شاخص پایداری برشی (SSI) در روغن موتور و اهمیت آن برای ناوگان دیزلی

شاخص پایداری برشی (Shear Stability Index یا SSI) یک شاخص کمی برای سنجش میزان «افت ویسکوزیته» روغن‌های چنددرجه‌ای (مثل 10W-40 یا 15W-40) پس از قرارگرفتن در معرض برش مکانیکی شدید است. این برش، عمدتاً باعث شکست یا کاهش کارایی پلیمرهای بهبوددهنده شاخص گرانروی (VII) می‌شود؛ نتیجه آن است که روغن در دمای کارکرد، «نازک‌تر از انتظار» رفتار می‌کند. به‌طور خلاصه، SSI هرچه بالاتر باشد یعنی روغن در برابر کاهش ویسکوزیته ناشی از برش، آسیب‌پذیرتر است و پایداری گرید در سرویس سخت کمتر خواهد بود. برای ناوگان دیزلی که ساعات طولانی کار، بار بالا، توربو و دمای روغن بالاتر دارند، SSI به‌صورت مستقیم به ریسک سایش، کنترل فیلم روغن و قابلیت اطمینان سرویس مرتبط می‌شود.

تعریف مهندسی SSI و نسبت آن با پایداری ویسکوزیته

در این بخش بررسی می‌کنیم SSI دقیقاً چه چیزی را اندازه می‌گیرد و چرا باید آن را «شاخص حفظ ویسکوزیته تحت برش» دانست، نه یک عدد تزئینی در دیتاشیت.

روغن‌های چنددرجه‌ای برای اینکه هم در استارت سرد روان باشند و هم در دمای بالا بیش از حد رقیق نشوند، معمولاً به کمک پلیمرهای VII فرموله می‌شوند. این پلیمرها در دمای بالاتر باز می‌شوند و به حفظ ویسکوزیته کمک می‌کنند؛ اما تحت تنش‌های برشی شدید (مثلاً در یاتاقان‌ها، ناحیه تماس دنده‌های پمپ روغن یا برش بسیار بالا در یاتاقان توربو) ممکن است:

• به‌صورت موقت هم‌راستا شوند و ویسکوزیته ظاهری کاهش یابد (Temporary Shear Thinning)
• به‌صورت دائم بشکنند و ویسکوزیته در دمای کارکرد واقعاً افت کند (Permanent Shear Loss)

SSI عمدتاً روی جنبه دائمی/پایدار این موضوع تمرکز دارد: یعنی بعد از یک آزمون برشی استاندارد، روغن چه درصدی از ویسکوزیته خود را (در یک دمای مرجع، معمولاً 100°C) از دست می‌دهد. از دید عملیاتی، «افت ویسکوزیته» یعنی کاهش ضخامت فیلم روغن در نواحی مرزی/مختلط و بالا رفتن احتمال تماس فلز با فلز، به‌خصوص وقتی موتور زیر بار می‌رود یا دمای روغن بالاست.

نکته مهم برای مدیر ناوگان این است که SSI به‌تنهایی جایگزین گرید SAE یا الزامات API نیست؛ اما کمک می‌کند بفهمیم دو روغن هم‌گرید (مثلاً هر دو 15W-40) در سرویس سخت دیزلی لزوماً «پایداری یکسان» ندارند.

SSI چگونه اندازه‌گیری می‌شود؟ (ارجاع مفهومی به ASTM و رفتار پس از آزمون)

در این بخش بررسی می‌کنیم SSI از منظر آزمون‌های مرجع چگونه به‌دست می‌آید و چرا نتایج آن باید در کنار سایر داده‌های روغن تفسیر شود.

