مهندسین طراح میداننـد کـه تولیدکننـدگان همـواره بـه دنبـال یـافتن راهـی بـرای کـاهش هزینـه هـای عملیـاتی خود از طریـق کـاهش هزینـه هـای تعمیـرات و نگهـداری، زمـان سـرویس دسـتگاه هـا و افـزایش بـازده دسـتگاه هـا هسـتند. یکـی از مقـرون بـه صـرفه تـرین و سـریعترین راه هـا، اسـتفاده از روانکار هـای مناسـب و بـا کیفیـت بـالا در دستگاه و اجزای آن مانند جعبه دنده ها، می باشد؛ مطالعات اخیر حاکی از آن است که روانکارهای صنعتی مناسب می توانند بازده انرژی را به میزان 30 %افزایش دهند.
به عبارت دیگر چنان چه راندمان دستگاه 60 %باشد، با استفاده از یک روانکار با کیفیت بالا راندمان تا میزان 80 % افزایش خواهد یافت. در همین راستا، استفاده از روغن های سنتزی می‌تواند عمر یاتاقان و دنده را افزایش دهد؛ در نتیجه زمان تعمیرات کارخانه کاهش یافته و نیاز به تامین و جایگزینی قطعات نیز کاهش می یابد.

خواص روانکار
روانکارها به سه دسته اصلی : روغن پایه های نفتی (روغن های معدنی)، روغن های نیمه سنتزی و روغن های کاملاً خواص روانکار سنتزی، دسته بندی می شوند. 
دسته اول یا همان روغن های معدنی از پالایش نفت خام به دست می آید؛ این دسته شامل هیدروکربن های زنجیره‌ای، حاوی انواع ناخالصی ها می باشند که به لحاظ قیمت نیز جزء ارزان ترین روغن ها هستند، اما از ثبات اکسیداسیونی پایین تری برخوردار هستند. به همین دلیل، زمان تعویض آن ها نسبت به دیگر روغن ها کمتر می باشد؛ به عنوان مثال بعد از 5000 ساعت کارکرد در دمای  80 درجه این نوع روغن ها نیاز به تعویض دارند. به علاوه، پایداری حرارتی این روغن ها به گونه ای است که حداکثر دمای عملیاتی آنها 90 درجه
تا  100 درجه می باشد.
برای روانکاری یاتاقان ها و دنده ها 2 دسته‌ی اصلی از روغن های سنتزی پلی آلفا الفین ها (PAO) و پلی آلکیلن گلایکول (PAG) یا پلی گلایکول های ساده مورد استفاده قرار می گیرند. هر نوع از این ترکیبات مزیت هایی دارند که تابعی از خواص فیزیکی، کاربردها، و دیگر متغیرها می باشد. اکثر روغن های سنتزی از دیگر ترکیبات نفت خام توسط سنتز، طی یک فرآیند شیمیایی به دست می آیند. در نتیجه ترکیبات آنها به کلی متفاوت از روغن های پایه نفتی می باشد. روانکارهای سنتزی به طور کلی خلوص و یکنواختی بهتری دارند که این امر سبب می‌شود تا مزایای متعددی داشته باشند. از جمله این ویژگی ها می توان به شاخص ویسکوزیته بالاتر، پایداری در برابر اکسیداسیون بهتر، ضریب اصطکاك پایین تر و ارائه رفتار بهتر در دماهای پایین اشاره نمود. 

درحالی که پلی آلفا الفین ها بهترین رفتار را در دماهای پایین از خود نشان می دهند، پلی گلایکول ها، دارای پایداری حرارتی عالی و همچنین بهترین ثبات ویسکوزیته با تغییرات دمایی و پایین ترین ضریب اصطکاك را دارا می باشند.
مقایسه روغن هاي معدنی با روغن های سنتزی در دمای 80 درجه نشان می دهد که فواصل زمانی تعویض روغن های با پایه PAO تا 3 برابر و روغن های با پایه PAG تا 5 برابر طولانی تر است. لذا همانگونه که مشاهده می شود، زمان تعویض روغن دنده بستگی به رفتار شیمیایی روانکار مورد استفاده دارد. شیب خط در شکل زیر قانون 10k را نشان می‌دهد: به ازای هر
 1۰ درجه افزایش دمای روانکار بالاتر از 80 درجه، طول عمر روانکار نصف می شود. 

