روغن صنعتی یاتاقان واگن در خطوط ریلی شمال؛ دوام و کارایی بالا

مقدمه: پایداری در حرکت، نقش حیاتی روانکار در سیستم‌های ریلی

در سیستم‌های ریلی، به‌ویژه در خطوط شمال کشور مانند محورهای قزوین–رشت، فیروزکوه–قائم‌شهر و گرگان–اینچه‌برون، شرایط کاری واگن‌ها بسیار سخت و متغیر است.وجود رطوبت بالا، تغییرات شدید دمایی، بارهای سنگین محوری و مسیرهای شیب‌دار، فشار مضاعفی بر یاتاقان‌های واگن وارد می‌کند.یاتاقان‌ها وظیفه‌ی تحمل وزن واگن و انتقال یکنواخت نیرو بین محور و بدنه را دارند، و کوچک‌ترین نقص در روانکاری آن‌ها می‌تواند به گرم شدن بیش از حد، شکست محور و توقف قطار منجر شود.در چنین شرایطی، روغن صنعتی یاتاقان واگن باید پایداری شیمیایی و مکانیکی بالایی داشته باشد، در برابر رطوبت مقاوم باشد و حتی در بارهای ضربه‌ای عملکرد خود را حفظ کند.در این مقاله، با نگاهی فنی و اقلیمی، ویژگی‌های لازم برای روغن‌های یاتاقان در خطوط شمال کشور بررسی می‌شود.

ساختار و عملکرد یاتاقان‌های واگن

یاتاقان واگن، نقطه‌ی اتصال بین محور و بدنه‌ی واگن است. دو نوع اصلی یاتاقان در واگن‌های ایران به‌کار می‌رود:

• یاتاقان غلتشی (Roller Bearing): متداول در واگن‌های باری و مسافری جدید، دارای غلتک‌های مخروطی با قابلیت توزیع بار محوری و شعاعی.
• یاتاقان لغزشی (Plain Bearing): نسل قدیمی‌تر، که نیاز به روانکاری پیوسته دارد.

در هر دو نوع، روغن وظیفه دارد:

• تماس فلز با فلز را به حداقل برساند،
• گرما را از سطح تماس دفع کند،
• از خوردگی و زنگ‌زدگی جلوگیری کند،
• و ذرات آلاینده را از سطح دور نگه دارد.

در خطوط شمالی، به دلیل وجود مه، بارندگی مکرر و رطوبت بالای هوا، چسبندگی و مقاومت در برابر شست‌وشوی آب از ویژگی‌های ضروری روغن است.

ویژگی‌های فنی روغن یاتاقان واگن

روغن یاتاقان باید مجموعه‌ای از خواص فیزیکی و شیمیایی زیر را دارا باشد:

در واگن‌های باربری شمال، معمولاً از روغن‌های با پایه‌ی گروه II یا III (Hydrotreated Base Oils) استفاده می‌شود که عمر طولانی و عملکرد ثابت در رطوبت دارند.

رفتار تریبولوژیکی یاتاقان در شرایط اقلیمی شمال

در اقلیم مرطوب شمال، روانکار باید بتواند در برابر نفوذ آب، تغییر ویسکوزیته و اکسیداسیون مقاومت کند.در مسیرهایی مانند فیروزکوه–قائم‌شهر که اختلاف دمای روز و شب زیاد است، بخار آب داخل یاتاقان متراکم می‌شود و اگر روغن خاصیت دافع آب نداشته باشد، باعث خوردگی سطحی می‌شود.به‌همین دلیل، روغن‌های دارای افزودنی‌های ضد‌اکسیداسیون و Inhibitorهای ضد‌زنگ بر پایه بورات یا آمین برای این منطقه توصیه می‌شوند.این ترکیبات با ایجاد لایه‌ای نانومتری روی سطح فلز، از تماس مستقیم رطوبت جلوگیری می‌کنند.

