هیدرولیک‌ها انتقال انرژی و علائم را از طریق سیال انجام می‌دهند، یعنی نیرو به رانش، کنترل و حرکت انتقال داده می‌شود.

سیال‌های هیدرولیک می‌توانند از روغن‌های معدنی، سیال‌های سینتتیک ، سیال‌های اشتعال‌ناپذیر بر اساس نوع ماشین‌آلات و تجهیزات مورد استفاده انتخاب شوند، هیدرولیک‌ها قادر به کار کردن باشد.

تولید کنندگان قطعات هیدرولیک تقریباً نیاز همه صنایع از جمله کشاورزی، ماشین‌های بخش ساخت و ساز، نقاله‌ها، صنایع مواد غذایی و بسته‌بندی، چوب بری، ابزارآلات، کشتی سازی، صنایع معدن و فولاد، هواپیمایی، فضاپیما، پزشکی ، فناوری محیط زیست و شیمیایی را تامین می‌نمایند.

بسیاری از صنایع ذکر شده نقش برجسته‌ای در بازار جهانی دارند.

فناوری سیال‌ها سهم عمده‌ای در رقابت این صنایع دارند.

] 3 [ فناوری سیال‌ها یک تکنولوژی اصلی است، بسیاری از کاربردها در صورتی اقتصادی خواهند بود که از تکنولوژی سیال‌ها استفاده شود.

فناوری سیال‌ها چه برای کاربردهای ساکن یا متحرک در سراسر جهان حاضر است.

فناوری سیال‌ها برای محیط‌زیست منفعت دارد.

یک فناوری بی‌ضرر برای محیط زیست است و در فرآیندهای حساس محیط زیستی استفاده می‌شود.

فناوری سیال‌ها در کیفیت زندگی ما سهم دارند.

فناوری سیال‌ها در آینده نیز توسعه پیدا می‌کند زیرا در هر کاری نیاز به نیرو و گشتاور و به عبارت دیگر نیاز به هیدرولیک می‌باشد.

زمینه فناوری سیال‌ها و هیدرولیک‌ها به دو قسمت هیدرواستاتیک‌ها و هیدرودینامیک‌ها طبقه‌بندی می‌شوند.

در سیستم‌های هیدرواستاتیک انتقال انرژی به فشار استاتیک نیاز دارد و بنابراین فشارها زیاد هستند اما شدت جریان کم است.

در سیستم‌های هیدرودینامیک از انرژی جنبشی سیال جریان یافته استفاده می‌شود و بنابراین فشارها کم هستند ولی شدت جریان زیاد است سیال طراحی شده برایک اربردهای هیدرودینامیکی به عنوان روغن‌های انتقال نیرو شناخته می‌شوند و سیال‌های برای کاربردهای هیدرواستاتیک به عنوان روغن‌های هیدرولیک شناخته می‌شوند.

سیال مهمترین جزء سیستم‌های هیدرواستاتیک و هیدرودینامیک می‌باشد.

] 5 [ بعد از روغن موتور، روغن‌های هیدرولیک دومین گروه مهم روان‌کننده‌ها می‌باشند.

میزان مصرف روغن‌های هیدرولیک حدود 15 درصد کل روان‌کننده‌ها است.

در سال 1998 میزان مصرف روغن‌های هیدرولیک پایه معدنی (نفتی) حدود 80 تا 85 درصد کل روغن‌های هیدرولیک در آلمان بوده است.

میزان مصرف سیال‌های اشتعال‌ناپذیر حدود 7 درصد، سیال‌های هیدرولیک تجزیه‌پذیر حدود 5 درصد و سیال های سینتتیک پلی آلفااولفین یا هیدروکربنی حدود 3 درصد می‌باشد.

سیستم‌های هیدرولیک جدید در سه گروه اصلی ساکن، متحرک و هیدرولیک هواپیما طبقه‌بندی می‌شوند.

در سال‌های اخیر کارایی سیستم‌های هیدرولیک به طور ویژه‌ای افزایش یافته است.

افزایش این کارایی در فشارهای بالا، دماهای بالاتر در سیستم و حجم‌های کوچکتر سیستم که باعث افزایش سیرکولاسیون و در نتیجه افزایش تنش در سیال می‌گردد منعکس می‌شود.

