第四章 润滑油

• 固，倾点越高。内燃机油基础油的生产 需要通过脱蜡工艺除去高熔点组分，以 降低其倾点，但脱蜡加工的生产费用高， 通常控制脱蜡到一定深度后，再加入降 凝剂，使其倾点达到规定要求。 • ②分析检验方法 内燃机油倾点的测定 按GB/T 3535－83（91）《石油倾点测 定法》进行 。 • 通常，同一油品的倾点高于凝点约2～ 3℃。
• 同时，内燃机油的黏度也取决于高温剪 切下（150℃，106 s－1）能保持油膜 的最低黏度，一般不小于3.5mPa·s。 • ③分析检验方法 其测定按GB/T 6538 －2000《发动机油表观黏度测定法（冷 起动模拟机法）》进行。测定的主要仪 器是冷起动模拟机，它包括驱动转子的 电机、指示转子转速的转速计、定子温 控系统和冷却循环器。
• 主轴承的负荷为5.0~12.0Mpa。有一些摩 擦零件，如凸轮和气门挺杆等，还断续地 处于极压润滑状态，连杆的轴承要承受冲 击负荷。 • (4)易受到环境因素的影响 内燃机在进 气冲程中吸入的尘埃，燃料燃烧生成的废 气和固态物，以及润滑油在高温和低温下 氧化生成和积炭、漆膜和油泥等沉积物， 都会对各摩擦面起加速磨损和增大腐蚀的 作用，缩短摩擦零件的使用寿命。
• 低温动力黏度 • ①测定意义 内燃机油的黏度主要决定 于低温启动的最大黏度。黏度大的内燃 机油，流动性差，启动后摩擦表面长时 间得不到充分润滑，会增加磨损。 • ②要求通常，在高剪切速率下，－30～ －5℃的低温表观黏度（非牛顿型流体 在同一温度下，剪切速率不同，其黏度 也不同，有这种特性的黏度称为表观黏 度）与内燃机油的启动性有关。
• 如果不将其清洗除去，就会加剧机件磨 损；同时胶状物还会黏结卡死活塞环， 致使发动机不能正常运转。 • 内燃机油在润滑循环过程中能将摩擦表 面的杂质带走，送至曲轴箱中，并通过 机油滤清器将杂质在滤出，从而起到洗 涤作用。低黏度内燃机油，循环流动快， 洗涤作用比较好。
• (4)密封作用 发动机各机件之间都有 一定的间隙。如果没有间隙，活塞与气 缸、活塞环与环槽就不能作相对运动。 有了间隙，就带来了密封性问题，若气 缸与活塞间的密封性差，燃烧室就会漏 气，其结果是使气缸内有效压力降低， 从而降低发动机的有效输出功率。同时 废气还会窜进曲轴箱，造成内燃机油的 稀释和污染。 • 内燃机油在活塞与气缸壁之间形成的油 层，具有密封作用，可保证活塞与气缸
• 在用内燃机油的黏度增加可能是由于 油品氧化加快、不溶物增加、高黏度 油泄露和水分侵入等因素引起的；黏 度降低可能是由于低黏度油品泄露、 燃油侵入造成的。 • 小资料 当100℃运动黏度变化率超 过±25％时，必须更换新油 • 分析检验方法 • 运动黏度的测定按GB/T 265－88《石 油产品运动黏度测定法和动力黏度计 算法》进行
• 2．评定指标的分析检验 • （1）运动黏度 • ① 测定意义 运动黏度是内燃机油的 主要质量指标，它对发动机的启动性 能、磨损程度、功率损失和工作效率 等都有直接的影响。只有选用黏度合 适的内燃机油，才能保证发动机具有 稳定可靠的工作状况，达到最佳的工 作效率，并延长使用寿命。随内燃机 油黏度的增大，其流动性能变差，使
• 计算方法 黏度指数采取计算法，按 GB/T 1995－1998《石油产品黏度指数 计算法》进行。 • 根据规定，人为选定两种标准油，其一 为黏温性质很好的油，黏度指数规定为 100；另一种为黏温性质差的油，其黏 度指数规定为0。将这两种油分成若干 窄馏分，分别测定各馏分在100℃和 40℃时的运动黏度，然后在两种数据中， 分别选出100℃运动黏度相同的两个窄 馏分组成一组，列成表格，
• 温度升高，所有石油馏分的黏度都减小， 最终趋近一个极限值，各种油品的极限 黏度都非常接近；反之，温度降低时， 油品的黏度都增大。这种油品黏度随温 度变化的性质，称为油品的黏温性或黏 温特性。 • 要求内燃机油具有良好黏温性能，以保 证高温时有足够的黏度，保持良好的润 滑；低温时维持正常的油循环，不发生 干摩擦，不影响发动机冷启动。
