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1、汽车润滑剂的合理使用,7.1 发动机油 7.2 车辆齿轮油 7.3 汽车油滑脂,7.1 发动机油,7.1.1 发动机油的使用性能 车用发动机油使用性能要求，将围绕延长汽车的使用寿命、降低成本、达到一定的燃料经济性和环保要求而发展。 发动机油的主要作用是润滑、冷却、情净、密封和防蚀。,发动机油在发动机中的工作条件,主要表现在： (1) 温度变化大。发动机油在发动机中工作时，接触到的各润滑部位温度很高 (2) 压力高，活塞速度变化大。发动机工作时，燃气最高压力可达59 MPa，活塞环对气缸的侧压力为2 3MPa，活塞裙部对气缸的侧压力为1.0 1.2MPa。现代发动机的最高转速可达3000 600
2、0r/min，由于活塞每秒行经100 200个行程活塞平均速度可达10 15ms，且活塞在上下止点时速度为0，活塞在气缸中的速度变化大。因此摩擦表面难以形成理想的润滑状态，会产生异常磨损和擦伤。,潘存云教授研制,轴瓦失效实例:,(3) 发动机零件易腐蚀。与可燃混合气和燃烧废气接触的零件(例如气缸、气缸盖、活塞组等)将受到化学腐蚀。 (4) 发动机油易变质。发动机油的高温氧化、曲轴箱窜气、杂质和沉积物的混入，会促进发动机油劣化变质。 (5) 发动机净化装置的采用使发动机油工作条件恶化。当代汽车为适应日趋严格的汽车排放法规，在传统发动机结构中增加了排气净化装置，例如曲轴箱强制通风装置(PCV)、废
3、气再循环装置（EGR）等。这些装置使发动机油的工作条件恶化、并对发动机油使用性能级别提出更高的要求。,闭式曲轴箱强制通风装置(PCV阀),发动机油应具有以下使用性能,一、良好的润滑性 二、良好的低温操作性 三、良好的黏温性 四、良好的清净分散性 五、良好的抗氧性 六、良好的抗腐性 七、良好的抗泡沫性,一、良好的润滑性,在各种条件下，发动机油降低摩擦、减缓磨损和防止金属烧结的能力，叫做发动机油的润滑性。 发动机油的黏度和化学性质对发动机零件在不同润滑状态的润滑作用有重要影响。,按照两表面的润滑状况，摩擦分为： 1）干摩擦-无润滑状态 2）边界摩擦边界润滑状态 3）流体摩擦流体润滑状态 4）混合摩
4、擦混合润滑状态 5）薄膜摩擦-薄膜润滑状态,一、干摩擦 不加润滑剂时，相对运动的零件表面直接接触，这样产生的摩擦称为干摩擦 (如真空中)。,二、流体摩擦,当两摩擦表面被流体（液体或气体）完全隔开时，摩擦表面不会产生金属间的直接摩擦，流体分子层间的粘剪阻力就是摩擦力，这种摩擦称为流体摩擦。,三、边界摩擦 两表面加入润滑油后，在金属表面会形成一层边界膜，它可能是物理吸附膜，也可能是化学反应膜。 不满足流体动压形成条件，或虽有动压力，但压力较低，油膜较薄时，在载荷的作用下，边界膜互相接触，横向剪切力比较弱，这种摩擦状态称为边界摩擦。,油性分子吸附在表面,润滑机构在边界润滑的条件下,AW/EP Add
5、itives Prevent Metal Contact,抗磨损/极压 添加剂防止金属表面的接触,此时起润滑作用的不再是润滑油的黏度，而完全是润滑油的化学性质，即润滑油的油性和极压性。,四、薄膜润滑状态 介于干摩擦和边界摩擦之间，薄膜厚度仅几纳米，在现代精密机械系统中普遍存在,五、混合摩擦,当动压润滑条件不具备，且边界膜遭破坏时，就会出现流体摩擦、边界摩擦和干摩擦同时存在的现象，这种摩擦状态称为混合摩擦。,当润滑油膜的厚度小于运动副表面粗糙度时，便成为边界润滑状态，此时起润滑作用的不再是润滑油的黏度，而完全是润滑油的化学性质，即润滑油的油性和极压性。 油性是润滑油在摩擦金属表面上的吸附性。 极
