انواع ویسکوزیته روغن هیدرولیک؛ راهنمای انتخاب گرید مناسب

مقدمه

ویسکوزیته یا گرانروی یکی از مهم‌ترین ویژگی‌های روغن هیدرولیک است و تأثیر مستقیمی بر عملکرد پمپ، شیرها، جک‌ها، موتورها، فیلترها و سایر اجزای سیستم دارد. انتخاب روغن با ویسکوزیته نامناسب می‌تواند باعث افزایش سایش، افت فشار، کاهش راندمان، افزایش دمای روغن و حتی خرابی زودهنگام تجهیزات شود.

در یک سیستم هیدرولیک، روغن باید به اندازه کافی روان باشد تا به‌راحتی در مدار جریان پیدا کند و در عین حال، غلظت مناسبی داشته باشد تا بتواند بین قطعات متحرک یک لایه محافظ ایجاد کند و از نشتی داخلی جلوگیری نماید.

ویسکوزیته روغن هیدرولیک چیست؟

ویسکوزیته، میزان مقاومت یک سیال در برابر جاری شدن است. روغنی با ویسکوزیته بالا غلیظ‌تر است و به‌آرامی جریان پیدا می‌کند؛ در حالی که روغنی با ویسکوزیته پایین رقیق‌تر بوده و سریع‌تر در مدار حرکت می‌کند.

به زبان ساده:

• ویسکوزیته پایین یعنی روغن روان‌تر و رقیق‌تر است.
• ویسکوزیته بالا یعنی روغن غلیظ‌تر است.
• افزایش دما معمولاً باعث کاهش ویسکوزیته می‌شود.
• کاهش دما معمولاً باعث افزایش ویسکوزیته می‌شود.

در سیستم‌های هیدرولیک، هدف اصلی انتخاب محدوده‌ای از ویسکوزیته است که روغن در کمترین و بیشترین دمای کاری، قابلیت روانکاری و جریان مناسب خود را حفظ کند.

گریدهای ویسکوزیته روغن هیدرولیک بر اساس طبقه بندی ISO VG

رایج‌ترین روش طبقه‌بندی ویسکوزیته روغن‌های هیدرولیک، استاندارد ISO VG است که مخفف International Organization for Standardization Viscosity Grade است.

در این استاندارد، ویسکوزیته روغن در دمای ۴۰ درجه سانتی‌گراد اندازه‌گیری می‌شود و هر گرید نشان‌دهنده یک محدوده مشخص از ویسکوزیته سینماتیکی بر حسب سانتی‌استوکس یا cSt است.

گریدهای رایج روغن هیدرولیک عبارت‌اند از:

• ISO VG 15 و کمتر: مناسب برای سیستم‌های کوچک، تجهیزات دقیق و دماهای پایین
• ISO VG 22: مناسب برای سیستم‌های سبک و برخی تجهیزات صنعتی با سرعت بالا
• ISO VG 32: مناسب برای دماهای پایین‌تر، سیستم‌های سریع و بسیاری از کاربردهای عمومی
• ISO VG 46: رایج‌ترین گرید برای ماشین‌آلات صنعتی و شرایط کاری متعادل
• ISO VG 68: مناسب برای دماهای بالاتر، بارهای سنگین‌تر و سیستم‌هایی با نشتی داخلی بیشتر
• ISO VG 100: مناسب برای تجهیزات سنگین، شرایط دمایی بالا و سیستم‌های با سرعت جریان پایین
• ISO VG 150 و بالاتر: مورد استفاده در کاربردهای خاص و تجهیزات بسیار سنگین

ویسکوزیته‌های پرکاربرد روغن هیدرولیک

- روغن هیدرولیک ISO VG 32

روغن‌های گرید ۳۲ نسبتاً رقیق هستند و در سیستم‌هایی استفاده می‌شوند که سرعت گردش روغن بالا، دمای محیط پایین یا تلرانس قطعات دقیق باشد.

کاربردهای متداول:

• ماشین‌آلات با سرعت عملکرد بالا
• سیستم‌های هیدرولیک سبک
• تجهیزات صنعتی در محیط‌های سرد
• برخی دستگاه‌های CNC و تجهیزات دقیق
• سیستم‌هایی که نیاز به پاسخ سریع شیرها دارند

اگر دمای کاری سیستم بالا باشد یا پمپ تحت بار سنگین فعالیت کند، روغن ISO VG 32 ممکن است بیش از اندازه رقیق شود و توانایی کافی برای جلوگیری از نشتی داخلی و سایش را نداشته باشد.

- روغن هیدرولیک ISO VG 46

گرید ۴۶ یکی از پرمصرف‌ترین ویسکوزیته‌ها در سیستم‌های هیدرولیک صنعتی است. این گرید معمولاً تعادل مناسبی میان قابلیت جریان، روانکاری، انتقال توان و کنترل نشتی ایجاد می‌کند.

