انتخاب روغن گیربکس-مطالعه موردی

با درود و احترام به پیشگاه کلیه خوانندگان این وبلاگ مهندسی

موضوعی که در این پست قصد بررسی آن را داریم، نحوه انتخاب روغن برای یک گیربکس مارپیچ است که در قالب یک مطالعه موردی و مثالی ارائه می شود تا در آینده مورد استفاده خوانندگان محترم در موارد مشابه قرار گیرد.

شرح سوال: گیربکس مارپیچی داریم که عکسی از پلاک آن در شکل های 1 و 2 آمده است. این گیربکس در اتاق مجهز به Air Condition قرار داشته و دمای پوسته آن در حالت عادی و با سنجش از طریق ترمومتر لیزری، برابر با 20 درجه سلسیوس است. مشکل اینجاست که این گیربکس با گریس نسوز پر شده و پس از پنج دقیقه کار مداوم در دمای 80 درجه سلسیوس استوپ (Stop) می کند. لطفا نوع روغن مناسب برای این گیربکس مارپیچ (حلزونی) را مشخص فرمایید.

شکل 1: عکس از گیربکس

شکل 2: نمای نزدیک از پلاک گیربکس

پاسخ: از عکس های ارسالی مشخص می شود که این گیربکس از نوع حلزونی، مدل RMI28S، با نسبت کاهش یک به هشتاد، ساخت کمپانی ایتالیایی STM به آدرس وبسایت http://www.stmspa.com می باشد. با مراجعه به وبسایت این شرکت و مطالعه Service Manual و کاتالوگ محصولات این کمپانی، اطلاعات زیر دریافت شده است:

شکل 3: بخشی از کاتالوگ شرکت STM که به مشخصات ابعادی و استاندارد ساخت گیربکس RMI28S اختصاص دارد (منبع: STM)

با مراجعه به همین منوآل، صفحه B11، بند 1.4، با عنوان «Lubrication» مشخص می شود که این گیربکس برای تحویل به مشتری با روغن سینتتیک و گرید ISO VG 320 پر می شود. بنابراین، تا بدینجای کار، نوع (Type)، کلاس، و گرید روغنی که بدنبال آن هستیم مشخص شد:

Type: Synthetic/Mineral Oil (Synthetic Preferred)

Class: Gear Oil

Grade: ISO VG 320

بحث مینرال را از آنجا مطرح کردم که دمای استپ گیربکس و دمای عادی کارکرد آن مشخص است. در عین حال، شرکت STM در منوآل خود (همان صفحه، همان بند) استفاده از روغن های تیپ سینتتیک را ارجح دانسته، اما استفاده از روغن مینرال را منع نکرده است. بنابراین، باید دید که اگر با توجه به شرایط بازار ایران و محل قرار گیری و کارکرد این گیربکس، انتخاب بهتر و ارزانتری وجود داشته باشد، به سراغ آن برویم.

شکل 4: جدول مشخصات روغنکاری گیربکس RMI28S (منبع: STM)

خب! کار ما با این منوآل تمام شده و برای اطلاعات بیشتر و جمع بندی باید به سراغ کاتالوگ محصولات کمپانی STM برویم. این کاتالوگ که 238 صفحه است اطلاعات بیشتری را در اختیار می گذارد. با مراجعه به بند 1.6 این کاتالوگ، صفحات A6 تا A8، در می یابیم که کمپانی STM برای گیربکس های خود سه نوع آپشن را از دیدگاه تیپ روغن توصیه می کند:

-         روغن های مینرال: باید زمانی انتخاب شود که محدودیت دمایی برای کارکرد روغن وجود نداشته (یعنی گیربکس در محدوده دمایی کنترل شده و مشخصی کار کند و دمای عملکردی آن نیز خیلی سرد یا خیلی گرم نباشد) و گیربکس در حالت بارگذاری سبک و عملکرد آن نیز مداوم نباشد.

-         روغن های PAO یا Poly-Alpha-Olefin: این تیپ از روغن ها زمانی برای گیربکس ما مناسبند که محدوده دمایی مشخص نبوده یا دمای عملکردی خیلی سرد یا خیلی گرم باشد. بارگذاری سنگین و عملکرد مداوم و بدون توقف نیز مزید بر علت استفاده از این تیپ روغن ها هستند.

