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有关润滑油 2009 5 20大崎邦彦 润滑油的作用 发动机中润滑油的作用 润滑作用 密封作用 冷却作用 清洁分散作用 防锈作用 动力源 发动机机油是整车的血液 发动机机油的5种性能 1 润滑作用 金属之间的接触 比如缸体和活塞 轴承等为了减少摩擦而加入润滑油 润滑形式分为以下四种 流体润滑混合润滑边界润滑固体润滑 Stribeck曲线 这个曲线中纵轴是摩擦系数 横轴是 粘度 速度 重量 机械运动变化如图 图1 12Stribeck曲线 流体润滑 由于油压而进行的润滑 正确的说法是静压流体润滑 后者称为动压流体润滑 车辆的发动机曲轴轴瓦部位在运转的过程中 润滑油进入轴瓦 压力使轴瓦浮起 而润滑油进入的轨迹就像一个楔子一样 所以这种现象又被称之为 楔子效果 滑动轴承的油膜压力 以发动机轴承为代表的滑动轴承通常采用流体润滑 轴承之间的流体随着轴承的运动对油膜造成压力 楔子油膜压力 轴承之间的流体有粘性 并且是流向滑动面较细的那个方向 并在流体中产生压力 这种压力就叫楔子油膜压力 如图1 8所示 轴承在运动的过程中 润滑油像图1 9一样发生楔子油膜压力 挤压油膜压力 因为在流体里有粘性 所以轴承在激烈的运动中 流体也不会被排出 在流体中还是存在压力 这叫做挤压油膜压力 如图1 10所示 轴承在半径方向急剧的运动 如图1 11一样产生挤压油膜压力 弹性润滑 弹性润滑与流体润滑相比较 重量大 滑动速度慢 油膜被压缩施加的力量也大 油压达到数千兆帕 摩擦面呈现凹陷状态有一种化学合成油PAO的基础油与其他机油相比 在这个领域摩擦阻力是最小的 牵引系数 区域润滑 能在机械摩擦界面形成抗极压的保护油膜 有效降低设备的运行温度 提高低温流动性 在最苛刻的条件下提供更长效的保护 改善系统的密封状况 延长油封 非金属油管的使用寿命 把油作为载体和冷却液在机械发生边界摩擦时所获得的瞬间热能 促使marinus分子形成熔点极高的共晶 变滑动摩擦为滚动润滑 但是 润滑剂油膜的形成和保持是有条件的 由于机械的工况 润滑条件的不同 油膜在摩擦界面的分布以及润滑状况也不一样 随着润滑剂油膜厚度的变化 磨损量也要变化 若摩擦表面上的载荷增大 温度增高 润滑剂的粘度减小时 你油膜厚度也减小 如果在摩擦面间的袖膜厚度继续减薄 进而发生破裂 形成局部的干摩擦 磨损现象即迅速剧增 混合润滑 在滑动面有很薄的润滑油膜做支持产生的润滑形态 在混合润滑状态下 所有的轴承接触都限制PV值 需要注意磨损产生的烧蚀状况 固体润滑 附加在摩擦面的特殊固体物质 可以降低摩擦 磨损的润滑状态 PV值 特别是V值要控制的很小 才能支配磨损的寿命 发动机润滑的意义 防止由于润滑不良引起的金属之间的接触 烧蚀 卡死 划伤等 减少摩擦损失 发动机各部分的润滑状态 PV值 用PV值表示滑动轴承的烧蚀界限 轴承面压 滑移速度 值与轴承部的接触状态有关系 用来表示轴承负荷的指数 润滑状态和 值的关系 连杆轴瓦的计算结果 最小间隙 降低发动机摩擦损失的方法 抑制区域润滑的发生 抑制区域润滑的摩擦系数 降低摩擦部位的重量 降低运动部位的面积 为了减少粘性抵抗而使机油低粘度化 转换摩擦 活塞环的例子 2密封作用 堵住活塞环和缸筒之间的间隙 防止漏气 3冷却作用 燃烧室的温度一般在2 000 3 000度 防止燃烧温度过高而吸收发动机内部的热量 例活塞冷却用机油喷嘴 4清净分散作用 去除油微粒 油泥 金属粉等对发动机造成的不利影响 5防锈作用 防止燃烧产生的水分造成的腐蚀 生锈 6动力源 为了控制 等驱动油压装置 润滑油的组成 润滑油有以下元素 基础机油矿物油合成油上述混合油 润滑油根据不同的使用目的添加了各种各样的添加剂 基础机油 基础机油 润滑油的基本油润滑油的基础机油用于最一般的情况 是从原油中提炼汽油或煤油的同时得到的 通过不同的蒸馏温度来获得重油 清油 煤油 汽油 粗汽油 而发动机机油属于重油 随着目前节能环保政策日益严格 我们要使用性能更加优良的化学合成油 化学合成机油是粗汽油和乙烯混合精制而成的 但是由于成本比较高 所以目前的主流还是一般的矿物油与合成油混合的半化学合成油 部分合成油 添加剂 润滑油根据不同的使用目的添加了各种各样的添加剂 添加剂的种类 清净分散剂 把高温活塞产生的油微粒 油泥分解到润滑油中 保持活塞及缸体的清洁提高粘度指数剂 流动点下降剂 从低温到高温都能发挥性能防止酸化剂 防止润滑油老化变质 长时间维持性能的稳定极压剂 降低齿轮 气门的摩擦和烧蚀摩擦调整剂 降低发动机内部的摩擦防锈剂 