اختر الزيت المناسب: دليل بسيط لفهم لزوجة مواد التشحيم

في مجال التشحيم، من الضروري فهم لزوجة مادة التشحيم، والتي توفر الأساس الحاسم لاختيار مواد التشحيم المناسبة، بغض النظر عن الأجهزة الدقيقة أو المعدات الثقيلة. من المهم جدًا التأكد من أن أجهزتك تعمل بسلاسة من أجل عمر أطول وتعمل بفعالية.

 

 

ما هي لزوجة الزيت؟

 

اللزوجة هي مقاومة السائل للتدفق. ببساطة، تشير لزوجة مادة التشحيم إلى مستوى سمك الزيت. الزيت ذو اللزوجة العالية يكون أكثر سمكًا ويتدفق بشكل أبطأ، في حين أن الزيت ذو اللزوجة المنخفضة يكون أرق ويتدفق بسهولة أكبر.

e.g.,لزوجة الماء عند 20 درجة هي حوالي 1 سنت، أما العسل فله لزوجة حوالي 12000 عند 20 درجة.

يوضح الجدول التالي لزوجة السوائل الشائعة.

لزوجة السوائل الشائعة
سائل	تقريبا. اللزوجة @ 20 درجة (cSt)	تقريبا. اللزوجة عند 40 درجة (cSt)
الغازولين	0.7	0.5
ماء	1	0.66
لبن	2.5	1.5
زيت الزيتون	80	40
زيت الكانولا	75	42
الزيت الهيدروليكي (ISO VG 46)	128	46
زيت المحرك (10W-30)	300	70
شامبو	5000	1500
عسل	12000	2000

 

بالنسبة لمواد التشحيم، تعد اللزوجة عاملاً مهمًا للغاية. من المهم جدًا أن نطلق على الزيت اسمه في كثير من الأحيان. ومن الأمثلة الرائعة على ذلك الزيت الهيدروليكي "ISO VG 46" - حيث يأتي "46" مباشرة من لزوجته المقاسة عند 40 درجة.

 

كيف يتم تحديد درجة لزوجة زيت المحرك؟

 

يحدد معيار SAE J300 درجة اللزوجة لزيوت المحركات. بأخذ "5W-40" كمثال:

 

W:يعني تحمل الشتاء، وهو ما يمثل أداء الزيت في الطقس البارد.

الرقم قبل "W" (5W):درجة الأداء-درجة الحرارة المنخفضة. الرقم الأصغر يعني أن الزيت أرق في الطقس البارد، مما يجعل البدء في البرد أقل صعوبة.

الرقم بعد W (40):درجة الأداء-درجة الحرارة المرتفعة. الرقم الأكبر يعني أن الزيت يصبح أكثر لزوجة في درجات الحرارة المرتفعة، مما يوفر طبقة زيتية أقوى.

 

معيار SAE J300

درجة اللزوجة SAE	درجة حرارة منخفضة -لزوجة التدوير (cP) الحد الأقصى	درجة حرارة منخفضة -لزوجة الضخ (cP) كحد أقصى (بدون إجهاد الخضوع)	اللزوجة الحركية (cSt) عند 100 درجة دقيقة	اللزوجة الحركية (cSt) عند 100 درجة كحد أقصى	لزوجة القص العالية (cP) عند 150 درجة دقيقة
0W	6200@ -35	60000@ -40	3.8	-	-
5W	6600@ -30	60000@ -35	3.8	-	-
10W	7000@ -25	60000@ -30	4.1	-	-
15W	7000@ -20	60000@ -25	5.6	-	-
20W	9500@ -15	60000@ -20	5.6	-	-
25W	13000@ -10	60000@ -15	9.3	-	-
16	-	-	6.1	<8.2	2.3
20	-	-	6.9	<9.3	2.6
30	-	-	9.3	<12.5	2.9
40	-	-	12.5	<16.3	3.5* / 3.7**
50	-	-	16.3	<21.9	3.7
60	-	-	21.9	<26.1	3.7
*للدرجات 0W-40 و5W-40 و10W-40 ** للدرجات 15W-40 و20W-40 و25W-40 و40

 

تغييرات اللزوجة (ΔV) تعد أيضًا مؤشرًا مهمًا على ما إذا كان تغيير الزيت ضروريًا.

