l.粘度和粘溫性能
液體在外力的作用下流動(dòng)時(shí),分子間就產(chǎn)生內(nèi)摩擦,這個(gè)物理量叫做粘度系數(shù)或內(nèi)摩擦系數(shù),簡(jiǎn)稱(chēng)粘度。機(jī)油的粘度是隨溫度變化而變化的,溫度升高,粘度減小;溫度降低,粘度增大,這個(gè)關(guān)系及其變化的程度就叫機(jī)油的粘溫性能。粘度隨溫度的變化越小,其粘度性能就越好;反之,則差。粘度和粘溫性能是內(nèi)燃機(jī)油的重要使用指標(biāo),而且是機(jī)油牌號(hào)分類(lèi)的依據(jù)。粘度的選擇很重要。為了潤(rùn)滑,要求機(jī)油有適宜的粘度,能在摩擦表面上形成足夠厚度的油膜;為了冷卻和清洗,要求用粘度低一些的油料;為了密封,則又要求用枯度高一些的油料。因此粘度的選擇應(yīng)注意以下幾點(diǎn):
(1)起動(dòng)時(shí)的最大粘度。內(nèi)燃機(jī)低溫起動(dòng)的可能性主要決定于潤(rùn)滑油的粘度。一般溫度降低,機(jī)油粘度增加,溫度愈低,粘度愈大。低溫下的機(jī)油粘度比高溫時(shí)大幾十倍、幾百倍、甚至上千倍。如果低溫下機(jī)油粘度過(guò)大,會(huì)造成發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)供油困難,油壓雖高,但機(jī)油通過(guò)量并不多,因而起動(dòng)困難。此時(shí)機(jī)件間也最容易出現(xiàn)短暫的千摩擦或半液體摩擦,這正是造成發(fā)動(dòng)機(jī)磨損的主要原因。據(jù)試驗(yàn),發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸、活塞環(huán)及軸承等部件的磨損,有2/3是在起動(dòng)時(shí)造成的。也就是說(shuō)自發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后到機(jī)油進(jìn)入摩擦表面這段時(shí)間的磨損量占總磨損量的2/3。粘度大的潤(rùn)滑油,流動(dòng)性不好,使起動(dòng)后摩擦表面長(zhǎng)時(shí)間得不到充分潤(rùn)滑,磨損就大大增加。因此,一般要求發(fā)動(dòng)機(jī)低溫起動(dòng)時(shí)粘度不要大于4000mm²/s。
如果機(jī)油的粘度太大,機(jī)件摩擦表面間的摩擦力也就增大,這不但會(huì)增加機(jī)件的磨損,而且燃燒后產(chǎn)生的熱能,就要多消耗一部分轉(zhuǎn)變?yōu)槟Σ凉,以克服增大的摩擦力。因而就降低了發(fā)動(dòng)機(jī)的有效功率。
若機(jī)油的粘度太大,油的循環(huán)速度也就慢,其冷卻散熱作用效果就差,易使發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)熱。同時(shí),經(jīng)過(guò)機(jī)油濾清器的次數(shù)就少,不能及時(shí)將磨損下來(lái)的金屬屑、炭粒、塵土等雜質(zhì)從摩擦表面上清洗除去,清洗作用就變差。
另外,粘度大的機(jī)油與粘度小的相比,它的殘?zhí)亢看笮,酸值高些,凝點(diǎn)高些,熱氧化安定性和粘溫性能都要差些,這都影響其使用性能。因此,機(jī)油的粘度太大不利于內(nèi)燃機(jī)的潤(rùn)滑。
(2)能夠保持油膜的最低粘度。發(fā)動(dòng)機(jī)各部位的工作條件極不相同,不可能設(shè)想同一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)使用兩種以上的發(fā)動(dòng)機(jī)油,故只能選擇一種對(duì)各個(gè)部位基本適應(yīng),又能重點(diǎn)保證主軸承和連桿鈾承正常運(yùn)行,達(dá)到液體潤(rùn)滑以及減少活塞和氣缸壁摩擦、磨損的機(jī)油。這就要求內(nèi)燃機(jī)油具備能夠保持油膜的最低粘度,但粘度太小也不利,在高溫的摩擦表面上,不易形成足夠厚度的油膜,機(jī)件得不到正常潤(rùn)滑,會(huì)增大磨損。而且密封作用不好,蒸發(fā)性又大,這就容易使氣缸壁上(特別是氣缸壁上部的高溫區(qū))的內(nèi)燃機(jī)油竄入燃燒室,造成燒內(nèi)燃機(jī)油,不但增大了油耗量,還造成燃燒不完全,排氣冒黑煙,功率下降,污染環(huán)境。可見(jiàn),內(nèi)燃機(jī)油的粘度太大或太小都不利。
