柴油機的潤滑

第五章柴油機的潤滑§5-1潤滑和潤滑油§5-2氣缸潤滑§5-3曲軸箱油潤滑√§5-1潤滑和潤滑油一、潤滑的作用與類別二、形成液體潤滑的方法三、潤滑油的性能指標四、潤滑油的添加劑五、滑油的質(zhì)量等級√一、潤滑的作用與類別1.柴油機中，潤滑的作用：減磨、冷卻、清潔、密封、防腐（如缸套的防腐）、減噪、傳遞動力共七個作用。2.潤滑的類別

1）液體潤滑：

2）邊界潤滑

3）混合潤滑

無潤滑（干摩擦）摩擦表面被一定厚度（1.5～2μm）的油膜隔開，摩擦發(fā)生在潤滑劑流體內(nèi)，摩擦系數(shù)和磨損都最小。摩擦表面被一層極薄（0.1μm）的分層結(jié)構具有潤滑性能的油膜隔開的潤滑。如：凸輪—挺桿等處的潤滑。膜非常重要液體潤滑+邊界潤滑=半液潤滑，如：氣缸套—活塞環(huán)（上死點附近）。干摩擦+邊界潤滑=半干潤滑。潤滑示意圖半液摩擦液體摩擦干摩擦邊界摩擦半干摩擦混合摩擦§5-1潤滑和潤滑油一、潤滑的作用與類別二、形成液體潤滑的方法三、潤滑油的性能指標四、潤滑油的添加劑五、滑油的質(zhì)量等級√二、形成液體潤滑的方法1.液體動壓潤滑楔形效應——由零件結(jié)構形狀決定。如軸與軸承、推力塊與推力環(huán)等在運轉(zhuǎn)時均能形成楔形油膜。船舶機器實際運轉(zhuǎn)中，在起動、停車或不穩(wěn)定工況運轉(zhuǎn)時，摩擦副難以實現(xiàn)或保持流體動壓潤滑，而產(chǎn)生磨損。2.流體靜壓潤滑將一定壓力潤滑劑流體不斷打入摩擦表面，使之隔開的潤滑。如低速二沖程柴油機十字頭銷軸承采用靜壓潤滑，SulzerRND型柴油機的油壓為0.4MPa，RND-M型柴油機為1.6Mpa。☆動壓潤滑油膜形成的條件：1.足夠高的相對運動速度；2.粘度合適的滑油（溫度）3.合適的配合間隙4.較高的加工精度和粗糙度5.負荷不過大§5-1潤滑和潤滑油一、潤滑的作用與類別二、形成液體潤滑的方法三、潤滑油的性能指標四、潤滑油的添加劑五、滑油的質(zhì)量等級√三、潤滑油的性能指標粘度、粘度指數(shù)、閃點、凝點、殘?zhí)恐怠⒒曳?、酸值（總酸值、強酸值）、腐蝕性、抗氧化安定性、堿值、抗乳化度、機械雜質(zhì)和水分等。——在選用時應加以注意。指標含義同燃油，自學。三、潤滑油的性能指標1.粘度與粘溫指數(shù)1）粘度是影響油膜的形成的最重要的指標。粘度過大，油液流動時分子間阻力大，機械效率ηm↓。粘度小，尤其是高溫時，油液易流失，難以形成油膜。SAE(SocietyofAutomotiveEngineers美國汽車工程師學會)把滑油分為10個等級，如表5－1。ISO（TheInternationalStandardizationOrganization）把滑油按40℃時的運動粘度的數(shù)值分成18個等級，如表5－2。2）粘溫指數(shù)滑油的粘溫特性：滑油粘度隨溫度的升高而降低的性能。滑油粘度隨溫度變化程度小，粘溫特性好。粘溫特性的表示方法：1）粘度指數(shù)（VI）（數(shù)字大表示粘溫特性好）高粘度指數(shù)>80；低粘度指數(shù)<35,兩者之間為中粘度指數(shù)?！獓獬Ｓ?。