آینده مبهم گریس های مخصوص وسایل نقلیه الکتریکی

گریس کاری قطعات متحرک نقش اساسی در کاهش اصطکاک و ساییدگی وسایل نقلیه، محافظت در برابر خوردگی، جلوگیری از آلودگی و ورود و نشت آب دارد.1400 سال قبل از میلاد، هیتی ها که در منطقه باستانی آناتولی (ترکیه امروزی) سکونت داشتند، از چربی حیوانات و سنگ آهک برای روغن کاری محورها و به حداقل رساندن سایش در ارابه های خود استفاده می کردند.

در حال حاضر، بر اساس تحقیقات انجام شده توسط Research Reports World، انتظار می رود بازار جهانی گریس خودروها تا سال 2026 به طرز قابل ملاحظه ای رشد داشته باشد.با این حال، ظهور وسایل نقلیه الکتریکی آینده بازار گریس را به طور فزاینده ای مبهم کرده است.چندین روش مختلف برای برق رسانی وسایل نقلیه وجود دارد. از آنجایی که تولیدکنندگان مختلف از استراتژی های متفاوت برای این کار استفاده می کنند، تولیدکنندگان روانکارها باید پاسخگوی انواع تغییرات فنی باشند.

در مقایسه با موتورهای احتراق داخلی که کارکرد ثابتی دارند، موتورهای وسایل نقلیه الکتریکی ( EV ها) مشخصات متفاوتی از خود نشان می دهند.به گفته اشلی مارتینی، پروفسور دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه کالیفرنیا (UCM)، عملکرد گریس ها بیش از حد یکنواخت است و باید انعطاف پذیری بیشتری نسبت به محیط و مواد اولیه جدید داشته باشند.

مارتینی که دو دهه از عمر خود را صرف مطالعه در زمینه مهندسی روانکاری قطعات متحرک کرده است، مشغول تحقیق در مورد "عملکرد روانکاری گریس های موتور الکتریکی موجود در بازار و مشخصات بهبودیافته آن" می باشد. این پروژه با حمایت National Lubricating Grease Institute (NLGI) در حال انجام است و خصوصیات اصطکاکی و سایشی گریس های تجاری ISO 100 موجود در نمایندگی های موتورهای EV را بررسی می کند.

مسائلی مانند کاهش سر و صدا، افزایش راندمان و حضور جریان الکتریکی و میدان مغناطیسی در EV ها برای مهندسین روانکاری مطرح است. انتقال حرارت، آب بندی و سازگاری مواد از دیگر نکات حائز اهمیت است.به گفته مارتینی، یک محصول واحد ممکن است برای چالش های جدید ایجاد شده برای گریس های روانکار موتورهای الکتریکی در محیط EV ها کافی نباشد.

موتورهای احتراق داخلی، لرزش، حرکت و سر و صدا را درون خود مهار می کنند، در موتورهای الکتریکی اینطور نیست و این اهمیت گریس در کاهش سر و صدای اضافی را بیشتر می کند. سر و صدا می تواند بر حسگرهای هدایتی و ایمنی وسیله نقلیه نیز اثر بگذارد. گریس های موجود در بازار با گریس های کاهنده صدا متفاوت است.

مارتینی توضیح داد که راندمان انرژی ارتباط مستقیمی با ضخامت فیلم رو انکار دارد. لایه نازک تر روان کننده اصطکاک ویسکوزیته را کاهش می دهد و انرژی بیشتری را حفظ می کند. با این حال، در دماهای بالا ممکن است گریس بیش از حد نازک شود و لایه نازک روان کننده چالش های خاص خود را ایجاد می کند. فیلم نازک گریس به ناحیه رژیم های مختلط و مرزی نزدیک خواهد شد که در این نواحی نگرانی اصلی در مورد ایجاد سایش است. بنابراین، هدف اصلی ایجاد توازن بین تداوم رژیم فیلم کامل و حفظ نازکی لازم برای حداکثر بهره وری انرژی می باشد. نکته مهم دیگر، لزوم پایین بودن زبری سطوح است تا یک فیلم نازک روانکار بتواند سطوح را کاملا از هم جدا کرده و سایش را کاهش دهد.

