ویسکوزیته روغن صنعتی و روانکار‌های صنعتی را با توجه به ساختار مولکولی آن از نقطه نظر طول زنجیره هیدروکربن می‌سنجند. هر چه طول زنجیره هیدروکربن بلندتر باشد به علت وجود اصطجاک بین مولکولی برای حرکت مولکول ها، مقدار ویسکوزیته ماده بیشتر می‌باشد.
اهمیت شاخص ویسکوزیته یا VI ، در روانکاری مربوط به تعیین حداقل ضخامت فیلم روغن برای جلوگیری از سایش فلز با فلز می‌باشد.
همانطور که احتمالاً می‌دانید ویسکوزیته با دما رابطه عکس دارد. به عبارت دیگر هرچه دما بالاتر برود میزان ویسکوزیته کاهش می‌یابد و بالعکس. لذا برای منظور سنجش ویسکوزیته یا گرانروی در یک دمای مشخص انجام می‌شود که به صورت قراردادی تعین شده است و در ادامه با آنهـا بیشتر آشنا می‌شویم.
اهمیت شاخص ویسکوزیته در تریبولوژی چیست
تریبولوژی چیست؟ تریبولوژی شاخه ایی از علم مهندسی است که به بررسی رفتار حرکت نسبی دو سطح نسبت به یکدیگر می‌پردازد. تریبولوژی به مطالعه کاربرد اصطحکاک، روانکاری و سایش در حرکت بین سطوح می‌پردازد.
منحنی استریبک (Stribeck Curve) یکی از شناخته شده ترین منحنی‌های است که به بر مفهوم تریبولوژی (Tribology) پرداخته است . این منحنی نشان می دهد که اصطکاک بین دو سطح روانکاری شده یک رفتار خطی ندارد بلکه متاثر از نیروی بارگذاری، شاخص ویسکوزیته و سرعت دوران می‌باشد.
بین دو سطح روانکاری شده با استفاده از روانکاری سیال، منحنی استریبک یک شاخص بدون بعد و ضریب به نام عدد هرسی (Hersey number) معرفی می‌کند که به صورت زیر تعریف می‌شود.
در رابطه فوق ، η ویسکوزیته دینامیکی سیال ، N سرعت سیال و P نیروی بارگذاری می‌باشد . اگر فرض شود در یک مجموعه کامل از یاتاقان به علاوه یا رولبرینگ نیروی بارگذاری و ویسکوزیته سیال ثابت باشد می‌توان نشان داد که چگونه اصطکاک با افزایش سرعت تغییر می‌کند.
تقسیم بندی نوع لایه روانکاری
- روانکاری مرزی: روانکاری مرزی یا Boundary lubrication به روانکاری گفته می شود که پستی و بلندی های بین دو سطح بر میزان اصطکاک تاثیر می گذارد.
- روانکاری ترکیبی: روانکاری ترکیبی یا Mixed lubrication به روانکاری گفته می شود که پستی و بلندی های بین دو سطح و کیفیت روانکاری هر دو بر میزان اصطکاک تاثیر می گذارد.
- روانکاری هیدرودینامیکی: روانکاری هیدرودینامیکی یا Hydrodynamic lubrication به روانکاری گفته می شود که پستی و بلندی های بین دو سطح کمترین تاثیر را در میزان اصطحکاک بین دو سطح دارد.
تعریف شاخص ویسکوزته
شاخص ویسکوزیته یا VI ، یک عدد بدون بعد و واحد است که تغییرات ویسکوزیته را با توجه به تغییرات دما نشان می‌دهد. شاخص ویسکوزیته یکی از پارامترهای مهم در خرید روغن های صنعتی و روانکار های صنعتی می‌باشد.
شاخص ویسکوزیته هر چه پائین تر باشد بیشتر تحت تاثیر تغییرات دما قرار می‌گیرد به عبارت دیگر شدت تغییرات گرانروی در اثر تغیرات دما در روغن های صنعتی با شاخص ویسکوزیته کم بیشتر است. و هر چه شاخص گرانروی بالاتر باشد تغیرات دما اثر کمتری بر روی میزان ویسکوزیته دارد.
دو روغن ISO VG 150 یکی با شاخص گرانروی ۹۵ و دیگری با شاخص گرانروی ۱۵۰ موجود است. همانطور که می بینید تغییرات گرانروی روغن با شاخص ۹۵ در تغییرات دما، شدید تر است.
از آنجایی که اکثر ماشین آلات صنعتی در طیف وسیعی از دما باید ایفای نقش کنند بسیار مهم است که روانکار صنعتی مورد استفاده در آن بتواند به درستی وظیفه خود را انجام دهد. برای مثال در موتور خودرو هنگامی که سرد است ممکن است دما صفر یا منفی باشد و هنگامی که موتور در حال کارکردن است دمای آن می تواند تا ۲۰۰ درجه سانتی گراد بالا برود پس بسیار مهم است که روغن موتور، طوری طراحی شده باشد که بتواند وظیفه مورد انتظار را در این محدوده ی دمایی انجام بدهد.
طبقه بندی شاخص ویسکوزیته
یکی از اولین طبقه بندی های شاخص ویسکوزیته توسط انجمن مهندسان خودرو یا SAE که مخفف کلمه انگلیسی Society of Automotive Engineers است انجام شده است. آنها برای دو دمای مرجع که ۱۰۰ و ۲۱۰ درجه فارنهایت است (تقریباً برابر ۳۸ و ۹۹ درجه سانتی گراد ) را به عنوان دمای مرجع برای سنجش شاخص ویسکوزیته انتخاب کردند. در ابتدا شاخص گرانروی بین عدد صفر تا ۱۰۰ گروه بندی می‌شد اما امروزه با رایج شدن روغن های سنتیک با کیفیت‌تر ممکن است شاخص گرانروی تا ۴۰۰ نیز وجود داشته باشد.
همانطور که اشاره شد دما نقش بسیار مهمی بر ویسکوزیته دارد، لذا برای همین منظور سنجش گرانروی در دمای مشخصی انجام می‌شود. اگر فرض شود روغنی دارای گرانروی سینماتیکی ۱۰۰ سانتی استوک در دمای ۴۰ درجه سانتی گراد دارد. هرچه شاخص ویسکوزیته بالاتر باشد شیب تغییرات گرانروی نسبت به تغییرات دما کمتر است.