برای سنجش پایداری برشی، معمولاً از آزمون‌های استاندارد مبتنی بر اعمال برش کنترل‌شده استفاده می‌شود. در ادبیات فنی روغن موتور، رایج است که «افت ویسکوزیته پس از آزمون برشی» به‌عنوان ورودی محاسبه SSI یا شاخص‌های مشابه گزارش شود. چارچوب کلی به این شکل است:

1. اندازه‌گیری ویسکوزیته در 100°C (یا پارامترهای مرتبط) قبل از آزمون
2. اعمال برش شدید به روغن در یک تجهیز استاندارد (چارچوب‌های ASTM برای آزمون‌های برشی در صنعت روانکارها تعریف شده‌اند)
3. اندازه‌گیری مجدد ویسکوزیته پس از آزمون
4. محاسبه درصد افت و تبدیل به شاخصی قابل مقایسه (SSI یا معادل‌های آن)

از منظر کاربردی، آنچه باید به آن حساس بود «میزان افت» و «احتمال خروج از بازه گرید» است. اگر روغنی که در ابتدا در محدوده یک گرید SAE قرار دارد، پس از برشِ شبیه‌سازی‌شده به سمت ویسکوزیته پایین‌تر میل کند، در سرویس طولانی و پرتنش ممکن است رفتار آن به سمت گرید سبک‌تر نزدیک شود. این مسئله در موتورهای دیزلی ناوگانی که بار یکنواخت ندارند (ترافیک شهری، شیب، حمل بار سنگین) ملموس‌تر است.

همچنین باید توجه داشت که آزمون‌های استاندارد، «نماینده کامل» همه شرایط واقعی نیستند؛ اما زبان مشترکی برای مقایسه فرمولاسیون‌ها ایجاد می‌کنند. بنابراین، SSI زمانی بیشترین ارزش را دارد که با داده‌های مکمل مثل HTHS، TBN و نتایج آنالیز روغن در سرویس تفسیر شود.

چرا SSI برای ناوگان دیزلی اهمیت عملیاتی دارد؟

در این بخش بررسی می‌کنیم چه مکانیزم‌هایی در موتور دیزلی ناوگانی، پایداری برشی را به یک «متغیر هزینه و ریسک» تبدیل می‌کند.

ناوگان دیزلی (کامیون بین‌شهری، اتوبوس، مینی‌بوس‌های پرتردد، ماشین‌آلات دیزلی سبک و نیمه‌سنگین) معمولاً با ترکیبی از عوامل زیر روبه‌روست:

• ساعات کارکرد بالا و سیکل‌های طولانی در دمای پایدار
• توربو و برش بالا در یاتاقان‌های دوربالا
• بار متغیر (ترافیک، شیب، بارگیری/تخلیه)
• حساسیت به هزینه توقف و برنامه‌ریزی سرویس

در چنین شرایطی اگر روغن از نظر پایداری برشی ضعیف باشد، افت ویسکوزیته می‌تواند به‌صورت زنجیره‌ای روی چند شاخص کلیدی اثر بگذارد: کاهش ضخامت فیلم روغن، افزایش سایش در نواحی پرتنش، افزایش دمای موضعی، و در نهایت کاهش حاشیه اطمینان موتور در بارهای سنگین. این موضوع به‌خصوص در موتورهای دیزلی که تحت فشار احتراق بالاتر کار می‌کنند، از نظر حفاظت یاتاقان‌ها و کنترل سایش جدی‌تر می‌شود.

از زاویه نگهداری، SSI به مدیر ناوگان کمک می‌کند ریسک «نازک‌شدن روغن پیش از موعد» را در تخمین فاصله سرویس لحاظ کند. وقتی برنامه سرویس روی کیلومتر/ساعت ثابت بسته می‌شود، روغنی با پایداری برشی بهتر معمولاً حاشیه اطمینان بیشتری در برابر شرایط سخت دارد؛ البته این به‌معنای وعده افزایش قطعی فاصله سرویس نیست و باید با آنالیز روغن و توصیه سازنده هماهنگ شود.

رابطه SSI با HTHS، گرید SAE و استانداردهای API (چطور اشتباه تفسیر نکنیم)

در این بخش بررسی می‌کنیم SSI چگونه کنار سایر پارامترها معنا پیدا می‌کند و کجاها سوءبرداشت رایج است.

