شاخص گرانروی ویسکوزیته چیست؟

امروز قصد داریم تا درباره اینکه شاخص گرانروی ویسکوزیته چیست؟ یک نگاه مختصر و مفید بیاندازیم تا مقداری با شاخص گرانروی روغن بیشتر آشنا شویم.

شاخص گرانروی ویسکوزیته یکی از مهمترین پارامترهای انتخاب روغن صنعتی می باشد . ویسکوزیته یا گرانروی روغن و تمامی روانکارهای صنعتی با توجه به طول زنجیره هیدروکربن ها مشخص می شوند و هرچه طول زنجیره بلندتر باشد ویسکوزیته روغن صنعتی بیشتر می شود .

گرانروی را نیز می‌توان مقاومت سیال در برابر حرکت تعریف کرد ،گرانروی در مایعات به دلیل نیروی جاذبه‌ی بین مولکولی پدید می‌آید و این نیرو دراثر تغییرات دما دستخوش تغییر می‌شود.

به طور کلی می‌توان گفت گرانروی مایعات با دما رابطه‌ی عکس داشته و هرچه دما بالاتر رود میزان گرانروی کاهش می‌یابد و در اصطلاح مایع شل‌تر می‌شود. این اصلی است که در انتخاب یک روغن موتور باید به شکلی جدی مورد توجه قرار گیرد.

به عنوان مثال با استارت خوردن خودرو قطعات موتور شروع به حرکت می‌کنند و در این هنگام است که روغن باید به سرعت کار روانکاری را آغاز کند؛ در غیر این صورت آسیب‌های جدی به موتور وارد خواهد شد. اما در صورتی که روغن در اثر دمای پایین محیط، دچار افزایش گرانروی شود نمی‌تواند به سرعت حرکت کرده و قطعات متحرک را روانکاری کند؛ از سویی دیگر دمای بالای محیط نیز موجب کاهش گرانروی شده و عملکرد روغن را با مشکل رو‌به‌رو می‌کند و روغن نمی‌تواند به خوبی قطعات را پوشش دهد.

برای جلوگیری از بروز چنین مشکلاتی که در هنگام روشن شدن خودرو روی می‌دهد میزان ویسکوزیته روغن را بر روی بسته درج می‌کنند. شرایط درج این عدد به دو شکل کلی انجام می‌شود که دانستن آن خالی از لطف نیست و کمک زیادی به انتخاب روغن موتور مناسب خواهد کرد. برای درک بهتر این مطلب به شناخت استانداردهایی بین‌المللی نیاز داریم که در ادامه به آن‌ها می‌پردازیم با روغن سیتی همراه باشید.

شاخص ویسکوزیته چیست و چرا مهم است ؟

شاخص ویسکوزیته یا VI که مخفف کلمه انگلیسی Viscosity Index است یکی از مهمترین پارامتر های انتخاب روغن صنعتی می باشد . نادیده گرفتن شاخص ویسکوزیته در انتخاب روغن صنعتی و روانکار صنعتی می تواند مشکلات عدیده ایی را به همراه داشته باشد .

ویسکوزیته روغن صنعتی و روانکار های صنعتی را با توجه به ساختار مولکولی آن از نقطه نظر طول زنجیره هیدروکربن می سنجند . هر چه طول زنجیره هیدروکربن بلندتر باشد به علت وجود اصطجاک بین مولکولی برای حرکت مولکول ها ، مقدار  ویسکوزیته ماده بیشتر می باشد .

اهمیت شاخص ویسکوزیته یا VI ، در روانکاری مربوط به تعیین حداقل ضخامت فیلم روغن برای جلوگیری از سایش فلز با فلز می باشد .

همانطور که احتمالاً می دانید ویسکوزیته با دما رابطه عکس دارد . به عبارت دیگر هرچه دما بالاتر برود میزان ویسکوزیته کاهش می یابد و بالعکس . لذا برای منظور سنجش ویسکوزیته یا گرانروی در یک دمای مشخص انجام می شود که به صورت قراردادی تعین شده است و در ادامه با آنهـا بیشتر آشنا می شویم .

