یکی از روغنهایی که در خودرو مصرف میشود، روغن دنده یا واسکازین است. واسکازین کلمه روسی روغن دنده (Gear oil) است. این روغنها در گیربکس و دیفرانسیل خودرو مورد استفاده قرار گرفته و با روغن موتور فرق دارند. روغن دنده دارای مواد افزودنی مخصوصی است که از چرخدندهها و متعلقات آنها در برابر فشار وارده محافظت میکند. روغن دنده مخصوص دیفرانسیل چون در شرایط سختتری کار میکند، اغلب از روغن دنده گیربکس قویتر میباشد. این روغنها نیز مانند روغن موتور بر اساس سطح کیفیت (API) و ویسکوزیته (گرانروی SAE) طبقهبندی میشوند. این روانساز دارای گرانروی ناچیز (حتی در دماهای پایین) بوده و با فلزات موجود در جعبه دنده (فولاد و آلیاژهای مس) سازگاری کافی دارد.
واسکازین نیز مانند سایر روغنها نیاز به تعویض دارد که تعویض بهموقع آن باعث روان کارکردن گیربکس، افزایش عمر مفید قطعات، کاهش درجه حرارت گیربکس، کاهش سر و صدا و در نهایت بهبود عملکرد آن میشود؛ کیلومتر تعویض آن هم بستگی به نوع روغن و گیربکس خودرو و شرایط مختلف آب و هوایی و کارکرد آن دارد. معمولا همزمان با تعویض دیسک و صفحه کلاچ، واسکازین نیز تعویض می شود. با فرض متوسط عمر سیستم کلاچ خودرو با در نظر گرفتن ترکیبی از رانندگی در داخل شهر و جاده حدود 100 هزار کیلومتر کارکرد باشد، پس در هر بار تعویض دیسک و صفحه کلاچ که با باز شدن کامل گیربکس همراه است، این سیال نیز تعویض میشود.
این موضوع در مورد خودروهای دارای گیربکس اتوماتیک کاملا متفاوت است. عملکرد این نوع گیربکسها هیدرومکانیکی بوده و با استفاده از فشار روغن و تنظیم مقدار فشار آن، نیروی لازم را از موتور به چرخها منتقل میکند. تعویض دندهها از طریق تغییر مسیر و کنترل فشار جریان روغن در گیربکس توسط شیرهای الکترونیکی (شیر برقی) انجام میشود. تمامی این اعمال و کنترل قسمتهای مختلف توسط نرمافزاری که بر روی واحد الکترونیکی گیربکس (EGS) نصب است انجام میگیرد.
در داخل گیربکسهای اتوماتیک AL4 که در خانواده 206 دیده میشود، از روغن مخصوصی استفاده شده که اصطلاحا به روغنهای مادامالعمر (Lifetime) معروفند. منظور از این اصطلاح این نیست که هیچگاه نیاز به تعویض نخواهند داشت، بلکه حکایت از مدت زمان زیاد کارکرد آنها دارد.
روغن گیربکس در اثر ورود ذرات گرد و غبار از منافذی که روغن از آنها به بیرون نشت میکند و همچنین کارکردن طولانیمدت روغن در دمای بالا به سرعت دچار استهلاک شده و سبب از بین رفتن خاصیت اولیه آن میشود.
در سال 1892، اولین ترانسفورماتور
توسط شرکت جنرال الکتریک ساخته شد. در این ترانسفورماتور از یک روغن معدنی
بهعنوان سیال خنککننده و دی الکتریک استفاده میشد. بعدها استفاده از
سیالات دی الکتریک هالوژنه، بهویژه سیالات آسکارل، به علت مقاومت عالی این
سیالات در برابر آتش، در ترانسفورماتورها رواج بسیاری یافت.