6、压性是润滑油在摩擦表面的化学反应性质。 发动机油黏度是评定润滑性的重要指标。但是，对于边界润滑、主要是油性剂和极压剂起作用，所以发动机油的润滑性还要通过相应的发动机试验来评定。,二、良好的低温操作性,从发动机油方面保证发动机在低温条件下容易起动和可靠供油的性能，叫做发动机油的低温操作性。 发动机油黏度随气温降低而 增加，因此，使发动机低温起 动时转动曲轴的阻力矩增加， 曲轴转速下降(图7-1)，从而 造成发动机起动困难。 发动 机油黏度增加后，流动困难， 供油不足，造成磨损严重。 发动机油的低温操作性包括 有利于低温起动和降低起动磨 损两方面。,润滑油的黏度,润滑油的黏度反映了润滑油在外力作用
7、下抵抗剪切变形的能力，也是内摩擦力大小的标志。,1低温动力黏度,按流体黏度特性流体分牛顿流体和非牛顿流体两类。 牛顿流体：遵循牛顿黏度定律的流体，即切应力与剪切速率成正比的流体，叫做牛顿流体； 非牛顿流体：不遵循牛顿黏性定律的流体即切应力与剪切速率不成正比的流体，叫做非牛顿流体。 表观黏度：润滑剂在低温状态下为非牛顿流体，其黏度为低温动力黏度，也称表观黏度 低温动力黏度：非牛顿流体流动时内部阻力特性的量度，其值为在规定的剪切速率下，切应力与剪切速率之叫做表观黏度，即低温动力黏度。 低温动力黏度是划分冬用发动机油强度级别的依据之一。,2边界泵送温度,发动机油的边界泵送温度：能将发动机油连续、充分
8、地供给发动机机油泵入口的最低温度，叫做发动机油的边界泵送温度 边界泵送温度是衡量发动机在起动阶段发动机油是否易于流到机油泵入口并提供足够压力的性能。边界泵送温度也是划分冬用发动机油黏度级别的依据之一。 发动机油的边界泵送温度测定按照GBT 9271-1988发动机油边界泵送温度测定法的规定进行。,3倾点,倾点：试样在规定的条件下冷却时，能够流动的最低温度，叫做倾点。 同一试样的凝点比倾点略低。现行发动机油规格均采用倾点作为发动机油低温操作性的评定指标之一。 油品的倾点测定按GBT 35351983(1991)石油倾点测定法的规定进行。,倾点测定实验指导,倾点测定器见图7-2。方 法概要是，试样
9、经预热 后，在规定速度下冷却， 每间隔3检查一次试样 的流动性。记录观察到 试样能流动的最低温度 做为倾点,三、良好的黏温性,温度对油品黏度的影响很大。温度升高，黏度降低；温度降低，黏度升高。润滑油这种由于温度升降而改变黏度的性质叫做黏温性。良好的黏温性是指油品的黏度随温度的变化程度小。 发动机油所接触到的各润滑部位的工作温度差别甚大。因此，就要求发动机油在高温工作时，能保持一定的黏度，以形成足够厚度的油膜，确保润滑效果；而在低温工作时，黏度又不至变得太大，以维持一定的流动性，使发动机低温时容易起动和减小零件的磨损。 稠化机油：在基础油中加入黏度指数改进剂可提高油品的黏温性。能同时满足低高温使
10、用要求的发动机油叫做多强度发动机油，俗称稠化机油。这种发动机油用低黏度的基础油和黏度指数改进剂调配而成，具有良好的黏温性。 发动机油黏温性的评定指标是黏度指数。,黏度数：润滑油黏度随温度变化程度与标准油黏度随温度变化程度比较所得的相对值，叫做黏度数。黏度指数缩写为VI（viscosity Index） 越高，即黏温性越好，对于黏度指数小于100的润滑油，黏度指数按下式计算,黏度指数的概念可用图7-3作具体说明 把试油与在100和试油黏度相同，但黏温相性截然不同(高标准油 VI 100；低标准油 VI 0)的两种标准油对比，试油在40时的运动黏度越接近高标准油，则黏度指数,VI黏度指数； L黏度
11、指数为0的低标准油在40时的运动黏度(该种油在100时的运动黏度与试油相同)； U试油在40时的运动黏度； H黏度指数为100的高标准油在40时的运动黏度(该种油在100时的运动黏度与与试油相同)。 黏度指数可根据GBT 995-1988石油产品黏度指数计算法或GBT 2541-1981石油产品黏度指数计算表计算。,四、良好的清净分散性,发动机油的清净分散性：发动机油能抑制积炭、漆膜和油泥生成或将这些沉积物清除的性能，叫做发动机油的清净分散性。 评定指标：发动机油清净分散性的评定指标是硫酸盐灰分和残炭。发动机油的清净分散性主要通过相应的发动机试验来评定。,1、硫酸盐灰分 硫酸盐灰分是指试样炭化