توسعه سیال‌های هیدرولیک تا امروز و در افق آینده و کاربرد صحیح آنها اهمیت اقتصادی بسیاری دارد.

کاربردهای بهینه سبب ذخیره انرژی، کاهش زمان نگهداری، کاهش سایش، افزایش عمر ماشین می‌شود و بدین ترتیب صرفه‌جویی با ارزشی را فراهم می‌سازد.

] 5 [ اصل هیدرولیک – قانون پاسکال اصل ماشین جابجایی هیدرواستاتیک بر منبای قانون پاسکال از قرن 17 می‌باشد که بیان می‌کند: فشار وارده به هر قسمت سیال موجب انتقال نیروی معادل در تمام جهات می‌گردد.

این نیرو به طور عمود بر هر سطح داخل سیال یا در تماس با آن عمل می‌کند.

در نتیجه فشار استاتیک در یک سیال می‌تواند موجب انتقال نیرو گردد.

شکل 2 اصل فشار هیدرولیک را شرح می‌دهد.

] 5 [ سیستم‌های هیدرولیک، مدارها و اجزاء انتقال هیدرولیکی نیرو توسط سادگی اجزاء، عمر طولانی، کارایی بالا و جنبه‌های اقتصادی آن مشخص می‌گردد.

تنوع کاربردهای هیدرولیک عمدتاً توسط رفتار سیال هیدرولیک تعیین می‌شود.

] 3 [ اجزاء یک سیستم هیدرولیک مهمترین اجزاء یک سیستم هیدرولیک عبارتند از: پمپ‌ها و موتورها ( مانند پمپ‌های دنده‌ای، دوار پره‌ای و پیستونی) سیلندرهای هیدرولیک ( مانند یک مرحله‌ای و دو مرحله‌ای) شیرها (سوپاپ‌ها) (برای مثال شیرهای کنترل کننده و محدود کننده فشار) اجزاء مدار (‌مانند تانک‌های سیال، سیستم فیلترها، تانک‌های فشار، اتصالات و غیره) آببندها، واشرها .

الاستومرها شکل 3 شرح شماتیک مدار هیدرولیک ساده را نشان می‌دهد.

سیال‌های هیدرولیک ترکیبات سیال‌های هیدرولیک روغن پایه، سیال پایه به طور کلی یک سیال هیدرولیک شامل یک سیال پایه، که معمولاً روغن پایه نامیده می‌شود، و یک ماده شیمیایی، که ماده افزودنی نامیده می‌شود، می‌باشد.

کیفیت و کارایی یک سیال هیدرولیک بستگی به کیفیت سیال پایه و ترکیب مواد افزودنی موجود در آن دارد.

مواد افزودنی خصوصیات معینی را بهبود می‌دهند که سیال پایه نمی‌تواند آن را فراهم آورد یا اینکه نمی‌تواند آن مشخصه را تا حد مورد نیاز تامین نماید.

] 5 [ سیال‌های با پایه روغن معدنی (روغن‌های پارافینی، روغن‌های نفتنی، (White Oils) و یا مخلوط آنها می‌توانند به عنوان سیال پایه، یا روغن پایه بکار روند.

سیال‌ها سینتتیک با پایه روغن‌های هیدروکربنی سینتتیک (روغن‌های (HC، پلی آلفااولفین‌ها (PAO)، روغن‌های استری (POE)، پلی گلیکول‌ها (PAG) در ساخت روغن‌های هیدرولیک به کار می‌روند، این سیال‌ها در برابر آتش مقاوم بوده به سرعت قابل تجزیه به وسیله باکتری‌ها می‌باشند.

روغن‌های گیاهی طبیعی از قبیل روغن منداب1 که اغلب به عنوان سیال هیدرولیک استفاده می‌شوند نیز به سرعت در طبیعت تجزیه می‌شوند.

سیال‌های هیدرولیک با گرید خوراکی معمولاً از White oils ، پلی آلفااولفین و پلی‌گلیکول تهیه می‌شوند.

] 4 [ مواد افزودنی سیال‌های هیدرولیک روانکاری2 مورد نیاز سیال‌های هیدرولیک معمولاً به وسیله مواد افزودنی خاص تامین می‌گردد.

برای رسیدن به نتایج مطلوب معمولاً از مواد افزودنی Package (مخلوط چند ماده افزودنی) استفاده می‌شود.

