سایت دانلود

تحقیق ها مقاله ها و پایان نامه ها
مکانیک

پروژه رشته مکانیک درباره روانکار – قسمت سوم

روغنهاي معدني ، بيشتر شامل مقداري از ترکيبهاي طبيعي مي باشد که فيلمهاي جذب سطحي (42) مفيدي را مي سازند اين ترکيبها شامل هيدروکربنهاي اشباع نشده ( اولفينها) و مواد غير هيدروکربني شامل اکسيژن ، نيتروژن يا اتمهاي گوگرد (مانند آسفالت ) مي باشند روغنهاي گياهي و چربيهاي حيواني نيز فيلمهاي جذب سطحي قوي توليد مي نمايند و براي رسيدن به مقاصد فوق ، در مقياس کم به روغنهاي معدني اضافه مي شوند ديگر افزودنيهاي مرزي ملايم ، شامل زنجيره هاي طولاني الکلها مثل الکل لاريل و استرها مثل اتيل استريت يا اتيل اوليت مي باشند .

نکته مهم : برای استفاده از متن کامل تحقیق یا مقاله می توانید فایل ارجینال آن را از پایین صفحه   کنید. سایت ما حاوی تعداد بسیار زیادی مقاله و تحقیق دانشگاهی در رشته های مختلف است که می توانید آن ها را به رایگان   کنید

فيلمهاي مرزي جذب سطحي به روشهاي مکانيکي يا با افزايش دما به راحتي جا به جا مي شوند يک فيلم مقاومتر ، با روشهاي جذب شيميايي توليد مي شود در اين روشها ، واکنش ملايمي بين سطح فلز و يک ترکيب مناسب رخ مي دهد ترکيبهاي جذب کننده شيميايي معمول ، شامل اسيدهاي اليفتيک ( چرب ( 43) ) مانند اسيدهاي اوليک و استريک مي باشند يک فيلم جذب شيميايي به صورت نموداري در شکل (6-1) آمده است .

حتي فيلمهاي مقاومتر را مي توان از طريق واکنش با سطح فلز ايجاد کرد ترکيبهاي واکنش دهنده ، معمولا ً شامل گوگرد ، فسفر ، يا کلر مي باشند و در نهايت فيلمهاي فلزي فسفيدي ، سولفيدي يا کلريدي روي سطوح لغزان توليد مي کنند اين افزودنيهاي واکنش دهنده را به نام افزودنيهاي پر فشار (44 ) EP مي شناسند .

واکنشهاي توليد فيلمهاي سطحي از طريق افزودنيهاي روانکار مرزي پيشرفته ممکن است بسيار پيچيده باشد يک افزودني ساده مثل تريکسيليل فسفات ممکن است ابتدا روي سطح فلز جذب سطحي شود و سپس واکنشي را براي توليد يک فيلم جذبي شيميايي از فسفات ارگانومتاليک انجام دهد و در نهايت تحت لغزشها و حرارت شديد براي توليد فسفات يا فسفيد فلزي واکنش انجام دهد .

تمامي ترکيبهاي روانکاري مرزي ، داراي برخي ضررها نيز هستند . به عنوان يک قاعده کلي ، وقتي بايد از آنها استفاده کرد که شرايط کار ايجاب کند به طور معمول ترکيبهاي جذب شده ، کمترين اثرهاي جانبي را دارند اين ترکيبها نسبت به روغنهايي با مبناي معدني ، براي اکسيد شدن آماده تر و در نتيجه براي ساخت ترکيبهاي اسيدي خورنده و صمفهاي حل نشدني يا موادي مثل لاک الکل تمايل بيشتري دارند اما اين تأثيرات خيلي جدي نيستند و هر جا شرايط لغزش خيلي سخت و مشکل نباشد مثل سيالات هيدروليک (45 ) يا روغنهاي توربين افزودنيهاي ضد سايش معمولي در مقدار کم ولي به فور بکار مي روند .

