内燃机械润滑节能技术

青岛港集团有限公司前港分公司　安　军

烟台港集团有限公司烟台海港机械厂　史良忠



内燃机械润滑节能技术

青岛港集团有限公司前港分公司安军

烟台港集团有限公司烟台海港机械厂史良忠

摘要：通过对港口内燃流动机械能量消耗情况分析，得出摩擦损失在燃油消耗中占有很大比重的结论，提出改善润滑是内燃流动机械节能减排的主要途径，给出了相应的对策措施。

关键词：内燃机械；润滑；节能

1前言

根据美国环保局(EPA)测得的工程机械能量分布情况，燃料能量消耗在流动机械各种摩擦损失上的比例为：活塞摩擦损失占3.0%，发动机其他摩擦损失占4.5%，变速器摩擦损失占l.5%，车轴摩擦损失占 1.5%，总计占10.5%，即燃料的热能中有l0.5%消耗在各种摩擦中。减少摩擦损失是降低工程机械燃油消耗的有效途径之一。

2内燃机械润滑节能对策

内燃机械发动机的摩擦副主要包括轴承(曲轴轴承和连杆轴承)、缸套活塞组和气门凸轮机构3部分。降低内燃机械摩擦损失最有效的手段是改善各摩擦副的润滑条件。从发动机整体看，存在流体润滑、混合润滑和边界润滑3种状态。

内燃流动机械传动系中主要有变速器和主减速器。传动齿轮啮合面间是线接触，压强较大。手动变速器由直齿轮和斜齿轮组成，容易形成油楔，在正常运转下以流体润滑或混合润滑为主[1]。驱动桥减速螺旋锥齿轮啮合齿面间不能形成油楔，准双曲面齿轮啮合齿面负荷很大，而且有横向滑动，很难形成流体润滑或混合润滑，在有负荷的情况下运转基本上属于边界润滑和弹性流体润滑。因此，为保证既能实现良好的润滑，又能获得最佳的节能效果，要求润滑油在各种条件下都应具有最佳粘度，在边界润滑时具有良好的抗磨性能。具体来说，改善润滑达到节能的基本途径有4个。

(1)降低润滑油粘度。降低润滑油粘度可以在流体润滑范围内产生较小流体内摩擦。在接近混合润滑时摩擦系数最小，也最节能，但要注意勿进入边界润滑。

(2)润滑油高粘度指数化。润滑油高粘度指数化(多级化)试验证明，在发动机上使用99.8℃时粘度为(12．3～13.1)×10-6m2/s的多级油的摩擦阻力，和使用同温下粘度为(6．1～7．3)×10-6m2/s的单级油时效果一样，由此推算出使用多级油可比单级油降低粘性阻力20%～45%。试验证明，各种粘度级别的多级油比单级油节油l%～3%；多级发动机机油和多级齿轮油联合使用，也比单级油节油2%～4%。

(3)加入摩擦缓和剂(减摩剂)。在润滑油中加入摩擦缓和剂(减摩剂)，可使润滑油减摩性能达到最佳，能在混合润滑和边界润滑的情况下发挥其抗压、减摩或抗磨的作用，几种减摩剂的台架试验节油率都在2.0%左右。

(4)润滑油品质高档化。正常机械状况下，润滑油质量档次越高，油品的清净分散性、抗氧化性、抗腐蚀性、抗磨损性、热稳定性和润滑性越好，流动机械的节能效果越明显，综合经济效益也越高[2]。

3内燃机械润滑节能实证分析

3.1润滑油性能对流动机械运行燃油经济性分析

润滑油的性能对流动机械运行燃油经济性影响很大，表1列出了改变发动机润滑油和齿轮油的粘度和减摩性能后，在工程机械理论上所得到的节油率。

表1改变润滑油的粘度和减摩性能理论上应取得的节油率 (%)

项目理论计算值考虑实际行驶条件改进性能的机油1.8～7.50～5.8改进性能的齿轮油0.9～6.30～5.0同时使用以上两种油2.7～1380～9.9

试验证明，改变润滑油的粘度和减摩性能，可明显改变短距离行驶机械的经济性，且减少燃油消耗，见表2。

表2明显改变短距离行驶机械的经济性

项目短距离行驶中距离行驶长距离行驶冷启动行驶城市行驶汽油机7.56.02.21.8柴油机5.84.82.53.0齿轮转动系1.4～6.31.3～4.91.1～4.10.9～2.9

一般润滑油粘度越大，燃油消耗越高；反之，润滑油粘度越小，则油耗越低。通过对流动机械发动机使用不同粘度的润滑油进行台架试验，考察了粘度对节油率的影响。结果表明，节油率取决于润滑油的低温粘度，其中5 W优于10 W,10 W优于l5 W。美国为了研究润滑油粘度与节油率之间的关系做了很多试验，试验结果见表3。

表3使用低粘度润滑油和齿轮油取得的燃料经济性

使用条件低粘度油的节油率/%说明热车等速行驶48km/h88km/h118km/h热车城市行驶热车城市、市郊行驶热车公路行驶60km/h冷车起动行驶09～2229～473.4～5.03.52.9～3.84.35.4～7.9 低粘度油的节油效果,大约60%～85%归功于润滑油,15%～40%归功于齿轮油;在低温下2种油同样有节油作用

该试验使用的发动机润滑油都是API SL级，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。所用齿轮油都是：API GL-5级，低粘度油为SAE 75W，高粘度油为SAE90、85 W/140。

3.2润滑脂的合理使用对燃油节约的影响分析

润滑脂的合理使用与节油密切相关，试验表明，润滑脂的稠度牌号不易太大，如轴承使用2号润滑脂比3号润滑脂节能，综合经济效益(包括润滑脂费用、减摩节能费等)好，而1号脂能耗又有所增加。对于轮毂轴承而言，使用2号比较适宜，采用集中润滑的底盘摩擦节点使用0号脂较好。因此，除热带重负荷车辆外，我国南方宜全年使用2号润滑脂，北方冬季用l号润滑脂，夏季用2号润滑脂。

轴承润滑脂的填充量与节能的关系也较大，油脂填充量大，工作时搅动阻力大，轴承温度升高，燃料的消耗量相应增加。一般轴承有2种润滑方法：①满毂润滑，除轴承装满润滑脂外，轮毂内腔依然装满润滑脂；②空毂润滑，只是在轴承内装满润滑脂，轮毂内腔仅薄薄地均匀涂沫1层润滑脂以防锈。

实验表明，满毂润滑时，新涂上脂的轴承在开始转动时，多余的脂很快被挤到滚道外面并被甩到轮毂内腔和轴承盖里，这时多余的脂被强烈搅动，由于脂的粘滞阻力，反而使轴承温度升高。而真正起润滑作用的主要是留在轴承滚动面上的薄层润滑脂。因此，轮毂空腔中装满油脂只能使轴承散热困难，温度升高。空毂润滑则避免了这一缺点，还可节省润滑脂80%以上。

4结语

改善润滑以降低内燃机械燃油消耗是流动机械节能减排的主要途径。在保证润滑状况前提条件下，选用合适的润滑油可以减少摩擦、磨损、节约燃油，能够延长发动机使用寿命，减少保养工时与费用，减少尾气排放。

参 考 文 献

[1]查安平，李明，郑士源.安徽内河港口干散货装卸工艺存在问题及改进建议[J].港口科技,2011(6):30-32.

[2]童宝宏，桂长林.润滑油在内燃机管道内的流动特性研究[J].润滑与密封，2009(5)：15-17.

安军: 266500, 青岛市黄岛区崇明岛西路 65号

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