اجزاء مواد افزودنی می‌توانند مکمل هم باشند یا اثر معکوس بر روی همدیگر داشته باشند.

خصوصیاتی که به واسطه استفاده از مواد افزودنی بهبود می‌یابد شامل پایداری در برابر پیر شدن، حفاظت در برابر خوردگی، حفاظت در برابر سایش، خاصیت فشار‌پذیری، رفتار گرانروی با دما، کف کردن، شویندگی ، جداپذیری از آب، ضریب اصطکاک و موارد دیگر … است.

] 4 [ مهمترین مواد افزودنی سیال‌های هیدرولیک عبارت است از: مواد افزودنی فعال سطحی3 از قبیل بازدارنده‌های زنگ زدگی4، غیر فعال‌کننده‌های فلزات5، بازدارنده‌های سایش6، تغییر دهنده‌های اصطکاک7، شوینده‌ها8، معلق‌کننده‌ها9، و … غیره.

مواد افزودنی فعال در روغن پایه1 از قبیل آنتی‌اکسیدان‌ها2، ضد کف‌ها3، بهبود دهنده‌های شاخص گرانروی4، بهبود دهنده‌های نقطه‌ریزش و غیره.

در طبقه‌بندی اولیه، مواد افزودنی مصرفی در سیال‌های هیدرولیک به دو گروه مختلف، سیستم دارای مواد افزودنی روی و خاکستر و مواد افزودنی فاقد روی و خاکستر (ZAF) تقسیم می‌شوند.

مشخصات اولیه، ثانویه و ثالثیه سیال‌های هیدرولیک وظایف و خصوصیات اولیه سیال‌های هیدرولیک عبارت است از: انتقال فشار و انرژی حرکت انتقال نیروها و حرکت وقتی که از یک روان‌کننده استفاده می‌شود.

به حداقل رساندن سایش زمانی که سطوح لغزشی تحت شرایط اصطکاک مرزی قرار دارند.

به حداقل رساندن اصطکاک حفاظت در برابر خوردگی (فلزات آهنی و غیر آهنی) پراکندگی حرارت ایجاد شده در سیستم توانایی پایدار نگهداشتن خود در دامنه وسیعی از درجه حرارت، داشتن رفتار گرانروی – دما خوب و طولانی کردن عمر ماشین و غیره.

یک سیال هیدرولیک بایستی خواص زیر را تحقق بخشد.

خصوصیات ثانویه: طول عمر کارکرد زیاد، پایداری دمایی خوب، غیر فعال بودن نسبت به مواد سازنده سیستم، سازگاری با فلزات و الاستومرها، جداپذیری خوب از هوا، کم کف کردن، خاصیت فیلتر شدن خوب، خاصیت خوب جدا شدن از آب، پایداری خوب در برابر نیروهای برشی در مورد سیال‌های غیر نیوتنی و موارد دیگر.

] 4 [ خصوصیات ثالثیه: سیال هیدرولیک بایستی تبخیر کمی داشته باشد زیرا منجر به کم شدن فشار بخار می‌گردد، سمی نباشد، از لحاظ محیطی ایمن باشد، اشتعال‌پذیری کمی داشته باشد و غیره.

سیال‌های هیدرولیک که دارای کارآیی خاصی هستند نیاز به مشخصات ویژه‌ای دارند که با استفاده از روغن‌ پایه برآورد نمی‌شود.

مواد شیمیایی خاص (مواد افزودنی) جهت بهبود کامل نمودن کارآیی فنی روغن به آن اضافه می‌شود.

سیال‌های پایه سینتتیک می‌توانند الزامات کارآیی ویژه را از قبیل سازگاری با محیط زیست پایداری در برابر دمای بالا، مقاومت در برابر آتش و استفاده در کاربردهای غذایی برآورده نمایند.

] 3 [ انتخاب ضوابط برای سیال‌های هیدرولیک انتخاب سیال بستگی به کاربرد آن از قبیل دامنه درجه حرارت کار، طراحی سیستم هیدرولیک، نوع پمپ، فشار کار و ملاحظات محیط زیستی دارد.

همچنین طول عمر مورد نیاز سیال، در دسترس بودن، و عوامل اقتصادی واکولوژی از موارد تعیین کننده نوع روغن هیدرولیک می‌باشند.