آسکارل یک
نام عمومی برای گروهی از هیدروکربنهای کلردار است که بهعنوان روغنهای
عایق در تجهیزات الکتریکی و ترانسفورماتورها کاربرد داشتهاند. یک گروه
بزرگ از آسکارلها، بیفنیلهای پلیکلره (PCB) ها هستند. استفاده از این
سیالات تا حدود دههی 1970 میلادی ادامه داشت، اما به دلایل خطرات زیست
محیطی و سلامتی، استفاده از آنها محدود گشته و سیالات دیگری جایگرین این
مواد شد. از جملهی این سیالات میتوان به روغنهای سیلیکونی و
هیدروکربنهای دارای وزن مولکولی زیاد اشاره کرد که در حال حاضر به مقدار
بسیار زیادی کاربرد دارند. از سیالات دیگری که تا اندازهای در این موارد
استفاده میشود، میتوان به استرها و هیدروکربنهای سنتزی اشاره کرد.
استرهای سنتزی دارای خواص دی الکتریکی خوبی بوده و خاصیت زیست تخریبپذیری
بهتری نسبت به روغنهای معدنی و سیالات هیدروکربنی دارند. اما به علت
هزینهی بالای استرهای سنتزی، از این مواد تنها در ترانسفورماتورهای متحرک و
وسایلنقلیه استفاده میشود.
از روغن استرهای طبیعی که از دانههای
گیاهی تهیه میشوند، نیز در دههی 1890 در ترانسفورماتورها استفاده میشد.
این استرها هیچ مزیتی از لحاظ اقتصادی و کارایی، نسبت به روغنهای معدنی
ندارند. علاوه بر این، استرهای طبیعی، از مقاومت کمتری در برابر اکسیدشدن
نسبت به روغنهای معدنی، برخوردارند. بنابراین دلایل در حال حاضر از
استرهای طبیعی در ترانسفورماتورها استفاده نمیشود.
•
مقدار گاز محلول در روغن حائز اهمیت می باشد. به علت وجود تنشهای حرارتی و
الکتریکی احتمال تجزیه و تخریب روغنهای مورد استفاده در ترانسفورماتور
وجود دارد. در اثر این عمل، محصولات و مواد مختلفی در روغن تشکیل میشوند.
بیشتر این مواد بهصورت محلول در روغن وجود دارد. مقدار، ترکیبات و نرخ
تولید ترکیبات گازی در روغن ترانس، میتواند نشاندهندهی میزان تخریب روغن
ترانس باشد.
• وجود آب در روغن ترانسفورماتور سبب کاهش خاصیت دی
الکتریک در آن میشود. به این دلیل باید مقدار آب در روغن ترانسفورماتور
ناچیز باشد.
• عدد اسیدی یک روغن با کارکرد آن افزایش مییابد و معیار مقدار مواد اسیدی موجود در آن است.
•
کشش سطحی یک روغن مقدار نیروی مورد نیاز برای پاره کردن لایهی روغن در
سطح مشترک روغن و آب است این مقدار برحسب "دین بر سانتیمتر" بیان میشود.
در صورت وجود آلودگیهایی همچون رنگ، صابون، وارنیش و محصولات حاصل از
اکسایش در روغن، کشش سطحی روغن کاهش مییابد. بنابراین کاهش مقدار کشش سطحی
در روغن، نشاندهندهی وجود آلودگی و محصولات اکسیداسیون در آن است. در
نتیجه میتوان از این روش به منظور تعیین میزان اکسیدشدن در روغن استفاده
کرد. محصولات اکسیدسیون سبب کاهش خاصیت عایقبندی و خنککنندگی روغن
میشود.
• رنگ روغن نشاندهنده ی درجهی پالایش روغن است. برای روغنهای
در حال کارکرد، تغییر رنگ میتواند، نشاندهندهی وجود آلودگی و تخریب
روغن باشد.
• ثابت دی الکتریک، کمترین ولتاژی است که در آن ولتاژ،
جرقهی الکتریکی در روغن رخ میدهد. این خاصیت معیاری از مقاومت روغن در
برابر تنشهای الکتریکی است.کم بودن ثابت دی الکتریک نشاندهندهی وجود
آلودگیهایی همچون آب و ذرات رسانا در روغن است. دو روش استاندارد اندازه
گیری ثابت دی الکتریک تدوین شده است.
