青島港集團(tuán)有限公司前港分公司　安　軍

煙臺(tái)港集團(tuán)有限公司煙臺(tái)海港機(jī)械廠　史良忠

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內(nèi)燃機(jī)械潤(rùn)滑節(jié)能技術(shù)

青島港集團(tuán)有限公司前港分公司安軍

煙臺(tái)港集團(tuán)有限公司煙臺(tái)海港機(jī)械廠史良忠

摘要：通過(guò)對(duì)港口內(nèi)燃流動(dòng)機(jī)械能量消耗情況分析，得出摩擦損失在燃油消耗中占有很大比重的結(jié)論，提出改善潤(rùn)滑是內(nèi)燃流動(dòng)機(jī)械節(jié)能減排的主要途徑，給出了相應(yīng)的對(duì)策措施。

關(guān)鍵詞：內(nèi)燃機(jī)械；潤(rùn)滑；節(jié)能

1前言

根據(jù)美國(guó)環(huán)保局(EPA)測(cè)得的工程機(jī)械能量分布情況，燃料能量消耗在流動(dòng)機(jī)械各種摩擦損失上的比例為：活塞摩擦損失占3.0%，發(fā)動(dòng)機(jī)其他摩擦損失占4.5%，變速器摩擦損失占l.5%，車(chē)軸摩擦損失占 1.5%，總計(jì)占10.5%，即燃料的熱能中有l(wèi)0.5%消耗在各種摩擦中。減少摩擦損失是降低工程機(jī)械燃油消耗的有效途徑之一。

2內(nèi)燃機(jī)械潤(rùn)滑節(jié)能對(duì)策

內(nèi)燃機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)的摩擦副主要包括軸承(曲軸軸承和連桿軸承)、缸套活塞組和氣門(mén)凸輪機(jī)構(gòu)3部分。降低內(nèi)燃機(jī)械摩擦損失最有效的手段是改善各摩擦副的潤(rùn)滑條件。從發(fā)動(dòng)機(jī)整體看，存在流體潤(rùn)滑、混合潤(rùn)滑和邊界潤(rùn)滑3種狀態(tài)。

內(nèi)燃流動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)系中主要有變速器和主減速器。傳動(dòng)齒輪嚙合面間是線接觸，壓強(qiáng)較大。手動(dòng)變速器由直齒輪和斜齒輪組成，容易形成油楔，在正常運(yùn)轉(zhuǎn)下以流體潤(rùn)滑或混合潤(rùn)滑為主[1]。驅(qū)動(dòng)橋減速螺旋錐齒輪嚙合齒面間不能形成油楔，準(zhǔn)雙曲面齒輪嚙合齒面負(fù)荷很大，而且有橫向滑動(dòng)，很難形成流體潤(rùn)滑或混合潤(rùn)滑，在有負(fù)荷的情況下運(yùn)轉(zhuǎn)基本上屬于邊界潤(rùn)滑和彈性流體潤(rùn)滑。因此，為保證既能實(shí)現(xiàn)良好的潤(rùn)滑，又能獲得最佳的節(jié)能效果，要求潤(rùn)滑油在各種條件下都應(yīng)具有最佳粘度，在邊界潤(rùn)滑時(shí)具有良好的抗磨性能。具體來(lái)說(shuō)，改善潤(rùn)滑達(dá)到節(jié)能的基本途徑有4個(gè)。

(1)降低潤(rùn)滑油粘度。降低潤(rùn)滑油粘度可以在流體潤(rùn)滑范圍內(nèi)產(chǎn)生較小流體內(nèi)摩擦。在接近混合潤(rùn)滑時(shí)摩擦系數(shù)最小，也最節(jié)能，但要注意勿進(jìn)入邊界潤(rùn)滑。

(2)潤(rùn)滑油高粘度指數(shù)化。潤(rùn)滑油高粘度指數(shù)化(多級(jí)化)試驗(yàn)證明，在發(fā)動(dòng)機(jī)上使用99.8℃時(shí)粘度為(12．3～13.1)×10-6m2/s的多級(jí)油的摩擦阻力，和使用同溫下粘度為(6．1～7．3)×10-6m2/s的單級(jí)油時(shí)效果一樣，由此推算出使用多級(jí)油可比單級(jí)油降低粘性阻力20%～45%。試驗(yàn)證明，各種粘度級(jí)別的多級(jí)油比單級(jí)油節(jié)油l%～3%；多級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油和多級(jí)齒輪油聯(lián)合使用，也比單級(jí)油節(jié)油2%～4%。

