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汽车的磨擦、磨损与润滑

 一、概述

    摩擦、磨损与润滑是汽车在设计、制造、使用与维修中不可避免而又必须妥善解决的问题。它是研究各运动部件摩擦副表面摩擦、磨损、润滑这三者相互关系的一门科学与技术。

    据有关资料统计,现在世界上有不少能源以各种不同的形式消耗于摩擦损失,根据美国环保局(EPA)测得的典型汽车能量分布情况可知,燃料能量消耗在汽车各种摩擦损失上的比例,活塞摩擦损失占3.0%,发动机其它摩擦损失占4.5%,变速器摩擦损失占1.5%,车轴摩擦损失占1.5%,总计占10.5%,亦即燃料的热能中有10.5%消耗在汽车的各种摩擦损失中。

    摩擦不仅消耗能量,而且伴随着磨损的产生。根据使用和试验统计,汽车零部件的主要失效形式是磨损,磨损型的故障约占50%。其中,磨损造成的故障在发动机总成故障中占47.2%:在变速器故障中占65.3%:在驱动桥故障中占72.9%……由于磨损型故障而带来的维修费用约占汽车使用费用总数的25%。

    由此可见,摩擦带来能量的损失,磨损产生材料的损耗和零部件的失效,而降低摩擦损失、减少磨损、延长车辆使用寿命的重要措施和有效途径就是润滑。

    二、润滑的功能

    每辆汽车都是围绕完成某一功能而由许多相互依赖、相互作用的构件和零件组合而成的一个系统。

    汽车在运行中,由于受到外部环境的干扰和内部因素的作用,在功能转换过程中,由于各种矛盾的对抗而产生摩擦和磨损,同时,因摩擦磨损引起系统的功能变化,导致各单元的尺寸发生变化,造成精度下降、功能降低、严重时会引发故障和事故。

    由1可见,在输入变量一定的情况下,若要提高有用输入,就必须设法降低损耗输出,为此,对汽车用户来说,除正确调整各部间隔和操作外,简单而有效的办法是正确地进行润滑,充分发挥润滑剂的作用,这是降低损耗输出最有效、具体而经济的方法。

    润滑的功能、价值和成本间的关系为:

    价值=功能/成本

    价值是把润滑剂加入到运动体之间形成一层具有一定强度的油膜,减少机件的磨损,降低能源消耗,确保机件正常运转,提高有用输出。

    成本是指润滑剂的寿命周期成本,影响润滑剂寿命周期的因素有高温、有害气体、液体和固体及金属催化等,其结果使润滑剂逐渐氧化和降解,工作性能不断下降,需要及时更换,否则会造成很大的磨损和腐蚀。

    对于汽车用户来说,影响润滑成本的费用,主要是润滑剂的质量和换油期的长短。通过大量的统计资料证明:不管是在国外还是国内,润滑剂的使用费用在汽车运用总费用中只占很小的比例。因而它的价格及消耗量在一定范围变动对总费用影响不大,而维修费用及燃料费用占的比例却很大。如表1和2所示。

1 美国对115个主要车队汽牢操作费用调查情况各种费用比例%

燃料轮胎维修贬值管理费润滑剂
3762716131

表2 茂名石化公司汽车运输公司平均车辆费用比例%

管理养路费维修燃料润滑剂保险费轮胎大修
30162270.51.54基金

    然而,正确的润滑所带来的效益是可观的。美国的Clauss教授认为在典型的混合行驶和公路等速行驶情况下,改善发动机润滑油和车辆齿轮油的性能可节省5%的燃料:德国的Bartz教授根据德国汽车的实际行驶情况,认为改善发动机润滑油和车辆齿轮油的性能,获得的节油率分别为4.6%和2.8%,合计节油7.4%是可以实现的。我国中南石化销售公司商品应用研究所较高质量等级的汽油、机油代替低档油在解放牌汽车上进行了对比试验。结果表明,机油消耗降低50%,节省燃油3%左右,发动机大修期延长一倍,万公里综合经济效益可达700-1000元。

    由上述可见,合理选择润滑油质量等级和粘度等级,及时进行更换,改善润滑性能,无论是从减少磨损,节约能源,降低维修费用,提高汽车的使用经济性能都是最有效的手段和途径。但是,要充分发挥润滑剂的功能,改善润滑性能,关键在于根据具体情况进行合理的应用和科学的管理。

    三、汽车的润滑管理

    在汽车的润滑管理中,如何正确选用润滑剂是第一位的,如选用错误则其他的管理措施再正确也无济于事;其次必须合理确定换油周期;第三要保持润滑剂的洁净和合适的容量。

    实践证明,合理选用润滑剂可以降低摩擦、磨损、节省燃料。根据润滑剂性能和润滑特点以及摩擦部位的工作条件不同,选用时应注意以下几个问题:(1)发动机润滑油和车辆齿轮油在质量等级选用时必须满足汽车制造厂规定的要求,遵循“宁高勿低”的原则;(2)粘度等级的选用应根据各粘度牌号与环境温度的对应关系合理选择,遵循多级油优先选用原则;(3)汽车润滑脂的选用应按摩擦部位的工作温度选择不同牌号的汽车通用锂基润滑脂;(4)不同质量和牌号的润滑油尽量不要混用;(5)不要用汽油机润滑油代替柴油机润滑油使用。

    确定合理的换油期是汽车润滑管理的重要内容之一。经过汽车技术人员和油品应用人员长期的研究和探讨,提出了很多可供借鉴的理论和方法。如:①汽车制造厂根据内燃机结构特性、运行条件和润滑油的品质经过试验或参考同类产品确定固定的换油期,以推荐用户使用;②在推荐固定的换油期基础上,另附有依据燃油耗、润滑油耗及润滑油容量三参数变化的换油里程图,按图表查找换油期;③对使用中油品的性质实行定期监测,按在用油指标限定值确定换油期等。但是这些方法都难以满足广大汽车用户的实用要求。为此,近年来国内外有关研究人员开始着重考虑研究实用性强的可装在润滑系统上的传感器。从其驾驶室仪表指示值来指导用户何时该换油,这也是润滑油换油期确定方法研究的发展方向。目前,在这种方法没有实用推广之前,汽车用户应以汽车制造厂推荐的换油期为依据,结合简易的在用油斑点试验方法等进行确定。

    保持润滑剂的洁净和合适的容量是确保润滑可靠的基础,如果润滑油(脂)中混入混砂、灰尘、金属屑等就会堵塞油道,其中硬质物还会产生磨料磨损,使磨损速度加快。如果混入水份,会加速润滑油的氧化变质,增大腐蚀性;能使润滑油乳化;使润滑油滤清器的纸质滤芯膨胀,造成滤孔堵塞,降低其过滤性能;有些添加剂能微溶于水,使添加剂部分失效等。如果发动机曲轴箱润滑油的容量低于标准的半数以上,就难以保证可靠的润滑,但是,加油量也不能过多,经常在油尺的标线以上会增加曲轴转动阻力,易窜进燃烧室增加机油的消耗量,同时积炭增加。为此,要确保润滑可靠,必须在使用和贮运过程严防机械杂质和水份的混入,及时清洗滤清器更换滤芯。经常保持润滑油面稍低于油尺的上标线,遵循“勤加少添”的原则。

    四、结论

    一辆性能良好的车辆,若得不到正确的操作、合理的润滑和科学的管理,就难以充分发挥其使用性能,只有将摩擦学知识和油品应用技术加以充分利用,实行科学的管理,才能获得最佳的社会效益和经济效益。

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