2）粘度比：用50和100℃時的運動粘度的比值表示。比值小，粘溫特性好?！覈Ｓ谩Ｈ?、潤滑油的性能指標2.酸值和水溶性酸或堿1）有機酸：來源：煉油后未除凈的殘酸；加入的呈酸性的添加劑；使用時滑油的氧化變質(zhì)。影響：含量少時不會引起腐蝕，與金屬化學反應生成反應油膜可增強滑油的油性，對邊界摩擦有利。但含量多時，對軸承材料（鉛）產(chǎn)生腐蝕。衡量指標：酸值（有機酸的含量用1g滑油酸所需的KOH的mg數(shù)表示）2）無機酸——主要指硫酸來源：煉油時殘留，或使用含硫的燃油產(chǎn)生的燃燒產(chǎn)物對滑油的污染。影響：對金屬腐蝕較大，不允許無機酸存在。衡量指標：用水溶性酸或堿的多少定性分析。水溶性堿（無機堿）對金屬鋁有腐蝕作用。國外用總酸值TAN和強酸值SAN，單位為mgKOH/g。三、潤滑油的性能指標3、抗乳化度乳化：滑油中漏入水，經(jīng)攪拌使滑油形成乳濁液并生成泡沫的過程。影響：乳濁液使油膜承載能力↓，滑油變質(zhì)速度↑，且在分油機中難以分離；吸附機械雜質(zhì)、污損摩擦表面，磨粒磨損↑?？谷榛龋喝榛笞詣臃謱铀璧臅r間（以分鐘計），時間短，抗乳化度好，反之則差。三、潤滑油的性能指標4.熱氧化安定性和抗氧化安定性都是衡量滑油在使用條件下抵抗空氣氧化的能力，僅是試驗方法和應用對象不同，而得到不同的指標。1）熱氧化安定性在規(guī)定的高溫（250℃）下，空氣流過薄層試驗油，油氧化生成50％漆狀物所需的時間來評定。時間長，熱氧化安定性好。模擬的是氣缸壁上油膜的工作條件，適用于柴油機潤滑油。2）抗氧化安定性在規(guī)定溫度（125℃）下，通入一定流速的空氣或純氧4h或8h，分別測定油氧化后生成的沉淀物和酸值，沉淀物、酸值少抗氧化安定性好。模擬液壓油的工作條件，適用于液壓油和透平油等。三、潤滑油的性能指標5.腐蝕度評定發(fā)動機油對金屬零件腐蝕的性質(zhì)?，F(xiàn)代中、高速機大部分用銅鉛合金作軸承材料，對腐蝕十分敏感，潤滑油中若有少量的酸就能嚴重腐蝕軸承。常用品開維奇法：把試驗油樣加熱到140℃，用一定面積的金屬（常用鉛）片交替地浸在油中和露在空氣中，經(jīng)50小時后測定該金屬片減去的質(zhì)量，單位為g/m2。金屬片減少的質(zhì)量越多，滑油的腐蝕性就越強。6.堿值總堿值TBN（Totalbasenumber）表示1克滑油中所含堿性物質(zhì)相當于氫氧化鉀的毫克數(shù)。單位為mgKOH/g。滑油的堿值來自其中的添加劑。若其總堿值大大降低，等于零或接近零時，說明油中的添加劑已經(jīng)耗盡。三、潤滑油的性能指標7.浮游性（清凈分散性）根據(jù)活塞側(cè)面生成漆膜的情況，按0至6七個級別進行評定。0級為活塞非常清潔，沒有漆膜生成，6級為嚴重臟污，活塞完全為漆膜所復蓋。級別越低，說明滑油的清凈分散性越好。8.抗泡沫性抗泡沫性表示在規(guī)定試驗儀器內(nèi)以專用泡沫頭并通入一定數(shù)量的空氣，測量試油的起泡沫體積和消泡沫時間?；驮谶\轉(zhuǎn)時受激烈攪動，使空氣混入油中形成泡沫，泡沫過多除損失滑油外，還會使油泵和軸承引起空泡腐蝕，潤滑效能降低，造成軸承燒毀。