از لحاظ رئولوژی گرانروی سیال بایستی حتی الامکان کم در نظر گرفته شود.

این ضمانت‌ها جوابگوی هیدرولیک در وقتی که سیستم فعال است می‌باشد.

به عبارت دیگر یک گرانروی حداقل برای کاهش نشتی و تضمین روانکاری مناسب پمپ‌ و قسمتهای حرکتی دیگر مورد نیاز است.

] 5 [ بر این اساس دامنه درجه حرارت کارکرد در سیستم هیدرولیک بایستی نسبتاً کم نگهداشته شود تا نوسان گرانروی، حتی الامکان، کم باشد.

برای انتخاب صحیح سیال بایستی دمای کار و دمای محیط مشخص باشند.

در سیستم‌های آببندی شده دمای جریان و در سیستم‌های باز دمای تانک مد نظر است.

گرانروی سیال در محدوده بهینه بین 16 تا 36 انتخاب می‌شود.

] 5 [ 36 تا 16 = گرانروی عملی بهینه = بهینه V = Voptimum) گرانروی شرایط آستانه‌ای (دمای سرد در حین شروع، اضافه بار کوتاه مدت1) مطابق با جدول 1 بر اساس نوع پمپ مصرفی انتخاب می‌شود.

جدول 1- انتخاب گرانروی با استفاده از پمپ‌های مختلف طبقه‌بندی سیال‌های هیدرولیک – استاندارد نمودن سیال‌های هیدرولیک براساس استفاده نهایی، روغن‌های هیدرولیک به یکی از دو گروه اصلی زیر اختصاص می‌یابند.

سیال‌ها برای کاربردهای هیدرواستاتیک سیال‌ها برای کاربردهای هیدرودینامیک کاربردهای هیدرواستاتیک توسط استانداردهای DIN , CETOP , ISO به زیر گروه‌های زیر طبقه‌بندی می‌شوند.

روغن‌های هیدرولیک DIN 51524 یا ISO 6743/4 روغن‌های هیدرولیک مقاوم در برابر آتش ISO/ CD 12922، VDMA 24317، CETOP RP97H و DIN 51502.

سیال‌ها هیدرولیک تجزیه‌پذیر به وسیله باکتری VDMA 24568 و ISO 6743/4.

روغن‌های هیدرولیک گرید خوراکی FDA و USDA H1 , H2 .

روغن‌های هیدرولیک عمومی متحرک UTTO و STOU.

روغن‌های هیدرولیک مصرفی درکاربردهای هیدرودینامیک می‌تواند در گروه‌های سیال‌های ATF، سیال‌های کوپلینگ و سیال‌های تبدیل کننده1 قرار گیرند.

] 4 [ سیال‌های هیدرولیک بر اساس روغن پایه معدنی این سیال بر اساس استانداردهای DIN 51524 و ISO 6743/4 همانند جدول 2، طبقه‌بندی شده‌اند.

روغن‌های هیدرولیک نوع H روغن‌های هیدرولیک نوع H، روغن‌های پایه معدنی بدون ماده افزودنی می‌باشند.

این روغن‌ها به ندرت در اروپا غربی مصرف می‌شوند.

طبقه‌بندی : ISO 6743/4 - HH روغن‌های هیدرولیک نوع HL روغن‌های هیدرولیک دارای مواد افزودنی که طول عمر کارکرد و خاصیت حفاظت در برابر خوردگی آنها بهبود یافته است.

این روغن‌ها در سیستم‌های هیدرولیکی که نیاز به حفاظت در برابر سایش ندارند به کار می‌روند از جمله در Steel and rolling mils که شرایط غالب (Prevailing) سبب آلودگی سیال با آب می‌شود.

بنابراین این سیال‌های بایستی به خوبی از‌ آب جدا شوند و بتوانند هوا را به سرعت از خود آزاد سازند و با فلز سفید – ویژه و یاتاقان‌های Morgan سازگار باشند.

اگر گرانروی روغن بالاتر از روغن‌های روان‌کننده معمولی باشد، بایستی مطابق با مشخصات گروه CL و CKB به ترتیب در استانداردهای DIN 52527-2 و ISO 674316 باشند.

روغن‌های هیدرولیک نوع HL مطابق با استانداردهای DIN 51524-1 (جدول 3) و ISO 6743/4 ارزیابی می‌شوند.

