Dynamic Load Lubrication؛ روانکاری زیر بارهای متناوب پروژه‌ای

مقدمه: Dynamic Load Lubrication در پروژه‌های عمرانی و معدنی ایران

من سارا مرادی، تحلیل‌گر ارشد روانکاری صنعتی در موتورازین، در این مقاله به Dynamic Load Lubrication یا روانکاری زیر بارهای متناوب و سیکلی می‌پردازم؛ همان چالش روزمره ناوگان‌های پروژه‌ای در ایران از جرثقیل‌های موبایل و تاور تا پمپ‌های رفت‌وبرگشتی، بالابرها و سرندهای ویبره. در چنین تجهیزاتی، بارگذاری فقط «ثابت» نیست؛ پیوسته بین مقادیر کم و زیاد نوسان می‌کند، گاهی جهت عوض می‌کند و در شوک‌های لحظه‌ای به اوج می‌رسد. این الگوی بار، ضخامت فیلم روغن را دچار نوسان کرده و مرز تماس فلز-به-فلز را به‌صورت گذرایی فعال می‌کند؛ جایی که نقش افزودنی‌های ضدسایش (AW) و فشار بالا (EP) حیاتی می‌شود.

هدف این راهنما سه‌وجهی است: ۱) انتخاب روغن و گریس متناسب با بار دینامیک، ۲) تنظیم دوره‌های روانکاری و تعویض بر اساس چرخه کاری واقعی، و ۳) پایش وضعیت با تکیه بر ارتعاش، دما و آنالیز روغن. با تاکید بر هزینه چرخه عمر (LCC) و کاهش توقف ناخواسته، توصیه‌ها را طوری چیده‌ایم که با اقلیم‌های متنوع کشور از خوزستان گرم و غبارآلود تا آذربایجان سرد و کوهستانی هماهنگ باشد. موتورازین به‌عنوان مرجع دانش و تامین روانکار صنعتی، این مسیر را عملیاتی و بومی‌سازی می‌کند.

دینامیک بار و رفتار لایه روانکار: از منحنی استریبک تا خستگی سطحی

برای روانکاری موفق در بارهای متناوب، باید دینامیک تماس را بشناسیم. بر مبنای منحنی استریبک، رژیم روانکاری بین سه ناحیه تغییر می‌کند: مرزی، مختلط و هیدرودینامیک/الاستوهیدرودینامیک. در بارهای سیکلی، نسبت لامبدا (λ) یا نسبت ضخامت فیلم به زبری، به‌طور لحظه‌ای نوسان دارد. هنگام اوج بار یا معکوس شدن حرکت، سرعت نسبی کاهش یافته و فیلم نازک می‌شود؛ تماس‌های گذرای مرزی رخ می‌دهد و افزودنی‌های AW/EP باید فعال شوند.

افزودنی‌های AW مانند ZDDP روی سطوح داغ و تحت تنش، لایه‌های فسفاته شیشه‌مانند تشکیل می‌دهند تا از جوش سرد جلوگیری کنند. در گیربکس‌های شوک‌لود، EPهای سولفور-فسفر با واکنش کنترل‌شده، لایه محافظ تشکیل می‌دهند. در یاتاقان‌های نوسانی (Oscillating)، گریس‌های حاوی MoS₂/گرافیت با تحمل فشار بالا، انتقال بار را پایدار می‌کنند. با این حال، هر بار سیکلی انرژی خستگی را در زیرسطح انباشته می‌کند؛ نتیجه می‌تواند میکروپیتینگ، ترک‌های سطحی و پوسته‌کَنی زودهنگام باشد.

در ایران، گردوغبار سیلیسی در معادن، رطوبت محلی (مثلاً سواحل جنوبی) و اختلاف دمای روز-شب می‌تواند ویسکوزیته موثر و هواگیری را تحت‌تاثیر قرار دهد. بنابراین انتخاب کلاس ویسکوزیته، کنترل پاکیزگی (کد ISO 4406) و ضدکف/ضدهوابافی باید هم‌زمان دیده شود.

«در بارهای متناوب، میانگین ضخامت فیلم گمراه‌کننده است؛ حداقل ضخامت لحظه‌ای و قابلیت فعال‌سازی افزودنی‌هاست که از تماس مرزی بحرانی جلوگیری می‌کند.»