کاربردهای متداول:

• پرس‌های هیدرولیک
• ماشین‌آلات تزریق پلاستیک
• سیستم‌های هیدرولیک خطوط تولید
• پمپ‌های دنده‌ای، پره‌ای و پیستونی
• تجهیزات صنعتی با دمای کاری متوسط

در بسیاری از کارخانه‌ها، روغن هیدرولیک HLP 46 یا HVLP 46 به عنوان گزینه عمومی مورد استفاده قرار می‌گیرد؛ البته انتخاب نهایی باید بر اساس توصیه سازنده دستگاه و شرایط واقعی کار انجام شود.

- روغن هیدرولیک ISO VG 68

روغن گرید ۶۸ نسبت به گرید ۴۶ غلیظ‌تر است و معمولاً برای شرایطی انتخاب می‌شود که دمای کاری بالاتر، بار مکانیکی بیشتر یا نشتی داخلی سیستم وجود داشته باشد.

کاربردهای متداول:

• ماشین‌آلات سنگین
• سیستم‌های هیدرولیک در فضای باز
• تجهیزات فعال در مناطق گرم
• پرس‌ها و ماشین‌آلات با بار بالا
• سیستم‌هایی که فاصله داخلی قطعات در آن‌ها افزایش یافته است

استفاده از ISO VG 68 در سیستمی که برای روغن رقیق‌تر طراحی شده است، ممکن است موجب کند شدن حرکت عملگر، افزایش مصرف انرژی و بالا رفتن دمای روغن شود.

- روغن‌های هیدرولیک ISO VG 100 و بالاتر

این گریدها در سیستم‌های خاص و تجهیزات سنگین مورد استفاده قرار می‌گیرند. روغن‌های با ویسکوزیته بالا در دماهای زیاد یا شرایطی که نیاز به ضخامت بیشتر فیلم روغن وجود دارد، عملکرد مناسبی ارائه می‌کنند.

با این حال، استفاده از این روغن‌ها در سیستم‌های سریع یا تجهیزات دقیق می‌تواند باعث مشکلاتی مانند تأخیر در راه‌اندازی، افزایش فشار مکش پمپ و کاهش سرعت عملکرد شود.

نقش ویسکوزیته (گرانروی) در عملکرد پمپ هیدرولیک

ویسکوزیته مناسب به پمپ کمک می‌کند تا بتواند روغن را با کمترین میزان نشتی داخلی و بیشترین راندمان جابه‌جا کند.

اگر ویسکوزیته بیش از حد پایین باشد:

• نشتی داخلی پمپ افزایش می‌یابد.
• راندمان حجمی کاهش پیدا می‌کند.
• تماس فلز با فلز بیشتر می‌شود.
• سایش قطعات افزایش می‌یابد.
• فشار سیستم کاهش پیدا می‌کند.
• احتمال آسیب به یاتاقان‌ها و سطوح داخلی بیشتر می‌شود.

اگر ویسکوزیته بیش از حد بالا باشد:

• مکش پمپ دشوار می‌شود.
• احتمال کاویتاسیون افزایش می‌یابد.
• توان مصرفی پمپ بالا می‌رود.
• راه‌اندازی سیستم در هوای سرد دشوار می‌شود.
• روغن دیرتر در مدار گردش می‌کند.
• دمای کاری روغن ممکن است افزایش پیدا کند.

تأثیر ویسکوزیته بر انتقال توان سیال هیدرولیک

روغن هیدرولیک علاوه بر روانکاری، وظیفه انتقال توان از پمپ به عملگرها را نیز بر عهده دارد. روغن باید بتواند فشار را به‌صورت پایدار منتقل کند و در مسیرهای مختلف، افت انرژی زیادی نداشته باشد.

روغن بسیار رقیق ممکن است به دلیل نشتی داخلی، بخشی از انرژی را از دست بدهد. روغن بسیار غلیظ نیز به دلیل مقاومت زیاد در برابر جریان، موجب افزایش افت فشار در لوله‌ها، شیلنگ‌ها، فیلترها و شیرها می‌شود.

بنابراین، ویسکوزیته مناسب باعث ایجاد تعادل میان انتقال توان، کاهش اصطکاک و کنترل نشتی می‌شود.

ارتباط ویسکوزیته روغن هیدرولیک با نشتی داخلی

نشتی داخلی معمولاً در اثر عبور روغن از فواصل بسیار کوچک میان قطعاتی مانند اسپول شیر، پیستون پمپ، رینگ‌ها و صفحات داخلی ایجاد می‌شود.

روغن با ویسکوزیته بالاتر مقاومت بیشتری در برابر این نوع نشتی دارد. به همین دلیل، در تجهیزات فرسوده یا سیستم‌هایی که لقی داخلی آن‌ها افزایش یافته است، گاهی استفاده از گرید بالاتر می‌تواند نشتی داخلی را کاهش دهد.

