جایگزین سازی روغن گیربکس

با درود و احترام

هدف از پست، پاسخ به سوال مطرح شده از طرف یکی از مخاطبین محترم این وبلاگ مهندسی در خصوص انتخاب و معرفی جایگزین برای یک روغن چرخدنده است.

شرح سوال: بهترین معادل برای روغن Super Syn Gear 75W90 ساخت شرکت Finke Bremen چیست؟ این روغن برای پمپ اسکرو استفاده می شود.

شکل 1: نمایی شماتیک از یک پمپ اسکرو نوعی

بمنظور پاسخ به این سوال، ابتدا لازم است روغنی که قصد جایگزینی و معادلسازی برای آن، به هر دلیلی، را داریم را بشناسیم.

این روغن از نوع کاملا سینتتیک بوده و برای سنتز آن، از روغن های پایه گروه IV یا V استفاده می شود. البته، بسیاری از روغنسازان (حتی برند های معتبر امریکایی و اروپایی) با اهدافی نظیر کاهش قیمت تمام شده، از روغن های پایه گروه III استفاده می کنند که عملا صلاحیت سیستم روغن حاصله بمنظور جایگزینی این روغن را زیر سوال می برد. برای اطلاعات بیشتر در مورد خواص روغن های پایه و گروه بندی آنها، مراجعه به پست «انواع روغن های پایه» در همین وبلاگ توصیه می شود.

بنابراین، تا اینجای کار، باید بدنبال روغنی باشیم که از روغن پایه گروه IV یا V تشکیل شده باشد.

روغنی که قصد جایگزینی آن را داریم مطابق کلاس کیفی GL4 یا GL5 (تعریف شده در استاندارد API 1560) تولید شده است. تفاوت این دو کلاس کیفی نیز در استفاده از ادتیو های EP است. بدین ترتیب که در کلاس GL4 از ادتیو EP به مراتب کمتری نسبت به کلاس GL5 استفاده شده است. در واقع، کلاس GL5 دارای بیشترین مقدار کامپاند های شیمیایی معروف تشکیل دهنده ادتیو های EP است و همین موضوع، استفاده از آنها در سیستم های مکانیکی حاوی آلیاژ های مس محدود می کند. برای اطلاعات بیشتر در این خصوص، مراجعه به پست «ادتیو های EP: انواع، کاربرد ها، و محدودیت ها» در همین وبلاگ توصیه می شود.

این روغن از نوع Multigrade بوده و با گرید ویسکوزیته SAE 75W-90 مشخص و تعریف می گردد. این گرید در سیستم ISO VG معادل ندارد. مشخصات عملکردی این روغن به ترتیب زیر است:

جدول 1: مشخصات عملکردی روغن Super Syn Gear 75W90

دانسیته در دمای 15°C (kg/m3)	873
ویسکوزیته سینماتیک در دمای 40°C (cSt)	65
ویسکوزیته سینماتیک در دمای 100°C (cSt)	10
شاخص ویسکوزیته	155
نقطه اشتعال خودبخودی (°C)	200
نقطه ریزش در سرما (°C)	-45

بدین ترتیب، با روغن دنده ای طرف هستیم که به نسبت سایر روغن های چرخدنده (گیربکسی) از شاخص ویسکوزیته متوسطی برخوردار است و ویسکوزیته سینماتیک آن در دمای 40 درجه سلسیوس نیز پایینتر از حد معمول است و به همین خاطر، می توان آن را در زمره Low-Viscosity Transmission Oils به حساب آورد. همین شاخص باعث می شود که بسیاری از گرید های روغن چرخدنده داخلی (مانند بهران سمند ویژه، پارس مدوس EPS، و ایرانول) از لیست انتخاب های ممکن خارج شوند. چراکه این تیپ روغن ها، علاوه بر ویسکوزیته سینماتیک بالاتر در دو نقطه دمایی 40 و 100 درجه سانتیگراد، رفتار حرارتی خطی متفاوتی با این روغن داشته و از همه مهمتر، از روغن پایه هیدروکربنیک متعلق به گروه III روغن های پایه بهره می برند. نمودار شکل 2، رفتار حرارتی سه روغن چرخدنده بهران سمند ویژه، پارس مدوس EPS، و Chevron Delo Syn Gear را در مقایسه با روغن چرخدنده ای نشان می دهد که قصد جایگزینی و معادلسازی آن را داریم (Finke Super Synth Gear). برای اطلاعات بیشتر، مطالعه پست «اندیس (شاخص) ویسکوزیته چیست؟» در همین وبلاگ توصیه می شود.

شکل 2: نمایه ای از رفتار خطی سه روغن چرخدنده در مقایسه با روغن اصلی آلمانی در برابر حرارت

براساس مشخصات مندرج در جدول 1 و رفتار حرارتی مدل شده در نمودار شکل 2، و البته تجربه شخصی نویسنده این متن، انتظار می رود که این روغن چرخدنده از ادتیو های زیر در ساختار خود برخوردار باشد:

- بهبود دهنده های شاخص ویسکوزیته؛

- بهبود دهنده های EP (شامل انواع استریک، ZDDP، یا دی سولفید مولیبدن)؛ و

- ادتیو های AW (شامل ZDDP یا TCP)

بر این اساس، بهترین جایگزین هایی که می توان برای این روغن پیشنهاد کرد، به ترتیب اولویت، در جدول 2 فهرست شده اند.

جدول 2: پیشنهاد روغن های جایگزین در مقایسه با روغن اصلی چرخدنده به ترتیب اولویت

اولویت	روغنساز	نام تجاری محصول	گرید	کلاس	مشخصات عملکردی
					ρ@15°C	Vis40	Vis100	VI	Flash Point	Pour Point
					kg/m3	cSt	cSt		°C	°C
-	Finke	Super Synth Gear	75W-90	GL5	873	65	10	155	200	-45
1	Eurolub	Transmission Oil Gear Axle SB	75W-90	GL5	861	69.9	15	227	150	No Data
2	Shell	Spirax S4 G	75W-90	GL4/5	868	64.2	14	228	134	-42
3	Castrol	Syntrous	75W-85	GL4/5	837	64.4	11.9	184	No Data	-45
4	Shell	Spirax GSX	75W-80	GL4/5	849	56	9.1	145	245	-45

نمایه گرافیکی از جدول 2 در نمودار شکل 3 نشان داده شده است. در این نمودار که مشخصات عملکردی روغن ها بصورت تجمعی رسم شده است، شاخص های دانسیته، ویسکوزیته سینماتیک در دو نقطه دمایی 40 و 100 درجه سلسیوس، و شاخص ویسکوزیته در نظر گرفته شده اند.

شکل 3: نمایه ای از مشخصات عملکردی روغن اصلی در برابر روغن های جایگزین، به ترتیب اولویت انتخاب

همانطور که در نمودار رسم شده در شکل 3 مشاهده می شود، بیشترین اختلاف بین روغن های پیشنهادی با روغن اصلی در معیار دانسیته نهفته است. کمترین اختلاف نیز در ویسکوزیته سینماتیک در دمای 100 درجه سلسیوس نشان داده شده است.

امیدوارم روندی که در این پست بدان اشاره شد بعنوان مرجعی برای آموزش و الگویی برای حل مشکلات مشابه قابل استفاده باشد.