 انواع روغن‌های مناسب برای یاتاقان واگن

1. روغن‌های معدنی (Mineral): پایه نفتی، ارزان‌تر، اما با عمر کوتاه‌تر.
2. روغن‌های سنتتیک (PAO / Ester): دارای پایداری حرارتی بالا، عمر طولانی و مقاومت عالی در برابر رطوبت.
3. روغن‌های نیمه‌سنتتیک: ترکیبی از روغن معدنی با درصدی از سنتتیک، گزینه‌ای اقتصادی برای خطوط میان‌برد.
4. در شمال کشور، روغن‌های نیمه‌سنتتیک با افزودنی EP بهترین توازن میان هزینه و کارایی را فراهم می‌کنند.

تحلیل حرارتی عملکرد یاتاقان

در واگن‌های باری، دمای محفظه یاتاقان می‌تواند تا ۹۰°C افزایش یابد.تحلیل حرارتی با استفاده از مدل عددی (Finite Element) نشان داده که روغن با ویسکوزیته 150 cSt در سرعت محور ۷۰۰ rpm، بهترین تعادل بین انتقال حرارت و اصطکاک را ایجاد می‌کند.در خطوط کوهستانی، جایی که بار محور بیشتر است، ویسکوزیته بالاتر (220 cSt) توصیه می‌شود تا لایه روانکار از بین نرود.

 تأثیر نوع روانکار بر طول عمر یاتاقان

استفاده از روغن با افزودنی‌های فشار بالا (EP) عمر مفید یاتاقان را تا ۶۰٪ افزایش می‌دهد.روغن‌های بدون افزودنی مناسب، در شرایط بار محوری بالا دچار شکست فیلم روانکار و پدیده Micropitting می‌شوند.در پروژه آزمایشی شرکت راه‌آهن شمال، استفاده از روغن PAO با افزودنی MoS₂ منجر به افزایش عمر سرویس از ۱۲ ماه به ۲۴ ماه شد.

چالش‌های اقلیمی شمال ایران

• رطوبت بالا: موجب رقیق شدن و آلودگی روغن می‌شود.
• بارندگی و نفوذ آب: نیاز به روغن‌های دارای مقاومت شست‌وشویی بالا.
• تغییرات دمایی شدید: تست‌های زمستانی نشان می‌دهند که روغن‌های بدون افزودنی Pour Point در دمای -۱۰°C جامد می‌شوند.
• آلودگی گردوغبار جاده‌ای: افزایش سایش سطحی و لجن‌سازی روغن.

بنابراین، تنها روغن‌هایی با ترکیبات پایدار و فیلترپذیری بالا قادر به عملکرد مطلوب در این اقلیم هستند.

سیستم روانکاری یاتاقان واگن‌ها

در واگن‌های جدید، سیستم روانکاری معمولاً شامل مخزن داخلی در پوسته یاتاقان و کانال‌های توزیع روغن است.در برخی واگن‌ها، گریس به‌جای روغن استفاده می‌شود، اما در خطوط طولانی شمالی که سرعت متوسط زیاد است، روغن به‌دلیل توانایی خنک‌سازی بهتر ترجیح داده می‌شود.پایش سطح روغن باید بازرسی ماهانه داشته باشد تا نشت یا کاهش سطح به‌موقع شناسایی شود.

جدول مقایسه برندها و مشخصات روغن یاتاقان

نگهداری پیشگیرانه (PM) در خطوط شمال

در خطوط شمالی، برنامه‌ی نگهداری پیشگیرانه باید شامل موارد زیر باشد:

• تعویض روغن هر ۱۲ ماه یا ۸۰۰۰ کیلومتر حرکت،
• نمونه‌گیری از روغن هر ۶ ماه برای تحلیل TAN و ویسکوزیته،
• بررسی نشتی از کاسه نمد و درزگیر،
• پایش دمای محفظه یاتاقان با سنسورهای IR.

داده‌های ثبت‌شده در ایستگاه‌های تعمیراتی قائم‌شهر نشان می‌دهد که اجرای PM منظم، نرخ خرابی یاتاقان را تا ۴۵٪ کاهش داده است.

 اثر انتخاب روغن بر مصرف انرژی قطار

روغن با چسبندگی بالا و ویسکوزیته پایدار، اصطکاک در تماس غلتک‌ها را کاهش می‌دهد. این موضوع باعث کاهش مصرف سوخت لوکوموتیو تا ۳٪ می‌شود.در مسیر رشت–قزوین، آزمایش‌های شرکت راه‌آهن نشان داده‌اند که پس از جایگزینی روغن سنتتیک با نمونه معدنی، مصرف سوخت روزانه تا ۱۸۰ لیتر کمتر شده است.