• 发动机功率降低，增大燃料消耗。过大的 黏度，甚至可以造成启动困难。相反，黏 度过小，会降低油膜的支撑能力，使摩擦 面之间不能保持连续的油膜，导致干摩擦， 将造成发动机严重磨损，使用寿命降低。 • ②要求 不同类别、品种的内燃机油，对 100℃时的运动黏度都有具体的要求。 • 内燃机油的黏度与化学组成、结构密切相 关。当碳原子数相同时，运动黏度随环数 的增加及异构程度的增大而增大，
• 壁之间不漏气，也防止废气窜进曲轴箱。 通常，高黏度内燃机油具有更好的密封 作用。 • (5)保护作用 发动机中的金属表面经 常与空气、水蒸气和燃气等腐蚀性气体 相接触，极易受到腐蚀，如果金属表面 经常保持有一层内燃机油油膜，就能使 金属表面与腐蚀性气体隔开，保护金属， 使其减少或避免腐蚀。
• （二）内燃机油的组成 • 用于内燃式发动机的润滑油称为内燃 机润滑油，简称内燃机油、发动机油 和曲轴箱油。内燃机油是以适度精制 的矿物油（以石油为原料，经分馏、 精制和脱蜡等加工过程得到的润滑油 料）或合成油（通过有机合成的方法 制备的润滑油料）为基础油，加上适 量添加剂调合而成的。 • 我国内燃机油基础油90%以上为矿物油， 合成油的应用比较少。
• 还会被未汽化燃烧的液体燃料稀释和带 入燃烧室而烧掉。因此，在活塞与汽缸 壁之间，经常处于边界润滑状态。热膨 胀和热变形会影响各运动零件正常的配 合间隙，严重时会导致发生摩擦面粘着 和烧结等故障。 • (3)载荷重 现代内燃机的热效率高， 质量小，功率大，因而运动零件单位摩 擦面的载荷很大。例如连杆的轴承负荷 为7.0~24.5Mpa，
• 油品添加剂是指那些加入油品中能改善和 提高油品使用性能的物质。内燃机油中常 使用的添加剂有清净分散剂、抗氧抗腐剂、 抗磨剂、增黏剂、降凝剂、黏度指数改进 剂、抗泡剂和防锈剂等，且多为复合添加 剂。 • （三）内燃机油分类 • 我国内燃机油的性能分类（或称用途分类） 按GB/T 7631.3－1995《内燃机油分类》 进行，该标准是参照API分类方法制定的， 其使用性能按顺序逐级提高，依次
• （四）内燃机油规格 • 目前，我国有效的汽油机油标准是 GB/T11121－1995《汽油机油》。该 标准规定以精制矿物油、合成油或 混合精制矿物油与合成油为基础油， 加入多种添加剂制成的汽油机油和 汽油机/柴油机通用油的技术条件， 其产品适用于四冲程发动机，共包 括SC、SD、SE和SF等四个品种的汽 油机油，
• 二、内燃机油技术要求分析检验 • （一）黏度、黏温性 • 1．质量要求 • 黏度反映内燃机油的内摩擦力，是表示 其润滑性（油性）和流动性的一项指标。 通常，内燃机油黏度越大，油膜强度越 高，润滑性越好，但流动性变差。要求 内燃机油要有适当的黏度，能形成良好 的油膜，起到润滑作用和密封作用，不 影响发动机有效功率的发挥。
• 反映了汽车发动机在不同年代其性能、 结构发展的不同要求，并依照内燃机 热负荷、机械负荷大小及操作条件的 缓和程度来划分类别。同时，参照采 用SAE（Society Automotive Engineers，美国汽车工程师协会）的 黏度分类方法，又制定了GB/T 14906 －94《内燃机油黏度分类》，它将内 燃机油分为不同的级别。
• 确定某一油品的黏度指数时，先测定其在 40℃和100℃时的运动黏度，然后在表中 找出100℃时与试样黏度相同的标准组。 根据粘度指数大小查不同的表，得出L和H 值，再计算 • VI=(L-U)*100/(L-H) • 式中 VI ——试样的黏度指数； •
• L——与试样在100℃时的运动黏度 相同，黏度指数为0的标准油在40℃ 时的运动黏度，mm2/s； H——与试样在100℃时的运动黏度 相同，黏度指数为100的标准油在 40℃时的运动黏度，mm2/s； • U——试样在40℃时的运动黏度， mm2/s。