 

بشكل عام، إذا تغيرت اللزوجة الحركية لزيت المحرك عند 100 درجة بأكثر من ±25% (زيادة أو نقصان بنسبة 25% في اللزوجة)، فهذا يشير إلى أن الوقت قد حان لتغيير زيت المحرك.

 

 

مع اقتراب مادة التشحيم من نهاية عمرها الافتراضي، ستنخفض لزوجتها أولاً بشكل ملحوظ، ثم تشهد ارتفاعًا سريعًا. لتجنب تآكل المحرك نتيجة تعطل التشحيم، يعد تغيير الزيت على الفور قبل انخفاض اللزوجة أمرًا ضروريًا لضمان الأداء المناسب للمركبة

 

تبين أن زيت المحرك أكثر سمكًا من المعيار.

يحدث السماكة (زيادة اللزوجة بأكثر من +25%) غالبًا بسبب أكسدة الزيت، مما يؤدي إلى وجود كمية كبيرة من الحمأة، مما يؤدي إلى -تآكل البداية وزيادة استهلاك الوقود.

تبين أن زيت المحرك أرق من المعيار.

غالبًا ما يحدث التخفيف (انخفاض اللزوجة بأكثر من -25%) بسبب تخفيف الوقود أو عدم فعالية الإضافات، مما يؤدي إلى عدم كفاية التشحيم والتآكل الشديد.

 

كيف يتم تحديد درجات اللزوجة للزيوت الصناعية؟

 

تعد درجة اللزوجة القياسية ISO 3448 معيار التصنيف الأكثر شمولاً واستخدامًا على نطاق واسع لزوجة زيوت التشحيم الصناعية، والتي تستخدم عادة للزيوت الهيدروليكية وزيوت التروس والزيوت الصناعية الأخرى.

ISO VG (درجة اللزوجة)، على سبيل المثال، ISO VG 32، ISO VG 68، ISO VG 220.

التعريف الأساسي: رقم كل درجة يمثل نقطة مركز اللزوجة الكينماتيكية للمنتج الزيتي عند درجة 40. نطاق التذبذب المسموح به هو ±10%.

على سبيل المثال: نطاق اللزوجة ISO VG 46 هو 41.4 - 50.6 cSt (لأن 46 ± 10%=41.4 ~ 50.6).

 

في مجال التشحيم الصناعي، تعد تغييرات اللزوجة طريقة مهمة لصيانة المعدات. إذا أظهرت لزوجة مادة التشحيم ارتفاعًا أو انخفاضًا ملحوظًا بعد فترة من الاستخدام، فيجب على مهندسي الصيانة الانتباه الفوري، حيث قد يعني ذلك فشل مادة التشحيم، مما قد يتسبب في تلف خطير للمعدات.

 

زيادة لزوجة الزيت:

ارتفاع لزوجة الزيت-يشير دائمًا إلى أكسدة شديدة للزيت، أو تراكم الحمأة، أو التلوث بزيوت ذات لزوجة أعلى-غير متوافقة.

على سبيل المثال، في الأنظمة الهيدروليكية التي تعمل تحت درجات حرارة عالية مستمرة، يتأكسد السائل بسرعة كبيرة، مما يؤدي إلى زيادة اللزوجة. يجب على المشغلين تغيير الزيت الجديد على الفور.

إذا لم يكن الأمر كذلك، فلن يؤدي الزيت القديم إلى زيادة استهلاك طاقة النظام والتسبب في استجابة بطيئة فحسب، بل قد يؤدي أيضًا إلى حدوث أعطال خطيرة مثل انسداد الفلتر.

انخفاض لزوجة الزيت:

هناك سببان لانخفاض لزوجة مادة التشحيم: 1، التلوث بالسوائل ذات اللزوجة المنخفضة-، مثل دخول الماء أو المذيبات بسبب عدم كفاية إحكام إغلاق المعدات؛ كما هو مبين في الشكل 2، تم قطع السلاسل الجزيئية لمحسنات مؤشر اللزوجة بواسطة القص الميكانيكي العالي.

