گریسهای کمصدای مترو؛ مهندسی روانکار برای کاهش آلایندگی صوتی
در ناوگانهای ریلی شهری ایران، از تهران تا مشهد و تبریز، آسایش صوتی مسافران به اندازه ایمنی و زمانبندی اهمیت دارد. گریسهای کمصدای مترو بهصورت هدفمند طراحی میشوند تا ارتعاش و نویز ناشی از تماسهای لغزشی و غلتشی را کاهش دهند و به استانداردهای آلودگی صوتی شهری نزدیکماند. این مقاله با رویکرد کاربردی و سئومحور، توضیح میدهد صدا از کجا تولید میشود، رئولوژی و میرایی گریس چه نقشی دارند، فرمولاسیون کمصدا چگونه انتخاب میشود و چه آزمونهایی، کارایی آکوستیکی را در آزمایشگاه و میدان تأیید میکنند. همچنین نقاط کاربرد در قطارهای مترو و پلهبرقیها، یک جدول مقایسه و چکلیست اجرایی ارائه شده است.
«هر چه تناسب رئولوژی گریس با فرکانسهای تحریک تجهیز دقیقتر باشد، انرژی ارتعاشی بیشتری به حرارت تبدیل شده و نویز کمتر شنیده میشود.»
منابع تولید صدا در قطار مترو: از بوژی تا درها و تجهیزات کمکی
بوژیها و یاتاقانهای غلتشی
بخش عمده صدای ساختاری در قطار مترو از بوژی و یاتاقانهای محوری/موتوری ناشی میشود. بینظمی سطحی ریل و چرخ، لقیها، میکرولغزش رولینگ المانها و کمانشهای ریز در لایه روانکار، ارتعاش را به شاسی منتقل میکند. گریس نامتناسب میتواند با افزایش اصطکاک مرزی، به «چتر» (chatter) و نویز فرکانسبالا دامن بزند.
سامانه درها و مکانیزمهای لغزشی
ریلهای درب، بوشها، غلتکها و ریل کشویی، مستعد «استیکـاسلیپ» هستند؛ پدیدهای که با جهشهای میکروسکوپی سرعت، سوتکشی یا جیرجیر تولید میکند. گریس با میرایی مناسب و کنترل اصطکاک ایستا/ساکن، این نویز را چشمگیر کاهش میدهد.
تهویه، فنها و موتورهای کمکی
یاتاقان فنها و بلوئرهای HVAC در کابین و سکوها، منبع نویز تونالاند. نامیزانی، کاویتاسیون هوا و خشکی گریس یا جدایش روغن، دامنه ارتعاش را بالا میبرد. گریس کمصدا با ویسکوزیته مناسب و جدایش کنترلشده، «نویز یاتاقان» را تثبیت میکند.
تجهیزات کمکی و جانبی
کمپرسور ترمز، ژنراتور کمکی، کوپلرها و مکانیزمهای جمعوبازشونده کابلها در صورت روانکاری نامناسب، فرکانسهای تحریک را به بدنه القا میکنند. انتخاب گریس مطابق با بار، سرعت و دمای کاری، مانع از تبدیل ارتعاش به نویز قابلشنیدن میشود.
فیزیک صدا و نقش گریس: رئولوژی، ویسکوزیته و میرایی
ریشه صدا، تبدیل انرژی ارتعاشی به امواج صوتی است. در تماسهای غلتشی/لغزشی، فیلم روانکار میان سطوح، بهشرط کفایت ضخامت و میرایی، همچون «دمپر ویسکوالاستیک» عمل میکند. ویسکوزیته روغن پایه فیلم هیدرودینامیک/الاستوهیدرودینامیک را شکل میدهد؛ هرچه ویسکوزیته در دمای کار بالاتر اما نه افراطی باشد، جدایش سطوح بهبود مییابد و میکرولغزش کمتر میشود. تغلیظکننده (مثل پلییوریا، کمپلکس لیتیوم یا کمپلکس سولفونات کلسیم) شبکه ساختاری و «پمپاژ» روغن به منطقه تماس را کنترل میکند.