استاندارد SAE

این استاندارد را انجمن مهندسان خودرو آمریکا (Society of Automotive Engineers) تعریف کرده و به‌ همین دلیل با حروف اختصاری همین انجمن بیان می ‌شود. براساس این استاندارد، درحال ‌حاضر دو نوع روغن موتور رایج است:

• روغن‌ های تک ‌درجه‌ای (Mono Grade):

این روغن ‌ها که در اتومبیل ‌های قدیمی‌ تر کاربرد دارند، با حروف اختصاری انجمن و عدد ویسکوزیته مشخص می ‌شوند. عدد مذکور، ویسکوزیتۀ روغن در سرد ترین حالت (دمای استارت) است. برای مثال SAE 20 روغن موتوری‌ ست که در سردترین دما، ویسکوزیته ‌اش 20 است. به‌همین‌ ترتیب SAE 50 روغن سفت‌ تری ا‌ست چرا که در لحظۀ استارت، ویسکوزیتۀ 50 دارد.

با سرد و گرم شدن هوا (به‌عبارت دیگر، شروع تابستان و زمستان) زمان تعویض روغن تک ‌درجه‌ ای هم فرا می ‌رسد. برای مقابله با تغییرات اندک دمایی در خلال فصول، و همچنین جلوگیری از خوردگیِ قطعات موتور (ناشی از رسوبات روغن موتور) گاهی ‌اوقات مکمل‌ هایی نیز علاوه‌ بر روغن‌های تک ‌درجه‌ ای در موتور ریخته می‌ شود. اما برخی از اتومبیل‌ها به ‌دلیل فناوری ساخت ‌شان، پذیرای مکمل‌ ها نیستند.

• روغن‌های چند درجه‌ای (Multi Grade):

این روغن ‌ها همان روغن‌ های چهارفصل‌ اند. ترکیب شیمیایی این روغن‌ها به ‌دلیل وجود مکمل ‌های پلیمری ، به ‌گونه ‌ای ا‌ست که با تغییر فصل ، نیازی به تعویض ندارند. چون می ‌توانند ویسکوزیتۀ خود را بر حسب تغییرات دمای هوا تنظیم کنند.

روغن ‌های چند درجه‌ ای با یک کد سه‌ بخشی شناخته می ‌شوند که شامل دو عدد دورقمی و حرف W (برگرفته از کلمۀ Winter به‌ معنی زمستان) بین آن ‌هاست. به این صورت: xx W yy. عدد اول (xx) معرف ویسکوزیتۀ روغن در زمستان است و عدد دوم (yy) ویسکوزیتۀ روغن در دمای موتور. برای مثال روغنی با شاخص ویسکوزیتۀ SAE 10W40، در سرد ترین حالت (لحظۀ استارت در فصل سرما) دارای گرانروی 10 است و در گرم ‌ترین حالت (دمای موتور) گرانروی 40.

حال اگر در اتومبیلی که شاخص ویسکوزیتۀ بهینه ‌اش SAE 10W40 است به ‌اشتباه، روغنی با شاخص SAE 20W50 بریزیم، در سردترین روزهای سال به‌ جای ویسکوزیتۀ 10 با ویسکوزیتۀ 20 کار می‌کند. یعنی روغن، سفت ‌تر از چیزی ا‌ست که باید باشد. درنتیجه به ‌خوبی بین قطعات جریان نمی ‌یابد و باعث فشارآمدن به قطعات فلزی موتور می ‎شود. همین روغن در دمای موتور هم باعث اختلال می‌ شود. چون به‌ جای گرانروی 40، گرانروی 50 عمل می ‌کند. یعنی در این حالت هم سفت‌ تر از حالت بهینه خواهد بود.

رابطه ویسکوزیته و دمای محیط

ویسکوزیته یا گرانروی بر تولید گرما در یاتاقان ها و بلبرینگ ها ، سیلندرها و اصطکاک داخلی مجموعه دنده های مربوط به روغن و همچنین بر میزان آب بندی روغن و مقدار مصرف روغن تاثیر مستقیم می گذارد.