تمثل بعض زيوت التروس منخفضة التكلفة-المتاحة في السوق حالة نموذجية: قامت الشركة المصنعة بمزج زيوت أساسية منخفضة اللزوجة- مع مكثفات بوليمرية رخيصة الثمن. المظهر-اللزوجة الأولية الجيدة لا يمكنه تحمل القص الشديد أثناء دوران الترس. تنخفض لزوجتها بسرعة خلال فترة قصيرة، مما يؤدي إلى عدم كفاية قوة طبقة الزيت، وفشل التشحيم، مما يسبب تآكل المعدات. يؤدي أسلوب "توفير التكلفة-" هذا في الواقع إلى زيادة مخاطر فشل المعدات بشكل كبير، وزيادة تكاليف الصيانة، وتقصير عمر الخدمة.

 

محسنات مؤشر اللزوجة ودرجة الحرارة واللزوجة (VIIs).

 

يتم قياس اللزوجة بشكل عام عند درجة حرارة محددة. المؤشر اللزوجة (السادس)يقيس مدى تغير لزوجة مادة التشحيم مع درجة الحرارة. كلما زادت القيمة، قلت قيمة اللزوجة مع درجة الحرارة.

e.g.:

يبلغ مستوى VI للزيوت المعدنية (المعتمد على البارافينيك) حوالي 96-110، بينما يمكن أن يصل مستوى polyalphaolefins (PAO) إلى 120-180. يمكن أن يصل زيت VI من PAG (بولي ألكيلين جلايكول) إلى أكثر من 190.

 

نظرًا لأن المعدات ودرجات الحرارة المحيطة تتقلب باستمرار، في معظم تطبيقات التشحيم، تُفضل مواد التشحيم ذات VI العالي من أجل القدرة على التكيف مع درجات الحرارة الواسعة وحماية التشحيم الأكثر استقرارًا. على سبيل المثال، تتمتع زيوت محركات السيارات-المتطورة المعتمدة على PAOs عادةً بمؤشر VI أعلى، وهي مناسبة بشكل أفضل لبدء التشغيل على البارد-والقيادة المكثفة في درجات الحرارة المرتفعة.

 

كيف يمكن تحسين السادس للزيت الأساسي؟

 

بالإضافة إلى تحسين الزيت الأساسي نفسه (التكرير الفيزيائي والتحويل الكيميائي)، يمكن أيضًا الحصول على مواد التشحيم ذات قيم لزوجة أعلى عن طريق إضافة محسنات اللزوجة. عادةً ما تكون إضافات التشحيم هذه عبارة عن بوليمرات ذات سلسلة طويلة- تتمدد مع الحرارة، مما يعيق التخفيف الطبيعي للزيت.

 

محسن مؤشر اللزوجة (السابع)

​

محسن مؤشر اللزوجة (VII) هو مادة مضافة تستخدم لصياغة زيوت محركات الاحتراق الداخلي متعددة الدرجات وغيرها من مواد التشحيم الصناعية ذات مؤشر اللزوجة العالي. إنه يزيد من VI ويقلل من التغير في اللزوجة مع درجة الحرارة في تركيبات مواد التشحيم.

محسن مؤشر اللزوجة الأكثر استخدامًا هو البوليمر المشترك الأوليفين (OCP)، والذي يشير عمومًا إلى البوليمر المشترك للإيثيلين بروبيلين (EPM). يعد OCP واحدًا من أكثر زيوت المحركات السابعة انتشارًا واستخدامًا في العالم، خاصة في زيوت المحركات. هناك أيضًا أدوات VII أخرى، مثل PMA وHSD، يرجى النقر هنا لمعرفة المزيد عن محسنات مؤشر اللزوجة.

 

مقدمة عامة عن محسنات مؤشر اللزوجة لزيوت التشحيم

 

2- جانب اللزوجة : مرتفعة جداً أو منخفضة جداً

 

يجب علينا دائمًا اختيار مادة التشحيم بدرجة اللزوجة المناسبة وفقًا لتعليمات الدليل.