انتخاب روغن و گریس مناسب برای بارهای دینامیک

روغن‌های دنده، هیدرولیک و چرخ‌دنده‌های باز

– گیربکس‌های جرثقیل و بالابرهای شوک‌لود: روغن دنده صنعتی با افزودنی EP سولفور-فسفر (ISO VG 150–320 برحسب دمای محیط و سرعت) و مقاومت در برابر میکروپیتینگ. در اقلیم گرم (اهواز/بندرعباس) عموماً VG بالاتر و در مناطق سرد (اردبیل/تبریز) VG پایین‌تر یا پایه سنتتیک PAO با شاخص گرانروی بالا توصیه می‌شود.

– سیستم‌های هیدرولیک جرثقیل موبایل: روغن هیدرولیک ضدسایش (HLP/HVLP) با VI بالا برای پایداری فیلم در تغییرات دما و ضدکف/ضدهوابافی قوی جهت جلوگیری از کاویتاسیون. کنترل پاکیزگی تا حد 18/16/13 یا بهتر (ISO 4406) برای حفاظت سوپاپ‌ها و پمپ‌ها ضروری است.

گریس برای یاتاقان‌های نوسانی، پین/بوش و اتصالات

– پین/بوش ماشین‌آلات معدنی و اتصالات تاور/موبایل: گریس NLGI 2 با پایه لیتیوم کمپلکس یا کلسیم سولفونات کمپلکس، حاوی EP و 3–5% MoS₂ برای تحمل بارهای ضربه‌ای و کاهش سایش در دامنه حرکت محدود. در محیط‌های پرآب/آب‌شور، کلسیم سولفونات کمپلکس به‌خاطر پایداری آب‌دوستی و مقاومت خوردگی برتری دارد.

– یاتاقان‌های ویبراتور و سرند: گریس با پایه روغن سنتتیک (PAO) و پایداری برشی بالا، NLGI 2 یا 1 (برای سرعت بالاتر)، با افزودنی AW/EP و مقاومت عالی در برابر اکسیداسیون. چسبنده‌سازها (Tackifier) در نقاط باز و پرلرزش به چسبندگی کمک می‌کنند.

– طناب‌های سیمی و چرخ‌دنده‌های باز تاور: گریس‌های نیمه‌سیال/چسبنده با EP و ضدخوردگی قوی؛ دوره تجدید کوتاه‌تر به‌دلیل شست‌وشو با باران و گردوغبار.

تنظیم دوره‌های روانکاری و تعویض: از ساعت کارکرد تا شرایط واقعی

تقویم سرویس در بارهای دینامیک باید پویا باشد. تکیه صرف به ساعت کارکرد اغلب منجر به سرویس دیرهنگام می‌شود، زیرا شدت بار و سیکل‌ها عامل فرسایش اصلی‌اند. راهکار موثر، ترکیب بازه‌های پایه (Recommended Intervals) با «اصلاح‌کننده‌های عملیاتی» است: ضریب گردوغبار، ضریب شوک‌لود، ضریب دمایی و ضریب رطوبت. به‌طور نمونه، اگر بازه پایه گریس‌کاری پین/بوش 250 ساعت است، در معادن روباز پرگردوغبار و شوک‌لود می‌تواند به 80–120 ساعت کاهش یابد.

برای روغن گیربکس، به‌جای افزایش بی‌محابای دوره تعویض، از پایش شرایط (وضعیت اکسیداسیون، آب، ذرات و آهن) استفاده کنید. در سامانه‌های هیدرولیک جرثقیل، تعویض مبتنی بر کد پاکیزگی و مقدار آب (KF) منطقی‌تر از تقویم صِرف است. ضمناً فیلتر آفلاین و دی‌واترینگ در سایت‌های مرطوب هزینه چرخه عمر را به‌شدت کاهش می‌دهد.

چک‌لیست کاربردی برای مدیران پروژه و نگهداری

• تعریف Duty Cycle واقعی: درصد بار کامل، تعداد معکوس‌ها، اوج‌های ضربه‌ای.
• انتخاب ویسکوزیته بر اساس دمای میانگین و حداقل سرعت در نقطه بحرانی، نه صرفاً دمای محیط.
• تعیین بازه‌های گریس‌کاری بر اساس گردوغبار/آب/شوک، نه توصیه عمومی کارخانه.
• ثبت و پایش کد ISO 4406، Fe ppm و آب (ppm) برای تصمیم تعویض.
• به‌روزرسانی برنامه وقتی نوع کار پروژه عوض می‌شود (نصب-بهره‌برداری-باربرداری).
• هماهنگی تامین به‌موقع روانکار با برنامه اجرایی پروژه در شهرهای متعدد (تهران، اصفهان، مشهد، اهواز، تبریز، کرمان، بندرعباس).

