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    技術文章

    球場養護機械動力系統之四

    -----  發動機的潤滑油

    上海巴洛耐斯草坪機械有限公司 總經理

    博士

    在草坪機械中,最常見的潤滑油有發動機潤滑油、黃油、齒輪油、轉向助力油、剎車油變速器潤滑油等,其中發動機潤滑油使用廣、更換頻率也高,尤其值得重視。各種草坪機械中的動力發動機(含二沖程發動機或柴油發動機)在工作時,由于一部分零件在作相對運動,因此在其表面之間必然會產生摩擦,形成很大的摩擦力,增加發動機的功率損耗,也會導致零件表面迅速磨損,使零件工作表面燒損,最終使發動機無法正常工作。為了保證發動機正常工作,必須對相對運動表面加以潤滑,即在摩擦表面上覆蓋一層薄的潤滑油膜,使其形成液體摩擦,延長發動機的使用壽命。由此可見,潤滑油對發動機工作的可靠性、耐用性和經濟性都具有十分重要的作用。

    潤滑油是一種不易揮發的油狀潤滑劑。按其來源分動、植物油,石油潤滑油和合成潤滑油三大類。石油潤滑油的用量占總用量97%以上,因此潤滑油常指石油潤滑油。主要用于減少運動部件表面間的摩擦,同時對機器設備具有冷卻、密封、防腐、防銹、絕緣、功率傳送、清洗雜質等作用。潤滑油最主要的性能是粘度、氧化安定性和潤滑性。粘度是反映潤滑油流動性的重要質量指標,不同的使用條件具有不同的粘度要求。氧化安定性表示油品在使用環境中,由于溫度、空氣中氧以及金屬催化作用所表現的抗氧化能力,油品氧化后呈粘滯的漆狀物質或漆膜,或粘性的含水物質,從而降低或喪失其使用性能。潤滑性表示潤滑油的減磨性能。草坪機械中發動機使用的潤滑油分:汽油發動機潤滑油(簡稱:機油)、柴油發動機潤滑油和二沖程發動機專用潤滑油。
    一、潤滑油作用
    潤滑油是用在各種類型機械上以減少摩擦,保護機械及加工件的液體潤滑劑,主要起潤滑、冷卻、防銹、清潔、密封和緩沖等作用。雖然發動機潤滑油的主要作用是潤滑,但是它一直是身兼數職。由于潤滑油種類牌號繁多,因此對于如何正確選擇使用潤滑油就顯的特別重要,在這里我們必須先要了解潤滑油的具體性能和作用。

    對于潤滑油的總體要求:

    1) 減摩抗磨,降低摩擦阻力以節約能源,減少磨損以延長機械壽命,提高經濟效益;

    2) 冷卻,正常運轉的發動機內,活塞頂部的溫度高達幾百度,但只有1/4的熱量能有效轉化為動能供驅動使用,3/4的熱能要求由冷卻系統、排氣系統和機油排出機外;

    3) 密封,要求防泄漏、防塵和防串氣,(有時候在遇到發動機氣缸壓力較低的情況下,維修人員會通過火花塞孔向發動機內加入少量潤滑油,然后再檢查氣缸壓力,這種幫助判斷故障的方法就是利用了潤滑油的密封功能);

    4) 抗腐蝕防銹,要求保護摩擦表面不受油變質或外來侵蝕;

    5) 清凈沖洗,要求把摩擦面積垢清洗排除;機油濾清器的功用就等于人體腎功能一樣,對機油中的雜質進行過濾,使進入各摩擦位置的機油清潔而干凈,確保良好的潤滑;

    6) 應力分散緩沖,分散機械負荷和緩和沖擊及減震,能消除軸承和發動機其他零件間的沖擊負荷。

    二、潤滑油組成

    潤滑油一般由基礎油和添加劑兩部分組成。通?;A油是潤滑油的主要成分,決定著潤滑油的基本性質,添加劑則可彌補和改善基礎油性能方面的不足,賦予某些新的性能,是潤滑油的重要組成部分。

    1、基礎油

    潤滑油的基礎油主要分礦物基礎油及合成基礎油兩大類。礦物基礎油應用廣泛,用量很大(約95%以上),但有些應用場合則必須使用合成基礎油調配的產品,因而使合成基礎油得到迅速發展。

    2、添加劑

    添加劑是近代高級潤滑油的精髓,正確選用合理加入,可改善其物理化學性質,對潤滑油賦予新的特殊性能,或加強其原來具有的某種性能,滿足更高的要求。根據潤滑油要求的質量和性能,對添加劑精心選擇,仔細平衡,進行合理調配,是保證潤滑油質量的關鍵。

