پروژه رشته مکانیک درباره روانکار – قسمت دوم

برای چنین سیستمهای غیریکنواختی ، نموداری مشابه با شکل (3-1) ارائه شده که در آن ناحیه 2 بیانگر روانکای الاستوهیدرودینامیک است یافتن سیستم خاصی که ارتباط در آن بطور دقیق بکار رود کار دشواری است اما یک مطلب مهم این است که ضخامت فیلم روانکار و اصطکاک در روانکاری الاستوهیدرودینامیک ، فاصله بین روانکاری هیدرودینامیک با فیلم ضخیم و روانکاری مرزی را پر می کند .

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

نمونه ای از روانکاری میکروالاستوهیدرودینامیک (23 ) به عنوان مکانیزمی برای روانکاری زبر(24) تحت شرایط مرزی پیشنهاد شده است ( بخش (5-1) را ببینید ) اگر این پیشنهاد معتبر باشد فرآیند احتمالا ً د رناحیه روانکاری مرکب (25 ) انجام می شود .

در جایی که روانکاری فیلم کامل سیال (26 ) نیاز است ولی لزجت ، بار ، سرعت و شکل برای ایجاد جدایی هیدرودینامیکی فیلم کامل سیال مناسب نیست روش اعمال فشار خارجی (27 ) می تواند مفید باشد به بیان ساده : وارد کردن سیال پر فشار به درون یاتاقان تا فشار هیدرواستاتیک حاصل ، برای جدایش سطوح درگیر یاتاقان کافی باشد .

یاتاقانهای تحت فشار خارجی ، محدوده سیستمهایی را که فواید جدایی فیلم کامل سیال در آنها قابل دستیابی است را وسعت بخشیده اند و سیالات زیادی را قادر ساخته اند تا با موفقیت تمام ، به عنوان روانکار بکار روند سیالاتی که در شرایطی غیر از این مناسب نبوده اند این سیالات ، شامل سیالات آبی ( 28) و دیگر سیالات کم لزجت می باشند به خاطر داشته باشید که لزجت روانکار که در شکل (3-1) و در معادلات مختلف ضخامت فیلم آمده است لزجتی تحت شرایط مربوط به آن سیستمها و بویژه دما می باشد لزجت تمام سیالات با افزایش دما ، کاهش می یابد این عامل و عوامل دیگر مؤثر بر لزجت در بخش (4-1) بیان شده اند .

لزجت و روانکاری مرزی یک روانکار بطور کامل عملکرد آن روانکار را تعریف می کند اما خواص بسیار دیگری نیز در این مورد مهم اند بیشتر این خواص ، با فساد(29) فزاینده روانکار در ارتباطند و در بخش (6-1) بحث خواهند شد .

4-1 لزجت روانکار

لزجت روانکارها به دو صورت تعریف می شود و هر دو تعریف به شکل وسیعی کاربرد دارند .

1-4-1 لزجت دینامیکی 14 لزجت مطلق (30 )

لزجت دینامیکی یا لزجت مطلق ، عبارت است از : نسبت تنش برشی به نرخ برش ناشی از جریان سیال در سیستم SI لزجت با واحد پاسکال – ثانیه یا نیوتن – ثانیه بر مترمربع اندازه گیری می شود اما در سیستم سانتیمتر ، گرم ، ثانیه ،(cgs) واحد ” سانتی پویز ” پذیرفته تر می باشد :

1 centipoise (cP) = 10 Pa.s = 10 N.s/m

سانتی پویز واحد کاربردی لزجت برای محاسباتی است که بر پایه معادلات رینولدز(31 ) و معادلات مختلف روانکاری الاستوهیدرودینامیک انجام می شود .

2-4-1 لزجت سینماتیکی (32 )

لزجت سینماتیکی برابر است با لزجت دینامیکی تقسیم بر چگالی ، در سیستم SI ، واحد آن مترمربع بر ثانیه S/m می باشد اما در سیستم cgs واحد سانتی استوک پذیرفته تر است :

1 cetistoke (cSt) = 1 mm/s

سانتی استوک واحدی است که بیشتر توسط تهیه کنندگان ومصرف کنندگان روانکار بیان می شود .

در عمل ، تفاوت بین لزجتهای سینماتیکی و دینامیکی برای روغنهای روانکاری اهمیت چندانی ندارد زیرا چگالی روغنها در دمای کار بیشتر بین 8/0 و 2/1 می باشد اما برای بعضی روغنهای ترکیبی فلوئوردار با چگالیهای بالا و نیز برای گازها این اختلاف می تواند مهم باشد .

