大型工程機械潤滑油及其油液分析

作者:    日期:2021-05-08

  農業裝備與車輛工程大型工程機械潤滑油及其油液分析王書林貴州宏??偣?,貴州福泉550501)大型工程機械價值昂貴,工作條件惡劣、道路、工況復雜、重負荷,有的礦山設備全天連續運行,停人不停機;發動機為柴油機,功率大,熱負荷重。這種條件下要求對潤滑油的選擇與更換、運行狀態監測及使用油液分析尤為嚴謹,并希望通過油液分析能輔助設備故障診斷。


  1工程機械用潤滑油主要有:1)發動機潤滑油主要是柴油機油;2)齒輪油;3)液壓油;4)空壓機油;5)潤滑脂等。


  2發動機潤滑油大型工程機械的發動機基本上是重負荷直噴式柴油機,如:康明斯、卡特比勒發動機等。國外發動機生產廠使用說明一般要求CF-4級別以上。第一個指標是柴油機潤滑油的質量指標:柴油機潤滑油的級別為CF、CG、CH級別排列越后,性能越好,質量越高,適用的機型越新,能適應苛刻的工作條件。


  CF-4:適用于高速、重負荷、長周期運行的柴油機;CG- 4:燃料硫含量小于0.05*%時選用這種級別的潤滑油;CH-4:燃油噴射壓力更大,運行溫度更高的雙金屬活塞發動機。


  第二個指標是機油的粘度:按美國汽車工程師協會的SAE標準:通常選擇的冬夏通用油:全天候型如SAE15W/:2007-08-07動力。40、10W/40):表示低溫時的粘度等級分別符合SAE15W、10W的要求、即適應的最低溫度是-15°C、-20*C,高溫時的粘度等級分別符合SAE40的要求,即適應的最高環境溫度是40C. 3齒輪油工程機械齒輪油主要用于前后驅動橋主減速器、輪邊減速器的重負荷齒輪油。


  按API車輛齒輪油的質量等級,大型工程機械常用的齒輪油如下:APIGL>5:用于高速及沖擊負載、高速低扭矩及低速高扭矩的情況下的各種齒輪,尤其是雙曲面齒輪。


  5或更高的APIGL-6高偏置雙曲面齒輪)。


  4液壓油工程機械液壓傳動系統由液壓泵、控制閥、執行機構和輔助設備等元件組成。工程機械通常是高壓、功率大、油泵的負荷重,要求油品具有優良的抗磨性,更好的熱氧化安定性。電液伺服閥和比例電磁閥等部件靈敏度高、結構復雜、配合間隙小、精密度高,要求液壓油具有更高的清潔度、過濾性好等。常用高級抗磨液壓油HM46或更高。


  由于技術的進步和發展,工程車輛與油品質量的升級換代,在不同的地區環境、氣候條件下,操作使用條件的不同,油品的選擇應用以及確定合理的換油周期是必須面對的問題。


  設備廠商推薦的換油時間周期或換油里程留有較大的保險系數。結合實際情況的行車實驗、維護保養情況檢測、油品定期的儀器分析檢測,可獲得較準確的合理換油時間周期,油品質量級別的選擇。


  正在使用中的油品,其性能質量限度的分析內容主要有:油品中的金屬含量分析和其它如:粘度、總堿值或總酸值、水份、氧化度等)實驗。技術規律研究的工作,從基礎開始到展開實驗,是從簡單到復雜,通過大量的、一段時間的行車運行,維修保養對比記錄、油品實驗分析數據處理,總結出油品的使用油品老化變質的主要規律后,技術要求又從復雜到簡單,推廣應用后,從而產生經濟效益。


  工程機械使用運行中,潤滑油費用僅占據0.5% -2%,費用最大的分別是燃料和維修費。換油過晚、換油周期過長、使用低級別的油品,發動機、底盤磨損會幾何級數增加,結果會增加維修費用,甚至使發動機提前報廢。因此,工程機械發動機油選擇時,進行必要的潤滑油理化測試項目。測試項目可包括:粘度、總堿值或總酸值、水份、積碳、氧化和氮化程度、閃點;磨損金屬:鐵、銅、鋁、鎳、鉻、鈉、鋅、硅、鎂和機等。


  5潤滑油中金屬含量分析油品的光譜分析技術通過連續跟蹤潤滑油的使用狀態,可分析出油品中的二十幾種金屬元素及其濃度,能有效地判斷設備車輛的磨損狀態、油品的污染程度和添加劑的損耗情況。根據油品中出現的元素和這種元素的來源來判斷是什么性質的故障,根據各摩擦的材料就能準確判斷產生磨損元素的具體位置。


  其中油品的金屬含量分析主要使用:原子吸收光譜分析儀AAS)、電感耦合等離子體發射光譜ICP-AES)等。


  ICP是一種廣泛應用的等離子體原子化器,具有溫度高、原子化效率高、受化學干擾小等特點,一次可分析多個元素。ICP的缺點是價格較貴,一臺ICP-AES需一百多萬元,還不加潔凈分析室建設和配套設施,購買耗材及各種氣體也比較困難,對分析人員要求高,普通生產現場難以推廣,適合油品生產廠商、大型實驗室、大型企業等。


  原子吸收光譜AAS)可做測定微量定量分析,AAS是金屬進行元素分析最常用的技術之一,幾乎涉及溶液分析的各個領域。其中火焰原子吸收光譜是一種成熟且應用廣泛的分析技術,主要用于微量元素分析,具有操作簡單、分析速度快、測定高濃度元素時干擾小、具有靈敏度高、準確度好、使用成本低、信號穩定、易操作使用等優點,是測定金屬元素的實用工具。


  潤滑油中金屬含量分析在輔助設備故障診斷方面的使用,通常主要是價值高達上百萬元的發動機。


  發動機機油常見的磨損金屬見表1.表1發動機機油常見的磨損金屬元素來源鐵缸套、活塞環、曲軸、氣門元件鉻活塞環鋁活塞鉛軸瓦、襯套錫軸瓦通過油品分析技術,確定磨損的金屬元素含量如:含鋁偏高說明發動機活塞有磨損;鐵含量高說明活塞環及軸瓦磨損;銅含量高說明銅/鉛軸承出現磨損等。


  一臺卡特比勒3412發動機機油運行使用中的測試項目見表2.表2元素分析項目元素鐵鋁鉻銅鉛硅鈉根據分析結果,發動機機油磨損金屬的指標資料對照,表明該發動機機油里硅元素偏高,硅元素主要來源于灰塵,說明空氣過濾器不正?;蛟摳鼡Q,其它元素正常。


  6結束語工程機械柴油機油要求,通常使用CF-4以上的油品。使用柴油硫含量高的,柴油機油要求總堿值TBN)必須大于10;齒輪油要求使用APIGL 5.使用高級別的油,換油周期較長,目的是保證發動機及底盤運行良好,節省燃油、減少維修費及延長設備使用壽命,延長設備投用年限,而并非只是為了延長換油周期。


  對于運行繁忙的大型車輛機組群,如大型礦山開采的車輛設備,如條件具備可通過潤滑油的分析,可正確地選用和使用合理的潤滑油、換油周期,并能輔助設備故障診斷、運行狀態監測等。一段時間的油品跟蹤分析研究,總結出油品的使用規律后,油品的分析技術要求又從復雜到簡單,推廣應用從而產生良好的經濟效益。


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