یکی از خطاهای رایج در خرید ناوگانی این است که SSI را به‌تنهایی معیار «کیفیت» بدانیم. در حالی که حفاظت موتور دیزلی محصول یک بسته پارامتر است:

• گرید SAE: بازه ویسکوزیته در دمای کارکرد و رفتار سرد
• HTHS: ویسکوزیته در دمای بالا/برش بالا که برای حفاظت در یاتاقان‌ها و نواحی پرتنش حیاتی است
• سطح عملکرد API (مثل CK-4 و …): الزامات رسوب، اکسیداسیون، سایش و سازگاری با سامانه‌های پس‌پالایش
• پایداری برشی/SSI: احتمال افت ویسکوزیته در طول سرویس به دلیل شکست VII

SSI به‌صورت مستقیم می‌گوید روغن «چقدر احتمال دارد از نظر ویسکوزیته پایین بیاید»؛ اما الزاماً نمی‌گوید در برش بالا (HTHS) چه عملکردی دارد یا بسته افزودنی آن برای کنترل دوده و اکسیداسیون چقدر مناسب است. به همین دلیل، برای ناوگان دیزلی بهتر است SSI را در کنار HTHS و سطح API تفسیر کنیم: روغنی که هم HTHS مناسب دارد و هم افت ویسکوزیته‌اش تحت برش کنترل‌شده است، در سرویس سخت «قابل پیش‌بینی‌تر» عمل می‌کند.

پیامدهای عملی SSI برای فاصله سرویس، سایش و پایداری عملکرد (با جدول مقایسه)

در این بخش بررسی می‌کنیم SSI چگونه به زبان عملیات و هزینه ترجمه می‌شود و چه تصمیم‌هایی را تحت تأثیر قرار می‌دهد.

وقتی افت ویسکوزیته رخ می‌دهد، اولین اثر قابل لمس معمولاً «کاهش حاشیه اطمینان فیلم روغن» است. این موضوع می‌تواند خودش را به شکل افزایش روند سایش، حساسیت بیشتر به بارهای ناگهانی و افزایش دمای موضعی نشان دهد. همچنین در ناوگان، کاهش پایداری ویسکوزیته می‌تواند باعث شود روغن در نیمه دوم دوره سرویس رفتار یکنواختی نداشته باشد؛ یعنی راننده یا تعمیرگاه، با یک روغن که در ابتدای سرویس خوب بوده اما در ادامه «سبک‌تر» شده مواجه شود.

جدول زیر، تفسیر عملیاتی SSI را به‌صورت کیفی نشان می‌دهد (مقادیر عددی بسته به آزمون و گزارش سازنده متفاوت است):

برای ناوگان‌هایی که به دنبال کنترل هزینه به روش مهندسی هستند، SSI به‌نوعی «بیمه‌نامه پایداری گرید» محسوب می‌شود: نه به‌صورت شعاری، بلکه به‌عنوان یک پارامتر که احتمال تغییر رفتار روغن را در طول زمان کم می‌کند. این دقیقاً جایی است که تصمیم‌گیری داده‌محور (به‌جای تجربه صرف) ارزش پیدا می‌کند.

چالش‌های رایج در ناوگان ایران و راه‌حل‌های روانکارمحور مرتبط با SSI

در این بخش بررسی می‌کنیم در شرایط واقعی ناوگان‌های ایران، چه عواملی اثر SSI را پررنگ‌تر می‌کند و چه راه‌حل‌هایی قابل اجراست.

ناوگان دیزلی در ایران معمولاً با ترکیبی از شرایط سخت‌گیرانه مواجه است: کیفیت و یکنواختی سوخت، گردوغبار، ترافیک شهری در مسیرهای ترکیبی، اختلاف اقلیمی (گرما در جنوب، سرمای کوهستانی)، و گاهی هم ناهمگونی در روش سرویس. این شرایط می‌تواند باعث شود روغن علاوه بر برش، در معرض اکسیداسیون، آلودگی دوده و افزایش دما قرار بگیرد؛ در چنین وضعیتی اگر پایداری برشی ضعیف باشد، افت ویسکوزیته می‌تواند زودتر بروز کند.

