• 避免粘度不足機器的陷阱

    工業騎在油膜上。油的粘度承受載荷并確定工作表面之間達到的間隙程度。有時,間隙很厚,很豐富,而其他時候,它會縮小或消失。如果沒有粘度,大多數機器會因機械摩擦和磨損而迅速自毀。

    粘度過高還會帶來眾所周知的損失和可靠性風險。像大多數事情一樣,必須優化潤滑劑粘度的選擇,以實現所需的保護并消除粘度過高的危險。例如,過多的粘度會導致攪拌損失和分子摩擦產生的過多熱量。它還可以阻止潤滑劑運動和流向需要潤滑劑的表面。

    粘度過高的最著名的缺點之一是高能耗。近年來,我們看到汽車制造商規定的曲軸箱使用粘度從 5W40 降低到 5W30,現在在某些情況下降低到 5W20。這些變化都是為了節能。

    當然,節能的主要驅動力不是節省燃料或電費,而是減少化石燃料的消耗,化石燃料作為副產品向大氣排放有害氣體(二氧化碳、一氧化氮、碳氫化合物等)的燃燒。

    雖然任何減少能源消耗和保護環境的努力都是一項崇高的事業,但您應該明智地意識到過度的粘度調整會適得其反。在理想條件下,降低發動機的粘度可能不會造成傷害。然而,在最壞的情況下,危險塌陷的油膜會加速磨損并導致過早失效。

    由于冷卻液液位低、負載重(拖車)、高溫環境溫度、低油位、在土路上行駛(高顆粒物攝入)、短途駕駛模式、水污染和燃料,可能會在汽車發動機中發生此類情況稀釋。由極度低粘度和最壞情況引起的燃燒室區域(環、氣缸壁、閥門和凸輪/從動件)的過度磨損將導致燃燒效率降低、燃料消耗增加和有害氣體從排氣管中釋放出來。

     

    粘度過低還會導致發動機過度揮發和機油消耗,這兩者都會對環境產生負面影響。低粘度相當于在高溫下更容易沿著活塞環帶、氣缸壁和排氣門蒸發的小分子。

    最壞情況下的粘度不足

    在將粘度選擇與機器需求相匹配時,潤滑工程師會考慮許多因素。速度是一個重要因素,負載也是如此。兩者都定義了產生流體動力油膜和彈性流體動力油膜所需的粘度。這些油膜在工作表面之間形成間隙,以減輕機械接觸引起的摩擦和磨損。

    一些機器以不同的速度運行。沒有速度,油膜就無法生產。這就是為什么人們常說每次啟動汽車或卡車時,都會造成相當于行駛 500 英里的機械磨損。啟動、停止、滑行、低速和反向部件運動都是油膜/粘度不足事件。

    溫度是另一個關鍵因素。通常首先考慮極端溫度,然后考慮正常工作溫度。在最低溫度極限下,油必須具有足夠的流動性以實現運動和流動。在最高溫度極限下,粘度不能太低,以免表面發生摩擦和碰撞,從而導致挖掘工作表面和故障。當已知溫度波動很大時,粘度指數也起著至關重要的作用。

    通常,在選擇潤滑劑的粘度時會使用圖表和公式。風險也應該是一個考慮因素。在正?;驑O端條件下粘度偏移的可能性有多大?后果是什么?安全性、維修成本、停機時間、能源消耗和環境因素都應考慮在內。

    在正常和一般恒定負載條件下選擇粘度很容易。然而,極端負載對潤滑劑的粘度提出了極高的要求。這可能是由于瞬時沖擊或浪涌負載、機械不平衡和不對中造成的。了解這些情況何時發生至關重要。在許多情況下,解決方案不是粘度,而是膜強度添加劑。

    我們都知道,粘度會在相對于速度和負載的相對運動中產生表面之間的工作間隙。該間隙定義了機器對顆粒污染造成的三體磨損的敏感度。該間隙尺寸范圍內的顆粒產生最大量的磨損。例如,如果工作間隙為 10 微米,那么 10 微米左右的顆粒會造成最大的磨損和點蝕。

    與大顆粒相比,潤滑劑中小顆粒的數量總是多得多。粘度越低,工作間隙越小,顆粒污染造成的危害越大。

    粘度不足的其他原因

    如前所述,經常使機器缺乏粘度的條件可能是暫時的或暫時的。高環境熱量或有缺陷的冷卻器會降低粘度。有時溫度問題是局部的或特定于瞬態操作條件。例如,由于各種原因,一臺機器可能會形成一個熱點,從而導致粘度在同一附近急劇下降。在極端情況下,這些熱點也會使油分子破裂,從而導致永久性和嚴重的粘度損失。

