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工程机械机械设备用油及其发展趋势
2021年02月04日    阅读量:231    新闻来源:中国机械网 okmao.com  |  投稿

工程机械设备种类众多,可分为十大类:挖掘机械、铲土运输机械、起重机械、压实机械、桩工机械、钢筋混凝土机械、路面机械、凿岩机械、机动工业车辆和其他。其主要产品为:装载机、挖掘机、叉车、起重机、压路机、混凝土搅拌车、推土机、平地机、摊铺机、盾构机等。其中,装载机、挖掘机和叉车3个品种的年产量和保有量占据80%以上市场份额,用油量同样占80%以上中国机械网okmao.com

工程机械主要由工作装置、底盘、液压系统、发动机系统、传动系统、电气系统、空调等系统组成。在行驶、工作过程中,各部分都有进行相对运动(相互接触,且接触面的垂直方向受压力)的零部件,这些零部件都需要加注与其运动工况相适应的润滑材料。工程机械设备用油部位主要包括发动机及冷却系统、传动系统、制动系统和一些需脂部件。不同的工程机械设备,用油既有共通之处,也有各自的特点。


工程机械设备及用油

1.发动机及发动机油

目前工程机械主要以柴油机为动力,天然气发动机在徐工、福田雷沃等装载机上也有少量使用。柴油机总体构造包括曲柄连杆和配气两大机构以及燃料供给、润滑、冷却、进排气、启动和电源等五大系统,在高速高负荷工作条件下,各摩擦表面如气缸壁与活塞环、曲轴颈与轴承、凸轮轴与轴承等必须得到良好的润滑。润滑系统的作用就是向各运动零件的摩擦表面输送润滑油,以实现润滑、密封、清洁、冷却、液压、缓冲和防锈等作用。


我国柴油机油质量等级按照美国石油学会(API)规格划分,目前从APICD、APICF-4、APICH-4、APICI-4、APICJ-4均有使用,而目前最高等级的APICK-4和APIFA-4也已在美国问世。黏度级别则分为SAE0W-20、SAE15W-40、……、SAE20W-50,根据组合不同,类别众多。


●柴油机油质量级别的选择

柴油机油质量级别的选择应根据内燃机制造商的推荐、柴油机的机械负荷和热负荷、工作条件的苛刻程度、燃料性能等多种因素确定。但是用户主要还是依据排放要求和发动机制造商为满足排放要求采用的技术来选择柴油机油。由于我国排放法规采用欧洲排放法规,而柴油机油规格又采用API规格,对油品选用造成了一定的困难。


此外,API最新推出了APICK-4和APIFA-4规格。其中,CK-4仍为低灰产品,可以直接替代质量等级较低的CF-4到CJ-4的任何质量级别的产品;FA-4则是节能型重负荷柴机油质量级别,适用于对节能要求较高的特定发动机,不可与CF-4到CK-4的质量级别互相替换。


目前我国工程机械行业排放标准从2016年4月1日起全面升级到国Ⅲ排放,以前出售的国Ⅱ排放的工程机械可以使用CF-4,但是2016年4月1日以后所有工程机械必须满足国Ⅲ排放要求,发动机油也相对应升级到CH-4甚至CI-4。


一般情况下,从CF-4到CH-4,再到CI-4,质量级别不断提高,油品性能也更好。应指出的是,CJ-4油品虽然各方面性能均好,但其为了适用于低硫燃料[硫含量<0.0015%(质量分数)]及DPF技术,需要降低润滑油中的硫酸盐灰分[≤1.0%(质量分数)],同时为了保证催化剂的耐久性,还需要降低润滑油中的硫[≤0.4%(质量分数)]和磷[≤0.12%(质量分数)]元素的含量,由于硫酸盐灰分及硫、磷含量降低(即低SAPS),油品碱值就低,会导致中和酸性物质的能力变差,油品使用寿命相对减少。

●柴油机油黏度级别的选择

柴油机油黏度级别的选择的主要依据包括:


发动机本身设计要求:工程机械用发动机设计一般选用10W-30或15W-40油居多,这样的黏度比较适中,具有高低温黏度油的双重特性;柴油机油中最低黏度级别的0W-20油主要针对道路机械特定OEM(原始设备制造商)的卡车,如依维柯等,目前工程机械行业基本不使用这么低的黏度等级的油品;单级油目前也在逐渐淘汰。


环境温度:若常处于高温环境下,应选高黏度油品,如15W-40甚至20W-50,如果是北方冬季使用,应选低温性能更好的油品。


负荷:大吨位、重负荷、连续高速运转的工程机械,应选用高黏度油,从而保证高温时提供足够的油膜强度;负荷较小、工况缓和的小型机械设备,可使用较低黏度牌号的柴油机油。


设备新旧:新设备各方面配合间隙小,可选用低黏度油。旧设备有一定程度的磨损,配合间隙大,需要使用更大黏度的油品才能够达到更好的密封要求,所以旧设备一般用油黏度更高。


2.液压系统及液压油

液压系统由动力元件、执行元件、控制元件和辅助元件组成。液压油在液压系统中起着能力传递、系统润滑、防腐、防锈、冷却等作用。


●液压油的选用

市场上液压油品种众多,如抗氧防锈液压油、抗磨液压油、难燃液压油等。液压油的选用需要考虑设备类型及工况、油箱大小、循环速率、环境等多种因素,容易使人困惑。在实际工作中,可以着重从环境温度、系统压力和系统工作温度3个主要参数出发,兼顾对换油周期的期望进行选用.

其中,抗磨液压油系列HM、HV、HS等质量级别及其对应无灰液压油系列则是工程机械行业主要使用的液压油品种,在不同的工程机械设备上应用广泛。

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●液压油黏度的选择

在液压系统中,液压设备的机械效率能否得到充分的发挥,其中最重要的一点就是正确地选用黏度适宜的液压油。液压油黏度过高,虽然对润滑性有利,但会增加系统的阻力,压力损失增大,造成功率损失增大,油温上升,液压动作不稳,出现噪音。过高的黏度还会造成低温启动时吸油困难,甚至造成低温启动时中断供油,发生设备故障。相反,当液压油黏度过低时,会增加液压设备的内、外泄漏,液压系统工作压力不稳,压力降低,液压油润滑不到位,油泵的工作效率下降,严重时还会导致泵磨损增加。按照液压油国家标准GB11118.1—2011,液压油牌号以40℃运动黏度划分,从15到150号。液压油黏度牌号的选择,首先需要考虑液压泵的类型,每种泵都有它适用的最佳黏度范围:一般叶片泵可选牌号为22~68,确保最小工作黏度不应低于10mm2/s、最大启动黏度不应大于700mm2/s;柱塞泵和齿轮泵的可选牌号在32~150,确保柱塞泵最小工作黏度不应低于8mm2/s,最大启动黏度不应大于1000mm2/s,齿轮泵最小工作黏度不应低于20mm2/s,最大启动黏度可达到2000mm2/s。其次要参考液压系统运行压力及运行温度,使用温度和压力高的液压系统要选用黏度较高的液压油,可以获得较好的润滑性,相反温度和压力较低,应选较低的黏度,这样可节省能耗。最后,选择黏度级别时还应考虑液压系统的新旧程度和室外室内等工作环境。


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