• 润滑作用是用润滑油将摩擦表面隔开， 形成液体摩擦，以减少摩擦阻力和机件 的磨损。润滑油在金属表面上保持一层 紧密牢固油膜的能力，称为润滑性或油 性。 • (2)冷却作用 发动机在工作时，产生 大量的热量，为使发动机正常工作，必 须对发动机进行有效的散热，使之达到 热平衡。内燃机油的冷却作用是指发动 机工作时，其不断地从气缸、活塞、曲 轴等摩擦表面吸取热量，一部分热量
• 黏度指数 • ①测定意义 黏度指数是衡量油品黏度 随温度变化的一个相对比较值。用黏度 指数表示油品的黏温特性是国际通用的 方法，目前我国已普遍采用这种方法。 黏度指数越高，表示油品黏度受温度的 影响越小，其黏温性越好；反之越差。 • ②要求 润滑油中的少环长侧链环状烃， 既有合适的黏度，又有良好的黏温特性， 因此是润滑油的理想组分。
• SD/CC、SE/CC和SF/CD三个品种的汽油机 /柴油机通用油，每个品种按GB/T 14096 －94划分黏度等级。 • 我国的柴油机油标准是GB/T11122－1997 《柴油机油》。该标准规定以精制矿物 油、合成油或混合精制矿物油与合成油 为基础油，加入多种添加剂制成的CC和 CD柴油机油的技术条件，所属产品适用 于四冲程柴油发动机。 • 内燃机油的命名，包括品种代号和黏度 等级。例如，SC15W/40、SE/CC30、CD30、 CD20W/40等。
• 2．内燃机油的作用 • 内燃机需要有内燃机油的可靠润滑才能 确保其正常工作。内燃机油的主要作用 如下。 • (l)润滑作用 发动机运转时，许多机 件都存在着相互接触，如果得不到有效 润滑，就会发生干摩擦。这不仅会降低 发动机功率，而且还会使摩擦表面的金 属熔化、磨损、甚至使机件卡死，造成 严重的机械事故。
第四章 润滑油、润滑脂分析
• 第一节 润滑油分析 • 一、内燃机油规格
• （一）内燃机油的作用 • 1．内燃机的工作特点 • 内燃机与其他各种机械相比，随着内 燃机向高速度、高强度、大功率和防 止废气污染待方面不断发展，其运
• 动零件的摩擦面有许多特殊性。根据其 工作状况，工作特点归纳为： • (1)温度高，温差大 内燃机除了产生 摩擦热以外，还要受到燃烧产生热的影 响，因而当内燃机工作一段时间后，各 摩擦面的温度都比较高，如活塞顶、汽 缸壁及汽缸盖，大约在250~300之间， 活塞裙部大约在110~150之间，主轴承、 曲轴箱油温为85~95。
• 传导向温度较低的零件，另一部分热量 随着内燃机油的循环而消散在曲轴箱中。 • (3)洗涤作用 发动机在工作时吸入的 新鲜空气，虽然经过空气滤清器滤清， 但仍会带进一些砂土、灰尘；而燃料燃 烧后还会形成炭质物；内燃机油氧化后， 会生成胶状物；机件磨损可产生金属屑。 所有这些均会沉积在摩擦表面上。
• （二）低温流动性 • 1．质量要求 • 内燃机油的低温流动性对其使用性能影 响很大。低温流动性差的内燃机油，不 仅影响润滑，也给启动带来困难。因此 要求内燃机油在低温使用条件下，能够 顺利的泵送，并迅速流到各个摩擦面上， 保证机件的可靠润滑。
• 2．评定指标的分析检验 • （1）倾点 在试验规定的条件下冷却 时，油品能够流动的最低温度，称为倾 点（或称流动极限），以℃表示。通常， 所用内燃机油的倾点应低于环境温度 （8～10 ）℃。 • ①测定意义 影响倾点的因素与凝点 相同，通过倾点的高低，可以估计石蜡 含量，因为石蜡含量越多，油品越易凝
Hale Waihona Puke • 内燃机油中加入增黏剂，可大大改善黏 度和黏温性，所谓增黏剂是黏度大，黏 温性好的高分子聚合物，又称为增稠剂、 黏度添加剂或黏度指数改进剂。例如， 普通机油（单级油）只适应在较窄的温 度范围内使用，若在基础油中加入增稠 剂，可制得黏度指数高于100的机油。 这种机油具有良好的黏温性，能在很宽 的温度范围内使用，此即为多级油。
• 另外，内燃机大多在室外使用，冬季不 工作时，其零部件的温度与环境温度接 近。当冷机起动和运转开始时，各摩擦 面极易发生干摩擦和半干摩擦。 • (2)运动速度快 内燃机曲轴转速多 为1500~4800r/min,活塞平均速度高达 8~14m/s，摩擦面上形成润滑油膜非常 困难。用喷溅或飞溅方法进入活塞与汽 缸壁之间的润滑油，