    三、潤滑油的基本性能

    潤滑油的基本性能包括一般理化性能、特殊理化性能。

    一般理化性能

    (1) 外觀(色度)

    油品的顏色,往往可以反映其精制程度和穩定性。對于基礎油來說,一般精制程度越高,其烴的氧化物和硫化物脫除的越干凈,顏色也就越淺。但是,即使精制的條件相同,不同油源和基屬的原油所生產的基礎油,其顏色和透明度也可能是不相同的。

    (2) 密度

    密度是潤滑油最簡單、最常用的物理性能指標。潤滑油的密度隨其組成中含碳、氧和硫的數量的增加而增大,因而在同樣粘度或同樣相對分子質量的情況下,含芳烴多的,含膠質和瀝青質多的潤滑油密度最大,含環烷烴多的居中,含烷烴多的最小。

    (3) 粘度

    粘度反映油品的內摩擦力,是表示油品油性和流動性的一項指標。在未加任何功能添加劑的前提下,粘度越大,油膜強度越高,流動性越差。

    (4) 粘度指數

    粘度指數表示油品粘度隨溫度變化的程度。粘度指數越高,表示油品粘度受溫度的影響越小,其粘溫性能越好,反之越差。

    (5) 閃點

    閃點是表示油品蒸發性的一項指標。油品的餾分越輕,蒸發性越大,其閃點也越低。反之,油品的餾分越重,蒸發性越小,其閃點也越高。同時,閃點又是表示石油產品著火危險性的指標。

    (6) 凝點和傾點

    凝點是指在規定的冷卻條件下油品停止流動的最高溫度。油品的凝固和純化合物的凝固有很大的不同。油品并沒有明確的凝固溫度,所謂"凝固"只是作為整體來看失去了流動性,并不是所有的組分都變成了固體。

    凝點和傾點都是油品低溫流動性的指標,兩者無原則的差別,只是測定方法稍有不同。同一油品的凝點和傾點并不完全相等,一般傾點都高于凝點2~3℃,但也有例外。

    (7) 酸值、堿值和中和值

    酸值是表示潤滑油中含有酸性物質的指標。酸值分強酸值和弱酸值兩種,兩者合并即為總酸值。我們通常所說的"酸值",實際上是指"總酸值(TAN)"。

    堿值是表示潤滑油中堿性物質含量的指標。堿值亦分強堿值和弱堿值兩種,兩者合并即為總堿值。

    中和值實際上包括了總酸值和總堿值。但是,除了另有注明,一般所說的"中和值"。

    (8) 水分

    水分是指潤滑油中含水量的百分數,通常是重量百分數。潤滑油中水分的存在,會破壞潤滑油形成的油膜,使潤滑效果變差,加速有機酸對金屬的腐蝕作用,銹蝕設備,使油品容易產生沉渣??傊?,潤滑油中水分越少越好。

    特殊理化性能的簡要介紹如下:

    (1) 氧化安定性

    氧化安定性說明潤滑油的抗老化性能,一些使用壽命較長的工業潤滑油都有此項指標要求,因而成為這些種類油品要求的一個特殊性能。

    (2) 熱安定性

    熱安定性表示油品的耐高溫能力,也就是潤滑油對熱分解的抵抗能力,即熱分解溫度。一些高質量的抗磨液壓油、壓縮機油等都提出了熱安定性的要求。

    3)油性和極壓性
    油性是潤滑油中的極性物在摩擦部位金屬表面上形成堅固的理化吸附膜,從而起到耐高負荷和抗摩擦磨損的作用,而極壓性則是潤滑油的極性物在摩擦部位金屬表面上,受高溫、高負荷發生摩擦化學作用分解,并和表面金屬發生摩擦化學反應,形成低熔點的軟質(或稱具可塑性的)極壓膜,從而起到耐沖擊、耐高負荷高溫的潤滑作用。

    4)腐蝕和銹蝕

    由于油品的氧化或添加劑的作用,常常會造成鋼和其它有色金屬的腐蝕。

    四、潤滑油的定期更換

    發動機潤滑油(簡稱:機油)的主要作用是潤滑,對發動機的工作狀況起著重要的作用。如果潤滑油失去了作用,發動機將會受到嚴重損害。前面已經介紹了機油對機器的最主要作用是潤 滑、冷卻、清洗、密封、防銹等。所以我們必須做好定期檢查機油的液位和其受污染的程度,這也是我們要定期更換機油的原因,也是一般的判斷手段。