افزودنيهاي جذبي – شيميايي قويتر مثل اسيدهاي چرب ، فسفاتهاي آلي و تيوفسفاتها ، واکنش دهنده هاي نسبتا ً بهتري هستند کاربرد آنها در روغنهاي موتور و روغنهاي چرخدنده است در واقع ، ترکيبهاي کلر دار (46 ) و الفينهاي سولفوردار فعال (47 ) مواد خورنده کنترل شده اي هستند که در شرايط لغزش بغرنج بکار مي روند مثل شرايط حاکم بر جعبه دنده هاي هيپوئيد و فرآيندهاي فلزکاري ( 48)

روانکاري مرزي ، فرآيند بسيار پيچيده اي است صرف نظر از روشهاي مستقيم ايجاد فيلم که قبلا ً شرح داده شد اثرات ديگري نيز سهم مهمي در روانکاري مرزي دارند و عبارتند از:

  • اثر ربيندر (49 ) : حضور مولکولهاي سطحي فعال (50 ) در مجاورت يک سطح فلزي ، تنش تسليم را کاهش مي دهد از آنجا که بسياري از روانکارهاي مرزي کما بيش از لحاظ سطحي فعال اند انتظار مي رود که تنشهاي ناشي از چسبندگي بين زبريهاي سطوح را کاهش دهند .
  • افزايش لزجت در مجاورت يک سطح فلزي : يک تأثير بحث انگيز است اما به نظر مي رسد که عمل متقابل بين مولکولهاي جذب شده و روغن آزادمحيط مي تواند باعث ضخيم شدن گريس مانند يا به تله افتادن مولکولهاي روغن در مجاورت سطح شود .
  • تأثيرات ميکروالاستوهيدروديناميک : درگيري بين زبريهاي دو سطح که در مايع نسبت به هم حرکت مي کنند شبيه درگيري دنده هاي چرخدنده مي باشد در نتيجه انتظار مي رود اين کار باعث ايجاد روانکاري الاستوهيدروديناميک در مقياس ميکروسکوپي شود افزايش لزجت روانکار و تغيير شکل الاستيک زبريهاي سطوح، هر دو تمايل به کاهش اصطحکاک و ساييدگي دارند اگر اثر ربيندر هم حضور داشته باشد جريان پلاستيک زبريها نيز کم کم حاصل مي شود واژه روانکاري ميکرورئوديناميک (51 ) براي توصيف اين فرآيند پيچيده به کار مي رود .
  • گرمايش :حتي در لغزشي با روانکاري مطلوب ، در اثر درگيري زبريهاي سطوح تأثيرات گذاري حرارتي وجود دارد که کاهش مدولها و تنش تسليم در درگيري زبريها را باعث مي شود .

بطور کلي ، روانکاري مرزي به خوبي مشخص وتعريف شده نيست اما اهميت تأثيرات مفيد آن را به سادگي در کاهش اصطکاک ، ساييدگي و گريپاژ که بوسيله روانکارهاي مايع مناسب در لغزشهاي آهسته فلزات بدست مي آيند مي توان تشخيص داد .

6-1 مشکلات فساد

از نظر تئوري اگر لزجت مناسب و خواص مرزي مناسب انتخاب شوند مقصود از روانکاري حاصل مي شود د رعمل مشکل ديگري – " فساد روغنها " – وجود دارد بسياري از روشهاي تکنولوژيکي روانکاري با روغن و افزودنيهاي آن به جبران يا کاهش فساد روغنها مربوط مي شود .

سه نوع مهم فساد عبارتند از : اکسيداسيون ، تجزيه حرارتي (52 ) و آلودگي يک اثر درازمدت نيز وجود دارد و آن واکنش با ساير مواد درون سيستم است که در قالب عبارت سازگاري بيان مي شود اکسيداسيون ، مهمترين فرايند فساد در روغنها مي باشد چرا که در يک دوره طولاني ، حتي در دماي هواي معمولي هم تقريبا ً همه روغنها تا حدي اکسيد مي شوند .