در دمای کار ، لزجتهای بیشتر روغنهای روانکاری بین 10 تا حدود cSt 600 می باشد که بطور متوسط عدد آن حدود cSt 90 می باشد لزجتهای کمتر بیشتر برای یاتاقانها به کار می رود تا برای چرخدنده ها مانند مواقعی که میزان بارها پایین و سرعتها زیادند یا سیستم کاملا ً بسته می باشد برعکس لزجتهای بالاتر برای چرخدنده ها و محلهایی انتخاب می شوند که سرعتها پایین و بارها زیادند یا سیستم ، کاملا ً تمیز است برخی محدوده های متداول لزجت چند نوع روانکار در دمای کار در جدول (1-1) آمده است .

تغییرات لزجت روغن بر حسب دما ، در بعضی سیستمها بسیار با اهمیت است مثل

سیستمی که در آن ، دمای کارکرد در محدوده وسیعی تغییر کند یا با دماهای مرجع بیان شده برای لزجت روغن متفاوت باشد .

روانکارحدود لزجت (سانتی استوک )
روغنهای ابزار دقیق و ساعتهای دیواری5-20
روغنهای موتور10-50
روغنهای رولربرینگ10-300
روغنهای یاتاق ساده20-1500
روغنهای چرخدنده با سرعت متوسط50-150
روغنهای چرخدنده هیپوئید50-600
روغنهای چرخدنده حلزونی200-1000

لزجت هر مایع ، با افزایش دما کاهش می یابد اما نرخ کاهش از یک سیال تا سیال دیگر می تواند به طور قابل ملاحظه ای متفاوت باشد شکل (4-1) تغییر لزجت بر حسب دما را برای

                 جدول (1-1) محدوده لزجت برای موارد معمول مصرف

چند نوع روغن روانکاری نمایش می دهد نمایش ترسیمی از این نوع ، مفیدترین راه برای ارائه این اطلاعات می باشد آنچه بیشتر مرسوم است بیان شاخص لزجت (33) (VI) می باشد .

شاخص لزجت ، معرف ارتباط دما – لزجت برای یک روغن بر روی یک مقیاس اختیاری و در قیاس با دو روغن استاندارد می باشد یکی از این روغنهای استاندارد ، شاخص لزجت صفر دارد که بیانگر سریعترین تغییرات لزجت با دمایی است که معمولا ً برای روغنهای معدنی یافت می شود دومین روغن استاندارد ، شاخص لزجت صد دارد که که مبین کمترین تغییر لزجت با دمایی می باشد که برای روغنهای معدنی بدون افزودنیهای مناسب یافت می شود .

معادله محاسبه شاخص لزجت برای یک نمونه روغن به شکل زیر است :

VI =

که در آن :

U = لزجت روغن نمونه در دمای C40 بر حسب سانتی استوک است .

L = لزجت روغنی با شاخص لزجت صفر در C40 که لزجتش در C100 مشابه لزجت نمونه آزمایشی است و بر حسب سانتی استوک محاسبه می شود .

H = لزجت روغنی با شاخص لزجت 100 در C40 که لزجت آن در C100 مثل لزجت روغن تحت آزمایش است .

جدول (2-1) جدول ساده 1977 درجه بندی های روغن SAE

لزجت در c100(سانتی استوک )بیشینه لزجت در c-18 ،(سانتی پویز)شماره سریال SAE
بیشینهکمینه
روغنها ی موتور

<9.3

<12.5

<16.3

<21.9

3.8

4.1

5.6

5.6

9.3

12.5

16.3

1250

2500

10000

5 W

10 W

20 W

20

30

40

50

روغنهای چرخدنده

<25

<43

14

25

43

3250

21600

75

80

90

140

250

: روغنهای درجه بندی 20W ، که بیشینه لزجت آنها 5000( سانتی پویز) باشد را با شماره 15W نیز نشان می دهند .

بعضی روغنهای ترکیبی می توانند طبق تعریف بالا ، شاخصهای لزجت بیش از 150 داشته باشند اما کاربرد این تعریف با چنین مقادیر بالایی مورد تردید می باشد .

شاخص لزجت یک روغن را می توان با حل کردن مقداری (گاهی تا 20% ) از یک نوع پلمیر مناسب افزایش داد که به آن اصلاح کننده شاخص لزجت (34) گویند .

مقیاس درجه بندی لزجت SAE که بطور وسیعی کاربرد دارد در جدول (2-1) بیان شده است یک روغن می تواند بیش از یک درجه بندی (35 ) داشته باشد یک روغن معدنی با شاخص لزجت بالا می تواند هم معیار 20W و هم معیار 30 را داشته باشد و بر این اساس آن را روغن چند درجه ( 36) 20W/30 می نامند برای اطمینان بیشتر یک روغن با VI اصلاح شده می تواند معیارهای 20W و 50 را داشته باشد و بنابراین یک روغن چنددرجه 20W/50 نامیده می شود .