رفتار رئولوژیک با مدولهای ذخیره (G′) و اتلاف (G″) سنجیده میشود. نسبت G″/G′ یا تاندلتا، شاخصی از توان تبدیل ارتعاش به حرارت است. گریسهای کمصدا معمولاً G″ مؤثر بالاتری در بازه فرکانسی تحریک تجهیز (مثلاً 100 تا 1000 هرتز برای فنها، یا تونالهای 1 تا 3 کیلوهرتز در برخی یاتاقانها) دارند. در عین حال باید از افزایش بیش از حد ویسکوزیته که به اصطکاک هیدرودینامیک و تلفات انرژی میانجامد پرهیز کرد. جدایش کنترلشده روغن، تداوم فیلم و ثبات نویز را تضمین میکند.
فرمولاسیون گریسهای کمصدا: از روغن پایه تا افزودنیهای ضدنویز
گریس کمصدا، یک گریس «همهفنحریف» نیست؛ ترکیبی مهندسیشده است. در روغن پایه، پلیآلفااولفین (PAO) و استرهای سنتتیک بهدلیل شاخص ویسکوزیته بالا، فراریت کم و پایداری اکسیداسیون، انتخابهای رایجاند. گریدهای روغن پایه در محدوده ISO VG 32 تا 150 بسته به سرعت و بار تجهیز انتخاب میشوند؛ برای یاتاقان فنهای پرسرعت، VG 32–68 و برای یاتاقانهای بوژی با سرعت متوسط و بار بالاتر، VG 100–150 متداول است.
در بخش تغلیظکننده، پلییوریا بهدلیل نویز پایین در موتورهای الکتریکی و سازگاری با پلیمرها محبوب است؛ کمپلکس سولفونات کلسیم با چسبندگی و پایداری مکانیکی خوب، در بارهای شوکدار بوژی کارآمد است. افزودنیها شامل آنتیاکسیدانتها، ضدسایش (ZDDP یا جایگزینهای بدون روی)، ضدخوردگی و گاهی اصلاحکنندههای اصطکاک برای کنترل «استیکـاسلیپ» هستند. استفاده هدفمند از مواد جامد ریزدانه مثل PTFE در برخی سازههای لغزشیِ درها میتواند جیرجیر را کاهش دهد، اما در یاتاقانهای غلتشی پرسرعت معمولاً توصیه نمیشود.
تعدیلکنندههای چسبندگی (تکیفایر) و کنترل کف/هوا نیز اهمیت دارند؛ وجود حبابها میرایی موثر را کاهش میدهد. هدف فرمولاسیون، تعادل میان سه محور است: ضخامت فیلم کافی، میرایی مناسب و حداقل نوسان گرانروی در دامنه دمایی واقعی بهرهبرداری.
آزمونهای آزمایشگاهی و میدانی برای ارزیابی عملکرد آکوستیکی
آکوسـتیک را باید سنجید، نه حدس زد. در آزمایشگاه، ارتعاش یاتاقان طبق استاندارد ISO 15242 اندازهگیری میشود تا نویز ساختاری در باندهای فرکانسی مشخص پایش شود. آزمونهای اختصاصی «نویز گریس در یاتاقان» و ریگهای سازندگان یاتاقان نیز برای طبقهبندی کلاس نویز رایجاند. رئومتر نوسانی برای اندازهگیری G′، G″ و تاندلتا در دما/فرکانس عملیاتی به کار میرود. برای خطر «استیکـاسلیپ»، آزمون SRV (DIN 51834) و اندازهگیری ضریب اصطکاک دینامیک/ایستا مفید است. شاخصهای عمومی مانند D1403 (نفوذپذیری)، D6184 (جدایش روغن)، D2266 (سایش) و D1478 (گشتاور پاییندما) باید بهصورت مکمل بررسی شوند.