12、后的残留物用硫酸处理，加热至质量恒定时的残留物。 硫酸盐灰分可以用来表明新润滑油中已知的含金属添加剂的浓度。 2、残炭 油品在规定条件下受热蒸发后剩下的黑色残留物叫做残炭。残炭占油品总质量的百分数叫做残炭值。 根据残炭量大小，可以大致判断发动机油在发动机中结炭的倾向。,五、良好的抗氧性,发动机油氧化：发动机油与氧相互作用反应生成氧化产物，改变其物理和化学性质的过程，叫做发动机油氧化。 发动机油抗氧性：发动机油抵抗氧化的能力叫做发动机油抗氧性。 发动机油的氧化是发动机沉积物生成、发动机油变质的前提，因此抗氧性也是发动机油的重要性质。 途径：从油品方面减缓发动机油的氧化变质的主要途径有：选择合适的
13、馏分和组成，合理精制；添加抗氧剂或抗氧抗腐剂。,六、良好的抗腐性,发动油的抗腐性：动机油抵抗腐蚀性物质对金属腐蚀的能力叫做发动油的抗腐性 腐蚀机理：金属先与氧化产物(过氧化物)作用。生成金属氧化物，接着金属氧化物与有机酸反应生成金属盐。 提高发动机油抗腐性的途径：加深发动机油的精制程度，减小酸值，同时要添加抗腐剂。 发动机油抗腐性的评定指标：是中和值，通过相应的发动机试验来测定。 中和值：表示油品在使用期间，经过氧化后酸、碱值的相对变化。酸值是中和1g试油中的酸性组分所需要氢氧化钾的毫克数，碱值是中和1g试油中的碱性组分所需要的酸量，换算为相当的碱量。,潘存云教授研制,潘存云教授研制,点蚀,七
14、、良好的抗泡沫性,发动机油的抗泡沫性：发动机油消除泡沫的性质叫做发动机油的抗泡沫性。 评定指标：发动机油抗泡沫性的评定指标是泡沫性,抗泡沫性,7.1.2 发动机油的分类和规格,一、发动机油的分类 发动机油按使用性能和黏度进行分类 1发动机油的使用性能分类 表7-1 API汽油机油的使用性能分类,S系列(SERVICE STATlON CLASSlFICATlON即供应分类,现行的API柴油机油分类见表7-2,C系列(COMMERCIAL Classification 工商业分类,2发动机油的黏度分类 目前执行的是SAEJ300-1987发动机油黏度分类(表73),美国汽车工程师协会按机油粘度等
15、级分类法将机油质量分类，第一类为单级粘度型，又分为高温环境用型和低温环境用型。 高温环境用型机油标号有：SAE30、SAE40、SAE50，SAE后标注的数字表示在100摄氏度下机油的粘度，数字越大表明机油粘度越大。由于这种机油的粘度相对较大所以比较适合夏季高温下使用，气温越高的地方应选择标号数字较大的产品。 低温环境用型机油标号有：SAE0W、SAE15W、SAE20W，SAE后的W表示冬季，而数字也表示粘度，数字越小表示粘度越小。由于此类型的机油用于冬季低温，粘度低，所以对于温度越低的地区应选用数字越小标号的机油。机油粘度越低，发动机的启动转速越大；同时机油的倾点越低，机油就越容易被泵送，
16、可以更快捷的到达润滑部位，缩短发动机经受干摩擦的时间。,第二类为多级粘度全天候用型：机油标号有：SAE5W-30、SAE15W-40、SAE20W-50。 这种标号横杠前半部分表示该标号机油所符合的冬季低温粘度性能，横杠后半部分表示符合的夏季高温粘度性能。 W前的数字越小，表示润滑油在低温时的流动性越好，汽车启动越容易。 而W后边的数字越大，则表明该机油在高温环境的粘稠性越好，生成的油膜强度更强，这种机油基本可以通用四季。,二、发动机油的规格,表7-4为我国SF级汽油机油规格,7.1.3 发动机油的选择,发动机油的选择应兼顾使用性能级别的选择和黏度级别的选择两个方面。 发动机油使用性能级别的选择，主要根据发动机性能、结构、工作条件和燃料品质 一、使用性能级别的选择 汽油机油使用性能级别的选择一般应考虑以下因素： (1)发动机压缩比、排量、最大功率、最大扭矩， (2)发动机油负荷，即发动机功率(kW)与曲轴箱机油容量(L)之比。 (3)曲铀箱强制通