روغن‌های هیدرولیک نوع HLP یا HM این روغن‌ها سیال‌های گروه HL بوده که خاصیت ضد سایش و فشار‌پذیری آنها بهبود یافته است.

عمده‌ترین روغن‌های هیدرولیک مصرفی در اروپا و دیگر کشورها، سیال‌های گروه HLP می‌باشند.

این گروه، روغن‌های هیدرولیک عمومی بوده و برای دامنه وسیعی از کاربردها و اجزاء تحت فشار استفاده می‌شوند و همچنین در مواردی که نیاز به طول عمر کارکرد خوب و حفاظت در برابر خوردگی و سایش باشد، مصرف می‌شوند.] 3 [ در ضمن این روان‌کننده‌ها خاصیت جدا شدن خوب از آب را دارا می‌باشند.

این روغن‌ها در مصارف عمومی از قبیل پرس هیدرولیکی1 ، ماشین‌های ریخته‌گری تحت فشار2 و کارخانه ذوب آهن3 که لازم است سیال خاصیت ضد سایش داشته باشد، استفاده می‌شوند.

] 7 [ روغن‌های هیدرولیک نوع HLP مطابق با استانداردهای DIN 51524-2 (جدول 4) ارزیابی می‌شوند.

روغن‌های هیدرولیک نوع HVLP یا HV این روغن‌ها، سیال‌ها گروه HLP (یا (HM بوده که دارای شاخص گرانروی بالا می‌باشند.

(شاخ گرانروی (VI) روغن‌های HVLP بزرگتر از 140 است در حالیکه شاخص گرانروی روغن‌های نوع HLP حدود 100 می‌باشند).

رفتار گرانروی با دما در این ‌روغن‌ها مناسب است.

شاخص گرانروی بالا با استفاده از مواد افزودنی و / یا با استفاده از روغن پایه معدنی مناسب حاصل می‌شود.

روغن پایه با شاخص گرانروی بالای ذاتی به استفاده از مواد افزودنی ارجحیت دارد زیرا در این روغن افت برش رخ نمی‌دهد.

کم بودن گرانروی در شروع به کار دستگاه ( در دماهای پایین) و بالا بودن گرانروی در دمای عملیات ( در دماهای بالا) مزیت فنی قابل توجه این روغن‌ها بر سیال‌های (HLP) می‌باشد در این سیستم‌ها جذب انرژی کم بوده و معمولاً به پیش گرم‌کردن نیاز نمی‌باشد و دمای سیستم سریعاً به دمای عملیات می‌رسد.

] 5 [ معمولاً در محاوره به روغن‌های HVLP، واژه چند درجه‌ای1 اطلاق می‌شود.

مصرف این روغن‌ها در سالهای اخیر به شدت رشد کرده است.

از آنجائیکه عملکرد این روغن‌ها در دماهای عملیاتی متغیر خوب است،در تجهیزاتی از قبیل سیستم‌های هیدرولیک سیار2 ، سد متحرک3 و تله کابین هیدرولیک4 قابل استفاده می‌باشند.

روغن هیدرولیک HVLP نیز بایستی دارای خاصیت جدا شدن خوب از آب باشد.

روان‌کننده‌هایی که شامل مواد افزودنی شوینده و معلق کننده1 باشند نمی‌تواند الزام خاصیت جدا شدن از آب را برآورده نمایند.

] 5 [ در استاندارد طبقه‌بندی روغن‌ها DIN 51502 روغن‌های دارای مواد شوینده / معلق کننده‌ در گروه با حرف نشانه D قرار می‌گیرند.

زیرا الزام محسوسی برای این روغن‌ها مشخص نشده است و مقایسه مستقیم با طبقه‌بندی ISO امکان‌پذیر نمی‌باشد.

در مفهوم کلی، روغن‌های هیدرولیک گروه HG می‌توانند در این طبقه قرار گیرند.

] 3 [ روغن‌های هیدرولیک نوع HLPD این روغن‌ها سیالات گروه HLP بوده که دارای مواد افزودنی DD می‌باشند.

این مواد سبب معلق شدن آب، ذرات ریز، گرد و غبار، محصولات حاصله از اکسیداسیون و آلودگی‌ها گردیده و بدین ترتیب از تجمع موارد ذکر شده بر روی قطعات هیدرولیک جلوگیری می‌نمایند.

