روانکاری بلبرینگ پمپ ها

از: John McNelly

تعیین عمر مفید یاتاقان ها معمولاً متوسط سازندگانی که از آنها در محصولات خود استفاده میکنند و برحسب کاربری های خاص انجام می شود. این عمر مفید با عنوان عمر L10 یاتاقان تعریف شده و بیانگر بقای ۹۰٪ از یاتاقان ها پس از گذراندن مدت کار مشخصی می باشد و یاتاقان ها پس از آن با خستگی (Fatigue) روبرو خواهند شد. خستگی در تعاریف مهندسی به ضعیف شدن و شکست نهایی فلزات اطلاق میگردد که پس از اعمال تنش های زیاد حادث می شود. به همین دلیل چون فقط سازندگان دستگاه هایی که از یاتاقان ها و بلبرینگ ها استفاده میکنند از شرایط واقعی کار تجهیزات آگاهی دارند، آنها هستند که میتوانند مقدار L10 را با دقت تعیین کنند.

این مقدار معمولاً بر حسب “سال” بیان می شود. خستگی یا عمر L10 بر اساس پارامترهای زیر تعیین می گردد:

• جنس یاتاقان؛
• بار وارده بر یاتاقان (تنش)؛
• تعداد سیکل های اعمال بار

به عنوان مثال یکی از سازندگان معروف پمپ در جهان (شرکت Duriron) بیان میدارد که عمر L10 یاتاقان شعاعی که در یکی از پمپ های آنها به کار برده شده معادل ۳۰۰ سال است. به عبارت دیگر ۹۰٪ این یاتاقان ها قادر خواهند بود بدون پدیدار شدن آثار خستگی تا ۳۰۰ سال کار کنند. اما از آنجا که پمپ و کاربر هرگز چنین دوره زمانی طولانی را تجربه نخواهند کرد بنابراین نباید هرگز با خراب شدن یاتاقان ها روبرو شویم. پس چرا یاتاقان ها در کاربردهای مختلف بسیار سریع از کار می افتند؟ آیا مشکل از ناحیه ساخت، نصب، نگهداری یا راهبری است؟ در خصوص یاتاقان ها دو دلیل اصلی برای خرابی زود هنگام متصور است:

• آلوده شدن روغن یاتاقان به آب یا رطوبت؛
• گرمای شدید ناشی از روانکاری بیش از حد

آیا میدانید که وجود ۰/۰۰۲٪ آب در روغن یاتاقان میتواند عمر آن را به اندازه ۲۸٪ کاهش دهد؟ آب معمولاً از واشرها و درزگیرهای فرسوده وارد یاتاقان می شود و رطوبت موجود در هوا بر اثر درزهای ریز موجود در یاتاقان و پس از خنک شدن آن در هنگام قطع کارهای طولانی در داخل آن جمع می شود. وجود ۶٪ آب در روغن یاتاقان عمر آن را تا ۸۳٪ کاهش میدهد. آب یا رطوبتی که روغن یاتاقانها را آلوده میکند معمولاً از سه عامل منشأ می گیرد:

• نشتی واشر و درزگیرها؛
• استفاده از شلنگ آب برای شستشو دادن بیرون پمپ؛
• ورود رطوبت هوا پس از قطع کار پمپ (در اثر اختلاف دما)

با آگاهی از این عوامل می‌توان اقدامات لازم را برای حذف امکان ورود آب و رطوبت به داخل بلبرینگ پمپ‌ها به کار بست. این اقدامات شامل استفاده از واشرها و
درزگیرهای مناسب، تریخن آب بر روی پمپ و استفاده از پوشش‌های مناسب برای پمپ‌ها در زمان قطع کار می‌باشد.

اما نکته بسیار مهم دیگری که به آن اشاره شد، گرمای بیش از حد است. روانکاری بیش از حد، برعکس تلقی عمومی نه تنها برای پمپ و یاتاقان مفید نیست بلکه باعث می‌شود دمای داخلی آن به شدت افزایش یابد. شاید همه ما فکر کنیم که اگر مقدار کم روانکاری مفید باشد پس مقدار زیاد آن حتماً تأثیرات بهتری
خواهد داشت؛ ولی در واقعیت چنین نیست. برای روشن شدن موضوع به این مثال ساده توجه کنید:

مجسم کنید در روزی آفتابی و گرم در کنار ساحل دریا در حال قدم‌زدن هستید. چون هوا گرم است وارد آب می‌شوید تا خنک شوید.
حالا تا جایی پیش رفته‌اید که آب به زانوی شما می‌رسد و با راه رفتن سریع احساس خنکی می‌کنید. کافی است کمی جلوتر بروید تا مشکل را احساس کنید. اگر جلوتر بروید و آب تا کمر شما برسد، راه رفتن سریع دیگر موجب خنک شدن شما نخواهد شد؛ بلکه باید انرژی زیادی صرف کنید تا در همان آب (با همان دما) حرکت داشته باشید و به جای خنک شدن احساس خستگی خواهید کرد و گرمتان می‌شود. همین مثال ساده را می‌توان در مورد روانکاری هم تعمیم داد. روانکاری زیاد موجب خواهد شد تا اجزای متحرک سیستم‌ها انرژی زیادی برای حرکت در میان حجم زیاد روغن یا گریس صرف کنند. این مصرف انرژی خود را به صورت افزایش دما نشان می‌دهد و در مراحل اولیه موجب از بین رفتن روانکاری یا ویسکوزیته روغن شده و در مراحل بعدی به تشکیل موادی جامد در داخل روغن منجر می‌شود. گرمای ویژه گریس و روغن‌های عادی پایین بوده و قابلیت هدایت گرمایی قابل توجهی ندارند. البته بعضی از روغن‌های سنتتیک وضعیت بهتری دارند ولی آنها هم در دماهای خاصی با مشکل مواجه می‌شوند و هیچ‌یک از آنها در صورتی که بیش از حد اعمال شده باشند برای کاربردهای معمول در پمپ‌ها مناسب نخواهند بود.

شرکت مشهور یاتاقان‌سازی SKF ادعا می‌کند روغن‌ها و گریس‌های آلوده، نشده می‌توانند در دمای ۳۰ درجه سانتیگراد تا ۳۰ سال دوام داشته باشند. آنها ضمناً بیان می‌کنند که با هر ۱۰ درجه سانتیگراد افزایش دمای روغن، عمر مفید آن به نصف کاهش پیدا می‌کند. بدین ترتیب روغن و گریس در دمای ۱۰۰ درجه سانتیگراد تنها ۹۰ روز دوام خواهد داشت.
گزینه‌های موجود در زمینه روانکاری بدین شرح می‌باشد:

گریس کاری صحیح

• عوض کردن و تجدید گریس کار آسانی نیست چون روغن معمول و اشتباه برای انجام آن پمپاژ گریس از سوراخ‌های گریس خور و بیرون راندن گریس قدیمی است. اگر گریس بلبرینگ‌ها و سایر تجهیزات خود را با این روش عوض می‌کنید، مطمئن باشید که با مشکل اضافه بودن ماده روانکاری مواجه خواهید شد.
• تنها روش صحیح برای گریس‌زدن یک یاتاقان باز کردن آن است، یعنی باید پس از باز کردن یاتاقان تمام گریس قدیمی را پاک کرد و گریس جدید را به داخل آن اعمال کرد.

تعویض روغن

• همیشه مراقب نشان‌دهنده سطح روغن پمپ خود باشید.
• مطمئن شوید که پمپ در سطحی کاملاً تراز و افقی قرار گرفته است.
• هنگامی که پمپ در حال کار نیست، سطح روغن در نشان دهنده باید از نصف کمتر باشد.
• استفاده از روغن برای روانکاری پمپ های قائم عملی نیست.
• برخی موارد خاص گالیبری بلبرینگ ها استفاده از روغن را برای روانکاری غیر ممکن می سازد چون تثبیت سطح روغن در آنها بسیار دشوار است. پمپ های قائم چنین وضعیتی دارند.

اگر از عهده حل مشکلات خوردگی و اجرایی بر می آیید، روانکاری با مه روغن (Oil Mist) بهترین روش خواهد بود:

مه روغن می تواند فشار مثبت را در داخل یاتاقان تثبیت کرده و از ورود آلاینده ها جلوگیری کند.

تبدیل کردن روغنی با جرم ویژه ۳۰ به مه نیاز به ۵۰۰۰ تا ۶۰۰۰ psi فشار دارد و چنین فشاری در پمپ‌های شما وجود نخواهد داشت. مخلوط کردن روغن‌ها با هم به دلیل این که مواد هیدروکربنی در جو منتشر می‌کنند، توصیه نمی‌شود.
اگر احساس می‌کنید ماده روانساز یاتاقان شما خیلی داغ شده است، از امکاناتی که در پمپ‌ها برای خنک کردن داخل پوسته یاتاقان پیش‌بینی شده است استفاده کنید. هرگز سعی نکنید با خنک کردن پوسته بیرونی یاتاقان، دمای آن را کاهش دهید چون فولاد به ازای هر ۱۰۰ درجه فارنهایت، با نرخ ۰/۰۰۱ اینچ منبسط یا منقبض می‌شود. به عبارت دیگر اگر پوسته یاتاقان را به روشی غیر اصولی خنک کنید، بدنه آن منقبض شده و بار وارده بر یاتاقان را افزایش خواهد داد. همیشه به یاد داشته باشید: هرگز نباید خود یاتاقان را خنک کرد، خنک کردن باید فقط در مورد روغن اجرا شود.