در میدان، نویز بیرونی و داخلی بهترتیب مطابق ISO 3095 و EN ISO 3381 سنجیده میشود. نصب سنسورهای ارتعاش روی هوزینگ یاتاقان/فن، و ثبت همزمان سطح فشار صوتی dB(A) و دز فرکانسی کمک میکند رفتار نویزی پیش از و پس از تغییر گریس مقایسه شود. پایش وضعیت با تریندینگ ارتعاش، دما و جریان موتور، بهترین راه اعتبارسنجی پایدار بودن «کمصدایی» در چرخه سرویس است.
کاربردها، مقایسه و چکلیست اجرایی
نقاط کاربرد در قطارهای مترو و پلهبرقی
- یاتاقانهای محوری و موتور تراکشن در بوژی: گریس با روغن پایه VG 100–150، تغلیظکننده با پایداری مکانیکی بالا، مقاومت در برابر آب و لرزش.
- مکانیزمهای درب و ریلهای لغزشی: گریس ویسکوزیته متوسط (VG 32–68) با افزودنیهای کنترل اصطکاک برای حذف جیرجیر و استیکـاسلیپ؛ سازگار با پلیمر/الاستومر.
- فنها و بلوئرهای HVAC: گریس با جدایش کنترلشده و نویز یاتاقان پایین؛ غالباً پلییوریا با روغن پایه سبکتر.
- کمپرسور ترمز و ژنراتور کمکی: گریس مقاوم در برابر آب و دمای بالا با پایایی اکسیداسیون و میرایی مناسب.
- پلهبرقیها: زنجیر پله، یاتاقانهای رولر و محورهای راهنما؛ گریس با چسبندگی مناسب برای جلوگیری از پاشش و کاهش سوتکشی.
جدول مقایسه: گریس چندمنظوره استاندارد در برابر گریس تخصصی کمصدا
| پارامتر فنی | گریس چندمنظوره استاندارد | گریس تخصصی کمصدا |
|---|---|---|
| روغن پایه | مینرال/نیمهسنتتیک، VG عمومی 68–100 | PAO/استر با انتخاب هدفمند VG 32–150 |
| تغلیظکننده | لیتیم/Li-Complex عمومی | پلییوریا یا کمپلکس سولفونات کلسیم با میرایی بالاتر |
| رفتار رئولوژیک | G″ محدود، میرایی متوسط | تاندلتا بهینه در فرکانس کاری تجهیز |
| شاخص نویز یاتاقان | نوسان بالاتر در باندهای 1–3 kHz | نویز پایدار و پایین در تست ISO 15242 |
| سازگاری با پلیمر/لاستیک | متغیر | طراحیشده برای بوشها و ریلهای درب |
| مزایا | دسترسپذیر، اقتصادی | کاهش محسوس نویز، کنترل استیکـاسلیپ، پایداری طولانی |
| محدودیتها | نویز بالاتر، افت عملکرد در دما/سرعت مرزی | قیمت بالاتر، نیاز به انتخاب دقیق مطابق تجهیز |
چکلیست مشخصهگذاری و اجرای گریس کمصدا در مترو
- تعریف هدف آکوستیکی: محدوده dB(A) هدف داخلی/بیرونی مطابق ISO 3095 و EN ISO 3381.
- تحلیل تجهیز: سرعت (n dm)، بار، دمای واقعی، مواجهه با آب/شستوشو، سازگاری مواد.
- انتخاب روغن پایه: VG مطابق سرعت/بار (فن: 32–68، درب: 32–68، بوژی: 100–150).
- انتخاب تغلیظکننده: پلییوریا برای نویز پایین در یاتاقانهای الکتریکی؛ سولفونات کلسیم برای شوکلود و آب.
- اعتبارسنجی رئولوژی: اندازهگیری G′، G″ و تاندلتا در دمای کار؛ پرهیز از هواگیری ضعیف.
- آزمون استیکـاسلیپ: SRV/ریل درب؛ پذیرش بر اساس نسبت μs/μk کنترلشده.