-         روغن های PAG یا PolyAlkylene Glycol: این تیپ از روغن ها باید زمانی انتخاب شوند که اصطکاک لغزشی شدیدی (High Sliding Friction) در محل نصب و رژیم کاری گیربکس وجود داشته باشد. این رفتار بیشتر در شفت های گیربکس های مارپیچ مشاهده می شود. اما، در استفاده از این روغن ها باید دقت کافی را به عمل آورد! چراکه روغن های PAG با بیشتر ترکیبات روانکار ناسازگاری شیمیایی دارند. از سوی دیگر، روغن های PAG تمایل زیادی به پذیرش کامپاند های هیدراته (آب) در ساختار خود داشته و از این رو، کیفیت روغنرسانی خود را به سرعت از دست می دهند. بنابراین، با توجه به وجود در بازار، قیمت، و این نقطه ضعف در تلفیق پذیری با آب، روغن های PAG از دور انتخاب خارج می شوند.

با مراجعه به جدول صفحه A8 کاتالوگ فوق (شکل 5) می بینیم که انتخاب روغن برای گیربکس های STM براساس محدوده های دمایی زیر توصیه شده است:

-         از -10 تا +25 درجه سلسیوس؛

-         از -5 تا +25 درجه سلسیوس؛

-         از -5 تا +35 درجه سلسیوس؛

-         از 0 تا +35 درجه سلسیوس؛

-         از +10 تا +45 درجه سلسیوس؛

-         از 0 تا +50 درجه سلسیوس؛ و

-         از +10 تا +60 درجه سلسیوس

شکل 5: جدول انتخاب روغن برای انواع گیربکس (منبع: STM)

با نگاهی به جدول مندرج در شکل 5 می توان فهمید که روغن های تیپ PAO و PAG برای محدوده دمای عملکردی خیلی سرد (-10 درجه سلسیوس) تا خیلی گرم (+60 درجه سلسیوس) مناسبند. حال آنکه گیربکس RMI28S موضوع این پست در دمای کنترل شده +20 درجه سلسیوس کار می کند و در پیک دمایی +80 درجه سلسیوس از کار می افتد. بنابراین، بازه های دمایی 0 تا +35 و 0 تا +50 درجه سلسیوس برای این گیربکس انتخاب مناسبی بنظر می رسند. اما، کدامیک از این دو محدوده دمایی درست است؟ در عین حال، در صورت استفاده از روغن PAO بجای مینرال، چه ملاحظاتی باید رعایت شود؟

پاسخ به این دو سوال که تکلیف کار انتخاب روغن این گیربکس را مشخص می کند، در مراجعه به MAINTENANCE BOOKLET، شرکت STM، صفحه 11 از 15، نهفته است. شکل 6 را نگاه کنید:

 شکل 6: بخشی از Maintenance Booklet که به انتخاب روغن گیربکس می پردازد (منبع: STM)

همانطور که در جدول شکل 6 مشهود است، محدوده دمایی 0 تا +50 درجه سلسیوس انتخاب ارجحی است. این از سوال اول که پاسخش را گرفتیم! حال به سراغ سوال دوم می رویم:

براساس جدول مندرج در صفحه 14 از 15 Maintenance Booklet کمپانی STM که در شکل 7 نشان داده شده است، روغن این گیربکس براساس شرایط عملکردی و نگهداری باید بین 500 تا 1000 ساعت کارکرد عوض شود.

شکل 7: بخشی از Maintenance Booklet که به تعویض روغن گیربکس می پردازد (منبع: STM)

از سوی دیگر، با توجه به اینکه دمای عملکردی این گیربکس زیر 60 درجه سلسیوس است، بنابراین، در صورت استفاده از روغن مینرال، هر 4000 ساعت نیاز به سرریز روغن برای این گیربکس داریم. در عین حال، اگر از روغن PAO استفاده کنیم، نیازی به سرریز روغن نخواهد بود.

بر این اساس، پیشنهاد نویسنده این پست برای این گیربکس به شرح زیر است:

روغن بهران بردبار PS، با گرید ISO VG 320، مینرال

نکته: براساس بند 4.4 Maintenance Booklet کمپانی STM، صفحه 11، در صورتیکه تمایل به استفاده از گریس برای روغنرسانی به این گیربکس را داشته باشید، لازم است که از گریس با روغن پایه سینتتیک (PAO) با گرید قوام NLGI 00 استفاده شود. در مراجعه به منابع دیگر از کمپانی STM که شرح آن در شکل های 4 و 5 ذکر شد، تغلیظ گر گریس می تواند از گروه لیتیم ها باشد.