§5-1潤滑和潤滑油一、潤滑的作用與類別二、形成液體潤滑的方法三、潤滑油的性能指標四、潤滑油的添加劑五、滑油的質(zhì)量等級√四、潤滑油的添加劑1.滑油的組成：柴油機潤滑油=純礦物油（基礎油）＋各種添加劑2.添加劑：指凡是能改善和提高石油產(chǎn)品的質(zhì)量并給予其新的性質(zhì)，以滿足使用及貯存性能要求而添加的少量物質(zhì)都稱為添加劑。3.作用：（1）減少發(fā)動機部件上有害沉積物的形成和聚積。（2）中和酸性物質(zhì)，減少其對設備的腐蝕。（3）防止設備及部件受到銹蝕。（4）減少設備及部件的摩擦和磨損，延長設備及部件的使用壽命。（5）使?jié)櫥瑒┑难趸蜔岱纸庋泳?，延長其使用壽命。（6）改變潤滑劑的物理性質(zhì)，如：提高其粘度指數(shù)，改善粘溫性；降低其傾點，改善低溫使用性能；減少泡沫形成等。4.滑油添加劑的種類4.1清凈分散劑（清凈浮游添加劑）4.2油性劑、極壓劑（抗磨劑）4.3粘度指數(shù)改進劑和增粘劑4.4消泡劑4.5降凝劑（降傾點劑）4.6防銹添加劑和抗腐蝕劑

√4.1清凈分散劑（清凈浮游添加劑）1）定義：防止高溫時生成漆膜的添加劑稱清凈性添加劑；防止低溫時生成油泥沉淀物的添加劑稱分散劑。在我國統(tǒng)稱為清凈分散劑。2）作用：（1）增溶和抑凝分散作用，能阻止?jié)櫥秃腿加偷难趸a(chǎn)物進一步縮合形成漆膜、積炭、油泥，同時能將已形成的積炭、漆膜等從零件表面洗滌下來，分散成小顆粒而懸浮在油中，保持零件的清潔。（2）中和酸性物質(zhì)作用，該添加劑為堿性，既可控制油因氧化而形成的有機酸，又可中和進入曲軸箱的產(chǎn)物形成的無機酸，起到抑制銹蝕的作用。它是氣缸油中的重要添加劑，通常潤滑油使用性能等級越高，該添加劑的含量越大。

4.1清凈分散劑（清凈浮游添加劑）3）種類：分為有灰與無灰兩大類。有灰：如石油磺酸鈣、烷基酚鈣、烷基水楊酸鈣等。無灰：丁二酰亞胺。各種清凈分散添加劑在增溶作用、抑凝、分散作用、中和等作用方面各有所長，而且它們使滑油的抗水、抗乳化性能變差的程度也不同，要獲得較全面的清凈分散性能，應適當搭配復合使用幾種清凈分散劑。由于使用含硫燃油，現(xiàn)今各種分散劑中高堿性類的用量占很大比例，其主要是碳酸鹽。這使得高堿性滑油伴有高灰分，高堿性氣缸油的灰分甚至可達5～8％，這是不利的一面。當前柴油機潤滑油的研究方向之一就是向低灰分方向發(fā)展。

4.滑油添加劑的種類4.1清凈分散劑（清凈浮游添加劑）4.2油性劑、極壓劑（抗磨劑）4.3粘度指數(shù)改進劑和增粘劑4.4消泡劑4.5降凝劑（降傾點劑）4.6防銹添加劑和抗腐蝕劑

√4.2油性劑、極壓劑（抗磨劑）油性劑、極壓劑都能在邊界潤滑條件下起到減磨作用。各自機理是：1）油性劑：帶有極性基團的活性物質(zhì)，能定向地吸附在金屬表面上形成不易破壞的邊界吸附薄膜，以降低磨損，常用的油性劑有硫化鯨魚油、硫化棉子油等；——主要用于增加零件的油性，避免零件干摩擦。2）極壓劑：能在高溫和高負荷下分解產(chǎn)生活性化合物，在金屬表面生成低熔點化合物，形成反應薄膜，有減少摩擦、防止擦傷、降低磨損、加強油膜承載能力的作用。其主要組成為含氯、硫、磷的有機化合物，如硫氯化石蠟、磷酸酯等?！饕糜趶娸d度很高的柴油機。

4.滑油添加劑的種類4.1清凈分散劑（清凈浮游添加劑）4.2油性劑、極壓劑（抗磨劑）4.3粘度指數(shù)改進劑和增粘劑4.4消泡劑4.5降凝劑（降傾點劑）4.6防銹添加劑和抗腐蝕劑

