汽車的磨擦、磨損與潤滑

      一、概述

    摩擦、磨損與潤滑是汽車在設(shè)計、制造、使用與維修中不可避免而又必須妥善解決的問題。它是研究各運動部件摩擦副表面摩擦、磨損、潤滑這三者相互關(guān)系的一門科學(xué)與技術(shù)。

    據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計，現(xiàn)在世界上有不少能源以各種不同的形式消耗于摩擦損失，根據(jù)美國環(huán)保局(EPA)測得的典型汽車能量分布情況可知，燃料能量消耗在汽車各種摩擦損失上的比例，活塞摩擦損失占3.0%，發(fā)動機其它摩擦損失占4.5%，變速器摩擦損失占1.5%，車軸摩擦損失占1.5%，總計占10.5%，亦即燃料的熱能中有10.5%消耗在汽車的各種摩擦損失中。

    摩擦不僅消耗能量，而且伴隨著磨損的產(chǎn)生。根據(jù)使用和試驗統(tǒng)計，汽車零部件的主要失效形式是磨損，磨損型的故障約占50%。其中，磨損造成的故障在發(fā)動機總成故障中占47.2%：在變速器故障中占65.3%：在驅(qū)動橋故障中占72.9%……由于磨損型故障而帶來的維修費用約占汽車使用費用總數(shù)的25%。

    由此可見，摩擦帶來能量的損失，磨損產(chǎn)生材料的損耗和零部件的失效，而降低摩擦損失、減少磨損、延長車輛使用壽命的重要措施和有效途徑就是潤滑。

    二、潤滑的功能

    每輛汽車都是圍繞完成某一功能而由許多相互依賴、相互作用的構(gòu)件和零件組合而成的一個系統(tǒng)。

    汽車在運行中，由于受到外部環(huán)境的干擾和內(nèi)部因素的作用，在功能轉(zhuǎn)換過程中，由于各種矛盾的對抗而產(chǎn)生摩擦和磨損，同時，因摩擦磨損引起系統(tǒng)的功能變化，導(dǎo)致各單元的尺寸發(fā)生變化，造成精度下降、功能降低、嚴(yán)重時會引發(fā)故障和事故。

    由圖1可見，在輸入變量一定的情況下，若要提高有用輸入，就必須設(shè)法降低損耗輸出，為此，對汽車用戶來說，除正確調(diào)整各部間隔和操作外，簡單而有效的辦法是正確地進(jìn)行潤滑，充分發(fā)揮潤滑劑的作用，這是降低損耗輸出最有效、具體而經(jīng)濟(jì)的方法。

    潤滑的功能、價值和成本間的關(guān)系為：

    價值=功能/成本

    價值是把潤滑劑加入到運動體之間形成一層具有一定強度的油膜，減少機件的磨損，降低能源消耗，確保機件正常運轉(zhuǎn)，提高有用輸出。

    成本是指潤滑劑的壽命周期成本，影響潤滑劑壽命周期的因素有高溫、有害氣體、液體和固體及金屬催化等，其結(jié)果使?jié)櫥瑒┲饾u氧化和降解，工作性能不斷下降，需要及時更換，否則會造成很大的磨損和腐蝕。

    對于汽車用戶來說，影響潤滑成本的費用，主要是潤滑劑的質(zhì)量和換油期的長短。通過大量的統(tǒng)計資料證明：不管是在國外還是國內(nèi)，潤滑劑的使用費用在汽車運用總費用中只占很小的比例。因而它的價格及消耗量在一定范圍變動對總費用影響不大，而維修費用及燃料費用占的比例卻很大。

     然而，正確的潤滑所帶來的效益是可觀的。美國的Clauss教授認(rèn)為在典型的混合行駛和公路等速行駛情況下，改善發(fā)動機潤滑油和車輛齒輪油的性能可節(jié)省5%的燃料：德國的Bartz教授根據(jù)德國汽車的實際行駛情況，認(rèn)為改善發(fā)動機潤滑油和車輛齒輪油的性能，獲得的節(jié)油率分別為4.6%和2.8%，合計節(jié)油7.4%是可以實現(xiàn)的。我國中南石化銷售公司商品應(yīng)用研究所較高質(zhì)量等級的汽油、機油代替低檔油在解放牌汽車上進(jìn)行了對比試驗。結(jié)果表明，機油消耗降低50%，節(jié)省燃油3%左右，發(fā)動機大修期延長一倍，萬公里綜合經(jīng)濟(jì)效益可達(dá)700-1000元。