انواع روغن

مواد روانساز از روغن‌ها و افزودنی‌های مختلفی تهیه می‌شوند. سه نوع اصلی روغن عبارتند از:

• روغن‌های معدنی خالص و پالایش شده
• روغن های معدنی خالص و پالایش شده
• روغن های سنتتیک برای کار در دماهای بالاتر
• روغن های حیوانی و گیاهی که به دلیل خطر تشکیل اسید پس از مدت کوتاه کارکرد معمولا برای روانکاری یاتاقان ها به کار برده نمیشوند.

انواع مهم روغن‌های سنتتیک عبارتند از:

• دی استرها که تا دمای ۱۲۰ درجه سانتیگراد قابل استفاده هستند؛
• روغن‌های سیلیکونی که تا دمای ۲۰۰ درجه سانتیگراد قابل استفاده هستند؛
• روغن‌های فلوئوروکربن از پایداری اکسیداسیون قابل توجهی برخوردارند اما بسیار گرانقیمت می‌باشند و معمولاً برای روانکاری استفاده نمی‌شوند؛
• پلی گلیکول‌ها برای یاتاقان‌هایی با دمای بالای ۹۰۰ درجه سانتیگراد مناسبند. پایداری اکسیداسیون آنها در خور توجه است و عمر مفید آنها دهها برابر بیشتر از روغن‌های معدنی گزارش شده است. جرم ویژه آنها بیشتر از ۱ است و به همین دلیل آب در بالای آنها شناور می‌شود؛
• هیدروکربن‌های سنتتیک مزیت بسیار خوبی دارند و آن این است که گرانروی با ویسکوزیته آنها تابعی از دما نیست. این روغن‌ها را می‌توان تا دمای ۲۰۰ درجه سانتیگراد به کار برد.

انواع افزودنی‌ها
به منظور بهبود کیفیت کاری، مواد روانساز معمولاً حاوی افزودنی‌های مختلفی هستند:

• آنتی اکسیدان‌ها موجب بهبود کیفیت پایداری اکسیداسیون مواد روانساز به میزان ۱۰ تا ۱۵۰ برابر شده، خوردگی را کاهش داده و از ویسکوز شدن بیش از حد روغن جلوگیری می‌کنند.
• افزودنی های محافظ در برابر خوردگی
• افزودنی‌های ضد کف کردن (Anti-Foaming) از ایجاد کف در ماده روانساز جلوگیری می‌کنند. ایجاد کف قابلیت باربرداری ماده روانساز را کاهش می‌دهد.
• قویت‌کننده‌های لایه نازک (فیلم) از خرابی‌های ناشی از تماس فلز با فلز جلوگیری می‌کنند. آنها لایه‌ای با تنش سطحی بالاتر از روغن در روی آن ایجاد می‌کنند.
• افزودنی‌های با اثر قطبی (Polar Effects) موجب می‌شوند تا مولکول‌های ماده روانساز در جهت عمود بر مولکول‌های فلز سمت و سو بگیرند. این حالت تا دماهای حدود ۱۰۰ درجه سانتیگراد به نحو موثری از اصطکاک بکاهد.
• ترکیبات معدنی روی دارای خاصیت ضد فرسودگی (Anti-wear) هستند. این مواد از تماس مستقیم میان ساچمه‌های بلبرینگ و کتر جلوگیری می‌کنند.
• افزودنی‌های EP فعال با فلز موجود در یاتاقان ترکیبی ویژه ایجاد می‌کنند که از اصطکاک می‌کاهد.
• افزودنی‌های جامد مانند دی سولفید مولیبدن کیفیت روانکاری را بهبود می‌بخشند. این ماده از ذراتی با اندازه تقریبی ۲ میکرون تشکیل شده و به سطوح فلزی می‌چسبد.

حتماً واسطی میان کتر داخلی یاتاقان و شفت قرار دهید؛ واسطه‌های مانند پلاستیک‌ها یا مواد پلیمری که ضمن تصحیح تلرانس شفت از انتقال حرارت شفت به یاتاقان جلوگیری می‌کنند.

منبع: مجله صنعت تاسیسات شماره 63

اگر شما هم مشتاق یادگیری تخصصی و حرفه ای دوره های تاسیسات مکانیکی با اساتیدی مجرب هستید میتوانید در دوره های تاسیسات مکانیکی شرکت کنید.