اکثریت مواد افزودنی DD قطبی اصطکاک و سایش را نیز کاهش می‌دهند.

قطبیت2، خاصیت ترشوندگی3 خوب و کاهش حالت گیر کردن و رها شدن پی در پی4 را تامین می‌نماید و این موارد سبب کم شدن ضریب اصطکاک می‌گردد.

این روغن‌ها غالباً در ماشین‌افزارها1 و سیستم‌های با شیرهای کنترل حساس2 استفاده می‌شوند.

زیرا مواد معلق در این روغن‌ها تجمع نمی‌یابند.

برای ماشین‌افزارها، جایی که سیال‌های برش در سیستم‌های هیدرولیک آلوده می‌شوند، روغن‌های HPLD به وسیله امولسی فایر نمودن سیال برشی در حین ورود از چسبیدن آلودگی‌ها به شیر و سیلندر جلوگیری می‌نمایند.

آلودگی‌ها به صورت سوسپانسیون در روغن معلق می‌باشند و به وسیله صافی از آن جدا می‌گردند.

بدین منظور گنجایش صافی‌ها اغلب بایستی افزایش یابد اگر از روغن‌ها HLPD استفاده می‌شود.

سیال‌های هیدرولیک مقاوم به آتش‌گیری سیال‌های هیدرولیک مقاوم به آتش‌گیری برای استفاده در استخراج معدن3، ریخته‌گری فلزات تحت فشار4، ذوب آهن و هواپیمایی5 توسعه یافته‌اند.

دمای آتش‌گیری این سیال‌ها به میزان قابل توجهی بالا می‌باشند و بدین ترتیب محافظت در برابر آتش‌گیری‌ آنها بهتر از روغن‌های معدنی می‌باشند.

استفاده از این سیال‌های در بسیاری از کاربردها، برای مثال استخراج ذغال سنگ از زیرزمین اجباری است.

سیال‌هایی هیدرولیک مقاوم به آتش‌گیری بر اساس گزارش لوگزامبورگ، ISO 6743/4، VDMA، CE TOP RP97H و DIN 51502 طبقه‌بندی می‌شوند.

عوامل ارزیابی شونده شامل خواص فیزیکی گونه‌های سیال‌های مختلف، مقاوم به آتش‌گیری و مشخصات فنی آنها می‌باشند.

سیال‌های هیدرولیک مقاوم به آتش مطابق با استاندارد DIN 51502 و ISO 6743/4 و گزارش لوگزامبورگ به گروه‌های زیر طبقه‌بندی می‌شوند.

گروه HFAE: امولسیون‌های روغن در آب1 گروه HFAS: محلول پایه‌ آبی، سینتتیک گروه HFB: امولسیون‌های آب در روغن2 گروه HFC: محلول پلیمر و مونومر پایه آبی گروه HFD: سیال‌های فاقد آب سیال‌های HFA سیال‌های HFA به دلیل مقاومت کم در برابر سایش و گرانروی خیلی کم به ندرت در کاربردهای صنعتی استفاده می‌شوند.

مواد افزودنی استفاده شده در سیال‌های HFA معمولاً حفاظت از خوردگی فولاد و فلزات غیرآهنی را بهبود بخشیده و پایداری زیستی سیال و سازگاری آن با مواد آببندی را تضمین می‌نمایند.

سیال‌های HFA شامل مواد افزودنی کاهش دهنده اصطکاک می‌باشند اما حفاظت آنها در برابر سایش محدود است.

استفاده عمده این سیال‌ها در هیدرولیک‌های معدن‌‌کاری و تعدادی از کارخانه‌های ذوب آهن غیر اروپایی می‌باشد.

] 4 [ غلظت روغن معدنی در امولسیون‌ها HFAE یا محلول سینتتیک HFAS حدود 1 تا 5 درصد در آب است.

آلمان ودیگر کشورهای جهان خواستار سیال HFA که آب را کمتر آلوده نماید و قابل تجزیه به وسیله باکتری‌ها باشد، هستند زیرا نشتی‌های صنعتی سبب آلودگی خاک و آب می‌گردند.

سیال‌های HFA در ماشین‌های شکل‌دهی هیدرولیکی1 ، ربات‌های صنعتی که در صنایع خودروسازی کاربرد دارند، استفاده می‌شوند.