روغنهاي با منشأ نفتي که با روشهاي تصفيه ملايم (53 ) به دست مي آيند در دماي بالاي C120 اکسيد مي شوند و ترکيبهاي اسيدي ، گل (54 ) و لاک الکل (55 ) توليدمي کنند ميزان جذب کلي اکسيژن بالا نيست بنابراين امکان دارد که ترکيبهاي پيرو مثل آروماتيکها و مواد آسفالتي با هم واکنش انجام دهند حاصل آن عملکردي شبيه مواد ضد اکسيداسيون براي هيدروکربنهاي پارافيني ( 56) است اين چنين تصفيه اي روغنهايي بوجود مي آورد که نياز چنداني به افزودن آنتي اکسيدانها (57 ) ندارند .

هر چه تصفيه يا هيدروژناسيون بهتر باشد روغن پارافيني بهتري ايجاد مي شود که اکسيژن را راحت تر جذب مي کند ولي محصولات اکسيدي مضري بوجود نمي آورد نکته مهمتر اينکه ، مقاومت در برابر اکسيدشدن اين روغنها – که منشأ نفتي دارند و بخوبي تصفيه شده اند – به طور معمول با افزودن مواد ضد اکسيداسيون مناسب به شکل قابل ملاحظه اي بهبود مي يابد .

پيشرفته ترين روغنهاي با منشأ نفتي ، به طور کامل تصفيه مي شوند تا محصولاتي توليد کنند که در محدوده وسيعي از دماها قابل استفاده باشند بنابراين آنتي اکسيدانها جزء مهمي از فرمول بيشتر روانکارهاي روغني – معدني (58 ) پيشرفته مي باشند .

آنتي اکسيدانهايي که به طور معمول بکار مي روند عبارتند از :آمينها (59 ) ، فنلهاي تأخيري (60 ) ، فسفيتهاي آلي و ترکيبها ارگانومتاليک (61) يکي از افزودنيهاي مهم ، دي تيوفسفات دي اتيل روي مي باشد که آنتي اکسيد بسيار مؤثري است و خواص مفيدي از قبيل روانکاري مرزي و ضد خوردگي است .

اگر اکسيژن وجود نداشته باشد روانکارها را مي توان در دماهاي بسيار بالاتري بدون پاره شدن فيلم آنها بکار برد به بيان ديگر پايداري حرارتي آنها بيشتر از پايداري آنها در برابر اکسيد شدنشان مي باشد اين اثر را براي روغنهاي معدني مي توان در جدول(3-1) ملاحظه نمود براي جلوگيري از تماس روغن با اکسيژن ، بايد سيستم را در برابر ورود هوا آب بندي نمود يا آن را با گاز بي اثري (62 ) همچون نيتروژن پاک کرد برخي سيستمهاي هيدروليکي خاص و بحراني مانند آنچه در هواپيماهاي سريع وجود دارد بر اين اساس عمل مي کنند

جدول (3-1) محدوده دما بر حسب درجه سيليوس به عنوان تابعي از عمر مورد نياز براي روغنهاي معدني

عمر (h)شرايط روغن
101010101
290-310320-340355-375385-405415-435حد پايداري حرارتي ؛ در حضور مقدار ناکافي از اکسيژن
90-290155-320140-355170-385190-415شرايط حدي وابسته به مقدار اکسيژن در حضور يا عدم حضور کاتاليست
80-90100-115125-140155-170175-190شرايط حدي تحت تأثير اکسيد شدن در حاليکه تأمين اکسيژن نامحدود است براي روغنهاي شامل آنتي اکسيدان
35-5065-8095-110130-140155-165شرايط حدي تحت تأثير اکسيد شدن در حاليکه تأمين اکسيژن نامحدود است براي روغنهاي بدون آنتي اکسيدان
-65 to 0-65 to 0-65 to 0-65 to 0-65 to 0شرايط حدي دماي پايينتر تحت تأثير نقطه ريزش که با لزجت ، طرز کاربرد روغن و افزودنيهاي ديگر و منشأر وغن تغيير مي کند

SOURCE ; REF[1-2]

 

در سيستمهاي خلاء مطلق (63 ) مثل فضاپيماها يا ميکروسکوپهاي الکتروني ( 64) ، هيچ تماس مستقيمي با اکسيژن وجود ندارد در سيستمهاي با خلاء مطلق ، افزايش دما مي تواند بخار شدن روغن را در پي داشته در نتيتجه از پايداري حرارتي بالا برخوردار نخواهد بود به اين دليل پايداري در برابر اکسيداسيون به طور معمول مهمتر از پايداري حرارتي است .