• طبق قوانین زیست محیطی، استفاده
از بیفنیلهای پلی کلرینه (PCB) در روغنهای ترانسفورماتور ممنوع است.
روغن ترانسفورماتور در صورت دارا بودن PCB به میزان کمتر از ppm 50، فاقد
PCB و در صورت دارا بودن PCB به میزان ppm 500- 50، آلوده به PCB و در صورت
دارا بودن PCB به مقدار بیش از ppm 500، دارای PCB نامیده میشود.
•
ترکیبات فوران بهعنوان محصولات جانبی حاصل از تخریب مواد سلولزی مانند
کاغذهای عایق و چوب تولید میشوند. این ترکیبات بهعنوان نشانگرهای مقدار
از دست رفتن توانایی عایقبندی روغن بهکار میروند.
• مقدار عناصری
مانند مس، آهن، آلومینیوم، سرب، روی، نیکل، نقره، قلع، کادمیم و تنگستن به
منظور تعیین شرایط دستگاهها و تجهیزات همواره ملاحظه و مطالعه میشود.
•
به منظور تعیین مقدار سایش و آلودگی، تعداد ذرات با ابعاد بزرگتر از 2، 5،
10، 15، 25، 50، 100 میکرون مطالعه میشود. استفاده از این اطلاعات همراه
با اطلاعات ناشی از مطالعهی باقیماندهی فلزات بسیار مفید است.
•
پایداری خوب در برابر اکسیدشدن و کنترل مقدار ماده افزودنی بازدارنده
اکسیداسیون از موارد اصلی مورد نیاز به منظور افزایش طول عمر روغن میباشد.
•
ضریب توان یک روغن ترانسفورماتور، کسینوس زاویهی فاز میان ولتاژ سینوسی
بهکار رفته در روغن و جریان حاصل در روغن است. ضریب توان نمایانگر کاهش
خاصیت دی الکتریکی در روغن است. مقدار زیاد ضریب توان نشان دهندهی
آلودگیهایی مانند آب، کربن، صابونهای فلزی، مواد رسانا و مواد حاصل از
اکسیدشدن است.
• وزن مخصوص روغنهای معدنی بر نرخ انتقال گرما تأثیر میگذارد.
•
گرانروی یک روغن خنککننده، بر روی نرخ انتقال گرما و به دنبال آن افزایش
دمای دستگاه و همچنین بر روی سرعت حرکت اجزاء دستگاه تأثیر میگذارد.
استفاده از روغن دارای گرانروی بالا، به ویژه در شرایط دمایی سرد، سبب
ایجاد محدودیتهایی در جریان روغن میشود.
• چگالی بار استاتیکی تمایل
روغنهای ترانسفورماتور در باردار شدن استاتیکی را تعیین میکند. گاهی
اوقات، تخلیهی بار الکتریکی سبب ایجاد خرابی در ترانسفورماتورها میشود.
• روغنهای دارای کلر و دیگر هالوژنها با مقادیر بیش از 1/0 درصد بهعنوان مواد خطرناک تلقی شده و مورد استفاده قرار نگیرد.
کمپرسورها،
فشار هوا یا هر مادهی گازی شکل دیگر را در طول یک یا چند مرحله افزایش
داده و انرژی را به گاز یا هوا منتقل میکنند. در نتیجه کاهش حجم گاز
فشرده شده، دما و چگالی آن افزایش مییابد.
کمپرسورها به دو دسته کلی
کمپرسورهای جابجایی و کمپرسورهای دینامیکی تقسیم میشوند. در کمپرسورهای
جابجایی، گاز به داخل محفظه کشیده شده و پس از تراکم به بوسیله ی یک پیستون
رفت و برگشتی، از محفظه خارج میشود. کمپرسورهای دینامیکی نیز بر این اساس
کار میکنند که پرههای توربین ابتدا به گاز سرعت داده و سپس به طور
ناگهانی سرعت آن را کاهش داده و به فشار تبدیل میکنند.
