柴油机机油温度过高的原因及危害

柴油机机油温度过高的原因及危害

柴油机机油温度过高的原因及危害 柴油机机油温度过高的原因及危害

石油机械大都以柴油机作动力，在柴油机运行过程中，机油要起到润滑、承载以及传热的作用。其机油的正常工作温度应在70 ～ 90℃之间，比水温低5℃左右。若机油温度过高，会因粘度大幅度下降，不能在曲轴与轴瓦间隙中形成油楔而使机油压力下降，容易引起烧瓦抱轴事故。与此同时，机油也会因温度过高而过早变质失效。

一、

摩擦及其形式

柴油机在工作时，各个运动件的接触面以很高的速率做相对运动。各摩擦表面虽然都是经过精细加工，看起来似乎十分光滑。可是，如果把它拿到放大镜下观察，就会发现表面仍存在着高低不平的现象。这些微观凸起的表面相互碰撞，阻碍着机件的运动，便出现摩擦现象。

两个相互接触的表面发生相对运动或具有相对运动趋势时,在接触表面间产生的阻止相对运动或相对运动趋势的现象称为摩擦。两个相互接触的表面在发生相对运动时，物质微观粒子的运动加快，内能增加，宏观上便产生热量，这就是摩擦生热。

两物体相互摩擦所产生的热量可通过以下公式计算：

Ｑ＝ｆ·ｓ

ｆ＝μＫ

Ｑ是摩擦产生的热量，Ｊ； f指两个物体之间的摩擦力，Ｎ； s指两个物体之间相对滑动的距离，ｍ； μ指摩擦系数；

Ｋ是物体上的外加正压力，Ｎ。

由上公式可知，（在外加正压力一定的情况下）两物体摩擦产生的热量与摩擦系数、相对移动的距离成正比。

因此，物体摩擦表面温度的高低与以下主要因素有关：

1. 摩擦表面的相对运动速度。摩擦表面的相对运动速度越快，表面温度越高； 2. 摩擦表面粗糙度。摩擦表面越粗糙，摩擦表面温度越高； 3. 摩擦介质。摩擦中是否存在摩擦介质。如：润滑油或磨料。

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柴油机机油温度过高的原因及危害 那么要降低摩擦表面的温度，在相对位移和外加正压力一定的情况下，应该尽量减小摩擦系数。理论和实践证明：在各摩擦表面上覆盖一层润滑油，使各金属摩擦表面间形成一层

油膜，可有效降低摩擦表面温度，减缓磨损。

根据摩擦面之间润滑油的分布情况，可将摩擦分为以下四类：

1. 干摩擦：摩擦表面间没有任何润滑剂所产生的摩擦。干摩擦时由于金属与金属间直接接触，因而磨损大、摩擦放出的热量多、功率损失大，这是在柴油机各运动件之间所要避免的。

2. 液体摩擦：摩擦表面完全被润滑剂层隔开时所产生的摩擦。它的摩擦系数很低（0.001～0.005），可以防止磨损，减少功率损失。这是柴油机各运动件之间要提倡的。

3. 边界摩擦：摩擦表面间由润滑剂的一层薄膜隔开，但又未被完全隔开的摩擦。边界摩擦时，如果这层薄膜具有足够的强度而不破裂，就可避免金属产生磨损。但一旦薄膜破坏就会引起干摩擦，出现严重磨损。

4. 半液体摩擦及半干摩擦：当液体摩擦和边界摩擦或干摩擦同时存在时称为半液体摩擦；干摩擦和边界摩擦同时存在则称为半干摩擦。它们属于混合摩擦。

二、

机油的工作条件及性能要求

机油在柴油机各部位的工作温度不一样，如缸套与活塞组之间的润滑油，处于油膜状态的摩擦面，温度在100一350℃之间;主轴承和连杆轴承的平均温度在100一150℃之间;其余部分机油的工作温度一般均在100℃以下。

由于在温度高，负荷大（如主轴承负荷可达９８０～１１７６Ｋｐａ，活塞环处高达１９６０～２４５０Ｋｐａ），速度快（如活塞速度高达４～１２．５ｍ／ｓ）的环境下工作。因此对机油的要求是：使零件磨损最小；对零件表面腐蚀性小，不易产生积炭和胶状氧化物；使用期限长。

在机油的众多参数中，粘度是机油最主要的性质。它表示机油的稀稠程度和流动性，机油粘度大，承载能力强，易于保证液体润滑状况。但是，粘度也不能过大或过小，粘度过大，会造成柴油机摩擦消耗功增大，功率下降，启动困难且不易传热，冷却作用差；粘度过小，便失去粘性，柴油机润滑性能变差，使零件容易磨损。

机油作为摩擦介质循环于各摩擦表面之间，应及时地把摩擦所产生的热量带走。如果机油温度过高，机油粘度下降，承载能力就会减弱。因此要让机油在许可的温度范围内工作（柴油机机油温度应≤９０℃），保证柴油机的正常、可靠润滑。

三、

润滑油膜的形成

要实现运动机件摩擦表面从干摩擦到液体摩擦的转换，必须要确保在两接触面间形成稳定的油膜，而油膜的形成是通过机油的油楔作用来实现的。

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柴油机机油温度过高的原因及危害 下面以轴颈与轴承的润滑为例，说明油楔作用的形成原理。

如图。因轴颈与轴承有一定的配合间隙，当轴颈在轴承中静止时，它停留在轴中心正下方的轴承位置上，如图ａ。这时在轴承中垂线左右两侧形成一个弯曲的油楔；当轴颈开始转动时，速率较低，轴颈与轴承底部仍属于干摩擦状态，由于机油具有一定的粘度而会粘附在轴颈的表面，随着轴颈的转动及加速，轴承中右面油楔的油量逐渐增多，而左面油楔的油量相应减少，于是，左右两油楔便产生了一定的压力差，迫使轴颈向左上方移动（图ｂ、ｃ）。轴的转速达到一定值时，增大了的油楔压力便将轴抬起，从而使轴颈与轴承之间形成有一定厚度的油膜（图ｄ）。

abcd 四、

机油温度过高产生原因

1. 机油油量不足或液面过高，导致机油温度过高。

柴油机的润滑是通过机油的循环来实现的。机油在带走机件摩擦时所产生热量的同时，也带走摩擦所剥落的机械杂质，以防止产生更大的磨损。机油在形成润滑油膜时，不可避免地会存在泄漏（如轴承两端），为了维持润滑油膜的稳定，必须将泄漏的机油及时地补充到各摩擦表面上去，机油不断泄漏，又不断被补充。因此足够的油量是保证柴油机正常润滑的基本条件。

机油油量不足，各摩擦表面泄漏出去的机油不能够及时地得到补充，摩擦的形式由理想的液体摩擦变为边界摩擦，甚至干摩擦，摩擦产生的热量急剧增多，造成柴油机机油温度升高。

机油油量不足又表现在以下方面： （1） 油底壳本身的机油量就不够。

（2） 机油泵故障，泵油量小，散热不良，导致油温升高。

机油泵是柴油机润滑系统的动力源泉，机油的循环润滑是靠机油泵提供的压力来保证的，它是柴油机润滑系统循环机油量的保证。机油泵齿轮的端面间隙或齿侧间隙若磨损超限，出油量便明显下降，严重时只有额定量的30 ～ 40%。通过散热器的油量减少，机油的循环散热作用也大为减弱。另外，机油泵限压阀开启压力如果过低，或调整弹簧折断，或机油泵

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柴油机机油温度过高的原因及危害 吸油盘滤网被脏物堵塞，也会使机油泵的出油量下降。输送到润滑系统的泵油量不足，润滑系统中的机油不能及时地补充到各摩擦表面上去，从而造成散热不良，油温升高。

油底壳内液面过高时，机油在曲轴的不停搅动和激溅下，机油与曲轴的相对运动距离大，（摩擦热量公式）而使机油温度升高。

2. 柴油机冷却水温过高。

柴油机冷却系统的功用是借助于冷却介质（如水、空气）将柴油机受热零件所吸收的热量及时地传递出去，使其保持在适宜的温度下工作，以保证柴油机可靠地运行，并具有良好的工作性能。如果冷却水温度过高时，不能及时地冷却零件，带走热量，受热零件温度居高不下，在导热的作用下，循环于柴油机中的机油温度急剧升高。

3. 机油冷却器结垢较多或污物堵塞，使机油散热不良，导致油温过高。

机油在柴油机内部的高温环境下工作时，吸收零件运动产生的大量热量，使其温度升高。随着机油温度升高，粘度降低，承载能力减弱，因此必须及时降低机油温度，以保持机油正常的油性特征。机油冷却器就是实现这一功能的装置。

当机油冷却器结垢较多或管路污堵时，流经冷却器的冷却水量减少，不能及时带走机油的热量，从而使得机油温度过高。所以，在现场实际中应定期拆检并清洗机油冷却器，保证其良好的冷却可靠性，及时地将机油从受热零件吸收的热量带走，让机油保持良好的油性，保证柴油机的正常运行。

4. 机油滤清器堵塞或机油杂质过多，使油温过高。

机油滤清器的作用是将经过机油冷却器冷却后的机油通过滤清，向系统输送足量、清洁的机油。在机油滤清器上安装有一旁通阀，当进出油压差超过１９６Ｋｐａ时，旁通阀便自动打开，使机油不经滤芯直接送往主油道。

在机油杂质过多或滤清器堵塞时，含有杂质的机油进入零件的摩擦接触表面间，相当于在两零件的摩擦部位间加入了磨料，使得摩擦磨损加剧，机油温度陡然上升。

5. 活塞环窜气严重，直接加热机油。

活塞环按功用可分为气环和油环两类。气环的作用是密封汽缸，防止燃气窜入曲轴箱，并传送活塞顶部所吸收的热量；油环的作用是刮下汽缸壁上过多的机油，防止机油窜入燃烧室。因此，我们这里讲的窜气后对机油加热的活塞环主要是指气环。

气环开有切口，具有弹性，在自由状态下其外径大于汽缸内径。气环装入汽缸后，在自身弹力作用下，与汽缸壁贴合，使压缩气体不能从环外圆与汽缸壁之间通过，有少量压缩气体通过开口间隙窜入活塞环槽内，增大了活塞环背压力，使活塞环密封性能显著提高。尽管

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柴油机机油温度过高的原因及危害 活塞环因自身弹力所引起对汽缸壁的压力比背压小得多，但活塞环的自身弹性却是保证其与汽缸壁可靠密封的前提。若自身弹力消失，即环周与缸壁间将出现间隙（所谓的活塞环“漏光”现象），高温的燃气将直接窜入曲轴箱，对机油直接加热，从而使机油温度过高。

6. 轴瓦配合间隙过大或过小。

从油膜形成的原理可知，摩擦表面间必须存在一个空间，以供形成具有一定厚度的油膜，这个空间即为运动部件间的配合间隙。显然，若没有足够的配合间隙，即轴瓦配合间隙过小，则根本不可能形成完整的油膜，也就是说轴瓦与轴颈在运动中不能形成可靠的液体摩擦，其间产生的摩擦热量增多，直接导致机油温度过高。

但是，若轴瓦配合间隙过大，机油泄油量增多，使得稳定的且具有足够承载能力的油膜不可能形成，运动接触表面之间的为边界摩擦或半液体摩擦，摩擦类型的改变，直接造成机油温度过高。

7. 柴油机负荷过重。

柴油机的负荷越大，则需要润滑油膜具有更大的承载能力，否则机油就不可能进入压力油膜，产生足以将运动件（如轴颈）抬起的油膜压力，最终正常的润滑油膜遭到破坏，摩擦表面出现边界摩擦或干摩擦，导致机油温度过高，磨损严重。

五、

机油温度过高的危害

在柴油机中其起着润滑、冷却、净化、防锈作用的机油，如果温度过高，将对柴油机产生严重危害：

1. 机油的粘度下降很多，不能保证轴承所需的正常油膜厚度，破坏正常的润滑及承载能力。

2. 易使机油烧损，加速油的氧化变质，生成沥青胶状物堵塞滤清器，缩短换油周期。 3. 柴油机运动件产生的热量不能被及时带走，使零件强度大大降低，甚至造成零件破坏。

4. 零件受热膨胀变形，破坏了零件之间的正常配合关系，造成零件损坏。 5. 润滑条件恶化，加速柴油机的早期磨损，大大缩短了柴油机的使用寿命。

六、

避免机油温度过高的措施

既然机油温度过高对柴油机会造成很大的危害，那么我们在现场实际中应该如何避免其油温过高呢？

1. 合理选用机油牌号。

2. 保证柴油机运转的机油量，机油液面应保持在油标尺上下刻度线之间。不能过高也

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柴油机机油温度过高的原因及危害 不能过低。

3. 保证柴油机冷却系统优良的冷却效果。对水泵、机油冷却器等关键部件要密切观察定期拆检。

4. 保证柴油机润滑系统良好的性能。定期拆检机油泵，清洗机油滤清器；密切注意机油滤清器进出口油压的变化，及时更换滤芯，保证柴油机的正常润滑。

5. 定期检查活塞环与汽缸密封性，防止活塞环窜气。 6. 保证轴瓦与轴颈的配合间隙。不能过大也不能过小。

7. 合理使用柴油机。应该避免柴油机超负荷运行，绝对避免柴油机长时间超负荷运行。

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柴油机机油温度过高的原因及危害 参考文献：

1. 《钻井柴油机工》１９９７．９ 石油大学出版社； 2. 《钻井柴油机工》上下册 ２００４．２ 石油大学出版社； 3. 《１９０柴油机使用维护手册》济南柴油机厂编； 4. 《柴油机使用与维修》１９８９．６ 石油工业出版社．

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