پایش وضعیت: ارتعاش، دما و آنالیز روغن؛ شاخص‌ها و آستانه‌ها

– ارتعاش: در یاتاقان‌های ویبراتور، افزایش RMS و پیک‌های تکرارشونده در حوزه فرکانسی سوئیچ بین نواحی اصطکاکی را نشان می‌دهد. ظهور Sidebandها حول فرکانس مش‌گیربکس نشانه لق شدن و شروع میکروپیتینگ است. راه‌اندازی پایش Route-Based ماهانه و پایش On-site در دوره‌های اوج کاری (بتن‌ریزی/باربرداری) مفید است.

– دما: تحلیل ترند دما مهم‌تر از عدد مطلق است. افزایش 10°C نسبت به وضعیت پایدار قبلی، عمر روغن را تقریباً نصف می‌کند. در چرخ‌دنده‌های باز، نقشه‌برداری حرارتی برای تشخیص کمبود گریس در نقاط تماس توصیه می‌شود.

– آنالیز روغن: برای گیربکس/هیدرولیک، شاخص‌های کلیدی عبارت‌اند از: شمار ذرات (ISO 4406)، آهن/مس/آلومینیوم (ICP یا فرِس)، شاخص PQ برای ذرات فِرو، آب (K. Fischer)، ویسکوزیته در 40/100°C، اکسیداسیون/نیتراسیون (FTIR) و ظهور محصولات تخریب افزودنی. در گریس، آزمون‌های ترند پایه‌روغن، Fe، Debris Analysis و مقدار آب مفیدند.

خطاهای رایج در پایش و پیامدها

• اتکا به نمونه‌گیری نامنظم: از دست رفتن سیگنال‌های اولیه میکروپیتینگ.
• بی‌توجهی به کد پاکیزگی: فرسایش ساینده زودهنگام در پمپ‌ها و سرووها.
• نادیده گرفتن آب امولسیون‌شده: تخریب فیلم و فعال‌سازی زودهنگام EP.
• تفسیر نکردن ترند دما: تعویض دیرهنگام و افزایش وارنیش/اکسیداسیون.

خطاهای رایج انتخاب و سرویس و راه‌حل‌های سریع

– روغن بیش‌ازحد رقیق برای بارهای ضربه‌ای: هیدروپلانینگ در دور بالا ممکن است خوب باشد، اما در اوج بار، فیلم می‌شکند. راه‌حل: بازبینی ویسکوزیته بر اساس حداقل سرعت و اوج بار، یا استفاده از پایه PAO با VI بالا به‌جای صرفاً افزایش VG.

– ثابت نگه داشتن برنامه سرویس با تغییر نوع بار پروژه: تغییر از مونتاژ سبک به بلندکردن المان‌های سنگین باید بازه گریس‌کاری/تعویض را کوتاه‌تر کند. راه‌حل: تعریف «وضعیت عملیاتی» و ضریب‌دهی پویا.

– مخلوط کردن گریس‌های ناسازگار: صابون‌های مختلف (لیتیوم کمپلکس/کلسیم سولفونات) همیشه سازگار نیستند. راه‌حل: شناسنامه روانکار، تخلیه کامل و پرکردن مجدد، یا تست سازگاری قبل از اختلاط.

– غفلت از چسبندگی در نقاط باز: در طناب سیمی/چرخ‌دنده باز، گریس غیرچسبنده شسته می‌شود. راه‌حل: انتخاب گریس Tackified با EP/ضدخوردگی و تجدید زودتر.

– بی‌توجهی به فیلتر و هواگیری هیدرولیک: کف و هوا فیلم را ناپایدار می‌کند. راه‌حل: ارتقای فیلتراسیون، سیلکتور ضدکف، و کنترل سطح/آب‌بندها.

سناریوهای عملی و راهکار روانکاری: جدول فنی مقایسه‌ای

در جدول زیر، چند سناریوی پرتکرار در پروژه‌های عمرانی و معدنی کشور را با الگوی بار، ریسک‌های اصلی و پیشنهاد روانکاری عملیاتی مقایسه کرده‌ایم. این توصیه‌ها باید با شرایط سایت، دمای محیط و دستورالعمل سازنده تطبیق داده شود.