دانیل سانچز گاریدو، عضوی دیگر از این پروژه تحقیقاتی، گریس هایی با گریدهای ویسکوزیته مشابه سازمان بین المللی استاندارد (ISO) معرفی کرد که دارای ترکیبات متفاوتی از پرکننده های پلی اوره یا لیتیوم با روغن های پایه معدنی و یا سنتزی هستند.اگرچه برای اظهارنظر قطعی زود است اما سانچز می گوید نتایج اولیه نشان می دهد که هر یک از این گریس ها دارای عملکرد خاص خود در محیط شبیه سازی شده EV هستند و در شرایط مختلف آزمایشی، گریس های مختلف ترجیح داده می شوند.

به گفته مارتینی، برخی روغن های موجود در بازار کمتر تحت تأثیر دمای بالا و سختی سطوح قرار می گیرند و این نشان دهنده توانایی بیشتر آن ها در حفظ فیلم کامل روغن در شرایط عملیاتی سخت است.چالش دیگر مهندسان روغن کاری، مواد اولیه مورد استفاده در ساخت اجزای EV می باشد. پیش بینی می شود استفاده از یاتاقان های هیبریدی با وزن کمتر به جای یاتاقان های فولادی می تواند مسائل مربوط به جریان های الکتریکی ناخواسته را کاهش دهد. با این حال، محققان UCM، طی انجام آزمایش جایگزینی یاتاقان های فلزی با نوع سرامیکی آن با پروتکل های استاندارد، متوجه رفتارهای اصطکاکی و سایشی متفاوتی شدند.

اما تنها نگرانی تولیدکنندگان گریس، رفع نیازهای مرتبط با محیط و مواد اولیه جدید EV ها نیست. ناامنی های بازار گریس از جمله عدم ثبات در عرضه مواد اولیه مشکل دیگر این صنعت است. براساس یک تحقیق در سال 2018 توسط NLGI، پرطرفدارترین گریس ها دارای پایه لیتیومی هستند و 72.26 درصد سهم بازار را به خود اختصاص داده اند. البته تحقیقاتی در مورد مواد پرکننده و افزودنی های جدید در تولید گریس ها در حال انجام است.

ماده شیمیایی اصلی در ساخت باتری EV ها لیتیوم می باشد. در بازار لیتیوم، سهم استفاده از لیتیوم در ذخیره انرژی و سهم آن در تولید گریس، به ترتیب 59 و 9 درصد بازار است. این عدم توازن، گریس های لیتیومی را در معرض مضرات قابل ملاحظه ای قرار می دهد و انحراف منابع لیتیوم به سمت مصارف ذخیره انرژی بر قیمت گذاری گریس ها اثر منفی دارد. البته نگرانی از کمبود لیتیوم در بازار با افزایش نرخ و کارایی تولید آن تا حدی جبران شده است، با این وجود، نظرات متفاوتی در مورد تطبیق بازار گریس ها در سایه EV ها وجود دارد و تولیدکنندگان گریس ممکن است به بررسی بیشتر نقش لیتیوم در تولید گریس نیاز داشته باشند.

بازیافت لیتیوم و تغییر فناوری باتری های لیتیومی ممکن است روزنه های روشنی در این زمینه ایجاد کند. کربنات لیتیوم به طور سنتی بهترین انتخاب برای تولید باتری های یون لیتیوم بوده است. تولیدکنندگان در حال گذر از کاتدهای غنی از کبالت به سمت کاتدهای نیکل هستند که در آن هیدروکسید لیتیم ماده پیشرو ترجیحی است. هیدروکسید لیتیم ماده شیمیایی مورد استفاده برای گریس هاست. برخی از تحلیلگران بر این باورند که این نوسانات بازار انتخاب های متنوع تری در اختیار تولیدکنندگان گریس قرار می دهد.

فناوری EV هنوز در حال تحول است، بنابراین کاربران صنعت روانکاری باید انعطاف پذیر و آماده انطباق باشند تا از فناوری های جدید فراهم شده در غالب پرکننده ها و مواد افزودنی نوظهور استفاده کنند.