柴油机机油温度过高的原因及危害

柴油机机油温度过高的原因及危害

柴油机机油温度过高的原因及危害

石油机械大都以柴油机作动力，在柴油机运行过程中，机油要起到润滑、承载以及传热的作用。其机油的正常工作温度应在70 ～ 90℃之间，比水温低5℃左右。若机油温度过高，会因粘度大幅度下降，不能在曲轴与轴瓦间隙中形成油楔而使机油压力下降，容易引起烧瓦抱轴事故。与此同时，机油也会因温度过高而过早变质失效。

一、摩擦及其形式

柴油机在工作时，各个运动件的接触面以很高的速率做相对运动。各摩擦表面虽然都是经过精细加工，看起来似乎十分光滑。可是，如果把它拿到放大镜下观察，就会发现表面仍存在着高低不平的现象。这些微观凸起的表面相互碰撞，阻碍着机件的运动，便出现摩擦现象。

两个相互接触的表面发生相对运动或具有相对运动趋势时,在接触表面间产生的阻止相对运动或相对运动趋势的现象称为摩擦。两个相互接触的表面在发生相对运动时，物质微观粒子的运动加快，内能增加，宏观上便产生热量，这就是摩擦生热。

两物体相互摩擦所产生的热量可通过以下公式计算：

Ｑ＝ｆ·ｓ

ｆ＝μＫ

Ｑ是摩擦产生的热量，Ｊ；

f指两个物体之间的摩擦力，Ｎ；

s指两个物体之间相对滑动的距离，ｍ；

μ指摩擦系数；

Ｋ是物体上的外加正压力，Ｎ。

由上公式可知，（在外加正压力一定的情况下）两物体摩擦产生的热量与摩擦系数、相对移动的距离成正比。

因此，物体摩擦表面温度的高低与以下主要因素有关：

1.摩擦表面的相对运动速度。摩擦表面的相对运动速度越快，表面温度越高；

2.摩擦表面粗糙度。摩擦表面越粗糙，摩擦表面温度越高；

3.摩擦介质。摩擦中是否存在摩擦介质。如：润滑油或磨料。

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那么要降低摩擦表面的温度，在相对位移和外加正压力一定的情况下，应该尽量减小摩擦系数。理论和实践证明：在各摩擦表面上覆盖一层润滑油，使各金属摩擦表面间形成一层油膜，可有效降低摩擦表面温度，减缓磨损。

根据摩擦面之间润滑油的分布情况，可将摩擦分为以下四类：

1.干摩擦：摩擦表面间没有任何润滑剂所产生的摩擦。干摩擦时由于金属与金属间直接接触，因而磨损大、摩擦放出的热量多、功率损失大，这是在柴油机各运动件之间所要避免的。

2.液体摩擦：摩擦表面完全被润滑剂层隔开时所产生的摩擦。它的摩擦系数很低（0.001～0.005），可以防止磨损，减少功率损失。这是柴油机各运动件之间要提倡的。

3.边界摩擦：摩擦表面间由润滑剂的一层薄膜隔开，但又未被完全隔开的摩擦。边界摩擦时，如果这层薄膜具有足够的强度而不破裂，就可避免金属产生磨损。但一旦薄膜破坏就会引起干摩擦，出现严重磨损。

4.半液体摩擦及半干摩擦：当液体摩擦和边界摩擦或干摩擦同时存在时称为半液体摩擦；干摩擦和边界摩擦同时存在则称为半干摩擦。它们属于混合摩擦。

二、机油的工作条件及性能要求

机油在柴油机各部位的工作温度不一样，如缸套与活塞组之间的润滑油，处于油膜状态的摩擦面，温度在100一350℃之间;主轴承和连杆轴承的平均温度在100一150℃之间;其余部分机油的工作温度一般均在100℃以下。

由于在温度高，负荷大（如主轴承负荷可达９８０～１１７６Ｋｐａ，活塞环处高达１９６０～２４５０Ｋｐａ），速度快（如活塞速度高达４～１２．５ｍ／ｓ）的环境下工作。因此对机油的要求是：使零件磨损最小；对零件表面腐蚀性小，不易产生积炭和胶状氧化物；使用期限长。

在机油的众多参数中，粘度是机油最主要的性质。它表示机油的稀稠程度和流动性，机油粘度大，承载能力强，易于保证液体润滑状况。但是，粘度也不能过大或过小，粘度过大，会造成柴油机摩擦消耗功增大，功率下降，启动困难且不易传热，冷却作用差；粘度过小，便失去粘性，柴油机润滑性能变差，使零件容易磨损。

机油作为摩擦介质循环于各摩擦表面之间，应及时地把摩擦所产生的热量带走。如果机油温度过高，机油粘度下降，承载能力就会减弱。因此要让机油在许可的温度范围内工作（柴油机机油温度应≤９０℃），保证柴油机的正常、可靠润滑。

三、润滑油膜的形成

要实现运动机件摩擦表面从干摩擦到液体摩擦的转换，必须要确保在两接触面间形成稳定的油膜，而油膜的形成是通过机油的油楔作用来实现的。

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下面以轴颈与轴承的润滑为例，说明油楔作用的形成原理。

如图。因轴颈与轴承有一定的配合间隙，当轴颈在轴承中静止时，它停留在轴中心正下方的轴承位置上，如图ａ。这时在轴承中垂线左右两侧形成一个弯曲的油楔；当轴颈开始转动时，速率较低，轴颈与轴承底部仍属于干摩擦状态，由于机油具有一定的粘度而会粘附在轴颈的表面，随着轴颈的转动及加速，轴承中右面油楔的油量逐渐增多，而左面油楔的油量相应减少，于是，左右两油楔便产生了一定的压力差，迫使轴颈向左上方移动（图ｂ、ｃ）。轴的转速达到一定值时，增大了的油楔压力便将轴抬起，从而使轴颈与轴承之间形成有一定厚度的油膜（图ｄ）。

四、机油温度过高产生原因

1.机油油量不足或液面过高，导致机油温度过高。

柴油机的润滑是通过机油的循环来实现的。机油在带走机件摩擦时所产生热量的同时，也带走摩擦所剥落的机械杂质，以防止产生更大的磨损。机油在形成润滑油膜时，不可避免地会存在泄漏（如轴承两端），为了维持润滑油膜的稳定，必须将泄漏的机油及时地补充到各摩擦表面上去，机油不断泄漏，又不断被补充。因此足够的油量是保证柴油机正常润滑的基本条件。

机油油量不足，各摩擦表面泄漏出去的机油不能够及时地得到补充，摩擦的形式由理想的液体摩擦变为边界摩擦，甚至干摩擦，摩擦产生的热量急剧增多，造成柴油机机油温度升高。

机油油量不足又表现在以下方面：

（1）油底壳本身的机油量就不够。

（2）机油泵故障，泵油量小，散热不良，导致油温升高。

机油泵是柴油机润滑系统的动力源泉，机油的循环润滑是靠机油泵提供的压力来保证的，它是柴油机润滑系统循环机油量的保证。机油泵齿轮的端面间隙或齿侧间隙若磨损超限，出油量便明显下降，严重时只有额定量的30 ～ 40%。通过散热器的油量减少，机油的循环散热作用也大为减弱。另外，机油泵限压阀开启压力如果过低，或调整弹簧折断，或机油泵

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