] 3 [ سیال‌ HFA غلیظ برای استفاده در سیستم‌های پمپ پیستونی جهت حفاظت از خوردگی مدار توصیه می‌شود.

سیال‌های HFA بایستی با سختی اب مصرفی سازگار باشند تا پایداری مناسبی را داشته باشند.

این موضوع اهمیت خاصی را در تجهیزات استخراج معدن دارد.

] 5[ غلظت سیال‌های HFA مصرفی بایستی به میزان توصیه شده باشد تا از کارآیی فنی بهینه و پایداری زیستی ( برای مثال ترک‌های خوردگی2) آنها اطمینان حاصل گردد.

به خاطر وجود آب زیاد در این سیال‌ها رشد باکتری‌ها در آنها یکی از مشکلات می‌باشد.

به همین دلیل باید به طور مرتب این سیال‌ها را از نظر آلودگی توسط باکتری‌ها مورد آزمایش قرار داد.

] 4 [ سیال‌های HFB سیال‌های HFB، امولسیون‌های آب در روغن هستند که میزان روغن معدنی (اشتعال پذیر) حدود (m/m) 60 درصد می‌باشد.

سیال‌های HFB فقط در صنعت استخراج معدن انگلستان و کشورهای تحت نفوذ1 انگلستان مصرف می‌شوند.

از آنجائیکه مقدار روغن معدنی در این سیال‌ها بالا می‌باشد، در آزمایش‌های Spary – ignition که در آلمان و چند کشور دیگر انجام می‌شود، قبول نمی‌شوند.

] 4 [ سیال‌های HFC سیال‌های HFC معمولاً از مخلوط 50-35 درصد آب دیونیزه (سبک) با پلی‌گلیکول‌ها (مونومرها یا پلیمرها) که به عنوان سفت‌کننده در آن استفاده می‌شوند، تشکیل شده‌اند.

از اتیلن ، با وزن مولکولی پایین و یا پروپیلن گلیگول به منظور عملکرد بهتر در دمای پایین نیز استفاده می‌شود.

پلی گلیکول‌ها نیز خاصیت روان‌کاری و پایداری بالا در برابر نیروهای برشی را به این محصولات می‌دهند.

در فرمولاسیون سیال HFC از مواد افزودنی مناسب برای بهبود خاصیت حفاظت قطعات در برابر سایش، خوردگی و کنترل کف استفاده می‌شود ت اطمینان حاصل گردد که سیال مذکور خاصیت روانکاری مورد نیاز را دارد.

سیال‌های HFC حالت قلیایی ((pH>9 دارند و شامل بازدارنده‌های خوردگی فاز سیال و گاز1 می‌باشند.

سیال‌ها HFC در فشارهای بالای bar 200 می‌توانند استفاده شوند.

سیال‌های HFC در دامنه وسیعی از کاربردها از قبیل صنعت ساخت فولاد2، ریخته‌گری‌ها3، واحدهای فورجینگ4، دستگاه‌های ریخته‌گری تحت فشار5 و پرس‌های هیدرولیکی، هر کجا که نشت سیال هیدرولیک تحت فشار خطر آتش‌گیری را مطرح می‌کند، استفاده می‌شود.

دامنه دمای مصرف سیال‌های HFC بایستی از Cْ20- (دمای راه‌اندازی) تا Cْ60+ (دمای کار) باشد، زیرا دماهای بالاتر سبب اتلاف مقدار زیادی از سیال، که ناشی از دست رفتن آب زیاد (فشار بخار) است، می‌شود.

سیال‌های آب – گلیکول به رنگ‌ها و پوشش‌ها حمله می‌کنند.

هرگز نباید آنها را در مخازنی که داخل‌ آنها رنگ شده است، نگهداری کرد.

] 4 [ سیال‌های HFD سیال‌های HFD، سیال‌های هیدرولیک سینتتیک، فاقد آب و مقاوم به آتش‌گیری می‌باشند.

معمولا از سیال‌های HFDR، که از پایه استرهای اسیدفسفریک می‌باشند یا HFDU که از پایه استرهای اسیدچرب یا پلی‌ال استرها است،‌استفاده می‌شود.

تا دهه از 1980، سیال‌های HFD، سیالهای هیدرولیک غالب بودند.