کمپرسورهای
دورانی معمولاً برای تراکم هوا در فشارهای پایین و حجم زیاد کاربرد دارند،
در حالی که کمپرسورهای رفت و برگشتی بیشتر به منظور تراکم گاز در فشارهای
بالا و حجمهای کم استفاده میشود. در مقایسه با کمپرسورهای پیستونی، در
کمپرسورهای دورانی و مارپیچی، روغن علاوه بر روانکاری، وظیفه آببندی و
انتقال گرما را نیز به عهده دارد.
انواع
مختلفی از این نوع کمپرسورها در طول سالیان گذشته ساخته شده است. در
تمامی این کمپرسورها، با حرکت یک یا چند پیستون درون یک یا چند سیلندر، هوا
متراکم میشود. پیستون توسط یک میله (شاتون) به میل لنگ متصل شده است.
میللنگ معمولاً با استفاده از یک موتور الکتریکی یا یک موتور احتراق داخلی
چرخانده میشود. هنگامی که پیستون بالا میرود. هوای درون محفظهی سیلندر
متراکم شده و از دریچهی خروجی از سیلندر خارج شده و به داخل سیستم حرکت
میکند، به هنگام پایین آمدن پیستون نیز، دریچه ورود هوا باز شده و هوا به
داخل محفظه کشیده میشود.
شباهت بسیاری میان کمپرسورهای رفت و برگشتی و
موتورهای احتراق داخلی وجود دارد. هم کمپرسورهای رفت و برگشتی و هم
موتورهای احتراق داخلی دارای سیلندر، پیستون و میلههای اتصال میباشند.
اما کمپرسورهای رفت و برگشتی دارای دو تفاوت مهم با موتورهای احتراق داخلی
هستند. اول اینکه سوپاپ های کمپرسور به صورت خود عملگر بوده در حالیکه
سوپاپهای موتورهای احتراق داخلی با استفاده از نیروی منتقل شده از طرف
موتور عمل میکنند، تفاوت دیگر این است که در کمپرسورهای رفت و برگشتی با
کارترهای تحت فشار، میلهی اتصال مستقیماً به پیستون وصل نبوده و به
میلهی کراس هد وصل شده و میلهی کراس هد به پیستون وصل میگردد. وجود این
سیستم در ساختمان کمپرسورها مزایای زیادی دارد. از جمله این که در این حالت
میتوان سیلندر را توسط یک روانکار خاص، روانکاری کرده و یا حتی آن را
روانکاری نکرد.
کمپرسورهای
دورانی پرهای، یک نوع کمپرسور جابجایی مثبت میباشند. این کمپرسورها
دارای یک روتور با پرههای فلزی هستند که طول این پرهها میتواند تغییر
کند. این روتور به صورت خارج از مرکز در یک سیلندر قرار گرفته است، با
دوران روتور، درون سیلندر، هوای محبوس در بین پرهها متراکم میگردد. تنها
قعطات متحرک در این کمپرسورها، روتور و پرهها میباشند. در این کمپرسورها
به هیچ نوع سوپاپی نیاز نمیباشد اگر چه روتور این کمپرسورها کاملاً متقارن
است، اما عملکرد پرهها و نیروی وارد شده بر پرهها به علت فشار موجود در
بین آنها سبب ایجاد مقداری ارتعاش میگردد. تعداد پرههای این کمپرسورها
میتواند متفاوت باشد. به عنوان مثال پمپ خلاء دارای یک یا دو پره و
بوسترهای فشار دارای 24 پره میباشند. علاوه بر ایجاد سایش در نوک پرهها
وجود اختلاف فشار در طرفین پرهها نیز سبب ایجاد سایش در دیوارههای پرهها
میگردد. به منظور کاهش بارهای وارده بر پرهها، تعداد آنها را افزایش
میدهند.
• این کمپرسورها دارای ابعاد کوچکی میباشند.
• هزینهی اولیهی این کمپرسورها کم است.
• فنداسیون ویژهای برای این کمپرسورها لازم نیست.
از معایب این کمپرسورها میتوان به بازدهی کمتر این کمپرسورها نسبت به انواع مارپیچی اشاره کرد.