البته افزایش ویسکوزیته نباید بدون بررسی طراحی پمپ و توصیه سازنده انجام شود؛ زیرا ممکن است مشکل نشتی را کاهش دهد اما هم‌زمان باعث کاویتاسیون، افزایش دما یا افت سرعت سیستم شود.

نقش شاخص گرانروی یا VI در انتخاب ویسکوزیته روغن هیدرولیک

شاخص گرانروی یا Viscosity Index نشان می‌دهد که ویسکوزیته روغن در برابر تغییرات دما چقدر پایدار است.

روغنی با شاخص گرانروی بالا، در اثر افزایش دما کمتر رقیق می‌شود و در هوای سرد نیز بیش از اندازه غلیظ نمی‌گردد. این ویژگی در تجهیزاتی که در فضای باز یا در دامنه دمایی گسترده کار می‌کنند، اهمیت زیادی دارد.

نقش دمای کار در انتخاب ویسکوزیته روغن هیدرولیک

دمای کاری واقعی روغن از دمای محیط مهم‌تر است. ممکن است دستگاهی در محیطی با دمای ۲۵ درجه سانتی‌گراد کار کند، اما به دلیل بار زیاد یا ضعف سیستم خنک‌کاری، دمای روغن در مخزن به ۶۰ یا ۷۰ درجه سانتی‌گراد برسد.

هنگام انتخاب گرید ویسکوزیته باید موارد زیر بررسی شود:

• حداقل دمای راه‌اندازی
• دمای عادی روغن در مخزن
• بیشترین دمای روغن در زمان بار کامل
• نوع پمپ
• فشار کاری سیستم
• سرعت گردش پمپ
• طول و قطر خطوط لوله
• وضعیت فیلترها
• میزان فرسودگی تجهیزات
• توصیه سازنده ماشین‌آلات

پیامدهای استفاده از روغن هیدرولیک با ویسکوزیته نامناسب

انتخاب نادرست ویسکوزیته می‌تواند مشکلات زیر را ایجاد کند:

• افزایش صدای پمپ
• افت فشار و کاهش سرعت عملگر
• افزایش دمای روغن
• کاهش عمر پمپ
• گرفتگی فیلترها
• افزایش مصرف انرژی
• عملکرد نامنظم شیرهای هیدرولیک
• کاهش عمر آب‌بندها
• افزایش نشتی داخلی
• کاهش عمر مفید روغن

روش صحیح انتخاب ویسکوزیته روغن هیدرولیک

برای انتخاب گرید مناسب بهتر است مراحل زیر دنبال شود:

1. مراجعه به دفترچه دستگاه: اولین و معتبرترین مرجع، دفترچه فنی سازنده ماشین‌آلات است. سازنده معمولاً محدوده مجاز ویسکوزیته و استاندارد مورد نیاز روغن را مشخص می‌کند.
2. بررسی دمای کار: دمای حداقل، معمول و حداکثر روغن را اندازه‌گیری کنید. انتخاب روغن فقط بر اساس دمای محیط ممکن است نتیجه نادرستی داشته باشد.
3. بررسی نوع پمپ: پمپ دنده‌ای، پره‌ای و پیستونی ممکن است محدوده‌های متفاوتی برای ویسکوزیته داشته باشند.
4. بررسی فشار و سرعت: سیستم‌های پرفشار و سریع معمولاً به روغنی با پایداری حرارتی و برشی مناسب نیاز دارند.
5. توجه به وضعیت تجهیزات: در سیستم‌های قدیمی و فرسوده، افزایش لقی قطعات ممکن است موجب نیاز به بررسی مجدد ویسکوزیته شود؛ اما این کار باید با تحلیل فنی انجام شود.
6. بررسی استاندارد و افزودنی‌ها: علاوه بر ISO VG، باید استانداردهایی مانند DIN 51524، نوع روغن HLP یا HVLP، ضدسایش بودن، پایداری اکسیداسیون و سازگاری با آب‌بندها نیز بررسی شود.

جمع‌بندی

ویسکوزیته روغن هیدرولیک نقش مهمی در کنترل نشتی، کاهش سایش، انتقال توان، عملکرد پمپ و مدیریت دمای سیستم دارد. روغن‌های  32، 46 و 68 از رایج‌ترین گریدهای مورد استفاده در صنایع هستند؛ اما انتخاب میان آن‌ها باید بر اساس دمای واقعی کار، نوع پمپ، فشار سیستم، سرعت گردش و توصیه سازنده انجام شود.

روغن با ویسکوزیته پایین ممکن است باعث افزایش نشتی و سایش شود و روغن با ویسکوزیته بالا می‌تواند موجب کاویتاسیون، افزایش مصرف انرژی و بالا رفتن دمای روغن گردد. انتخاب صحیح ویسکوزیته، در کنار استفاده از روغن باکیفیت و فیلتراسیون مناسب، به افزایش عمر تجهیزات و کاهش هزینه‌های تعمیر و توقف تولید کمک می‌کند.