(3)加入摩擦緩和劑(減摩劑)。在潤(rùn)滑油中加入摩擦緩和劑(減摩劑)，可使?jié)櫥蜏p摩性能達(dá)到最佳，能在混合潤(rùn)滑和邊界潤(rùn)滑的情況下發(fā)揮其抗壓、減摩或抗磨的作用，幾種減摩劑的臺(tái)架試驗(yàn)節(jié)油率都在2.0%左右。

(4)潤(rùn)滑油品質(zhì)高檔化。正常機(jī)械狀況下，潤(rùn)滑油質(zhì)量檔次越高，油品的清凈分散性、抗氧化性、抗腐蝕性、抗磨損性、熱穩(wěn)定性和潤(rùn)滑性越好，流動(dòng)機(jī)械的節(jié)能效果越明顯，綜合經(jīng)濟(jì)效益也越高[2]。

3內(nèi)燃機(jī)械潤(rùn)滑節(jié)能實(shí)證分析

3.1潤(rùn)滑油性能對(duì)流動(dòng)機(jī)械運(yùn)行燃油經(jīng)濟(jì)性分析

潤(rùn)滑油的性能對(duì)流動(dòng)機(jī)械運(yùn)行燃油經(jīng)濟(jì)性影響很大，表1列出了改變發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油和齒輪油的粘度和減摩性能后，在工程機(jī)械理論上所得到的節(jié)油率。

表1改變潤(rùn)滑油的粘度和減摩性能理論上應(yīng)取得的節(jié)油率 (%)

項(xiàng)目理論計(jì)算值考慮實(shí)際行駛條件改進(jìn)性能的機(jī)油1.8～7.50～5.8改進(jìn)性能的齒輪油0.9～6.30～5.0同時(shí)使用以上兩種油2.7～1380～9.9

試驗(yàn)證明，改變潤(rùn)滑油的粘度和減摩性能，可明顯改變短距離行駛機(jī)械的經(jīng)濟(jì)性，且減少燃油消耗，見(jiàn)表2。

表2明顯改變短距離行駛機(jī)械的經(jīng)濟(jì)性

項(xiàng)目短距離行駛中距離行駛長(zhǎng)距離行駛冷啟動(dòng)行駛城市行駛汽油機(jī)7.56.02.21.8柴油機(jī)5.84.82.53.0齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)系1.4～6.31.3～4.91.1～4.10.9～2.9

一般潤(rùn)滑油粘度越大，燃油消耗越高；反之，潤(rùn)滑油粘度越小，則油耗越低。通過(guò)對(duì)流動(dòng)機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)使用不同粘度的潤(rùn)滑油進(jìn)行臺(tái)架試驗(yàn)，考察了粘度對(duì)節(jié)油率的影響。結(jié)果表明，節(jié)油率取決于潤(rùn)滑油的低溫粘度，其中5 W優(yōu)于10 W,10 W優(yōu)于l5 W。美國(guó)為了研究潤(rùn)滑油粘度與節(jié)油率之間的關(guān)系做了很多試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3使用低粘度潤(rùn)滑油和齒輪油取得的燃料經(jīng)濟(jì)性

使用條件低粘度油的節(jié)油率/%說(shuō)明熱車(chē)等速行駛48km/h88km/h118km/h熱車(chē)城市行駛熱車(chē)城市、市郊行駛熱車(chē)公路行駛60km/h冷車(chē)起動(dòng)行駛09～2229～473.4～5.03.52.9～3.84.35.4～7.9 低粘度油的節(jié)油效果,大約60%～85%歸功于潤(rùn)滑油,15%～40%歸功于齒輪油;在低溫下2種油同樣有節(jié)油作用