برخلاف
کمپرسورهای رفت و برگشتی، کمپرسورهای مارپیچی به منظور تأمین جریان
پیوسته هوای متراکم طراحی شده است. کمپرسورهای مارپیچی دارای دو محور
گردان بوده و از اصل جابجایی استفاده میکنند. این دو محور برخلاف جهت
یکدیگر دوران میکنند. یکی از دو محور، متراکم کننده و دیگری چرخ دلاله
(بدون بار) میباشد. هر دوی این محورها در یک محفظه در حال دوران میباشند.
با دوران این محورها، حجم هوای محبوس در بین دو محور، رفته رفته کوچکتر
شده و هوا متراکم میشود. سپس هوای متراکم شده محفظه را ترک میکند. محور
متراکم کننده در این کمپرسورها دارای مقطع مارپیچی محدب میباشد، در حالی
که محور بدون بار (چرخ دلاله) دارای سطح مقطع مارپیچی مقعر میباشد. در
کمپرسورهای مارپیچی بدون روغن، دو محور به گونهای با یکدیگر درگیر میشوند
که سطوح آنها با یکدیگر تماس نمییابد، درحالی که در کمپرسورهای مارپیچی
که از روغن استفاده میکنند، سطوح محورها با یکدیگر تماس داشته و بنابراین
نیازی به تعادل از طریق دنده وجود ندارد.
از مزایای کمپرسورهای مارپیچی، حجم کوچک، جریان پیوسته و ارتعاشات کم را میتوان نام برد.
این
کمپرسورها از دو روتور با محورهای موازی تشکیل شدهاند. این محورها بر روی
یاتاقانهایی سوار شدهاند. در انتهای این محورها از یک جفت دندهی چرخ
دنده با میل بادامک به منظور ایجاد هم زمانی استفاده شده است. روتورها
میتوانند دارای دو، سه یا چهار لُب باشند. محور دوار، با حرکت خود مقداری
گاز را در محفظهی خالی بین لُب و دیواره به دام میاندازد و با دوران
بیشتر این محور گاز محبوس از خروجی خارج میشود.
این کمپرسورها از دو
روتور متقارن که به شکل 8میباشند تشکیل شدهاند. روتورها به وسیلهی
چرخدندههای خارجی چرخانده میشوند وظیفه روغن، روانکاری دندانه های
روتورها و یاتاقانها میباشد. فواید این کمپرسورها، تأمین هوای فشرده بدون
روغن و در حجم زیاد و ارتعاشات کم میباشد.
در این ماشینها، از پروانه های محوری و گریز از مرکز به منظور ایجاد سرعت در گاز استفاده میشود. سپس سرعت ایجاد شده در گاز به فشار تبدیل میشود. کمپرسورهای گریز از مرکز و محوری، ماشینهای دینامیکی هستند که معمولاً در سرعتهای بالا کار میکنند.
کمپرسورهای
گریز از مرکز، کمپرسورهای دینامیکی هستند که از پروانه های با سرعت بالا
به منظور شتابدهی به هوا استفاده میکنند. این کمپرسورها قادر به تأمین
مقدار زیادی هوای فشرده میباشند. از خصوصیات این کمپرسورها میتوان به
موارد زیر اشاره کرد:
• این نوع کمپرسورها در سرعتهای بالایی کار میکنند و دارای سر و صدای زیادی میباشند.
• برای دستیافتن به فشار موردنظر میتوان از پروانه های چندگانه استفاده کرد.
• کمپرسور گریز از مرکز بدون روغن بوده و چرخدندههایی که باید روغنکاری شوند توسط آببندیهای محور از هوا جداشدهاند.
این کمپرسورها دارای ردیفهای متناوبی از پرههای ثابت و متحرک بوده و با حرکت پرههای متحرک در هوا یا گاز، سرعت آن افزایش مییابد، سپس با عبور هوا یا گاز از مسیرهای انبساطی میان پرههای ثابت و متحرک سرعت آن کم شده و فشار افزایش مییابد.