《船舶柴油机》 柴油机的润滑

第三节曲轴箱油和气缸油的选用
一.对曲轴箱油的要求 曲轴箱油又称系统油，主要对柴油机曲轴箱内各轴承或涡轮增压
器（无独立润滑系统）的润滑；在某些柴油机中，它还用着液压控 制油（液压控制式排气阀，换向伺服机构或气缸注油器驱动装置） 在筒形活塞式柴油机中它还兼作气缸油和活塞冷却液。其最大特点 是曲轴箱油循环使用，逐渐污染变质。
三.润滑油的质量等级（API：American Petroleum Institute） 发动机根据其结构﹑工况﹑负荷和功率不同，使用不同质量级别的 润滑油。因此内燃机润滑油的质量分级，是随着发动机的发展而变 化的。国外有些国家和有关学会根据滑油的性能特点和工作状态把 滑油分成若干质量等级。比较通用的是美国SAE﹑ ASTM ﹑API三 方联合公布的一种质量分类法，称为API分类法。即：
5.其它：抗乳化性能，抗泡沫性能，闪点等。
筒形活塞式柴油机曲轴箱油的要求： 在筒形活塞式柴油机中，曲轴箱油除润滑轴承外，还兼作气缸油， 故其工作条件十分恶劣，正常耗油率为1.07~1.6 g/kw.h ，它除应满 足十字头式柴油机曲轴箱油的全部要求外，还应满足如下要求： 1.高温工作时的清净性：在高温下能保证各种沉积物不粘附在机件
㈠ 十字头式柴油机曲轴箱油要求： 十字头式柴油机曲轴箱与气缸是隔开的，其工作条件相对较好， 正常耗油率为 0.1~0.3 g/kw.h ， 主要润滑轴承和导板。要求： 1.粘度和粘温特性：适宜的粘度以保证润滑油膜的建立；另外船
用柴油机经常在变工况下工作，环节温度变化也较大，所 以要有较好的粘温特性。 粘度要求：在100℃运动粘度为11~14cst ，相当于SAE30 粘度指数：80~95
但意义相反。总碱值表示1g滑油中所含碱性物质相当于氢 氧化钾的毫克数。天然矿物油本身无碱性，只有加入碱性 添加剂后才呈碱性。 在使用过程中，由于添加剂的损耗，总碱值会逐渐降低。
⑦ 浮游性 浮游性：表示含添加剂滑油清洗零件表面胶质炭渣，使之分散为小
颗粒而悬浮携带的能力。通常是在专用试验机上在规定条 件下进行一定时间的试验，然后根据活塞上的漆膜情况评 定等级。0~6共7个等级。0级非常清洁，6级严重污染。
膜所需的时间来表示。我国标准规定： 在规定的高温250℃条件下，空气自由流过薄油层试验油，测 定试验油由氧化而生成50%的漆状物所需时间。（以分计） 以此时间来评定试验油的热氧化安定性 。该试验是模拟气缸 壁上的油膜工作条件，适用于柴油机的润滑油。
抗氧化安定性
属于较低温度条件下的厚油层氧化试验，用氧化后生成的沉淀物 和酸值来表示。我国标准规定：
第五章 柴油机的润滑
第一节 润滑和润滑油
一.润滑的作用、滑油的性能指标 1.作用------减磨；冷却；清洁；密封；防腐；减振；传递动力 。 2.性能指标
主要有：粘度；粘度指数；闪点；凝点；残炭；灰分；酸值； 腐蚀性；热氧化安定性；抗氧化安定性；总碱值；抗乳化度 等十余种。 ①. 粘度和粘度指数 粘度：滑油的重要指标，决定两个摩擦表面间油膜形成。 国外广泛使用按滑油的粘度进行分类的SAE分类法 。 把发动机滑油按粘度分成10个等级：0W；5W；10W 15W；20W；25W；20；30；40；50 按ISO分类：根据40℃的运动粘度值分成18个等级