該試驗(yàn)使用的發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油都是API SL級(jí)，低粘度油有SAE5 W、l0 W、5 W/20，高粘度油有SAE30、40、10 W/30、10 W/40等。所用齒輪油都是：API GL-5級(jí)，低粘度油為SAE 75W，高粘度油為SAE90、85 W/140。

3.2潤(rùn)滑脂的合理使用對(duì)燃油節(jié)約的影響分析

潤(rùn)滑脂的合理使用與節(jié)油密切相關(guān)，試驗(yàn)表明，潤(rùn)滑脂的稠度牌號(hào)不易太大，如軸承使用2號(hào)潤(rùn)滑脂比3號(hào)潤(rùn)滑脂節(jié)能，綜合經(jīng)濟(jì)效益(包括潤(rùn)滑脂費(fèi)用、減摩節(jié)能費(fèi)等)好，而1號(hào)脂能耗又有所增加。對(duì)于輪轂軸承而言，使用2號(hào)比較適宜，采用集中潤(rùn)滑的底盤(pán)摩擦節(jié)點(diǎn)使用0號(hào)脂較好。因此，除熱帶重負(fù)荷車(chē)輛外，我國(guó)南方宜全年使用2號(hào)潤(rùn)滑脂，北方冬季用l號(hào)潤(rùn)滑脂，夏季用2號(hào)潤(rùn)滑脂。

軸承潤(rùn)滑脂的填充量與節(jié)能的關(guān)系也較大，油脂填充量大，工作時(shí)攪動(dòng)阻力大，軸承溫度升高，燃料的消耗量相應(yīng)增加。一般軸承有2種潤(rùn)滑方法：①滿轂潤(rùn)滑，除軸承裝滿潤(rùn)滑脂外，輪轂內(nèi)腔依然裝滿潤(rùn)滑脂；②空轂潤(rùn)滑，只是在軸承內(nèi)裝滿潤(rùn)滑脂，輪轂內(nèi)腔僅薄薄地均勻涂沫1層潤(rùn)滑脂以防銹。

實(shí)驗(yàn)表明，滿轂潤(rùn)滑時(shí)，新涂上脂的軸承在開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，多余的脂很快被擠到滾道外面并被甩到輪轂內(nèi)腔和軸承蓋里，這時(shí)多余的脂被強(qiáng)烈攪動(dòng)，由于脂的粘滯阻力，反而使軸承溫度升高。而真正起潤(rùn)滑作用的主要是留在軸承滾動(dòng)面上的薄層潤(rùn)滑脂。因此，輪轂空腔中裝滿油脂只能使軸承散熱困難，溫度升高。空轂潤(rùn)滑則避免了這一缺點(diǎn)，還可節(jié)省潤(rùn)滑脂80%以上。

4結(jié)語(yǔ)

改善潤(rùn)滑以降低內(nèi)燃機(jī)械燃油消耗是流動(dòng)機(jī)械節(jié)能減排的主要途徑。在保證潤(rùn)滑狀況前提條件下，選用合適的潤(rùn)滑油可以減少摩擦、磨損、節(jié)約燃油，能夠延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)使用壽命，減少保養(yǎng)工時(shí)與費(fèi)用，減少尾氣排放。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]查安平，李明，鄭士源.安徽內(nèi)河港口干散貨裝卸工藝存在問(wèn)題及改進(jìn)建議[J].港口科技,2011(6):30-32.

[2]童寶宏，桂長(zhǎng)林.潤(rùn)滑油在內(nèi)燃機(jī)管道內(nèi)的流動(dòng)特性研究[J].潤(rùn)滑與密封，2009(5)：15-17.

安軍: 266500, 青島市黃島區(qū)崇明島西路 65號(hào)

Lubrication and Energy-saving Technology of Internal Combustion Machine

Gangqian Company of Qingdao Port Group Co., Ltd.An Jun

Yantai Haigang Machinery Factory of Yantai Port Group Co., LtdShi Liangzhong

Abstract：By analyzing the energy consumption of port internal combustion machine, the result that frictional loss has a large fraction of fuel consumption is proposed, and that the main method to saving energy is to improve the lubrication is concluded. Finally, the counter measure is put forward.

Key words:internal combustion machine; lubrication; energy-saving

收稿日期：2016-06-13

DOI：10.3963/j.issn.1000-8969.2016.03.019