 

زيت محرك السيارات

 

• اللزوجة منخفضة جدًا

تؤدي اللزوجة المنخفضة جدًا بشكل أساسي إلى عدم كفاية التشحيم وتعطيل حلقات الختم، مما يؤدي بشكل مباشر إلى تآكل المحرك والتسربات.

• اللزوجة عالية جدا

اللزوجة العالية بشكل مفرط تعني مقاومة مفرطة وضعف التدفق، مما قد يؤدي إلى صعوبة بدء تشغيل المحرك، وارتفاع استهلاك الوقود، وسوء تبديد الحرارة.

 

الزيوت الصناعية

 

لنأخذ مثالاً بالزيت الهيدروليكي؛ قد يتسبب ذلك في حدوث مشكلات غير ضرورية إذا كانت السوائل الهيدروليكية مرتفعة جدًا أو منخفضة جدًا عن المستوى القياسي.

• اللزوجة منخفضة جدًا

إذا كانت السوائل الهيدروليكية سميكة جدًا، فقد يؤدي ذلك إلى زيادة مقاومة المضخة، مما يعيق التدفق ويحتمل أن يتسبب في تجويف المضخة، مما يؤدي إلى إتلاف المضخة. علاوة على ذلك، يزيد الزيت الهيدروليكي عالي اللزوجة بشكل مفرط من مقاومة التدفق في النظام الهيدروليكي، مما يزيد من استهلاك الطاقة، ويبطئ استجابة المحركات، ويقلل الدقة.

• اللزوجة عالية جدا

إذا كانت السوائل الهيدروليكية رقيقة جدًا، تصبح طبقة الزيت أقل سمكًا، مما يؤدي إلى عدم كفاية التشحيم وزيادة التآكل. كما أن الزيت منخفض اللزوجة يضعف أداء الختم، مما يزيد من خطر التسرب.

 

ما هي اللزوجة التي يتم اختبارها لمواد التشحيم؟

 

لزيوت المحركات

 

• اللزوجة الحركية 100 درجة - في ظل ظروف تشغيل المحرك العادية.

يحدد KV100 سمك وقوة طبقة الزيت أثناء التشغيل العادي للمحرك. لكل درجة لزوجة، تحدد SAE J300 الحد الأدنى والحد الأقصى الاختياري للزوجة الحركية عند 100 درجة.

 

• درجة حرارة عالية القص العالي (HTHS)اللزوجة - عند 150 درجة - تحت ظروف تشغيل المحرك القاسية.

يحدد SAE J300 الحد الأدنى لقيم HTHS لدرجات اللزوجة المختلفة. يعد اختبار HTHS مكملًا لاختبار اللزوجة عند 100 درجة، ويقيس على وجه التحديد قوة طبقة الزيت خلال اللحظات الأكثر تطلبًا للمحرك، عندما تكون الحماية في أشد الحاجة إليها.

يمكن أن تؤدي لزوجة HTHS المنخفضة بشكل مفرط إلى عدم كفاية التشحيم وزيادة التآكل.

 

• محاكي الساعد البارد (CCS)تقيس اللزوجة - أداء التشغيل البارد للمحرك عند درجات حرارة منخفضة.

تعد لزوجة CCS معلمة أساسية في تحديد الدرجة "W" (الشتوية). يحاكي هذا مقاومة تدفق الزيت أثناء بدء تشغيل المحرك في درجات حرارة منخفضة للغاية. كلما انخفضت القيمة، قل الضغط على البطارية والمحرك أثناء بداية التشغيل البارد، مما يؤدي إلى بداية أكثر سلاسة.

 

• مقياس اللزوجة الدوراني الدقيق (MRV) / لزوجة الضخ - هل يمكن ضخ الزيت في درجات حرارة منخفضة؟

تعد لزوجة MRV معلمة رئيسية أخرى في تحديد زيت المحرك من الفئة "W".