(3)較好的粘溫性能。內(nèi)燃機(jī)油的粘度是否合適,不能只看常溫下的粘度大小,而更重要的是其粘溫性能好壞。所以,內(nèi)燃機(jī)油的粘溫性能是它的一項(xiàng)重要質(zhì)量指標(biāo)。因?yàn)閮?nèi)燃機(jī)油在發(fā)動(dòng)機(jī)中工作時(shí),所接觸到的各潤(rùn)滑部位的工作溫度差別相當(dāng)大,如活塞頭環(huán)處約為205(汽油機(jī))~300℃(柴油機(jī)),活塞裙部為110(汽油機(jī))~115℃(柴油機(jī)),主軸承為85(汽油機(jī))~95℃(柴油機(jī)),而冬季曲軸箱里的潤(rùn)滑油在停車(chē)?yán)鋮s后,其油溫可降至與大氣溫度一樣低。因此,從使用要求來(lái)說(shuō),總是希望內(nèi)燃機(jī)油的粘度盡可能不要因溫度的改變而變化太大。高溫時(shí)粘度不要變得太小,以保證有足夠的粘度,形成一定厚度的油膜滿(mǎn)足潤(rùn)滑的需要;低溫時(shí)粘度又不要變得太大,以便及時(shí)送到摩擦表面,減少機(jī)械的干摩擦和便于發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)。
2.良好的低溫性能
內(nèi)燃機(jī)油的低溫性能包括低溫起動(dòng)性能和低溫泵送性能。低溫起動(dòng)性能和內(nèi)燃機(jī)油的低溫粘度有關(guān),而凝固點(diǎn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)油的低溫起動(dòng)性能影響不大。凝固點(diǎn)主要影響內(nèi)燃機(jī)油的低溫泵送性能,這是因?yàn)橛行﹥?nèi)燃機(jī)油能使發(fā)動(dòng)機(jī)在低溫下起動(dòng),但卻便機(jī)泵不能及時(shí)、正常供油,給發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)部件提供合適的潤(rùn)滑,從而造成運(yùn)動(dòng)部件的嚴(yán)重磨損,噪聲增大等問(wèn)題。
3.適當(dāng)?shù)哪厅c(diǎn)
機(jī)油冷卻到完全不能流動(dòng)時(shí)的溫度稱(chēng)為機(jī)油的凝固點(diǎn)。它是在低溫下,保證機(jī)油流動(dòng)性和過(guò)濾性的指標(biāo)。通常粘度高的機(jī)油其凝固點(diǎn)也高。柴油機(jī)上常用機(jī)油的凝固點(diǎn)一般在0~20℃之間。
衡量機(jī)油低溫下的流動(dòng)性,多采用凝固點(diǎn)來(lái)表示。凝固點(diǎn)過(guò)高的內(nèi)燃機(jī)油,低溫流動(dòng)性差,當(dāng)使用溫度低時(shí),會(huì)減少甚至中斷供油,使機(jī)件磨損,嚴(yán)重時(shí)損壞零件。因而,一般為保險(xiǎn)起見(jiàn),都希望機(jī)油凝固點(diǎn)比使用時(shí)的平均最低氣溫低5~7℃左右。
4.良好的油性
機(jī)油在金屬表面保持一層緊密牢固油膜的能力,稱(chēng)為機(jī)油的油性,有時(shí)也叫潤(rùn)滑性。油性的好壞直接影響到發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械零件的磨損情況。油性良好的潤(rùn)滑油才能保證機(jī)械的可靠潤(rùn)滑,避免零件的磨損。否則,當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載增大時(shí),被潤(rùn)滑的金屬表面上的油膜強(qiáng)度經(jīng)不住高壓而被破壞,從而造成千摩擦,引起機(jī)件摩擦表面的磨損和擦傷,甚至出現(xiàn)燒結(jié)現(xiàn)象。