روغن دنده و جعبه دنده ها
انتخاب روانکار مناسب هر جعبه دنده، سبب کاهش نرخ سایش، کاهش دمای عملیاتی و در نهایت افزایش راندمان انرژی می شود. در سال های گذشته، مهندسین بدون در نظر گرفتن مبحث روانکاری اقدام به طراحی جعبه دنده (گیربکس) می کردند؛ اما امروزه، طراحان، با توجه به تاثیر روي قابلیت تحمل فشار (روانکاری بین اجزای سیستم) فاکتور ویسکوزیته روغن را هنگام طراحی در نظر می گیرند. شاخص ویسکوزیته نیز بسیار مهم است، زیرا نشان دهنده‌ی توانایی ثبات تغییرات ویسکوزیته نسبت به تغییرات دما و فشار است؛ هر قدر شاخص ویسکوزیته روغن بالاتر باشد تغییرات ویسکوزیته با تغییرات دمایی کمتر است. ضریب فشار ویسکوزیته، تغییرات ویسکوزیته روغن تحت فشار را بیان می کند. هر قدر فشار افزایش یابد ویسکوزیته نیز افزایش خواهد یافت و بنابراین می تواند فشار را تحمل کند و در نهایت از این طریق قطعات فلزی جعبه دنده را روانکاری کند. سازندگان حرفه ای جعبه دنده ها باید بدانند که روغن دنده مناسب از جنبه های مختلف روی طراحی جعبه دنده ها از جمله شرایط واقعی عملکرد تاثیرگذار است؛ لذا، میزان افزایش راندمان انرژی جعبه دنده به انتخاب نوع روغن با کیفیت، و مناسب با کارایی جعبه دنده و نوع آن بستگی دارد. در واقع انتظار می رود یک روغن یا روانکار مناسب بتواند نیاز های زیر را برآورده کند؛ از جمله: کاهش اصطکاك و سایش، محافظت در برابر خوردگی، انتقال حرارت ایجاد شده و آب بندی مناسب قطعات بسته به نوع شرایط عملیات و مشخصات دستگاه، روانکار باید خواص مذکور را ایفا کند. با این حال، شرایط دیگری نیز وجود دارند که در انتخاب روانکار مناسب باید آنها نیز مورد بررسی قرار داد. از جمله این نوع شرایط می توان به سرعت عملکرد ( ثابت یا متغیر)، نوع اصطکاك (غلتشی یا مالشی)، بار و شرایط زیست محیطی و در نهایت استاندارد های صنعتی اشاره کرد. بسته به نوع دستگاه، اجزاء سازنده و نوع کاربرد، طراحان باید به انوع روانکار و خواص آنها اشراف داشته باشند؛ همچنین باید دانست که هر نوع قطعه یا فلز در دستگاه با نوع خاصی از روغن سازگاری دارد و نمی توان از یک نوع روغن برای همه‌ی دستگاه ها استفاده کرد. توجه به مشخصات فنی دنده، میزان سایش و پدیده حفره ای شدن عواملی هستند که در طراحی جعبه دنده موثر می‌باشند. در حالت ایده آل جعبه دنده ها باید برای همیشه کار کنند؛ اما می‌دانیم که سایش در دندانه ها، اجزای دنده و یاتاقان ها مانع دسترسی به این ایده آل خواهند شد. این عوامل از طریق گشتاور و سرعت اثر منفی خود را بر جای می‌گذارند، که این اثر منفی در خستگی و فرسودگی قطعات روانکاری شده خود را نشان می دهد.
برای مثال ایجاد حفره، نوعی شکست در دستگاه می باشد که ظاهر شدن آن نشان دهنده‌ی پایان عمر دستگاه می باشد. یکی از مزایایی که روغن های سنتزی دارند این است که با استفاده از یک روانکار سنتزی مناسب می توان این زمان خستگی را به تعویق انداخت؛ همانطور که قبلا ذکر شد این تعویق 5 برابر زمانی است که از یک روغن پایه معدنی جهت روانکاری استفاده می شود. واضح است در چنین شرایطی علاوه بر کاهش هزینه های نگهداری و تعمیرات سود دهی نیز افزایش می یابد. 