إنه يحاكي ما إذا كان من الممكن التقاط الزيت بواسطة مضخة الزيت وتوزيعه بشكل فعال على جميع مكونات المحرك في درجات حرارة منخفضة. إذا كان معدل MRV مرتفعًا جدًا، يصبح الضخ صعبًا، مما قد يؤدي إلى نقص الزيت وتآكل شديد للمحرك مباشرة بعد بدء التشغيل.

 

• 40 درجة اللزوجة الحركية - تستخدم لحساب مؤشر اللزوجة

على الرغم من عدم استخدام اللزوجة الحركية البالغة 40 درجة بشكل مباشر في تصنيفات SAE J300، إلا أنها تظل خاصية فيزيائية مهمة جدًا. إنه أمر بالغ الأهمية في تطوير تركيبة الزيت ومراقبة الجودة . 40 درجة اللزوجة الحركية تستخدم بشكل أساسي لحساب مؤشر اللزوجة.

 

تغير اللزوجة ومحسنات مؤشر اللزوجة - SSI

 

يُظهر زيت التشحيم الذي يحتوي على محسنات مؤشر اللزوجة (VIIs) لزوجة محسنة بشكل ملحوظ ومؤشر لزوجة أعلى. ومع ذلك، بعد فترة معينة من تشغيل المحرك، قد تنخفض لزوجته بشكل ملحوظ. لماذا يحدث هذا؟

 

إن مُحسِّنات مؤشر اللزوجة هي في الأساس بوليمرات -قابلة للذوبان في الزيت. عندما يتعرض زيت التشحيم لمقصات شديدة-كما هو الحال في-التروس عالية السرعة ومضخات الزيت-يمكن قطع سلاسل البوليمر هذه ميكانيكيًا. تعمل هذه العملية على تقليل الوزن الجزيئي للبوليمرات بشكل دائم، مما يؤدي إلى انخفاض كبير في لزوجة زيت المحرك. يشار إلى هذه الظاهرة مهنيا باسمفقدان استقرار القص الدائم. يؤدي هذا إلى ترقق طبقة الزيت، وعدم كفاية التشحيم، وانخفاض أداء الختم، مما يؤدي بدوره إلى تسريع تآكل المكونات.

 

تعطي مواد التشحيم المتميزة الأولوية للبوليمرات ذات مؤشر ثبات القص العالي بشكل استثنائي (SSI) لضمان بقاء اللزوجة ضمن النطاق المصمم طوال فترة تصريف الزيت بأكملها، مما يوفر حماية متسقة ودائمة للمحرك.

 

في الزيوت الصناعية، تختلف متطلبات اللزوجة بشكل كبير عبر التطبيقات المختلفة.

 

أخذ الزيت الهيدروليكي كمثال،تحدد المعايير الصينية مواصفات درجات L-HM (مضادة للتآكل-)، وL-HV (درجة حرارة منخفضة-)، وL-HS (درجة حرارة منخفضة للغاية-منخفضة-). يمكننا أن نرى أنه على الرغم من أن متطلبات اللزوجة عند 40 درجة هي نفسها، إلا أن متطلبات اللزوجة عند درجة حرارة منخفضة-ونقطة الانسكاب ومؤشر اللزوجة مختلفة تمامًا.

 

ملكية	L-HM (مقاوم للتآكل-)	L-HV (درجة حرارة منخفضة)	L-HS (درجة حرارة منخفضة جدًا-)
اللزوجة الحركية عند 40 درجة (مم²/ثانية)	28.8 ~ 35.2	28.8 ~ 35.2	28.8 ~ 35.2
درجة حرارة منخفضة-لبدء التشغيل (درجة الحرارة لزوجة 1500 مم²/ثانية)	غير محدد	أقل من أو يساوي -18 درجة	أقل من أو يساوي -24 درجة
مؤشر اللزوجة السادس	أكبر من أو يساوي 95	أكبر من أو يساوي 140	أكبر من أو يساوي 150
انخفاض-سيولة درجة الحرارة (نقطة الصب)	أقل من أو يساوي -15 درجة	أقل من أو يساوي -33 درجة	أقل من أو يساوي -45 درجة
التطبيق الموصى به	درجات الحرارة المحيطة المعتدلة/المستقرة	نطاق درجة حرارة واسعة، المناطق الباردة	ظروف البرد الشديد والقطب الشمالي

 

زيت هيدروليكي مضاد للتآكل - - L-HM:تعطي هذه الدرجة الأساسية الأولوية للزوجة عند درجة حرارة الغرفة (40 درجة) و0 درجة. فهو يتمتع بأقل متطلبات مؤشر اللزوجة وأداء درجات الحرارة المنخفضة-.