سیالهای HFDS که از هیدروکربنهای کلرینه شده تهیه می‌شوند به واسطه مشکلات حاصل از PCB در بازار ناپدید شدند و سیال‌های HFC در کاربردهای استخراج معدن و HFDU در کاربردهای صنعتی جایگزین آنها گردیدند.

] 3 [ امروزه، سیال‌های HFDR که از استرهای اسید فسفریک حاصل می‌شوند، بعنوان سیال‌های کنترل کننده و تنظیم کننده در توربین‌ها و سیالهای هیدرولیک در سیستمهای هواپیمایی استفاده می‌شوند.

سیال‌های HFD که از اسیدهای چرب و پلی ال استرها تهیه می‌شوند، بیشترین سهم مصرف را در بین سیال ‌های HFD دارند.

این سیال‌ها در کلاج‌های هیدرودینامیکی و سیستمهای هیدرولیکی با کارآیی بالا در فشارهای 250 تا 350 بار و دماهای Cْ70 تا Cْ10 استفاده می‌شوند.

خواص روانکاری سیالهای HFDU مشابه روغنهای معدنی می‌باشد.

این سیالها در روانکاری مرزی عالی ظاهر شده و به وسیله باکتری‌ها قابل تجزیه می‌باشند.

سیالهای HFDU با پایه استری در بازار فعلی به لحاظ مقاومت به آتش‌گیری تنها با سیالهای HFC قابل مقایسه می‌باشند.

] 3 [ سیال‌های هیدرولیک زیست تجزیه‌پذیر1 سیال‌های هیدرولیک سریع زیست تجزیه‌پذیر و دوستدار محیط زیست اساسا به جهت اطمینان از سازگاری محیط زیستی توسعه یافته‌اند.

این سیال‌ها در سیستمهای ساکن و در حال حرکت به کار می‌روند.

سهم بازار این سیال‌ها به سرعت در حال رشد است و در کشورهای متعددی در حال جایگزین شدن با سیال‌های هیدرولیک با پایه روغن معدنی می‌باشند این روند با ایجاد راهنما 24568 VDHA که حداقل الزامات برای سیال‌های HEPG, HEES, HETG و شمول ISO 6743/4 به این سه گروه سیال (که در پیش نویس ISO CD 15350 در دسترس می‌باشند) را مشخص می‌کند مورد تاکید قرار گرفته است.

سیال‌های هیدرولیک سریع زیست تجزیه‌پذیر به چندین گروه ازم حصولات مطابق با VDMA 24568 (که حداقل الزامات فنی را تعیین می‌کند).

VDMA 24569 (راهنماهای تغییر یافته) و ISO 6743/4 و ISO CD 15380 اختصاص می‌یابند.

] 4 [ گروه HETG:‌تری گلیسیرید (نامحلول در آب، انواع روغنهای گیاهی).

گروه HEES: انواع استرهای سینتتیک (نامحلول در آب).

گروه HEPG: انواع پلی گلیکول‌ها (محلول در آب).

گروه HEPR: پلی آلفااولفین‌ها و محصولات هیدروکربنی وابسته.

توربین بخار: در یک توربین بخار، بخار گرم با فشاری بیش از فشار اتمسفر در یک نازل منبسط شده و در نتیجه قسمتی از انرژی حرارتی آن تبدیل به انرژی سینتیک می شود.

سپس این انرژی سینتیک در قسمت پره های توربین توسط اصل ضربه یا بر اصل برعکس العمل تبدیل به انرژی مکانیکی می شود.

اگر نازل ها ثابت بوده و جت ها بطرف پره های متحرک تنظیم شده باشند، نیروی ضربه ای جت ها، پره ها را به سمت جلو فشار می دهد.

اگر نازل ها دارای حرکت آزاد باشند، عکس العمل جت ها روی انزل ها فشار آورده و باعث حرکت آنها در جهت مخالف می شود.(7) توربین های بخار در انواع مختلف ساخته شده اند تا مناسب استفاده در نیروگاهها یا مصارف صنعتی دیگر باشند.

توربین های با ظرفیت 60-40 مگاوات بطور کلی ماشین های یک سیلندر هستند.

واحدهای بزرگتر معمولاً از نوع ترکیبی بوده و بخار در اولین سیلندر بطور جزئی منبسط شده و سپس باعبور از یک چند سیلندر دیگر انبساط کامل می شود.

(7)