سازگاري (65 ) روغنهاي روانکاري با ديگر مواد سيستم مطلب پيچيده اي است و جدول (4-1) فهرستي از مسائل مهم در اين ارتباط و راه حلهاي آنها را ارائه نموده است مشکلات سازگاري ، در مورد روانکارهاي ترکيبي ، پيچيده تر مي شود اين موضوع در قسمت بعد شرح داده خواهد شد .

جدول (4-1) مثالهايي از مشکلات سازگاري و راه حلهاي ممکن

مشکلراه حل
- اثر تخريبي روغنهاي معدني بر لاستيک طبيعي

2- اثر تخريبي روغنهاي ترکيبي بر لاستيکهاي طبيعي ، نيتربل يا بقيه لاستيکها

3- اثر تخريبي روغنهاي ترکيبي روي پلاستيک با رنگ

 

4- خوردگي ناشي از آبي که حل نشده است

5- خوردگي ناشي از کاهش کيفيت محصولات اسيدي

 

6- خوردگي ناشي از افزودنيهاي آلياژ مس يا فولاد نرم

7 – خوردگي ناشي از روغنهاي ترکيبي

تبديل به لاستيک نيتريل يا نئوپرن

 

تبديل به لاستيک مناسب براي روغن خاص مثل ويتون ، بوتيل پخته شده در رزين يا EPR

تبديل به پلاستيکهاي مقاوم مثل PTFE ، پلي ميد ، پلي سولفون ، يا سولفيد پلي فنيل

استفاده از افزودنيهاي ضدزنگ مثل سولفوناتها

استفاده از مواد ضد خوردگي مثل ZDDP   با افزايش آنتي اکسيدان براي کاهش افت کيفيت

استفاده کمتر از افزودنيهاي قوي EP يا تبديل به فلزات ضد خوردگي

تبديل به فلزات مقاومتر يا روکش کاري

7-1 انتخاب نوع روغن

تاکنون بيشتر مطالب اين بخش مرتبط با روغنهاي معدني بوده است در 150 سال گذشته در دسترس بودن ، عملکردخوب ، تنوع و ارزاني روغنهاي معدني آنها را اولين انتخاب براي بيشتر کاربردها قرار داده است هم اکنون نيز بيش از 90% کاربرد روانکارها را شامل مي شوند اما بسياري از مايعات ديگر نيز به عنوان روانکار ، با موفقيت بکار برده شده اند که قابليت آنها در ساخت ترکيبهاي خاص ، آنها را به عنوان بهترين انتخاب معرفي نموده است

جدول (5-1) مهمترين انواع روغنهاي روانکاري را به همراه مزيتها و معايب آنها در قياس با روغنهاي معدني نمايش مي دهد روغنهاي طبيعي ، شامل گستره وسيعي از ترکيبهاي با منشأ نباتي و حيواني (66 ) مي باشند که بيشتر استرهاي آلي را در بر مي گيرند آنها همگي اصطکاک کمتر و خواص روانکاري مرزي بهتري نسبت به روغنهاي معدني دارند اما پايداري در برابر حرارت و اکسيد شدن آنها کمتراست قبل از آنکه روغنهاي معدني در سطح وسيعي در دسترس قرار گيرند روغنهاي طبيعي و چربيها پرکاربردترين روانکارها بودند و هنوز هم چند نوع از آنها به طور وسيعي بکار مي روند زيرا همانطور که در جدول (6-1) بيان شد برخي خواصشان آنها را براي کاربردهاي ويژه مناسب نموده است .