جمع‌بندی مفهومی: از «فشار لحظه‌ای» تا «تصمیم لحظه‌به‌لحظه»

روانکاری زیر بارهای متناوب فقط انتخاب یک روغن یا گریس «قوی‌تر» نیست؛ مسئله، مدیریت لحظه‌هایی است که فشار بالا و سرعت پایین همزمان می‌شوند و فیلم روغن نازک می‌گردد. در همین مقاطع، افزودنی‌های AW/EP باید فعال شوند، ویسکوزیته باید هنوز کفایت داشته باشد، و آلودگی و آب نباید مانع تشکیل لایه محافظ شوند. بنابراین، سه ستون موفقیت چنین پروژه‌هایی عبارت‌اند از: ۱) تطبیق دقیق محصول با الگوی بار و اقلیم، ۲) زمان‌بندی سرویس مبتنی بر شدت کار نه فقط ساعت، و ۳) پایش پیوسته برای تصحیح به‌موقع مسیر.

در پروژه‌های عمرانی/معدنی کشور که زمان‌بندی بتن‌ریزی، حمل بار یا استخراج، پنجره‌های فشرده‌ای دارند، هر توقف ناگهانی هزینه فرصت و پیمان جریمه دارد. یک برنامه روانکاری دینامیک با گریس مناسب پین/بوش، روغن EP مقاوم در برابر میکروپیتینگ، و هیدرولیک HLP/HVLP تمیز، می‌تواند نرخ خرابی و توقف را محسوس کاهش دهد. افزودن فیلتراسیون آفلاین و تنفسی ضد‌رطوبت، در شهرهای مرطوب جنوبی و مناطق غبارآلود مرکزی، ارزش ویژه‌ای دارد.

موتورازین به‌عنوان مرجع تخصصی تامین و توزیع روانکار در سراسر ایران، علاوه‌بر تامین برندهای معتبر، با تحلیل آنالیز روغن، پایش ارتعاش و مشاوره انتخاب محصول، به تیم‌های پروژه کمک می‌کند برنامه روانکاری را با تغییرات کار سازگار نگه دارند. چه در تهران و اصفهان، چه در مشهد، اهواز، تبریز، کرمان یا بندرعباس، ما کنار تیم نگهداری هستیم تا با شفافیت داده‌محور، هزینه چرخه عمر تجهیز را پایین و دسترس‌پذیری را بالا نگه دارید. اگر نیاز به تدوین «پلن روانکاری دینامیک» برای ناوگان دارید، تیم من آماده است.

پرسش‌های متداول

برای بارهای شوک‌لود گیربکس بالابر، VG بالاتر انتخاب کنم یا پایه سنتتیک؟

VG بالاتر در گرمای شدید مفید است، اما می‌تواند تلفات چرخش را زیاد کند. در اقلیم متغیر ایران، پایه سنتتیک PAO با VI بالا اغلب بهتر است چون در دمای پایین روان است و در دمای بالا فیلم کافی می‌دهد. تصمیم نهایی را با توجه به حداقل سرعت در اوج بار، دمای کار و ترند آنالیز (Fe، ویسکوزیته، اکسیداسیون) بگیرید.

MoS₂ در گریس پین/بوش همیشه لازم است؟

برای پین/بوش‌های پرشوک و حرکت نوسانی کوتاه، افزودن 3–5% MoS₂ یا جامدات مشابه کمک بزرگی به حمل بار مرزی می‌کند. در سرعت‌های بسیار بالا یا یاتاقان‌های رولربال سرعتی، جامدات ممکن است مناسب نباشند. به نوع تماس، سرعت و توصیه سازنده توجه کنید و در محیط‌های مرطوب از گریس کلسیم سولفونات کمپلکس با EP بهره بگیرید.

چطور بازه گریس‌کاری را با گردوغبار معدن تطبیق بدهم؟

بازه پایه سازنده را بگیرید و با «ضریب محیط» اصلاح کنید. در معادن پرگردوغبار ایران، کاهش 40–60% بازه معمول است. نشانه‌های عملی شامل تغییر صدای مفصل، دمای موضعی و مشاهده ذرات در گریس خروجی است. نمونه‌گیری دوره‌ای از گریس و مشاهده Debris می‌تواند زمان بهینه تجدید را دقیق‌تر کند.

کدام شاخص آنالیز روغن برای تصمیم تعویض حیاتی‌تر است؟

ترکیب شاخص‌ها مهم است: ISO 4406 برای پاکیزگی، آب (ppm) برای پایداری فیلم، Fe و PQ برای سایش دنده/یاتاقان، و FTIR اکسیداسیون برای عمر روغن. افزایش همزمان Fe، PQ و اکسیداسیون به‌همراه رشد دما، قوی‌ترین سیگنال برای تعویض یا فیلترسازی عمیق است. نمونه‌گیری یکنواخت و ثبت ترند کلید تفسیر درست است.