- پایلوت میدانی: مقایسه نویز قبل/بعد، لاگ ارتعاش و دما در یک بازه بهرهبرداری.
- روش اعمال: پاکسازی، تخلیه گریس قبلی، پر کردن تا 30–50٪ حجم یاتاقان، پرهیز از پرکردن بیش از حد.
- فواصل گریسکاری: بر مبنای روند نویز/ارتعاش، نه صرفاً زمان؛ بازبینی فصلی.
- مستندسازی و آموزش: ثبت نتایج و آموزش تیم تعمیرات برای تشخیص نویز غیرعادی.
پرسشهای متداول
آیا هر گریس سنتتیک الزاماً کمصداست؟
خیر. سنتتیک بودن (مثلاً PAO/استر) مزیتهای حرارتی و پایداری دارد، اما «کمصدایی» نتیجه جمع رفتار رئولوژیک، نوع تغلیظکننده، افزودنیهای کنترل اصطکاک و تناسب ویسکوزیته با سرعت/بار است. ممکن است یک گریس مینرال با طراحی درست، در کاربردی خاص کمصداتر از گریس سنتتیک نامتناسب عمل کند.
چطور بفهمیم گریس جدید واقعاً نویز را کم کرده است؟
اندازهگیری ابزاری معیار است: ثبت dB(A) داخل کابین (EN ISO 3381) و ارتعاش یاتاقان (ISO 15242) پیش/پس از تغییر، در شرایط بهرهبرداری مشابه. اگر روند ارتعاش و دما تثبیت و مقدار نویز در باندهای حساس گوش کاهش یابد، اثر گریس تأیید میشود.
برای مکانیزم دربهای مترو چه شاخصهایی مهمترند؟
کنترل «استیکـاسلیپ»، سازگاری با پلیمر/لاستیک، پایداری در شویندهها و جذب رطوبت محیطی اهمیت بالایی دارد. ویسکوزیته متوسط با افزودنیهای اصطکاککاه و تغلیظکنندهای که جیرجیر را مهار کند، معمولاً نتیجه بهتری در سرعتهای پایین و سیکلهای مکرر باز/بسته میدهد.
آیا افزودن مواد جامد مانند PTFE همیشه مفید است؟
در برخی لغزشهای کمسرعت مثل ریل درب، PTFE میتواند جیرجیر را کاهش دهد؛ اما در یاتاقانهای غلتشی پرسرعت، ذرات جامد ممکن است با افزایش تلاطم یا اختلال در فیلم، نویز را بدتر کنند. تصمیم باید مبتنی بر آزمون کاربردی و توصیه سازنده یاتاقان باشد.
پرکردن بیش از حد یاتاقان چه اثری بر نویز دارد؟
گریس زیاد باعث همزدن، افزایش گشتاور، داغی موضعی و تحریک ارتعاش میشود که نهایتاً نویز را بالا میبرد. پرکردن معمولاً باید حدود 30–50٪ حجم آزاد یاتاقان باشد و با راهاندازی مرحلهای، اضافهگریس اضافی دفع شود.
جمعبندی: آسایش صوتی، تجربه مسافر و پایداری تجهیز
کاهش آلایندگی صوتی در شبکه مترو، تنها با عایقکاری بدنه به دست نمیآید؛ گریسهای کمصدای مترو با طراحی رئولوژیک هوشمندانه، انرژی ارتعاشی را میرا کرده و از منبع، نویز را مهار میکنند. نتیجه، کابینی آرامتر، رضایت مسافر، رعایت الزامات صوتی شهری و افزایش عمر یاتاقانها و مکانیزمها است. با تعریف هدف آکوستیکی، انتخاب دقیق روغن پایه/تغلیظکننده، آزمونهای استاندارد و اجرای درست، میتوان به «کمصدایی پایدار» رسید. موتورازین، بهعنوان مرجع تأمین روانکار صنعتی، به شما برای انتخاب و پیادهسازی راهحلهای گریس کمصدا در قطارهای شهری و زیرساخت ایستگاهی کمک میکند.
بدون نظر