5.良好的抗氧化性(熱氧化安定性)和抗腐蝕性
熱氧化安定性是指機(jī)油在高溫下抵抗氧化的能力。因?yàn)闄C(jī)油在高溫狀態(tài)下容易氧化生成各種酸類(lèi)、膠質(zhì)和瀝青質(zhì)等。氧化變質(zhì)的機(jī)油色澤暗黑、粘度高、酸性大,有膠狀沉積物析出,造成機(jī)油濾清器堵塞、活塞環(huán)粘結(jié)等故障。
機(jī)油在使用過(guò)程中會(huì)和各種金屬接觸,不產(chǎn)生氧化腐蝕,這是最基本的要求。機(jī)油在使用、貯存、運(yùn)輸過(guò)程中,可能混入一些無(wú)機(jī)酸性物質(zhì),它們與金屬零件相互作用,造成化學(xué)腐蝕。另外,無(wú)論精制得多好的內(nèi)燃機(jī)油,在使用過(guò)程中也會(huì)逐漸老化,加有抗氧劑的油料,也只能抑制、延緩油料的氧化過(guò)程,減少其氧化物,而不能從根本上使油料不老化。機(jī)油逐漸氧化的結(jié)果,是生成各種有機(jī)酸性物質(zhì)。與無(wú)機(jī)酸相比,這些有機(jī)酸的酸性弱得多,但在高溫高壓和有水分的條件下,有機(jī)酸也會(huì)對(duì)金屬起腐蝕作用。因此,為了防止氧化和腐蝕,必須在機(jī)油中加入抗氧化和抗腐蝕的添加劑,使機(jī)油具有好的抗氧化性和抗腐蝕性。
6.好的清凈分散性
清凈分散性好的內(nèi)燃機(jī)油能將氧化生成的膠狀物、積炭等懸浮在油中,使它們不容易沉積在機(jī)械零件上。而且還能將己沉積在機(jī)件上的沉積物清洗下來(lái),懸浮于油中,然后在內(nèi)燃機(jī)油的循環(huán)中,通過(guò)濾清器把它除掉,以保持機(jī)件的清潔,這樣也就減少了漆膜和積炭的生成傾向。
7.較好的抗泡沫性
內(nèi)燃機(jī)油在曲軸箱里,由于曲軸的激烈攪動(dòng)和進(jìn)行飛濺潤(rùn)滑而容易生成泡沫,甚至充滿(mǎn)曲軸箱,除影響機(jī)油泵泵油壓力、不利于潤(rùn)滑、磨損機(jī)械之外,還會(huì)浪費(fèi)內(nèi)燃機(jī)油,加速機(jī)油品質(zhì)的氧化變質(zhì),縮短內(nèi)燃機(jī)油的使用期。
8.閃點(diǎn)
當(dāng)機(jī)油加熱時(shí),其溫度逐漸升高,表面開(kāi)始形成油氣。當(dāng)加熱到某一溫度時(shí),散布在油面上的油氣遇到明火接近開(kāi)始燃燒,開(kāi)始燃燒的最低溫度稱(chēng)為機(jī)油的閃點(diǎn)。閃點(diǎn)低的機(jī)油易蒸發(fā)。由此可知,閃點(diǎn)的高低決定了油料在高溫下的安全性。柴油機(jī)用的機(jī)油閃點(diǎn)為140~215℃。
9.酸值和腐蝕度
酸值表示機(jī)油中含酸性物質(zhì)的多少。酸值是以中和1g機(jī)油中含有的酸性物質(zhì)所需要的氫氧化鉀(KOH)的毫克數(shù)。酸性物質(zhì)一般來(lái)源于機(jī)油加工過(guò)程中形成的,或者在使用過(guò)程中氧化變質(zhì)生成的有機(jī)酸。機(jī)油含有酸性物質(zhì)對(duì)柴油機(jī)件有腐蝕作用,在高溫下更為嚴(yán)重,因此必須限制。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,用腐蝕度來(lái)評(píng)價(jià)機(jī)油的腐蝕性,即將鉛片放在140℃的溫度下,受機(jī)油和空氣間斷作用10h,以鉛片的重量損失(g/m²)來(lái)評(píng)定。
10.殘?zhí)苛亢突曳?/strong>
機(jī)油中的殘?zhí)苛亢突曳钟盟陌俜謹(jǐn)?shù)來(lái)評(píng)定,要求越低越好。
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