• چالش: کارکرد طولانی در دمای بالا (مسیرهای جنوب و بار سنگین). راه‌حل: انتخاب روغن با سطح عملکرد API مناسب برای دیزل و توجه به پایداری برشی/HTHS؛ پایش روند ویسکوزیته در آنالیز روغن.
• چالش: سرویس‌های نامنظم بین چند تعمیرگاه. راه‌حل: استانداردسازی سبد روغن ناوگان و تعریف معیارهای پذیرش (گرید، API، شاخص‌های پایداری).
• چالش: فشار برای افزایش فاصله سرویس بدون داده. راه‌حل: اجرای پایلوت روی چند خودرو و تصمیم‌گیری بر اساس نتایج UOA (ویسکوزیته، فلزات سایشی، دوده/اکسیداسیون).

راهنمای انتخاب و کنترل SSI در خرید ناوگانی

در این بخش بررسی می‌کنیم هنگام استعلام یا مقایسه روغن دیزلی، چه سوال‌هایی بپرسیم تا SSI به یک معیار قابل استفاده تبدیل شود.

در خرید ناوگانی، هدف صرفاً داشتن یک روغن «مطابق گرید» نیست؛ هدف، داشتن روغنی است که در طول دوره سرویس، رفتار قابل پیش‌بینی داشته باشد. چک‌لیست زیر کمک می‌کند SSI را درست وارد فرآیند تصمیم‌گیری کنید:

1. گرید و سطح عملکرد: گرید SAE و سطح API دیزلی مورد نیاز موتور/سازنده را مبنا قرار دهید.
2. پایداری برشی: از تأمین‌کننده بخواهید داده‌های افت ویسکوزیته پس از آزمون‌های برشی استاندارد (در چارچوب آزمون‌های ASTM) یا شاخص‌های معادل را ارائه کند.
3. HTHS و رفتار دمای بالا: اگر ناوگان بار سنگین/توربو دارد، HTHS را در کنار SSI بررسی کنید.
4. سناریوی کارکرد: مسیر، دما، بار، توقف–حرکت، و درصد کارکرد در دور بالا را روی کاغذ بیاورید؛ سپس «بدترین حالت» را مبنا بگذارید.
5. پایش سرویس: روی چند خودرو/دستگاه پایلوت اجرا کنید و روند ویسکوزیته را در طول سرویس بسنجید (نه فقط یک نمونه).

یک توصیه میدانی که معمولاً مهندسان نت و سرپرستان تعمیرگاه به آن اشاره می‌کنند این است که «روغن خوب فقط روز اول خوب نیست؛ باید آخر سرویس هم قابل دفاع باشد». SSI دقیقاً به همین قسمت دوم سرویس مربوط می‌شود؛ جایی که خستگی روغن، برش و دما اثر تجمعی دارند.

در ناوگان، تغییر رفتار روغن در نیمه دوم سرویس معمولاً از دلِ داده بیرون می‌آید: افت ویسکوزیته، افزایش فلزات سایشی و تغییر روند دما/مصرف. SSI کمک می‌کند از ابتدا احتمال این سناریو را کاهش دهیم، اما جایگزین پایش نیست.

پرسش‌های متداول

SSI بالا بهتر است یا پایین؟

در تفسیر رایج SSI، عدد پایین‌تر معمولاً به‌معنای افت کمتر ویسکوزیته تحت برش و در نتیجه پایداری بهتر گرید در سرویس است. با این حال، «بهتر بودن» باید در کنار سایر معیارها مثل سطح API دیزلی، HTHS و سازگاری با شرایط کارکرد سنجیده شود. در ناوگان، معیار نهایی رفتار روغن در دوره سرویس و نتایج پایش وضعیت است.