√4.3粘度指數(shù)改進劑和增粘劑作用：提高基礎油的粘度，并改善其粘溫特性，提高其粘度指數(shù)。加入這類添加劑的滑油稱稠化機油。稠化機油在低溫時，粘度增加不多，而在高溫時變稠，以滿足柴油機冬夏兩季的不同需要。用途：用于戶外使用的柴油機（如救生艇用）。救生艇冬季起動溫度為－30℃，正常運轉(zhuǎn)后氣缸溫度可達200℃。增粘劑不僅起到改進潤滑劑的流體力學特性的作用，還用來改進潤滑劑的吸附能力。組成：為油溶性的鏈狀高分子有機化合物，如聚甲基丙烯酸酯和聚異丁烯等。

4.滑油添加劑的種類4.1清凈分散劑（清凈浮游添加劑）4.2油性劑、極壓劑（抗磨劑）4.3粘度指數(shù)改進劑和增粘劑4.4消泡劑4.5降凝劑（降傾點劑）4.6防銹添加劑和抗腐蝕劑

√4.4消泡劑消泡劑作用：可降低泡沫的表面張力，抑制泡沫的發(fā)生并使形成的氣泡破裂和消失，防止生成穩(wěn)定的泡沫。種類：如二甲基硅油等。4.滑油添加劑的種類4.1清凈分散劑（清凈浮游添加劑）4.2油性劑、極壓劑（抗磨劑）4.3粘度指數(shù)改進劑和增粘劑4.4消泡劑4.5降凝劑（降傾點劑）4.6防銹添加劑和抗腐蝕劑

√4.5降凝劑（降傾點劑）作用：降凝劑并不改變石蠟析出的溫度，只改變石蠟結(jié)構。它吸附在油中石蠟結(jié)晶表面上，使之僅能生成微小結(jié)晶，防止形成結(jié)晶網(wǎng)，從而改變低溫流動性，降低油品的凝點。種類：常用的有長鏈烷基萘等。4.滑油添加劑的種類4.1清凈分散劑（清凈浮游添加劑）4.2油性劑、極壓劑（抗磨劑）4.3粘度指數(shù)改進劑和增粘劑4.4消泡劑4.5降凝劑（降傾點劑）4.6防銹添加劑和抗腐蝕劑

