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、潤滑這三者相互關系的一門科學與技術。

    據有關資料統計，現在世界上有不少能源以各種不同的形式消耗于摩擦損失，根據美國環保局(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生。根據使用和試驗統計，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動機總成故障中占47.2%：在變速器故障中占65.3%：在驅動橋故障中占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的25%。

    由此可見，摩擦帶來能量的損失，磨損產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、相互作用的構件和零件組合而成的一個系統。

    汽車在運行中，由于受到外部環境的干擾和內部因素的作用，在功能轉換過程中，由于各種矛盾的對抗而產生摩擦和磨損，同時，因摩擦磨損引起系統的功能變化，導致各單元的尺寸發生變化，造成精度下降、功能降低、嚴重時會引發故障和事故。

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

    潤滑的功能、價值和成本間的關系為：

    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，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，其結果使潤滑劑逐漸氧化和降解，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，主要是潤滑劑的質量和換油期的長短。通過大量的統計資料證明：不管是在國外還是國內，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教授認為在典型的混合行駛和公路等速行駛情況下，改善發動機潤滑油和車輛齒輪油的性能可節省5%的燃料：德國的Bartz教授根據德國汽車的實際行駛情況，認為改善發動機潤滑油和車輛齒輪油的性能，獲得的節油率分別為4.6%和2.8%，合計節油7.4%是可以實現的。我國中南石化銷售公司商品應用研究所較高質量等級的汽油、機油代替低檔油在解放牌汽車上進行了對比試驗。結果表明，機油消耗降低50%，節省燃油3%左右，發動機大修期延長一倍，萬公里綜合經濟效益可達700-1000元。

    由上述可見，合理選擇潤滑油質量等級和粘度等級，及時進行更換，改善潤滑性能，無論是從減少磨損，節約能源，降低維修費用，提高汽車的使用經濟性能都是最有效的手段和途徑。但是，要充分發揮潤滑劑的功能，改善潤滑性能，關鍵在于根據具體情況進行合理的應用和科學的管理。

    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、節省燃料。根據潤滑劑性能和潤滑特點以及摩擦部位的工作條件不同，選用時應注意以下幾個問題：(1)發動機潤滑油和車輛齒輪油在質量等級選用時必須滿足汽車制造廠規定的要求，遵循“寧高勿低”的原則；(2)粘度等級的選用應根據各粘度牌號與環境溫度的對應關系合理選擇，遵循多級油優先選用原則；(3)汽車潤滑脂的選用應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容之一。經過汽車技術人員和油品應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汽車制造廠根據內燃機結構特性、運行條件和潤滑油的品質經過試驗或參考同類產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上，另附有依據燃油耗、潤滑油耗及潤滑油容量三參數變化的換油里程圖，按圖表查找換油期；③對使用中油品的性質實行定期監測，按在用油指標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，近年來國內外有關研究人員開始著重考慮研究實用性強的可裝在潤滑系統上的傳感器。從其駕駛室儀表指示值來指導用戶何時該換油，這也是潤滑油換油期確定方法研究的發展方向。目前，在這種方法沒有實用推廣之前，汽車用戶應以汽車制造廠推薦的換油期為依據，結合簡易的在用油斑點試驗方法等進行確定。

    保持潤滑劑的潔凈和合適的容量是確保潤滑可靠的基礎，如果潤滑油(脂)中混入混砂、灰塵、金屬屑等就會堵塞油道，其中硬質物還會產生磨料磨損，使磨損速度加快。如果混入水份，會加速潤滑油的氧化變質，增大腐蝕性；能使潤滑油乳化；使潤滑油濾清器的紙質濾芯膨脹，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。如果發動機曲軸箱潤滑油的容量低于標準的半數以上，就難以保證可靠的潤滑，但是，加油量也不能過多，經常在油尺的標線以上會增加曲軸轉動阻力，易竄進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防機械雜質和水份的混入，及時清洗濾清器更換濾芯。經常保持潤滑油面稍低于油尺的上標線，遵循“勤加少添”的原則。

    四、結論

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