ผลกระทบของดัชนีความหนืดของน้ำมันต่อการดำเนินงานที่มีเสถียรภาพของเกียร์รีดิวเซอร์

น้ำมันหล่อลื่นส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพในการทำงานและอายุการใช้งานของอุปกรณ์ ท่ามกลางพารามิเตอร์ต่าง ๆ ของน้ำมัน ความหนืดเป็นตัวบ่งชี้ทางกายภาพที่สำคัญที่สุด ซึ่งระดับความหนืด (Viscosity Grade) และดัชนีความหนืด (Viscosity Index) เป็นพารามิเตอร์หลักสองประการของความหนืด ที่จำเป็นอย่างยิ่งต่อการเลือกน้ำมันหล่อลื่นที่เหมาะสม

วิสลินท์ (Vislint) มักจัดหมวดหมู่ตามระบบเกรดความหนืดขององค์การมาตรฐานสากล (International Organization for Standardization: ISO) เช่น ISO VG 68 และ ISO VG 220 ค่าพารามิเตอร์นี้แสดงถึงค่าเฉลี่ยของความหนืดเชิงจลศาสตร์ (kinematic viscosity) ของน้ำมันที่อุณหภูมิ 40 °C มาตรฐานนี้ให้เกณฑ์อ้างอิงสากลสำหรับการเลือกความหนืดของน้ำมันหล่อลื่น น้ำมันหล่อลื่นที่มีความหนืดต่ำไม่สามารถสร้างฟิล์มน้ำมันที่มีความหนาเพียงพอบนผิวเฟืองได้ ส่งผลให้เกิดภาวะหล่อลื่นแบบขอบเขต (boundary lubrication) ซึ่งทำให้อัตราการสึกหรอเพิ่มขึ้นและเกิดรอยบุ๋ม (pitting) ขณะที่น้ำมันที่มีความหนืดสูงจะเพิ่มแรงต้านทานเนื่องจากความเสียดทานภายใน ทำให้เกิดปัญหาในการสตาร์ทเครื่องและอุณหภูมิในการทำงานเพิ่มสูงขึ้นอย่างรวดเร็ว โดยทั่วไปแล้ว ลดความเร็ว (speed reducer) ที่ทำงานด้วยความเร็วสูงและรับโหลดเบาควรใช้น้ำมันที่มีความหนืดต่ำ ในทางกลับกัน สภาพการทำงานที่มีความเร็วต่ำและรับโหลดหนักจำเป็นต้องใช้น้ำมันที่มีความหนืดสูง เพื่อให้มั่นใจว่าฟิล์มน้ำมันมีความแข็งแรงเพียงพอในการปกป้องและหล่อลื่นเฟืองความแม่นยำ

อุณหภูมิของเกียร์บ็อกซ์ในระหว่างการใช้งานจริงนั้นมีการเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลา โดยเมื่อเริ่มต้นการทำงาน อุณหภูมิจะเท่ากับอุณหภูมิของสภาพแวดล้อมภายนอก แต่หลังจากทำงานไปสักระยะหนึ่ง อุณหภูมิของน้ำมันภายในอาจสูงถึง 70–90 °C หรือสูงกว่านั้น ความหนืดของน้ำมันจะเปลี่ยนแปลงตามอุณหภูมิ กล่าวคือ เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ความหนืดจะลดลง ซึ่งเป็นจุดที่ดัชนีความหนืด (Viscosity Index) ซึ่งเป็นพารามิเตอร์สำคัญอีกตัวหนึ่ง เริ่มแสดงบทบาทอย่างชัดเจน

ดัชนีความหนืด (VI) คือ พารามิเตอร์ไม่มีมิติที่ใช้วัดระดับการเปลี่ยนแปลงของความหนืดของน้ำมันหล่อลื่นตามอุณหภูมิ ดัชนีความหนืดที่สูงขึ้นหมายความว่า ความหนืดของน้ำมันจะได้รับผลกระทบจากอุณหภูมิน้อยลง ส่งผลให้มีสมรรถนะด้านความสัมพันธ์ระหว่างความหนืดกับอุณหภูมิดีขึ้น น้ำมันหล่อลื่นที่มีดัชนีความหนืดสูงสามารถรักษาความหนืดที่มีประสิทธิภาพสูงกว่าเมื่ออุณหภูมิสูง เมื่อเปรียบเทียบกับน้ำมันที่มีดัชนีความหนืดต่ำแต่มีเกรดความหนืดเท่ากัน จึงสามารถให้การปกป้องการหล่อลื่นที่ดีในช่วงอุณหภูมิในการทำงาน ขณะที่อุณหภูมิต่ำ ความหนืดของน้ำมันจะเพิ่มขึ้นน้อยกว่าโดยสัมพัทธ์ ทำให้ความสามารถในการไหลของน้ำมันดีขึ้น ซึ่งเป็นประโยชน์ต่อการสตาร์ทเครื่องยนต์ในสภาพอากาศเย็น และช่วยลดการสึกหรอขณะสตาร์ท

ในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง น้ำมันที่มีดัชนีความหนืดสูงสามารถรักษาฟิล์มน้ำมันให้มีเสถียรภาพมากขึ้น ป้องกันการสึกหรอของเกียร์ที่เพิ่มขึ้นและประสิทธิภาพของกล่องเกียร์ที่ลดลง ขณะที่ในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิต่ำ น้ำมันเหล่านี้ช่วยให้สามารถสูบได้ดีและสตาร์ตเครื่องได้ง่าย หลีกเลี่ยงแรงเสียดทานที่เกิดจากการจ่ายน้ำมันไม่เพียงพอในช่วงเริ่มต้นการทำงาน การใช้น้ำมันที่มีดัชนีความหนืดสูงจึงเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการปรับปรุงความมั่นคงในการดำเนินงานและยืดระยะเวลาระหว่างการเปลี่ยนน้ำมันสำหรับกล่องเกียร์ที่ทำงานในสภาพแวดล้อมที่มีการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างมาก หรือในกรณีที่กล่องเกียร์มีการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิโดยธรรมชาติสูง

สถานการณ์การใช้งานที่แตกต่างกันมีความต้องการดัชนีความหนืดที่แตกต่างกันอย่างมาก ซึ่งส่งผลโดยตรงต่อการเลือกน้ำมันเฉพาะรายละเอียด:

อุปกรณ์ที่ทำงานภายในอาคารในสภาพแวดล้อมที่ควบคุมอุณหภูมิคงที่ และมีการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิน้อยมาก ไม่จำเป็นต้องใช้น้ำมันที่มีดัชนีความหนืดสูง ในกรณีนี้ น้ำมันแร่ประสิทธิภาพสูง (ดัชนีความหนืดประมาณ 100) มักเพียงพอแล้ว จึงเป็นทางเลือกที่ประหยัดและเหมาะสมในทางปฏิบัติ

อย่างไรก็ตาม สำหรับอุปกรณ์กลางแจ้งที่ต้องเผชิญกับการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างมากระหว่างกลางวันและกลางคืน ตลอดจนในแต่ละฤดูกาล จึงจำเป็นต้องใช้น้ำมันหล่อลื่นที่มีดัชนีความหนืดสูง ควรเลือกใช้น้ำมันแร่ที่มีดัชนีความหนืดสูง หรือที่ดีกว่านั้นคือน้ำมันสังเคราะห์ (ดัชนีความหนืดโดยทั่วไปสูงกว่า 120) เพื่อให้มั่นใจว่าจะมีการปกป้องเพลาอย่างเสถียรทั้งในสภาพแวดล้อมกลางแจ้งช่วงฤดูร้อนและฤดูหนาว

ในภูมิภาคที่มีอากาศเย็นจัด การสตาร์ทเครื่องในอุณหภูมิต่ำเป็นความท้าทายหลัก จึงจำเป็นต้องใช้น้ำมันหล่อลื่นที่มีดัชนีความหนืดสูงมากเป็นพิเศษ ต้องใช้น้ำมันสังเคราะห์ที่มีดัชนีความหนืดสูง (ดัชนีความหนืดสูงกว่า 130 และจุดเทลงต่ำมากเป็นพิเศษ) เพื่อให้มั่นใจว่าน้ำมันจะไม่แข็งตัวที่อุณหภูมิต่ำสุดขั้ว และสามารถส่งผ่านระบบหล่อลื่นได้ตามปกติ

แนวทางในการเลือกน้ำมันหล่อลื่นสำหรับเกียร์ควรเริ่มต้นด้วยการระบุเกรดความหนืดพื้นฐานตามมาตรฐาน ISO โดยอ้างอิงจากคำแนะนำของผู้ผลิตและสภาวะโหลดการใช้งานจริงเป็นสำคัญ ประการที่สอง ควรประเมินข้อกำหนดด้านดัชนีความหนืด (Viscosity Index) โดยพิจารณาจากสถานการณ์การใช้งานเฉพาะและช่วงอุณหภูมิแวดล้อมที่ใช้งาน ประการสุดท้าย คุณสมบัติอื่น ๆ เช่น คุณสมบัติต้านแรงกดดันสูงและต้านการสึกหรอ ความต้านทานต่อการออกซิเดชัน คุณสมบัติต้านการเกิดฟอง และคุณสมบัติป้องกันสนิม ก็ควรนำมาพิจารณาด้วย ซึ่งคุณสมบัติเหล่านี้มักจะบรรลุได้โดยการปรับสัดส่วนของสารเติมแต่งชนิดต่าง ๆ

ค่าความหนืดที่เหมาะสมจะช่วยให้การหล่อลื่นพื้นฐานมีประสิทธิภาพ ในขณะที่ดัชนีความหนืดที่เหมาะสมจะทำให้น้ำมันมีความยืดหยุ่นสูงเพื่อรับมือกับสภาวะการใช้งานที่ซับซ้อน ทั้งนี้ จำเป็นต้องพิจารณาทั้งสองปัจจัยร่วมกันอย่างใกล้ชิด พร้อมทั้งวิเคราะห์สภาพแวดล้อมการใช้งานจริงของอุปกรณ์อย่างละเอียด เพื่อเลือกน้ำมันหล่อลื่นที่เหมาะสมสำหรับลดความเร็ว (speed reducer) ซึ่งจะสามารถไหลได้อย่างราบรื่นในระหว่างการสตาร์ตเย็น และทำงานได้อย่างเสถียรภายใต้อุณหภูมิสูงและโหลดหนัก สุดท้ายแล้วจึงจะบรรลุเป้าหมายในการบำรุงรักษา ได้แก่ การลดการสึกหรอ การลดการใช้พลังงาน และการยืดอายุการใช้งานของอุปกรณ์

หากคุณต้องการทราบข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับเครื่องลดความเร็วหรือกล่องเกียร์ กรุณาติดต่อวิศวกร WUMA ได้ทุกเมื่อ หากคุณต้องการทราบข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับเครื่องลดความเร็วหรือกล่องเกียร์ กรุณาติดต่อวิศวกร WUMA ได้ทุกเมื่อ