√4.6防銹添加劑和抗腐蝕劑滑油的腐蝕性往往是因它在使用中被氧化生成酸性物質(zhì)所致。一般能起抗氧作用的添加劑同時也會具有抗腐的作用，二者難于區(qū)分。1）抗氧抗腐劑（如二烴基二硫代磷酸鋅）與清凈分散劑配合使用能使?jié)櫥途哂休^好的抗氧抗腐性。作用：（1）減緩潤滑油的氧化過程，并還原氧化產(chǎn)物。（2）在軸承合金表面形成了防止腐蝕性介質(zhì)滲透的保護膜。2）防銹劑的作用：依靠其自身具有的極性，吸附在金屬和油的界面上形成保護層，防止水與金屬接觸生銹。3）抗腐蝕劑作用：保護有色金屬如軸承合金表面使其不受油氧化和燃氣產(chǎn)生的酸的腐蝕，并能中和這些酸。§5-1潤滑和潤滑油一、潤滑的作用與類別二、形成液體潤滑的方法三、潤滑油的性能指標四、潤滑油的添加劑五、滑油的質(zhì)量等級√五、滑油的質(zhì)量等級1.按粘度分級2.按使用性能分級注：API（Americanpetroleuminstitute）為美國石油學會p1801.按粘度分級初期階段，內(nèi)燃機潤滑油的牌號，以某一溫度下的粘度來劃分。使用時就根據(jù)環(huán)境溫度（氣溫）高低，選用適當牌號的潤滑油。這種按粘度定牌號的分級方法至今仍廣泛應用。國際上普遍采用SAE（美國汽車工程師協(xié)會）分類法。由表5－1可見，SAE分類法把內(nèi)燃機分成十個粘度等級。其中冬用內(nèi)燃機滑油有0W、5W、10W、15W、20W、25W六級，用0℉（-17.8℃）的粘度值來劃分。夏用內(nèi)燃機滑油有20、30、40和50四級，用210℉（98.9℃）的粘度值來劃分。國際標準組織（ISO）把滑油按40℃時的運動粘度cSt（mm2/s）的數(shù)值分成18個等級：ISO-VG如表5-2所示。2.按使用性能分級隨著內(nèi)燃機的不斷發(fā)展，內(nèi)燃機潤滑油的工作條件也越來越差，單憑粘度已不能區(qū)分潤滑油是否能滿足使用的要求。故出現(xiàn)了按使用性能的API（AmericanPetroleumInstitute）分級的方法。分級方法（分為4級）：CA（輕載荷）--CB（一般負載）--CC（中等負載）--CD（強負載）選用原則：選用超過要求的高性能滑油經(jīng)濟上不合算；選用性能不夠的油則會造成故障（粘環(huán)、磨損、運行不良、頻繁更換滑油），往往在經(jīng)濟上造成更大的損失。應綜合考慮。（參考：CC級換油期相當于CB級的1.5-2倍；在內(nèi)燃機車上測試，按同樣換油期（1500h）工作時，CD級與CA級比較，可使柴油機大修前的工作時間延長10倍。）第五章柴油機的潤滑§5-1潤滑和潤滑油§5-2氣缸潤滑§5-3曲軸箱油潤滑√§5-2氣缸潤滑一、氣缸潤滑的工作條件二、氣缸潤滑的方式三、氣缸注油潤滑四、氣缸磨合過程的潤滑五、氣缸注油設備六、氣缸潤滑的維護管理√一、氣缸潤滑的工作條件1.高溫：t↑(缸套上部溫度t在180～220℃)→油粘度↓、滑油變質(zhì)速度↑，油膜蒸發(fā)↑。2.活塞上、下死點運動速度為零，無法實現(xiàn)動壓潤滑；上止點處溫度高，壓力大，磨損嚴重；3.使用劣質(zhì)燃油后，燃燒產(chǎn)物對潤滑產(chǎn)生了惡劣影響；4、活塞及環(huán)的變形，增加潤滑難度?！獙κ诸^機而言，汽缸潤滑是一個獨立的系統(tǒng)§5-2氣缸潤滑一、氣缸潤滑的工作條件二、氣缸潤滑的方式三、氣缸注油潤滑四、氣缸磨合過程的潤滑五、氣缸注油設備六、氣缸潤滑的維護管理√二、氣缸潤滑的方式1.飛濺潤滑：靠連桿大端甩出并飛濺到氣缸壁上潤滑。多余的油靠活塞裙部刮油環(huán)刮回曲軸箱。（氣缸油與曲軸箱油相同）——用于中小型筒形機。特點：潤滑油量不可控，燃燒產(chǎn)物易混入滑油。2.氣缸注油器潤滑：靠專用注油器將氣缸油經(jīng)缸壁上注油孔（8－12個）噴注到缸壁上潤滑?！糜谑诸^式柴油機。（部分筒形機也采用）特點：注油量可控，注出的滑油不回收?！?-2氣缸潤滑一、氣缸潤滑的工作條件二、氣缸潤滑的方式三、氣缸注油潤滑四、氣缸磨合過程的潤滑五、氣缸注油設備六、氣缸潤滑的維護管理√三、氣缸注油潤滑1.氣缸油的要求：1）潤滑性（油性）2）較高粘度及粘度指數(shù)(粘度：100℃時14～20cSt；粘度指數(shù)75～95)3）較好的清凈分散性4）中和性能（具有一定的堿值TBN40～100）5）抗氧化性6）其他（灰分少）氣缸油的種類：1）SAE50——應用最廣，根據(jù)燃油的含硫量，選適當堿值氣缸油；2）SAE40，總堿值403）粘度等級>50，總堿值70、85、100，用于長沖程高負荷機；4）不含添加劑的無堿值基礎油——用于磨合。三、氣缸注油潤滑3.氣缸油、注油定時、注油率的選擇1）氣缸油的選擇:根據(jù)燃油的含硫量，選適當堿值氣缸油使用高硫分（S>2.5%）的燃油，氣缸油的選BN應為65～70；使用（S<2.5%）的燃油，氣缸油的選BN應為40；使用船用柴油MDO（MarineDieselOil）