آیا SSI همان شاخص گرانروی (VI) است؟

خیر. VI نشان می‌دهد ویسکوزیته روغن با تغییر دما چقدر تغییر می‌کند، اما SSI به پایداری روغن در برابر برش مکانیکی شدید می‌پردازد. ممکن است روغنی VI خوبی داشته باشد ولی اگر پلیمرهای VII آن تحت برش شکننده باشند، ویسکوزیته در سرویس افت کند. بنابراین VI و SSI مکمل هم هستند و یکی جای دیگری را پر نمی‌کند.

افت ویسکوزیته بر اثر برش چه علامتی در ناوگان ایجاد می‌کند؟

علامت مستقیم، کاهش ویسکوزیته اندازه‌گیری‌شده در آنالیز روغن در طول زمان است (به‌خصوص در 100°C). پیامدهای غیرمستقیم می‌تواند شامل افزایش روند فلزات سایشی، حساسیت بیشتر به بارهای سنگین، و کاهش حاشیه اطمینان در دمای بالا باشد. البته این علائم می‌توانند علت‌های دیگری هم داشته باشند؛ برای قضاوت باید چند شاخص همزمان بررسی شود.

SSI در روغن‌های دیزلی با سرویس طولانی (Extended Drain) چه نقشی دارد؟

در سرویس‌های طولانی، هر عامل تجمعی مهم‌تر می‌شود. اگر روغن از نظر پایداری برشی ضعیف باشد، احتمال افت گرید در میانه یا انتهای دوره سرویس بیشتر می‌شود و این می‌تواند برنامه سرویس را پرریسک کند. در مقابل، پایداری برشی بهتر معمولاً پیش‌بینی‌پذیری رفتار ویسکوزیته را افزایش می‌دهد؛ اما همچنان باید با آنالیز روغن و توصیه سازنده کنترل شود.

آیا می‌شود فقط با SSI روغن مناسب ناوگان را انتخاب کرد؟

خیر. SSI فقط یک بُعد از عملکرد روغن را پوشش می‌دهد. برای موتور دیزلی، سطح API، گرید SAE، HTHS، مقاومت اکسیداسیون، کنترل دوده و سازگاری با سامانه‌های پس‌پالایش (در صورت وجود) هم تعیین‌کننده‌اند. SSI را باید به‌عنوان معیار کاهش ریسک افت ویسکوزیته در طول سرویس به کار برد، نه معیار یگانه انتخاب.

برای اتوسرویس‌ها و تعمیرگاه‌ها، SSI چه کمکی می‌کند؟

SSI به اتوسرویس کمک می‌کند در پیشنهاد روغن به مشتریان ناوگانی، به‌جای تکیه صرف بر گرید، درباره «پایداری گرید در سرویس سخت» صحبت کند. این موضوع به‌خصوص برای مشتریانی که توربو دارند، بار سنگین می‌برند یا تعویض‌های دیرهنگام دارند مهم است. از نظر عملی، می‌توان SSI را به‌عنوان یکی از معیارهای مقایسه بین دو روغن هم‌گرید در نظر گرفت.

جمع‌بندی

در این بخش جمع‌بندی می‌کنیم که SSI چه جایگاهی در تصمیم‌گیری مهندسی روغن موتور دارد و چرا برای ناوگان دیزلی باید جدی گرفته شود. SSI نشان می‌دهد روغن چنددرجه‌ای تا چه حد در برابر افت ویسکوزیته ناشی از برش مکانیکی مقاوم است؛ افتی که عمدتاً به پایداری پلیمرهای VII برمی‌گردد و می‌تواند در طول سرویس، رفتار روغن را به سمت نازک‌تر شدن در دمای کارکرد ببرد. برای ناوگان دیزلی، این موضوع به معنای تغییر ضخامت فیلم روغن و کاهش حاشیه اطمینان در بار و دمای بالا است؛ بنابراین SSI یک شاخص «ریسک» برای سایش و یکنواختی عملکرد در نیمه دوم دوره سرویس محسوب می‌شود. با این حال، SSI باید در کنار HTHS، گرید SAE و سطح API تفسیر شود و بهترین تصمیم زمانی گرفته می‌شود که نتایج آزمون‌های استاندارد و داده‌های آنالیز روغن در سرویس، هم‌راستا باشند.