جدول (5-1) مزيتها و عيبهاي روغنهاي غيرمعدني اصلي

نوع روغنمقايسه با روغنهاي معدني
عيبها           مزيتها
1- روغن نباتيبه سرعت تجزيه و فاسد مي شود در نتيجه لزجت زياد ، مواد گل مانند و مايعات از خود بر جاي مي گذاردروانکاري مرزي خوب ؛ باعث سخت کردن سطح فولاد در فلز کاري نمي شود .
2- دي استرها ، استرهاي تأخيرياثر تخريبي بر روي لاستيکها و پلاستيکهاپايداري حرارتي بيشتر ، شاخص لزجت بالا
3- پلي گليکولدماي بيشينه کمقابليت ترکيب با آب ، تجزيه شدن بدون ايجاد محصولات جامد کم کيفيت
4- سيليکونهاروانکاري مرزي ناچيز براي حرکت فولاد روي فولادپايداري حرارتي بالا، مقاومت در برابر مواد شيميايي
5- استرفسفاتاثر تخريبي بر روي لاستيکها و پلاستيکها پايداري حرارتي ناچيزمقاومت در برابر آتش ، روانکاري مرزي بسيار مناسب
6- دي فنيلهاي کلردارشاخص لزجت ناچيز، اثرتخريبي بر پلاستيکها و آلياژهاي مسمقاومت در برابر آتش ، پايداري شيميايي روانکاري مرکزي
7- فلوئوروکربنهزينه بالا ، شاخص لزجت ناچيزپايداري حرارتي و شيميايي عالي

دي استرها اولين روغنهاي روانکاري ترکيبي بودند که در سطح وسيع به کار برده شدند پايداري بالاي آنها در برابر حرارت و اکسيداسيون آنها را براي روانکاري توربينهاي گازي در قياس با روغنهاي معدني در موقعيت مناسب تري قرار دارد از حدود سا ل 1960 از دي استرها در روانکاري موتورهاي جت هواپيما در بيشتر نقاط دنيا استفاده شده است براي شرايط خاصي مثل موتورهاي مافوق صوت (67 ) ، روانکارهاي استري پيچيده تر مانند فنلهاي تأخيري وتري استرها بوجود آمدند .

جدول (6-1) بعضي از کاربردهاي روغنهاي طبيعي و چربيها

نوع روغنکاربردها
1- روغن تخم کلمالف) براي کاهش اصطحکاک در ياتاقانهاي ساده و وقتي ضخامت فيلم روغن با افزودن 5% تا 10% به روغن معدني هم کافي نباشد.

ب) در فلزکاري براي ايجاد اصطحکاک کم و خواص EP ناچيز بدون آلودگي يا سخت کردن سطحي

پ) به عنوان روانکار در ريخته گري پيوسته بکار مي رود .

2- روغن کرچکالف ) به عنوان سيال هيدروليک کم لزجت براي سازگاري با لاستيک طبيعي

ب) براي تأمين نيروي پساي لزجي کم و روانکاري مرزي خوب در موتور ، ماشينهاي مسابقه اي و موتور هواپيماهاي جديد

3- پيه آب کردهالف ) براي اصطحکاک کم در فرآيند فلزکاري
4- روغن سرنهنگالف ) براي روانکاري مرزي تصفيه نشده در برش فلزات ، بخصوص به شکل گوگرددار آن هم اکنون به خاطر قوانين حفاظتي از نهنگها ، اين روغن از رده خارج شده است

استرهاي فسفات (68 ) و دي فنيلهاي کلردار (69 ) ، قابليت اشتعال (70 ) پاييني دارند و هرگاه شرايط بحراني خطر آتش وجود داشته باشد مانند هوانوردي و استخراج ذغال سنگ ، مي توان از آنها استفاده کرد خواص کلي آنها حد وسط (71 ) است اما هر جا مقاومت در برابر آتش مهم باشد به اندازه کافي خوب ومناسب اند .

برای دیدن قسمت های دیگر این تحقیق لطفا" از منوی جستجوی سایت که در قسمت بالا قرار دارد استفاده کنید. یا از منوی سایت، فایل های دسته بندی رشته مورد نظر خود را ببینید.

لینک متن کامل

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *