ag真人网站:【行業動態】工程機械設備用油及其發展趨勢

ag真人网 www.lgvgea.com.cn 時間:2019-05-24 09:03:48  來源:恒運潤滑油  瀏覽量:

工程機械設備種類眾多,可分為十大類:挖掘機械、鏟土運輸機械、起重機械、壓實機械、樁工機械、鋼筋混凝土機械、路面機械、鑿巖機械、機動工業車輛和其他。其主要產品為:裝載機、挖掘機、叉車、起重機、壓路機、混凝土攪拌車、推土機、平地機、攤鋪機、盾構機等。其中,裝載機、挖掘機和叉車3個品種的年產量和保有量占據80%以上市場份額,用油量同樣占80%以上。

工程機械主要由工作裝置、底盤、液壓系統、發動機系統、傳動系統、電氣系統、空調等系統組成。在行駛、工作過程中,各部分都有進行相對運動(相互接觸,且接觸面的垂直方向受壓力)的零部件,這些零部件都需要加注與其運動工況相適應的潤滑材料。工程機械設備用油部位主要包括發動機及冷卻系統、傳動系統、制動系統和一些需脂部件。不同的工程機械設備,用油既有共通之處,也有各自的特點。
 

工程機械設備及用油


1、發動機及發動機油

目前工程機械主要以柴油機為動力,天然氣發動機在徐工、福田雷沃等裝載機上也有少量使用。柴油機總體構造包括曲柄連桿和配氣兩大機構以及燃料供給、潤滑、冷卻、進排氣、啟動和電源等五大系統,在高速高負荷工作條件下,各摩擦表面如氣缸壁與活塞環、曲軸頸與軸承、凸輪軸與軸承等必須得到良好的潤滑。潤滑系統的作用就是向各運動零件的摩擦表面輸送潤滑油,以實現潤滑、密封、清潔、冷卻、液壓、緩沖和防銹等作用。

我國柴油機油質量等級按照美國石油學會(API)規格劃分,目前從APICD、APICF-4、APICH-4、APICI-4、APICJ-4均有使用,而目前最高等級的APICK-4和APIFA-4也已在美國問世。黏度級別則分為SAE0W-20、SAE15W-40、……、SAE20W-50,根據組合不同,類別眾多。

●柴油機油質量級別的選擇

柴油機油質量級別的選擇應根據內燃機制造商的推薦、柴油機的機械負荷和熱負荷、工作條件的苛刻程度、燃料性能等多種因素確定。但是用戶主要還是依據排放要求和發動機制造商為滿足排放要求采用的技術來選擇柴油機油。由于我國排放法規采用歐洲排放法規,而柴油機油規格又采用API規格,對油品選用造成了一定的困難。此外,API最新推出了APICK-4和APIFA-4規格。其中,CK-4仍為低灰產品,可以直接替代質量等級較低的CF-4到CJ-4的任何質量級別的產品;FA-4則是節能型重負荷柴機油質量級別,適用于對節能要求較高的特定發動機,不可與CF-4到CK-4的質量級別互相替換。

目前,我國工程機械行業排放標準從2016年4月1日起全面升級到國Ⅲ排放,以前出售的國Ⅱ排放的工程機械可以使用CF-4,但是2016年4月1日以后所有工程機械必須滿足國Ⅲ排放要求,發動機油也相對應升級到CH-4甚至CI-4。

一般情況下,從CF-4到CH-4,從CI-4到CJ-4,質量級別不斷提高,油品性能也更好。

●柴油機油黏度級別的選擇

柴油機油黏度級別的選擇的主要依據包括:

發動機本身設計要求:工程機械用發動機設計一般選用10W-30或15W-40油居多,這樣的黏度比較適中,具有高低溫黏度油的雙重特性;柴油機油中最低黏度級別的0W-20油主要針對道路機械特定OEM(原始設備制造商)的卡車,如依維柯等,目前工程機械行業基本不使用這么低的黏度等級的油品;單級油目前也在逐漸淘汰。

環境溫度:若常處于高溫環境下,應選高黏度油品,如15W-40甚至20W-50,如果是北方冬季使用,應選低溫性能更好的油品。

負荷:大噸位、重負荷、連續高速運轉的工程機械,應選用高黏度油,從而保證高溫時提供足夠的油膜強度;負荷較小、工況緩和的小型機械設備,可使用較低黏度牌號的柴油機油。

設備新舊:新設備各方面配合間隙小,可選用低黏度油。舊設備有一定程度的磨損,配合間隙大,需要使用更大黏度的油品才能夠達到更好的密封要求,所以舊設備一般用油黏度更高。

2、液壓系統及液壓油

液壓系統由動力元件、執行元件、控制元件和輔助元件組成。液壓油在液壓系統中起著能力傳遞、系統潤滑、防腐、防銹、冷卻等作用。

●液壓油的選用

市場上液壓油品種眾多,如抗氧防銹液壓油、抗磨液壓油、難燃液壓油等。液壓油的選用需要考慮設備類型及工況、油箱大小、循環速率、環境等多種因素,容易使人困惑。在實際工作中,可以著重從環境溫度、系統壓力和系統工作溫度3個主要參數出發,兼顧對換油周期的期望進行選用。

其中,抗磨液壓油系列HM、HV、HS等質量級別及其對應無灰液壓油系列則是工程機械行業主要使用的液壓油品種,在不同的工程機械設備上應用廣泛。

●液壓油黏度的選擇

在液壓系統中,液壓設備的機械效率能否得到充分的發揮,其中最重要的一點就是正確地選用黏度適宜的液壓油。液壓油黏度過高,雖然對潤滑性有利,但會增加系統的阻力,壓力損失增大,造成功率損失增大,油溫上升,液壓動作不穩,出現噪音。過高的黏度還會造成低溫啟動時吸油困難,甚至造成低溫啟動時中斷供油,發生設備故障。相反,當液壓油黏度過低時,會增加液壓設備的內、外泄漏,液壓系統工作壓力不穩,壓力降低,液壓油潤滑不到位,油泵的工作效率下降,嚴重時還會導致泵磨損增加。按照液壓油國家標準GB11118.1—2011,液壓油牌號以40℃運動黏度劃分,從15到150號。

液壓油黏度牌號的選擇,首先需要考慮液壓泵的類型,每種泵都有它適用的最佳黏度范圍:一般葉片泵可選牌號為22~68,確保最小工作黏度不應低于10mm2/s、最大啟動黏度不應大于700mm2/s;柱塞泵和齒輪泵的可選牌號在32~150,確保柱塞泵最小工作黏度不應低于8mm2/s,最大啟動黏度不應大于1000mm2/s,齒輪泵最小工作黏度不應低于20mm2/s,最大啟動黏度可達到2000mm2/s。其次要參考液壓系統運行壓力及運行溫度,使用溫度和壓力高的液壓系統要選用黏度較高的液壓油,可以獲得較好的潤滑性,相反溫度和壓力較低,應選較低的黏度,這樣可節省能耗。最后,選擇黏度級別時還應考慮液壓系統的新舊程度和室外室內等工作環境。

在實際應用過程中,液壓油黏度牌號由廠家推薦,工程機械設備一般以VG46號為主,VG32號、VG68號和多級油也經常使用。

3、液力傳動系統及液力傳動油

液力傳動是以液體為工作介質,利用液體動能來傳遞能量的流體傳動。葉輪將動力機(內燃機、電動機、渦輪機等)輸入的轉速、力矩加以轉換,經輸出軸帶動機器的工作部分。液體與裝在輸入軸、輸出軸、殼體上的各葉輪相互作用,產生動量矩的變化,從而傳遞能量。液力傳動的輸入軸與輸出軸之間只靠液體為工作介質聯系,構件間不直接接觸,是一種非剛性傳動,與靠液體壓力能來傳遞能量的液壓傳動在原理、結構和性能上都有很大差別。

液力傳動裝置的主要設備有液力耦合器、液力變矩器和液力機械元件。液力耦合器又稱液力聯軸器,是一種用來將動力機與工作機連接起來傳遞旋轉動力的機械裝置。液力變矩器是由泵輪、渦輪、導輪組成的液力元件,是一種用來將動力機與工作機連接起來傳遞轉矩、變矩、變速以及離合等作用的機械裝置。

液力傳動系統的油路供變矩器、變速器操作系統使用,為了簡化結構和便于密封,整個系統通常是共用同一種油品。液力傳動油不但是液力傳動的傳力介質,而且也是換擋執行器,如濕式換擋離合器、換擋制動器及自動控制換擋液壓系統中各種控制閥的液壓控制用油,還為變矩器及齒輪變速器中的軸承、齒輪提供潤滑和冷卻。因此,液力傳動油是一個要求很高的油品,直接關系到液力元件的可靠性、傳動效率和使用壽命。工程機械用液力傳動油常用牌號有6號、8號等產品。

4、齒輪傳動及齒輪油

工程機械齒輪傳動裝置主要包括變速裝置、轉向機、前后驅動橋的齒輪箱以及萬向節滾針軸承等機件。其中變速器在動力系統中的重要性僅次于發動機。而有級式變速器使用最廣。其采用齒輪傳動,具有若干個定值傳動比。

為了使變速器長期、平穩及有效地工作,必須加入合適的車輛齒輪油,以減輕齒輪的摩擦與磨損,傳送摩擦表面產生的熱量,防止發生腐蝕和銹蝕。車輛齒輪油的性能特點主要在于具有較小的運動黏度、優良的極壓抗磨性、良好的低溫性能、優異的黏溫性能及節能、環保性能。一般設備可選GL-5級別。黏度級別根據負荷和環境溫度可選80W-90、85W-90、85W-140。

5、冷卻系統潤滑要求

柴油在發動機氣缸中燃燒時,溫度可達2200℃,天然氣發動機油溫度更高。必須采用冷卻的方式使氣缸壁的溫度不高于205~260℃。柴油機冷卻系統有風冷和水冷2種,大多數采用水冷式,需要的工作介質就是冷卻液。

工程機械用冷卻液為重負荷機動車發動機冷卻液,乙二醇型冷卻液因價格較低而被大量使用。冷卻液在降低發動機氣缸壁溫度的同時,還要防止其在冬季停車時結冰而脹裂散熱器,以及凍壞發動機氣缸體和缸蓋。

因此,一般要求冷卻液冰點比該地區最低溫度低10℃左右。冷卻液其他性能要求為高沸點、防腐蝕性、消泡性、空氣釋放性,以及對循環鋁泵不發生氣穴腐蝕、無特殊氣味、防止水垢生成等。同時,還要考慮冷卻系統中的非金屬材料,如橡膠、塑料的溶解、鼓脹、老化等。

6、制動系統及制動液

制動系統主要由制動器和制動操縱機構組成。制動器是產生阻礙車輛運動和運動趨勢的制動部件,有油鼓式制動器和盤式制動器2種結構形式。制動操縱機構包括功能裝置、控制裝置、傳動裝置、制動力調節以及報警裝置、壓力?;さ雀郊幼爸?。

制動液又叫剎車油,用于汽車液壓制動系統中傳遞壓力,使車輪制動器實現制動作用。目前工程機械的制動系統主要采用HZY3、HZY4型制動液。一般工況下,推薦HZY3醇醚型合成制動液,性能較為穩定,成本不高,但其平衡回流沸點不太高,吸濕性強,低溫性能差,而且在濕熱氣候條件下使用時,制動器部件易銹蝕。較高要求情況下,推薦HZY4醇醚硼酸酯型合成制動液,其性能比HZY3有了很大改善,但成本也大幅上升。

7、各類軸承及潤滑脂

工程機械的軸承多用潤滑脂潤滑。工程機械多在野外作業,工作中負荷較大,常有沖擊振動。工程機械用潤滑脂在一般車用潤滑脂的基礎上,還應具有極壓、耐水和減震密封等性能。一般常選擇通用鋰基潤滑脂,較高要求可選極壓鋰基潤滑脂。稠度號一般北方地區為2號,南方為3號。

特殊工程機械用油
 

1、挖掘機

國產品牌挖掘機對潤滑油沒有特殊要求,一般常規潤滑油就能夠滿足使用要求,即使是用油相對苛刻的液壓系統,使用HM高壓液壓油一般就能滿足使用要求。對于大型液壓系統用油,可以推薦使用AE-K工程機械液壓油,其基礎油更好,添加劑加劑量也更高,完全能夠滿足國外品牌挖掘機的使用要求。國外品牌挖掘機對除液壓系統以外的其他系統用油液,如發動機油、齒輪油、冷卻液等,沒有特殊要求。

2、運礦車

運礦車廣泛用于鋼鐵、水泥、煤炭等行業的礦石運輸,其特點是機械設備體型大,運量大,100t、200t是常見規格。因此給人的一個錯誤印象是運礦車工況條件非??量?。運礦車最讓人擔心的是發動機的潤滑。

與其他工程機械由發動機直接提供動力不同,運礦車的發動機主要用來發電,電機通過液壓系統控制驅動運礦車行走,一臺運礦車可以有多臺發動機,因此工況條件并不是想象的那么苛刻,常規的CH-4、CI-4柴油機油等均可滿足使用要求。運礦車其他潤滑系統所用的潤滑油如液壓油、齒輪油、潤滑脂等也并不特殊。由此可見,運礦車對油品性能沒有特殊要求,常規的潤滑油品種即可滿足使用要求。

3、混凝土機械

混凝土機械的用油特殊性在于混凝土中的水容易進入液壓系統,污染液壓油,腐蝕銅等部件,因此一般推薦使用分水性和對銅?;ば愿玫奈藁乙貉褂筒?。但是目前含鋅液壓油,如HM高壓液壓油,隨著添加劑技術不斷進步,在抗水以及對銅的?;し矯嬉蒼嚼叢膠?,目前同樣能夠滿足混凝土機械的使用要求。

4、壓路機

振動壓路機有1個或2個振動輪,即單鋼輪壓路機和雙鋼輪壓路機。因此振動壓路機潤滑系統在一般工程機械的基礎上,還要考慮振動輪的潤滑。壓路機在正常工作時,振動輪的齒輪轉數一般為2000r/min或4000r/min,軸承溫度一般在90℃以上,最高可達120℃,對齒輪油的高溫性能要求較高。普通礦物型工業齒輪油不能滿足壓路機振動輪的使用要求,合成工業齒輪油具有更好的高溫性能,廣泛用于壓路機振動輪的潤滑。GL-5車輛齒輪油在小型壓路機振動輪上也有大量應用。壓路機對所用的其他潤滑油,如發動機油、液壓油等,則沒有特殊要求。

5、盾構機

盾構機,全名叫盾構隧道掘進機,是一種隧道掘進的專用工程機械,現代盾構掘進機集光、機、電、液、傳感、信息技術于一體,具有開挖切削土體、輸送土碴、拼裝隧道襯砌、測量導向糾偏等功能,且要按照不同的地質進行“量體裁衣”式的設計制造,可靠性要求極高。

盾構掘進過程中,管片是靜止不動的,盾體是連續移動的,因此盾尾和已裝管片間存在相對滑動,為了防止外部污水和泥砂等進人盾構內,必須對盾尾和管片間進行密封處理。盾尾密封一方面靠裝在盾尾內壁的四道鋼絲刷密封,另一方面是靠充滿整個油脂腔的油脂,即盾尾密封脂建立起壓力進行密封。同時,注入到油脂腔內的油脂也可以起到潤滑和?;じ炙克?、延長其使用壽命的作用。盾尾密封脂是一種以油脂為主劑,加入纖維、改性劑、填充劑等添加劑而制得的膏狀物,主要起到密封、防水、潤滑、防腐蝕作用。盾構機對所用的其他潤滑油脂,如液壓油、齒輪油、普通潤滑脂等,則沒有特殊要求。
 

工程機械用油的發展趨勢
 

工程機械產量巨大,新技術的使用推廣均非常迅速,潤滑油的發展緊跟工程機械行業的發展,從大的方向來說,主要是定制化及長換油周期的需求更為迫切。

隨著工程機械個性化、定制化產品越來越多,對潤滑油的需求也越來越精細。OEM與潤滑油生產商從設備開發開始,就對潤滑油性能提出了相應的技術要求,雙方共同設計、共同開發產品的趨勢越來越明顯。例如,某起重機生產商將蝸輪蝸桿的鋼銅摩擦副改進到鋼鋼摩擦副,原來的蝸輪蝸桿油就不再適用,為此某品牌專門研發的專用的合成齒輪油就很好地滿足了設備的使用要求。未來這種定制化、精細化的油品將會越來越多地出現在市場上。

工程機械對潤滑油的另一主要要求就是換油周期不斷延長。發動機油換油期由原來的500h增加到1000h甚至更長;液壓油由原來的1000h以上普遍延長到5000h左右,住友機械甚至延長到10000h。其他油品同樣有長換油期要求。

因此,潤滑油生產商需要及時跟進以上需求,積極參與工程機械設備的研發,拿出滿足客戶需求的產品,才能跟上工程機械行業和潤滑油行業未來的發展步伐。