همان طور که اشاره کردیم ویسکوزیته با دما رابطه عکس دارد . به عبارت دیگر هرچه دما بالاتر برود میزان ویسکوزیته کاهش می یابد و بالعکس . لذا برای منظور سنجش ویسکوزیته یا گرانروی در یک دمای مشخص، آزمایش انجام می شود که به صورت قراردادی این دما از قبل تعیین شده است.

روغن ها با ویسکوزیته های مختلف برای شرایط آب و هوایی مختلف تولید می شوند.

استفاده از روغن با ویسکوزیته بالا در زمستان روانکاری موتور را تا زمان گرم شدن به تاخیر انداخته و در این مدت روغن به تمامی قسمتهای موتور نخواهد رسید .

همچنین استفاده از روغن با ویسکوزیته پایین در تابستان نیز باعث سایش قطعات موتور می گردد .

پس انتخاب ویسکوزیته مناسب برای انواع روغن موتور ، کاملا تابع شرایط آب و هوایی است ، که البته اخیرا وجود روغنهای های چهار فصل (Multi Grade) یا همان چند ویسکوزیته ، نیاز به تغییر روغن ، به نسبت تغییر فصل یا شرایط آب و هوایی را تا حدودی بر طرف نموده است.

روغن های ذکر شده در دو جدول زیر روغن های تک درجه ای هستند:

 در هوای سرد بايد از روغنی با درجه گرانروی پايين استفاده کرد. در صورت استفاده از چنين روغنی، موتور به راحتی روشن می‌شود و روغن سريع به تمام قطعات موتور رسيده و عمل روغنکاری بدرستی صورت می‌گيرد.

اما در هوای گرم روغن با گرانروی کم بسيار رقيق شده و نمی‌تواند لايه مناسب براي روغنکاری را ايجاد کند.

براي دماهای بالا نيز بايد از روغنی با درجه گرانروی بالا استفاده کرد تا روغن در دماهای بالا بيش از حد رقيق نشود.

از طرفی وقتی دما کمی پايين می‌آيد موتور سرد ‌شده و اگر گرانروی روغن بالا باشد، روغن قابليت پمپ شدن خود را از دست می‌دهد. بنابراين روغن با سرعت مناسب به همه قطعات نمی‌رسد. همينطور هنگام روشن شدن نيز مشکل ايجاد می‌کند. براي اينکه چنين مشکلی به وجود نيايد روغن‌های چنددرجه‌ای ساخته شده‌اند:

روغن های چند درجه ای نسبت به روغن های تک گرید داری مزیت هایی است که در زیر به آن اشاره میکنیم :

• استفاده از یک روغن برای تمام طول سال
• آسان روشن شدن موتور دردرجه حرارتهای پایین
• راندمان عالی در درجه حرارت های بالا
• کم کردن مصرف سوخت

موارد کاربرد شاخص گرانروی ویسکوزیته

موارد زیر می تواند در انتخاب روغنی با ویسکوزیته بالا یا پایین مورد توجه واقع شوند:

الف) شاخص ویسکوزیته بالا برای موارد زیر کاربرد دارد:

• مقدار بهینه ای برای ویسکوزیته روغن معلوم نباشد.
• بارگذاری یا سرعت چرخش یکسان یا یکنواخت نباشد.
• دمای عملکردی متفاوت و متغیر باشد.
• قصد بر بهینه سازی انرژی در بین باشد.
• قصد بر افزایش طول عمر روغن (افزایش بازه تعویض روغن) باشد.
• قصد بر کاهش MTTR  و افزایش MTBF باشد.

ب) شاخص ویسکوزیته پایین در موارد زیر کاربرد دارد:

• بارگذاری و سرعت چرخش معلوم، ثابت و یکنواخت باشد.
• دمای عملکردی تجهیز یکنواخت باشد.
• مقدار بهینه ای برای ویسکوزیته سینماتیک در یک بازه دمایی خاص معلوم بوده و قابل دستیابی باشد.