粘度指数VI大者：则温度变化时其粘度变化小 VI＜35低粘度指数 35~80 中粘度指数 VI ＞ 80 高粘度指数 最好的石蜡粘度指数可达124，加入增粘剂后可达200以上。
我国用粘度比来评定粘温特性，它是该滑油50℃和100℃ 运动 粘度比值。粘度比小表示在规定温度范围内粘度变化小，质量好
②. 酸值 、 水溶性酸或碱
清净分散剂的作用 A.洗涤作用：能够使沉积在部件上的胶质炭渣呈分散悬浮状态，
降低积炭和油泥，保持部件清洁。 B.中和作用：该添加剂为碱性，既可以控制油因氧化而形成的有
机酸；又可中和进入曲轴箱的燃烧产物形成的无 机酸，起到锈蚀抑制剂的作用 2. 油性剂、极压剂 （抗磨剂） 油性剂和极压剂都能在边界润滑条件下起到减磨作用。 油性剂：是带有极性基团的活性物质，它能定向地吸附在金属表面 上形成不易破坏的边界吸附膜，以降低磨损。 极压剂：能在高温和高负荷下分解产生活性化合物，在金属表面生 成低熔点化合物，形成反应薄膜，有减少摩擦，防止擦伤 降低磨损，加强油膜承载能力的作用。其主要组成为含硫 磷、氯成分的有机化合物等
润滑方式： 1.飞溅润滑 ：气缸油和曲轴箱油属于同一油品，活塞裙上需装刮 油环，中小型柴油机采用。 2.注油润滑：使用专用的润滑系统和设备（注油器和注油接头）， 把专用气缸油经缸壁上的注油孔喷注到气缸表面进行 润滑，其注油量可控；喷出的气缸油不予回收。 国外称为 一次过润滑 （Once through）
降凝剂并不改变石蜡析出温度，只改变石蜡结构。它吸附在油中 石蜡结晶表面上，使之仅能生成微小结晶，防止生成结晶网，从 而改变低温流动性，降低油品的凝点。常用的有长链烷基萘等。
6.防锈添加剂和防腐蚀剂 防锈剂：依靠其自身具有的极性吸附在金属和油的界面上形成保
护层，防止水与金属接触生锈。 抗腐蚀剂：保护有色金属不受油氧化和燃气产生的酸的腐蚀。
第二节 气缸润滑
柴油机气缸润滑是一个复杂而重要的问题，特别是在大型十字 头式柴油机中，气缸润滑是一个独立的润滑系统，需专用设备和 专用油品。特别是在当代柴油机高强化﹑燃油劣质化的发展中， 对气缸油提出了极为苛刻的要求。
一.气缸润滑的工作条件 1.高温：气缸上部表面温度180~220℃；下部为90~120 ℃
上而应悬浮在油中。 2.热氧化安定性好。 3.足够的碱性：TBN为 22~34 mgKOH/g 4.粘度要求高 使用相当于SAE20 SAE30 SAE40等级 滑油
㈡.曲轴箱油的选用
船用柴油机润滑系统的管理和油品的选择对功率的发挥，故障率的
降低，使用寿命和维修周期的延长有很大关系。如果油品选择出错
③.抗乳化度 滑油乳化：水漏入滑油经搅拌后形成乳作液并生成泡沫的过程叫~ 滑油乳化后的危害：
加速滑油变质，并在两相界面上吸附机械杂质，污损摩 擦 表面，加剧部件磨损， 降低润滑性能 抗乳化度：指滑油在乳化后自动分层所需时间。（以分计）
④.热氧化安定性 抗氧化安定性 都是用来衡量滑油在使用条件下抵抗空气氧化的能力。只是试验方 法和使用对象不同。 热氧化安定性：属于薄油层在高温条件下氧化试验，用氧化形成漆
3. 粘度指数改进剂和增粘剂 该添加剂可以提高基础油粘度，改善其粘温特性，提高粘度指数 加入这种添加剂的滑油叫稠化机油。如救生艇机油（-30℃~200） 低温时：粘度增加不多 高温时：粘度变稠，以获得较好的粘温特性