درجة حرارة منخفضة للزيت الهيدروليكي - - L-HV :بناءً على L-HM، تعمل هذه الدرجة على تحسين مؤشر اللزوجة وأداء درجات الحرارة المنخفضة-بشكل ملحوظ، مما يجعلها مناسبة للمناخات الباردة.

زيت هيدروليكي ذو درجة حرارة منخفضة جدًا-- - L-HS:يعمل زيت الدرجة هذا على تحسين -الانخفاض الشديد- في درجة الحرارة ومؤشر اللزوجة بما يتجاوز L-HV. إنها أعلى درجة، مصممة للمناخات شديدة البرودة.

 

 

ما هي المكونات الموجودة في تركيبات مواد التشحيم التي تؤثر على اللزوجة؟

 

CF-4 15W-40 مثال على صياغة زيت التشحيم
عنصر	نسبة مئوية	الوظيفة الأساسية والتأثير على اللزوجة
زيت أساسي-150SN	53.0	يوفر قاعدة الصياغة ولزوجة المسند.
زيت الأساس- 500SN	29.0	باعتباره أحد مكونات الزيوت الأساسية الثقيلة، فهو يزيد من لزوجة المسند.
حزمة إضافات التشحيم	8.0	يوفر خصائص التنظيف والتشتت والمقاومة-للتآكل، وما إلى ذلك، بينما يساهم أيضًا في إحداث تأثير سماكة طفيف.
محسن مؤشر اللزوجة (OCP)	9.6	يزيد بشكل كبير من لزوجة درجة الحرارة العالية-لضمان استيفاء الدرجة "40" ويحسن مؤشر اللزوجة لتحقيق أداء درجة الحرارة المنخفضة-"15 وات".
صب نقطة الاكتئاب	0.4	تحسين-سيولة درجة الحرارة المنخفضة: تحسين اللزوجة في درجة الحرارة المنخفضة-(على سبيل المثال، CCS)، ولكن مع تأثير منخفض جدًا على اللزوجة في درجة الحرارة-المرتفعة.
عامل مضاد للرغوة	10 جزء في المليون	يقمع الرغوة: لا يؤثر بشكل أساسي على لزوجة الزيت بشكل عام.

 

في الصيغة المذكورة أعلاه، تتأثر لزوجة زيت التشحيم النهائي في المقام الأول بثلاثة جوانب رئيسية.

الزيوت الأساسية

وهو المكون الرئيسي في تركيبة زيت التشحيم. تحدد لزوجته بشكل مباشر لزوجة مسند المنتج النهائي.

يتم اختيار واحد أو اثنين من الزيوت الأساسية لتكون بمثابة السائل الأساسي لمادة التشحيم. على سبيل المثال، من الطرق الشائعة استخدام خليط من 150N و500N بنسبة معينة لمزج زيت محرك 20W-50.

محسن مؤشر اللزوجة (السابع)

VII يعمل على زيادة سماكة الزيت بشكل كبير ويحسن مؤشر اللزوجة. إنه المكون الرئيسي الذي يتيح استخدام الزيوت متعددة-الدرجات.

إضافات أخرى

تساهم الحزمة الإضافية (لا يتم تضمين VIIs) بشكل عام أيضًا في تأثير سماكة صغير. علاوة على ذلك، فإن الإضافات مثل مثبطات نقطة الصب- (على سبيل المثال، PMA PPD) تعمل أيضًا على زيادة اللزوجة بشكل طفيف.

للحصول على زيت تشحيم عالي الجودة{{0}، يجب على مهندسي خلاطات الزيت إجراء حسابات دقيقة وفقًا لأوراق بيانات المواد الخام، وموازنة العلاقة بين هذه العناصر الثلاثة.