توجه داشته باشید که اندازه گیریهای لزجت ، برای ایجاد درجه بندی SAE در نرخ برش پایین انجام شده است در نرخ برش بالا ، در یک یاتاقان ، تأثیر پلیمر ممکن است ناپدید شود یک روغن 20W/50 در نرخ برش خیلی بالا ممکن است در عمل مانند یک روغن رقیقتر از 20W یا 15W یا حتی 10W عمل نماید در عمل این موضوع خیلی مهم نیست زیرا در یک یاتاقان با سرعت بالا ، هنوز هم لزجت ، ضخامت فیلم روغنی کافی و مناسبی را ایجاد می کند .

از لحاظ تئوری ، شاخص لزجت فقط در جایی اهمیت می یابد که تغییرات دمای قابل توجهی اتفاق بیفتد در حقیقت در تولید یک روانکار با کیفیت عالی ، تمایل به استفاده از روغنهای با شاخص لزجت بالا وجود دارد در نتیجه شاخص لزجت بالا ، معمولا ً معیاری برای کیفیت روانکار قلمداد می شود حتی در جایی که شاخص لزجت کم اهمیت یا کوچک است .

قبل از آنکه بحث لزجت روانکار را رها کنیم بد نیست به بعضی ازاستانداردهای منسوخ شده لزجت اشاره ای داشته باشیم مثل :

لزجت سیبولت (37 ) SUS در آمریکای شمالی ، لزجت ردوود (38 ) در انگلستان و لزجت انگلر (39 ) در قاره اروپا . تمام این سه واحد کارایی عملی کمی دارند ولی به شکل گسترده ای مورد استفاده قرار گرفته اند تلاشهای طاقت فرسایی از سوی سازمانهای استاندارد انجام شده تا طی سالیان متمادی این واحدها با لزجت سینماتیکی جایگزین شوند .

5-1 روانکاری مرزی (40 )

هر جا در بین سطوح لغزان (41 ) ، تماس جامد – جامد قابل توجه باشد روانکاری مرزی اهمیت می یابد برای درک روانکاری مرزی ابتدا در نظر بگیرید وقتی دو سطح فلزی بدون حضور روانکار بر روی یکدیگر بلغزند چه اتفاقی می افتد .

در بدترین حالت ، هر گاه سطوح فلزی با فیلمی از اکسید یا هر ماده خارجی آغشته نباشند بین سطوح ، تمایلی برای چسبیدن به یکدیگر بوجود می آید این تمایل ، بین برخی فلزات بسیار قوی و بین برخی دیگر ضعیف تراست چند راهنمایی مختصر برای فلزات متداول درادامه ارائه می شود :

  • فلزات یکسان ، در تماس ، تمایل شدیدی برای چسبیدن به یکدیگر دارند .
  • فلزات نرمتر ، تمایل بیشتری نسبت به فلزات سخت تر برای چسبیدن به یکدیگر دارند
  • المانهای آلیاژی غیرفلزی تمایل به کاهش چسبندگی دارند ( مثل کربن در چدن )
  • آهن و آلیاژهای آن ، تمایل کمی برای چسبیدن به سرب ، نقره، قلع ، کادمیم و مس و تمایل زیادی برای چسبیدن به آلومینیوم ، روی ، تیتانیوم و نیکل دارند .

سطوح فلزات واقعی ، معمولا ً آلودیگیهایی دارند و این آلودگیها بخصوص از فیلمهای اکسیدهمان فلز تشکیل شده است این فیلمهای آلوده معمولا ً از چسبندگی می کاهند و بنابراین اصطکاک و ساییدگی را کم می کنند غیر از تیتانیوم ، فیلمهای اکسید فلزات دیگر ، روانکارهای خوبی هستند.

بنابراین اصطکاک و ساییدگی را معمولا ً می توان با تولید عمدی فیلمهای آلاینده مناسب بر روی سطوح فلزی کاهش داد جایی که هیچ روانکار سیالی موجود نباشد فرآیند را نوعی روانکاری خشک یا جامد می گویند هر گاه فرایند شکل دهی فیلم در یک روانکار مایع اتفاق بیفتد آن را روانکاری مرزی گویند .

فیلمهای روانکاری مرزی به طرق مختلفی قابل ایجادند این راهها از نظر پیچیدگی فرآیند ساخت فیلم و نیز ثمربخش بودن فیلمهای ساخته شده با هم تفاوت دارند معمولی ترین فرآیند ساخت فیلم ، جذب سطحی می باشد که در آن به دلیل جذب فیزیکی خالص ، فیلمی با ضخامت یک یا چند مولکول بر روی سطح جامد ایجاد می شود اگر فیلمهای ایجاد شده به اندازه کافی ضخیم باشند در کاهش اصطکاک و ساییدگی مؤثرند . شکل (5-1) به طریق نموداری بیانگر این مطلب است که جذب یک زنجیره طولانی از مولکولهای الکل ، فیلم ضخیمی بر روی سطح فلز ایجاد می کند حتی اگر ضخامت فیلم فقط به اندازه یک مولکول باشد .

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

Leave a comment