4. 消泡剂 消泡剂：可以降低泡沫的表面张力，抑制泡沫的发生； 并使形成
的气泡破裂和消失，防止生成稳定的泡沫。如二甲基硅油 5. 降凝剂
滑油中的酸------有机酸和无机酸。 新鲜滑油中的有机酸主要 来源为原存于石油中的精制时没有全部除去或有意识 加入的呈酸性的抗氧，抗腐添加剂；使用中滑油的有 机酸主要来自于自身氧化而产生的有机酸。
少量有机酸：对金属无多大腐蚀作用且能增加滑油的油性改善润滑 大量有机酸：对轴承材料特别是铅有腐蚀作用 无机酸的存在：对金属有强烈腐蚀作用。其来源有：新鲜滑油是在
精制过程中经酸洗和中和后残留下来的；使用中的滑 油由于含硫燃油的燃烧产物漏人曲轴箱可能形成硫酸 中国：酸值 表示滑油中的有机酸。定义；~ ；单位：mg KOH/g 水溶性酸或碱：表示无机酸或强碱的有无。用于定性分析 国外：总酸值TAN --------有机酸﹢无机酸 强酸值SAN---------无机酸含量
那么其它管理再正确也没有用。所以油品的选择必须高度重视：
选择根据：机型；运转工况；工作环境；使用燃油的质量。
主要考虑指标：粘度；碱值；粘度指数
十字头式柴油机：
SAE30 SAE40
TBN≤10
VI=80~95
大功率中速筒形活塞式柴油机：润滑油兼作系统油和气缸油，对油 品的质量要求更高。SAE30 SAE40 TBN=22~34
早期：CA﹑ CB ﹑ CC ﹑ CD 四个级别
现在：除上述四个级别外，新添CE CF CG CH CI CJ 以满足 美国高速公路废气排放标准。
API分类法对柴油机滑油规定了严格的发动机试验方法和标准，滑 油必须通过规定的评定项目并合格后，才算符合某一级别。尽管如 此，其各质量等级的滑油，并不一定完全满足船用柴油机，因为船 用柴油机的机型和工作条件与试验发动机有所不同。各润滑油公司 供应的船用滑油都是在API质量等级基础上，结合船用柴油机的特 点，对滑油进行调制，以满足船用柴油机的需要。
以满足使用及储存要求而添加的少量物质。 添加剂作用：
减少发动机部件上有害沉积物的形成和聚集 中和酸性物质，减少其对设备的腐蚀 防止设备和部件受到锈蚀 减少零部件的摩擦磨损，延长其使用寿命 使润滑剂的氧化和热分解延缓，延长其使用寿命 改变润滑剂的物理性质。如提高粘度指数，降低倾点等 添加剂分类： 1.清净分散剂（清净浮游添加剂） 防止高温时生成漆膜的添加剂 叫清净性添加剂 防止低温时生成油泥沉淀物的添加剂 叫分散剂
2.抗腐蚀性能：它对轴瓦有重要意义，若抗腐蚀性能差，可能引起 轴承合金腐蚀；铅锡或铅铟等鍍层剥落。所以曲轴箱油要有 良好的抗腐蚀性能。
3.清净分散性：油品能使炭粒或各种颗粒油泥等分散成微小粒子并 悬浮在油中，以便滤掉。
4.抗氧化安定性：应具有在较高温度下的抗氧化性能（冷却活塞） 因曲轴箱油与空气接触机会多，宜氧化变质。t＜82℃
我国规定腐蚀度试验用 品克维奇 法： 将试验油加热到140℃，用特制一定面积的金属片以每分钟15~ 16次的速度交替地浸在油中和露置在空气中，经过50h后，测定 金属片减少的重量（g/㎡）。金属片减少重量越大，腐蚀性越强
⑥ 总碱值 TBN （Total Base Number） 总碱值：表示滑油碱性的高低。其单位与酸值相同为 mgKOH/g