，氣缸油的選BN應為10～14。檢驗：堿性過高——過量的堿性添加劑形成大量灰白色沉淀物（鈣含鹽）；堿性過低——注油點之間缸套表面，形成漆狀沉積物，鑄鐵缸套被腐蝕變暗（鍍鉻缸套出現(xiàn)白斑）。（刮下殘油化驗，有10％的BN堿性儲備足夠）2）氣缸注油孔的數(shù)量與位置數(shù)量：8－10個，圓周方向均勻布置；位置：大型機，在缸套中上部；四沖程機，在中下部。3）注油定時：理論上：在活塞上行時注油點在第一、二道環(huán)之間注油。實際情況：短裙活塞在回轉(zhuǎn)一周中，會注油2次（1活塞在上止點附近，活塞下邊緣打開注油孔；2活塞在下止點附近，缸內(nèi)在掃氣）；長裙活塞只會注油一次（活塞在下止點附近，缸內(nèi)在掃氣時注油）。4）注油率的選擇：（參見p186表5-6）檢查標準：缸套內(nèi)表面濕潤、干凈，首環(huán)半干半濕，其余環(huán)濕潤，環(huán)在環(huán)槽內(nèi)靈活，環(huán)外圓表面光亮、倒角存在，注油率便適中。3.氣缸油、注油定時、注油率的選擇§5-2氣缸潤滑一、氣缸潤滑的工作條件二、氣缸潤滑的方式三、氣缸注油潤滑四、氣缸磨合過程的潤滑五、氣缸注油設備六、氣缸潤滑的維護管理√四、氣缸磨合過程的潤滑一）磨合的目的（何時需要磨合）：柴油機氣缸、活塞、活塞環(huán)更換了新件，或經(jīng)過翻新或修整，需要磨合。（柴油機必須經(jīng)過良好的磨合，才能獲得理想的氣缸、活塞組工作狀態(tài)，使油膜不受損傷,才能投入正常工作。新型柴油機由于pmax、pe提高，缸套和活塞環(huán)采用新材料、新工藝,再加上燃油的劣質(zhì)化，因此拉缸現(xiàn)象明顯增加。特別是在初期的磨合運轉(zhuǎn)中，容易發(fā)生這種故障。）二）磨合所用的氣缸油和燃油1）氣缸油堿值過高（或燃油硫分過低），磨合所需的時間就會過長。堿值高，磨合進展緩慢，甚至是個漫長的過程。換句話說就是花很長時間都沒有磨合好，沒磨合好就加大柴油機負荷，很容易造成拉缸。2）氣缸油堿值偏低（或燃油硫分偏高），磨合所需時間縮短，如繼續(xù)磨合，時間過長，氣缸內(nèi)易發(fā)生過度污染，活塞環(huán)易于結(jié)膠、粘著。結(jié)論：磨合初期時，氣缸油堿值應偏低，使中和作用不足，以加快磨合。磨合完成后及時換用堿值正常的氣缸油，避免缸內(nèi)發(fā)生過度污染。磨合采用的燃油就是正常運行時的燃油。如其硫分超過1％，是有利的，可使磨合時間縮短。（磨合時氣缸油的堿值與燃油含硫量的配合很重要，它決定著磨合時間的長短。）三）磨合時間和負荷的分配1）低負荷下磨合，進展緩慢，磨合時間長。2）過早進行高負荷磨合，由于環(huán)與缸套配合不好，油膜難形成，密封性較差，環(huán)與缸套隙易竄氣，缸套與活塞環(huán)易產(chǎn)生“微咬”。結(jié)論：初期磨合在低負荷下運轉(zhuǎn)，隨磨合進展，分階段加大負荷，直至全功率工況下磨合。各階段磨合時間的長短及各階段應增加的負荷得取決于前述的氣缸油的堿值和燃油含硫量。（為盡可能縮短短磨合時間，應很好地考慮各磨合階段運轉(zhuǎn)時間的長短和各階段負荷的大小。）四）磨合時的氣缸油注油量磨合時必須遠大于正常