    粘度會因油污染和損壞而下降。發動機中的燃料稀釋和化學污染(溶劑、制冷劑、天然氣等)都會導致粘度突然下降。水污染會使許多對水具有高溶解能力的油變稀。在天然和合成酯的情況下,水可能會分解酯分子,通過稱為水解的化學反應急劇降低粘度。

    一些潤滑劑具有包括粘度指數改進劑 (VII) 的添加劑體系。VII 分子非常大,當油變熱時,它們會展開,使它們極易因機器摩擦區域(凸輪/從動件接觸、斜盤/滑動接觸件、泵和滾動軸承)中的機械剪切而破裂。隨著時間的推移,這些破裂會降低油的粘度。發動機油和大多數液壓油存在 VII 粘度剪切變稀的風險。

    粘度不足的后果

    缺乏粘度的機器會遇到一系列問題,這些問題會轉化為運營成本和可靠性受損。在某些情況下,粘度下降會導致軸承和齒輪等機器部件突然發生災難性的死亡。在其他情況下,影響較溫和,可能只會稍微縮短機器的使用壽命。當粘度低于理想值時,可能會出現以下后果:

    機械磨損

    在許多情況下,粘度是防止或減輕磨損的最重要的潤滑劑特性。當粘度低于臨界閾值時,機械磨損會加速。這包括磨粒磨損(二體和三體)、粘著磨損(擦傷和擦傷)、表面疲勞(微點蝕等)和分層磨損。

    絕望的熱力循環

    低粘度會導致磨損和摩擦,從而產生熱量。熱量會降低油的粘度,導致更多的摩擦和磨損以及更多的熱量。這是絕望的熱循環。加速磨損會縮短機器壽命,熱量會縮短潤滑劑壽命。

    潤滑油壽命短

    當摩擦表面失去粘性時,潤滑劑的添加劑會以三種方式受到影響。首先是熱量(如上所述)。這種熱量加速了抗氧化劑等添加劑的消耗。這導致基礎油氧化。第二個是VII添加劑的破裂,這導致更多的粘度損失。第三是低粘度造成的機械摩擦,導致抗磨和極壓 (EP) 添加劑消耗得更快。

    泄漏

    低粘度會增加泄漏率。這包括外漏和內漏。外漏會導致潤滑劑流失,而內漏會影響機器功能(液壓系統中的速度和控制)和能耗。

    機油消耗和環境影響

    曲軸箱機油粘度低會增加柴油和汽油發動機的機油消耗率,這是一項運營成本。排放到排氣路徑的油會產生碳氫化合物排放,這會危害人類健康并留下碳足跡。

    識別粘度不足的機器

    不要僅僅因為它是機器服務手冊中指定的潤滑劑就認為機器中的潤滑劑具有合適的粘度。挑戰傳統的粘度建議。一些機器在遠離機器設計者預期的條件下運行。機器應用因占空比、工作環境、溫度、近距離污染物和操作條件而有很大差異。

    許多機器以遠低于制造商額定最大值的速度和負載運行。其他機器正好相反,以超過目錄速度和負載運行。所有這些都對機器的粘度需求產生了重大影響。

    對粘度不足(或粘度過高)保持警惕的一種方法是“傾聽”機器的聲音。這可以使用以下技術來完成:

    油品分析——測試粘度/粘度指數、污染(燃料、水、污垢等)、氧化穩定性、熱穩定性、磨損金屬等。尋找根本原因(稀油)和粘度不足機器的影響。

    聲音——軸承、泵和齒輪在缺乏潤滑劑或粘度時會發出截然不同的聲音。

    熱量監測 —使用紅外熱風槍和攝像頭檢測熱點以及異常高的油溫和部件溫度。帶有電阻溫度檢測器 (RTD) 和溫度計的機器可以報告機油、冷卻劑和軸承金屬(推力、軸頸等)的重要溫度偏移。

    油位變化 —燃油、加工化學品甚至水等污染物進入油中時會急劇改變油的粘度。這通??梢钥醋魇莾x表和視鏡處的油位突然上升。

    受力摩擦表面——氣缸壁、軸頸軸承、齒輪齒和凸輪是機器表面的例子,可以經常定期檢查是否因機油或粘度不足而出現異常磨損。

    外漏——機油粘度的突然降低有時會增加多點的泄漏。

    潤滑劑不足與粘度不足

    潤滑劑不足的危險已在機械潤滑中進行了廣泛討論。這種情況描述了油或油脂供應不足的機器和關鍵表面。粘度饑餓是不同的。潤滑劑的量可能足夠,但潤滑劑的承載能力會因稀油而受損。通過您的狀態監測計劃將這兩種形式的饑餓保持在焦點上。


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