 تحلیل آنالیز روغن در واگن‌ها

آنالیز روغن شامل اندازه‌گیری:

• TAN (عدد اسیدی) برای بررسی اکسیداسیون،
• ICP فلزی (Fe, Cu, Sn) برای تشخیص سایش،
• ویسکوزیته در ۴۰ و ۱۰۰°C،

و محتوای آب (ppm) برای شناسایی نفوذ رطوبت است.

در آزمایش‌های انجام‌شده توسط موتورآرا رازین، روغن‌های دارای آنتی‌اکسیدانت فسفر–سولفور در برابر اکسیداسیون تا ۲۵٪ عملکرد بهتری نسبت به نمونه‌های بدون افزودنی نشان داده‌اند.

فناوری‌های نوین روانکاری ریلی

تحولات جدید در روانکاری ریلی شامل استفاده از:

1. روغن‌های نانوپوششی (Nano-Coated Lubricants): با ذرات نانوسرامیک برای کاهش اصطکاک تا ۳۰٪،
2. افزودنی‌های فعال دمایی (Thermo-Responsive Additives): که در دماهای بالا فعال شده و چسبندگی روغن را افزایش می‌دهند،
3. و پایش دیجیتال (Smart Bearing Monitoring): برای ثبت دمای محفظه و کیفیت روغن به‌صورت لحظه‌ای.

در آزمایشگاه شرکت موتورآرا رازین، پروژه توسعه روانکار یاتاقان با فناوری نانوساختار در حال اجرا است.

 آموزش و فرهنگ نگهداری در خطوط شمال

در بسیاری از خرابی‌ها، دلیل اصلی نه نقص روغن بلکه کارکرد نادرست در سرویس و نگهداری است.آموزش دوره‌ای تکنسین‌های تعمیرات، شامل نحوه نمونه‌گیری روغن، تشخیص تغییر رنگ، و بازبینی فیلترها، یکی از الزامات موفقیت برنامه PM است.موتورآرا رازین با همکاری کارگاه‌های تعمیراتی رشت و قائم‌شهر، دوره‌های آموزشی ویژه روانکاری یاتاقان را برگزار کرده است.

 توسعه پایش هوشمند در یاتاقان واگن‌های شمال

در حال حاضر، برخی از واگن‌های جدید در خطوط شمال به سنسورهای دمایی و لرزشی بلادرنگ (Real-Time Sensors) مجهز شده‌اند.این حسگرها دمای محفظه، فشار روغن و ارتعاش محور را ثبت کرده و در صورت عبور از آستانه خطر، هشدار فوری به مرکز کنترل ارسال می‌کنند.با استفاده از این فناوری، زمان‌بندی تعویض روغن به‌صورت هوشمند و بر اساس وضعیت واقعی انجام می‌شود (PredictivMaintenance).اجرای این طرح در محور رشت–قزوین منجر به کاهش ۳۵٪ خرابی یاتاقان‌ها شده است.

جمع‌بندی

در خطوط پررطوبت و سنگین شمال کشور، روغن صنعتی یاتاقان واگن نقش ستون فقرات پایداری شبکه ریلی را ایفا می‌کند. انتخاب صحیح روغن با پایه مقاوم، افزودنی‌های EP و پایداری در برابر اکسیداسیون، باعث افزایش عمر تجهیزات، کاهش توقف قطارها و صرفه‌جویی در هزینه انرژی می‌شود.اجرای برنامه PM و پایش هوشمند، راه آینده‌ی نگهداری ریلی در ایران است.شرکت موتورآرا رازین به‌عنوان تأمین‌کننده تخصصی روانکارهای ریلی و ارائه‌دهنده خدمات تحلیلی، آزمایشگاهی و آموزشی، شریک فنی خطوط شمال کشور است. برای دریافت مشاوره در انتخاب روغن یاتاقان مناسب و اجرای سیستم پایش هوشمند، همین امروز با کارشناسان فنی موتورآرا رازین تماس بگیرید.