افزایش بهره وری
یکی از روش های افزایش راندمان انرژی جایگزینی روانکارهای پایه معدنی با روانکارهای سنتزی می باشد. اکنون باید بدانیم افزایش بهره وری یا افزایش راندمان انرژی چیست؟ راندمان انرژی در جعبه دنده، تولید بیشترین قدرت خروجی به ازای نیرو یا قدرت وارد شده بر آن. از دست رفتن این قدرت از طریق حرارت ایجاد شده، اصطکاك در یاتاقان ها و هدر رفت در قسمت آب بندی و دنده ها نمایان می شود. بنابراین مهندسین طراحی با شناخت این موارد باید انواع روغن دنده ها را نیز بشناسند تا قادر به تعیین و اننخاب روانکار مناسب آن جعبه دنده باشند. اگرچه، راندمان مجموعه دنده در نهایت با توجه به نوع دنده تعیین می شود، روغن های با کارایی بالا (روغن های سنتزی پایه پلی گلایکولی یا PAO) در دنده های صنعتی بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند زیرا راندمان بهتری نسبت به روغن‌های معدنی از خود نشان داده اند. چرخ دنده هایی با درصد تماس مالشی کم مثل چرخ دنده های مخروطی و تیغه‌ای، بهره وری کمی خواهند داشت در حالی که چرخ دنده هایی مثل مارپیچی و هیپوئیدی که درصد تماس مالشی آنها بیشتر است دارای بهره وری بالاتری تا میزان 30% هستند.
شکل(2) را در نظر بگیرید. دستگاه آزمایشی توانایی ذخیره‌ی انرژی را در یک دنده‌ی مارپیچی نشان می دهد. همانگونه که از شکل پیداست، هنگامی که در دستگاه از روانکار پایه معدنی استفاده می شود بازده 60 % است؛ این درحالی است که با جایگزینی روغن سنتزی با پایه PAO این بهره وری تا 70 % افزایش یافت و استفاده از روغن سنتزی با پایه PAG این بهره وری را به 78 %رساند. 

همانطور که در شکل مشاهده می شود با افزایش کارایی، دمای چرخ دنده کاهش ، نشان می دهد، این اختلاف دما موجب افزایش طول عمر چرخ دنده ها می گردد و در نهایت صرفه‌جویی هنگفتی در واحدهایی ایجاد می کند که دارای چندین گیربکس (صدها) با این مشخصات می باشد. بنابراین، نقش روانکارهای سنتزی در کاهش هزینه ها از طریق افزایش عمر مفید دستگاه ها اثبات شده است. طبق برخی مطالعات صورت گرفته، تغییر روانکارهای پایه معدنی به روانکارهای سنتزی هزینه های تولید را به میزان 2% الی 8% کاهش داده است. در دنیای تولید، نوار نقاله – دستگاه هایی که به طور معمول محصولات را از طریق یک دیسک مارپیچی حرکت می‌دهند و منتقل می کنند- کاندیدای اولیه برای انتخاب روانکار با کیفیت بالا هستند. شرکت های بطری سازی و مخلوط که صدها جعبه دنده و نوارنقاله دارند، بهتر است از روغن های توصیه شده در این مقاله استفاده (brewing) نمایند.
گزینه های مختلفی برای انتخاب روانکار جهت دستگاه ها و جعبه دنده ها وجود دارد. این گزینه ها انواع روغن های پایه معدنی تا روغن های نیمه سینتتیک و تمام سینتتیک را در بر می‌گیرد. نظر به اینکه سازندگان به دنبال انتخاب راهی هستند که محصولات خود را سریعتر، بهتر و ارزانتر تولید کنند، اهمیت انتخاب روانکار مناسب جهت کاهش هزینه های تمام شده مشخص می شود. به همین دلیل مهندسین طراحی نیز باید آگاهی کامل نسبت به انواع روانکار و با کیفیت ترین آنها داشته باشند.

با توجه به مطالب گفته شده، این مسئله که روانکارهای سنتزی دارای پایداری بهتر، اثر مثبت در محافظت از خوردگی و سایش و افزایش عمر عملیاتی دستگاه ها و جعبه دنده ها می‌باشند، اثبات شده است. بنابراین، در حالیکه به نظر می رسد قیمت های روانکارهای سنتزی بالاتر از روانکارهای معدنی هستند، اما به دلیل مزایای ویژه ای که در عمر مفید دستگاه و زمان تعویض روانکار و .... دارند، در طولانی مدت بسیار مقرون به صرفه هستند. 

در نهایت به این نکته می رسیم که روانکارهای سنتزی بازده انرژی را از طریق کاهش هدر رفت و اتلاف انرژی بالا می‌برند و از آنجایی که کاهش اتلاف انرژی در کاهش تولید آلاینده هایی چون CO2 موثر است، می توان به حفظ محیط زیست نیز کمک کرد.
منبع: www.plantservices.com