防止发动机内部生锈消泡剂 快速消除油底壳表面由于快速搅拌而产生的气泡 区域润滑添加剂的效果 仅仅是数十个分子添加剂吸附膜也能大大地下降摩擦系数 清净分散剂 清净分散剂分为清净剂和分散剂 清净剂的作用是中和燃烧过程中生成的 和 3 和 3过多是导致生锈和腐蚀的原因 分散剂是聚合系 清除金属表面的油泥和添加剂的成分 扩散剂 清洗剂 经常用碳化系添加剂 Sulfonate和 Phinate或 aSaliaylate 注释 耐久试验中在活塞表面和燃烧室表面附着的白色堆积物为Ca 是机油在燃烧过程中析出并堆积的 油膜压力 发动机轴承支撑负荷时通常要有流体润滑 轴承之间的流体根据不同的运动在油膜中产生压力 代表性的有楔子油膜压力和挤压油膜压力 滑动的轴承利用这些油膜压力承受着非常大的负荷 在发动机等运动部位被较多的使用 降凝剂 降凝剂的作用是降低油品的凝点 使油品在低温时保持良好的流动性 提高发动机的低温起动性能 目的是防止石蜡的低温结晶 氧化防止剂 发动机是在高温 氧化的环境下工作的 机油 炭化水素 在空气中 酸素 会立刻氧化 生成羧酸 机油氧化生成 油溶性氧化物 这个如果过度反应的话 就会生成 不溶解性物质 不溶解性物质 也就是通常所说的 油泥 卤水 这些物质会造成润滑不足 影响发动机的冷却 它是防止润滑油氧化的氧化防止剂 氧化老化的原因 氧 温度 一般油温达到 度 氧化反应就加速 倍 磨损金属粉和使用金属自身的催化作用 发动机的铝制品 铜合金 钢以及其他金属受到磨损的粉末会产生氧化活性因子 水分 主要是燃烧气体中和 产生的水分 窜气 汽油车产生 特别是 硝酸等 柴油机产生 都是可以融入水中的 导致机油氧化 消泡剂 机油中如果混入气泡 就会降低机油的寿命 润滑不良 增加摩擦 伴随着机油温度的上升发动机就容易出现故障为此 在机油中添加消泡剂来防止气泡的增加 它的原理是破坏泡膜 消除气泡或者是分割分子 降低分子间的结合力 抑制气泡的形成 润滑油的特性 润滑油特性如下所示 润滑油的特性例 润滑油的特性表 中国规格 润滑油的种类 选择发动机机油的标准有品质和粘度两点 品质是国际通用的API服务分类 粘度是根据SAE 美国汽车技术者协会 规格 品质 规格 要具备节能 耐高温 耐磨耗的性能汽油机机油有SA到SM11个阶段 粘度 粘度规格能适应温度的变化 能充分发挥润滑油的性能尺度 可以用于运转条件比较柔和的发动机 机油中不含添加物 基础机油 是最低水平添加物的机油 能改善氧化 满足 964 67年汽油车性能 防止积垢 磨损 生锈腐蚀 满足1668 71年汽油车性能 比SC品质好 满足1972 79年汽油车性能 比SD品质好 适用1980年以后的整车 防止氧化 高温积垢 低温积垢 生锈腐蚀 适用1989年以后的整车 增加SF的性能 能有效防止阀系磨损和氧化延长发动机寿命 适用1993年以后的整车 增加SG的性能 防止油泥 适用1996年以后的整车 提高SH的性能 有良好的蒸发性 2001年制定 与SJ相比 节能 降低CO2 净化排放 降低CO HCNOx的排除 防止机油老化 减少废油 2004年制定 与SL相比 有更好的净化性能 耐久性能 耐热性 耐磨耗性 粘度 润滑油的特性 代表的性能 闪火点 机油是石油制品 达到相应温度后蒸发 这种蒸发 气体和空气混合达到温度的临界点的反应 像爆发的感觉动粘度 粘度和密度的比值叫做动粘度 表示单位为 2 一般常使用 粘度指数 不同温度下机油粘度的数值 粘度指数越大品质越好 流动点 在寒冷状态下凝固的零界温度 整体碱值 表示机油中酸和碱的含量 g机油 mg 试验设备 闪火点动粘度流动点中和值金属成分 机油老化 机油老化的主要原因有物理老化 氧化老化 热老化 物理老化 氧化老化 热老化老化会引起机油性能的变化 这样结果会导致零部件的磨损增加 增大发动机损坏的可能性 其他方面 机油整体的老化也会影响到冷却以及燃烧 机油老化结构 物理老化 加入增粘剂的油品在使用过程中 由于机械剪切的作用 油品中的高分子聚合物被剪断 使油品粘度下降 影响正常润滑 因此剪切安定性是这类油品必测的特殊理化性能 氧化防止剂是茶褐色 清净分散剂是暗褐色 氧化老化 机油经常受到氧化的影响而老化 一般都是用氧化防止剂来推迟氧化的时间 氧化后的机油容易混入水分 热老化 分解后的机油在发动机内受热 不断老化 并呈现出油泥状态的沉淀物 积累到一定程度后又出现积碳的状况 不纯物的混入 未燃燃料 燃料稀释 沉淀物 燃烧室 氮氧化合物水 行驶模式和润滑油的老化 润滑油老化的影响 润滑油老化的判断基准 发动机评价结果 例 发动机的评价结果 例 润滑油更换时间 润滑油更