    由上述可見，合理選擇潤滑油質(zhì)量等級和粘度等級，及時進(jìn)行更換，改善潤滑性能，無論是從減少磨損，節(jié)約能源，降低維修費用，提高汽車的使用經(jīng)濟(jì)性能都是最有效的手段和途徑。但是，要充分發(fā)揮潤滑劑的功能，改善潤滑性能，關(guān)鍵在于根據(jù)具體情況進(jìn)行合理的應(yīng)用和科學(xué)的管理。

    三、汽車的潤滑管理

    在汽車的潤滑管理中，如何正確選用潤滑劑是第一位的，如選用錯誤則其他的管理措施再正確也無濟(jì)于事；其次必須合理確定換油周期；第三要保持潤滑劑的潔凈和合適的容量。

    實踐證明，合理選用潤滑劑可以降低摩擦、磨損、節(jié)省燃料。根據(jù)潤滑劑性能和潤滑特點以及摩擦部位的工作條件不同，選用時應(yīng)注意以下幾個問題：(1)發(fā)動機潤滑油和車輛齒輪油在質(zhì)量等級選用時必須滿足汽車制造廠規(guī)定的要求，遵循“寧高勿低”的原則；(2)粘度等級的選用應(yīng)根據(jù)各粘度牌號與環(huán)境溫度的對應(yīng)關(guān)系合理選擇，遵循多級油優(yōu)先選用原則；(3)汽車潤滑脂的選用應(yīng)按摩擦部位的工作溫度選擇不同牌號的汽車通用鋰基潤滑脂；(4)不同質(zhì)量和牌號的潤滑油盡量不要混用；(5)不要用汽油機潤滑油代替柴油機潤滑油使用。

    確定合理的換油期是汽車潤滑管理的重要內(nèi)容之一。經(jīng)過汽車技術(shù)人員和油品應(yīng)用人員長期的研究和探討，提出了很多可供借鑒的理論和方法。如：①汽車制造廠根據(jù)內(nèi)燃機結(jié)構(gòu)特性、運行條件和潤滑油的品質(zhì)經(jīng)過試驗或參考同類產(chǎn)品確定固定的換油期，以推薦用戶使用；②在推薦固定的換油期基礎(chǔ)上，另附有依據(jù)燃油耗、潤滑油耗及潤滑油容量三參數(shù)變化的換油里程圖，按圖表查找換油期；③對使用中油品的性質(zhì)實行定期監(jiān)測，按在用油指標(biāo)限定值確定換油期等。但是這些方法都難以滿足廣大汽車用戶的實用要求。為此，近年來國內(nèi)外有關(guān)研究人員開始著重考慮研究實用性強的可裝在潤滑系統(tǒng)上的傳感器。從其駕駛室儀表指示值來指導(dǎo)用戶何時該換油，這也是潤滑油換油期確定方法研究的發(fā)展方向。目前，在這種方法沒有實用推廣之前，汽車用戶應(yīng)以汽車制造廠推薦的換油期為依據(jù)，結(jié)合簡易的在用油斑點試驗方法等進(jìn)行確定。

    保持潤滑劑的潔凈和合適的容量是確保潤滑可靠的基礎(chǔ)，如果潤滑油(脂)中混入混砂、灰塵、金屬屑等就會堵塞油道，其中硬質(zhì)物還會產(chǎn)生磨料磨損，使磨損速度加快。如果混入水份，會加速潤滑油的氧化變質(zhì)，增大腐蝕性；能使?jié)櫥�油乳化；使�(jié)櫥��?a href=http://photographerstories.com/huanye_htm/hyfenlei27.html target=_blank>濾清器的紙質(zhì)濾芯膨脹，造成濾孔堵塞，降低其過濾性能；有些添加劑能微溶于水，使添加劑部分失效等。如果發(fā)動機曲軸箱潤滑油的容量低于標(biāo)準(zhǔn)的半數(shù)以上，就難以保證可靠的潤滑，但是，加油量也不能過多，經(jīng)常在油尺的標(biāo)線以上會增加曲軸轉(zhuǎn)動阻力，易竄進(jìn)燃燒室增加機油的消耗量，同時積炭增加。為此，要確保潤滑可靠，必須在使用和貯運過程嚴(yán)防機械雜質(zhì)和水份的混入，及時清洗濾清器更換濾芯。經(jīng)常保持潤滑油面稍低于油尺的上標(biāo)線，遵循“勤加少添”的原則。

    四、結(jié)論

    一輛性能良好的車輛，若得不到正確的操作、合理的潤滑和科學(xué)的管理，就難以充分發(fā)揮其使用性能，只有將摩擦學(xué)知識和油品應(yīng)用技術(shù)加以充分利用，實行科學(xué)的管理，才能獲得最佳的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。