    如果不定期更換機油,隨著發動機工作時間的加長,機油中溶解的廢物會逐漸增多,機油的顏色就會逐漸加深變成黑色,潤滑功能將逐漸減小。有時候常會發現活塞裙部有拉傷的現象,或者發現缸壁表面磨損嚴重,為什么會出現這種現象呢?發動機工作時轉速很高,活塞與缸壁之間、連桿軸瓦與曲軸之間等部位配合緊密,如果這些配合部位得不到充分的潤滑,就會產生干摩擦。干摩擦在短時間內產生的熱量足以使金屬熔化,造成機件的損壞甚至卡死(活塞拉缸、曲軸抱瓦等),因此必須對發動機中的配合部位給予良好的潤滑。當潤滑油流到配合部位后,會在摩擦表面形成一層油膜。為了保證潤滑油可以順利到達配合表面,發動機潤滑油必須有一定的壓力;反之機油的潤滑功能將逐漸減小,將會導致機油過度消耗,發動機過早磨損,功率喪失,直至連桿斷裂,發動機報廢。由于工作環境的不同,草坪機械設備的機油更換時間一般應為50小時。但是如果發動機工作在高溫或灰塵較多的環境下,機油更換時間將會縮短,也可根據機油室中機油的顏色做出判斷,及時進行更換。用戶應按說明書規定定期或提前更換機油,以保證機器的正常使用。必須注意的是:應在熱機情況下,拆下排油螺栓,把廢油放干凈以后,再更換加油。

    五、正確選擇適合發動機使用的機油標號

    機油標號的選擇是根據發動機運轉溫度的高低而決定,草坪機械上使用的發動機大多是風冷汽油發動機、水冷汽油發動機和水冷柴油發動機,運轉溫度都比較高,100℃運動粘度是機油的一項主要質量指標。使用機油首先必須正確地選擇粘度。粘度過大,會導致啟動困難、消耗動力;粘度過小,則會減弱密封性能,降低機油壓力、造成供油短缺,導致機件磨損。汽油發動機與柴油發動機的工作原理不同,對機油也就提出了不同的要求,反映在機油配制工藝上,便形成了各自的配方體系。

    根據機油的使用性能和使用場合不同,可以將發動機機油分為:

    S系列(汽油發動機系列):SA、SB、SC、SD、SE、SF、SG、SH、SI、SJ等級別。

    C系列(柴油發動機系列):CA、CB、CC、CD、CE、CF等級別。

    根據機油的100℃運動粘度不同,可以將發動機機油分為:

    單級油一般指夏季用油,無低溫粘度指標要求,市場上主要牌號多為SAE30、SAE40兩種。多級油系四季通用油,對低溫性能有嚴格的指標要求??稍谝欢ǖ貐^四季通用,不必因季節變化而更換。主要粘度級別為10W/30、15/40及10W/40等。多級油除四季使用方便外,還具有 ①良好的冷啟動性,在較低氣溫下可保證發動機順利啟動;②具有節能作用,與使用單級油相比,一般可節省2.0-3.0%的燃料消耗。可以適應一定溫度變化的區域,因此,可在某一地區范圍冬夏通用。

    六、機油消耗的原因以及如何避免其造成的后果

    正常的情況下機油也會消耗,從根本意義上講絕對不消耗機油的發動機是不存在的。其原因如下:

    1、由于潤滑活塞、活塞環和氣缸,當活塞下行移動時,將在氣缸壁上留下一層油膜。發動機汽缸中產生的高負壓會將一些機油吸入燃燒室,這種機油和部分留在氣缸壁上的油膜一樣,在燃燒過程中被高溫的燃燒氣體燃燒。

    2、機油也用于潤滑進氣門桿,被吸入燃燒室。高溫的廢氣同樣會燃燒用于潤滑排氣門的機油。

    影響機油消耗量的因素如下:

    1、機油的粘度:機油的粘度越低,其密封效果越差,被吸入燃燒室的量就越多。

    2、發動機頻繁的加速和減速,將增加機油的消耗。

    3、發動機高速運轉過程中,稀釋的成分將蒸發,因此會出現機油過度消耗。

    避免其造成后果的行之有效的辦法就是要求每個機器操作人員必須加強日常維護保養,勤于檢查、及時添補,養成定期更換機油的良好習慣。另外一點,機油在使用過程中會由于吸附水蒸氣而變稀,所以在判斷機油的消耗時,難以正確地判斷出其真實的油位。希望操作人員每天在使用機器之前必須認真檢查機油。

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