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柴油机润滑系统的组成、作用及润滑方式 |
摘要：柴油机润滑系统的任务是将洁净的、温度适当的机油（机油）以一定的压力送至各摩擦表面进行润滑，使两个摩擦表面之间形成一定的油膜层以避免干摩擦，减小摩擦阻力，减轻机械磨损，降低功率消耗。此外，由于机油在润滑系内不断循环，清洗摩擦表面，带走磨屑和其他异物；还可以带走摩擦产生的热量，起冷却作用，从而提高柴油发电机工作的可靠性和耐久性。
一、润滑系统的作用
1、减少摩擦
润滑系统使两零件间形成液体摩擦以降低摩擦系数，减少摩擦功，提高机械效率；减少零件磨损，延长使用寿命。
2、冷却作用
通过机油带走零件所吸收的部分热量，使零件温度不致过高。
3、清洁杂质
利用循环机油冲洗零件表面，带走因零件磨损形成的金属屑等脏物。
4、密封作用
在运动零件之间形成油膜，提高密封性，防止漏气或漏油。
5、防锈
机油附着于零件表面，可防止零件表面与水分、空气及燃气接触而发生氧化和锈蚀，以减少腐蚀性磨损。此外，机油膜还有减轻轴与轴承间和其他零件间冲击负荷的作用。
二、润滑方式
柴油柴油机按机油输送到运动零件摩擦表面的方式不同，主要有三种润滑方式：飞溅式润滑、压力式润滑和油雾润滑。
1、压力润滑
它是利用机油泵的压力，把机油从油底壳经油道和油管送到各运动零件的摩擦表面进行润滑。这种润滑方式，润滑可靠、效果好，并具有很高的清洗和冷却作用。适用于工作载荷大、相对速度高的运动表面，如曲轴主轴承、连杆轴承、凸轮轴轴承等。
2、飞溅润滑
只有小缸径单缸柴油机，采用飞溅式润滑而不用机油泵（压力式润滑）的。它利用固定在连杆大头盖上特制的油勺，在每次旋转中伸入到油底壳油面下，将机油飞溅起来，以润滑柴油机各摩擦表面。其优点是结构简单，消耗功率小，成本低。缺点是润滑不够可靠，机油易起泡，消耗量大。适用于载荷较轻、相对速度较低的运动件表面，如活塞、气缸壁、凸轮、正时齿轮、摇臂、气门等。
3、油雾润滑
简单来说，就是使用润滑脂进行润滑。对于气门调整螺钉球头、气门杆顶端与摇臂等处，则利用油雾附着于摩擦表面周围，积多后渗入摩擦部位进行润滑，只需定期加注润滑脂进即可。近年来，有采用含有耐磨润滑材料(如尼龙、二硫化钼等)的轴承来代替加注润滑脂的轴承的趋势。
现代多缸柴油机大多采用以压力循环润滑为主、飞溅润滑和油雾润滑为辅的复合润滑方式。复合润滑方式工作可靠，并可使整个润滑系统结构简化。对于用压力送油难以达到、承受负荷不大和相对运动速度较小的摩擦表面，如气缸壁、正时齿轮和凸轮表面等处，则用经轴承间隙处飞溅出来的油滴进行润滑。
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图1 柴油机润滑系统剖析图 |
图2 柴油机润滑系统框架图 |
三、润滑系统的组成
现以康明斯系列柴油机润滑系统（如图3所示）为例具体说明润滑系统的组成。该机采用湿式油底壳（油底壳中存储机油）复合润滑方式。主要运动零部件摩擦副如主轴承、连杆轴承、凸轮轴轴承及正时齿轮等处用强制的压力油润滑；另一部分零部件如活塞、活塞环与气缸壁之间，齿轮系、喷油泵凸轮及调速器等靠飞溅润滑。喷油泵与调速器需要单独加机油。另外，水泵、风扇及前支承等处用润滑脂润滑。其润滑系统主要包括：油底壳、机油泵、粗滤器、精滤器、冷却器、主油道、喷油阀、安全阀和调压阀等。
1、机油泵及滤清器
机油由机体侧面（或气缸罩上）的加油口加入到柴油机油底壳内。机油经滤油网吸入机油泵，泵的出油口与机体的进油管路相通。机油经进油管路首先到粗滤器底座，由此分成两路，一部分机油到精滤器，再次过滤以提高其清洁度，然后流回油底壳内。而大部分机油经机油冷却器冷却后进入主油道，然后分成几路。
① 经喷油阀向各缸活塞顶内腔喷油，冷却活塞并润滑活塞销、活塞销座孔及连杆小头衬套，同时润滑活塞、活塞环与气缸套等处。
② 机油进入主轴承、连杆轴承和凸轮轴轴承，润滑各轴颈后回到油底壳内。
③ 由主油道经机体垂直油道到气缸盖，润滑气门摇臂机构后经气缸盖上推杆孔流回到柴油机油底壳内。
④ 经齿轮室喷油阀喷向齿轮系，然后流回油底壳。
2、调压阀与安全阀
① 机油泵上装有限压阀，用来控制机油泵的出口压力。
② 机体前端的发电机支架上装有安全阀，以便柴油机启动时及时向主油道供给机油，当冷却器堵塞时可确保主油道供油。
可调式是通过调节螺钉来调节弹簧的预紧力，以此来达到控制钢球开启时所需要的油压大小。不可调式为弹簧的弹力和长度是已定值，将弹簧压缩后用销钉控制在阀体上，弹簧压缩后向外释放的弹力便是该钢球动作时所需要的机油压力。当系统内机油压力大于弹簧弹力时，钢球打开后将系统内油压流回油池。
③ 机体右侧主油道上装有一个调压阀，用来调节系统内的最大油压，油压过低时润滑不良，油压过高时润滑过量并且容易出现窜机油现象。
3、机油压力检测装置
机油冷却器上还装有机油压力及机油温度传感器。机油压力开关的控制原理有两种。
① 是与机油报警灯相接，点火开关打开时，机油指标示灯发亮。当柴油机起动后，系统内机油压力升高，膜片在油压的作用下克服弹簧的弹力，使触点断开，机油指示灯熄灭，说明系统内油压正常，否则说明系统内油压过低或无油压
② 机油压力开关直接与点火器中的一根接地线相接（多使用在多缸数字式点火系统中），柴油机初起动时（起动机转动），先将系统内机油压力升高，使机油压力开关内触点断开，点火系统才能有高压火，否则高压无火。
4、油底壳
整个柴油机润滑系统中，油底壳作为机油储存和收集的容器。用两只机油泵来实现机油的循环。油底壳侧面装有油尺，尺上刻有“满”和“加油”标记，柴油机运转时应将油面保持在“满”和“加油”线之间。
上述湿式油底壳润滑系统，由于设备和布置简单，因此为一般柴油机所采用。另外还有一种干式油底壳（油底壳中机油很少）润滑系统，其特点是有专门的机油箱储油，并有两只甚至三只机油泵。其中吸油泵把积存在油底壳中的机油送到机油箱中；压油泵把机油箱中的油泵入各润滑部件中去。干式油底壳可使机油的搅拌和飞溅减少，机油不易变质，并能降低柴油机高度，适用于纵横倾斜度要求大和柴油机高度要求特别低的场合。
5、溢流阀
溢流阀的作用是当系统内机油压力过高时将压力油释放回油池。溢流阀由阀体、阀（套）、弹簧、垫圈和弹性挡圈组成。溢流阀一般在油泵或者油泵输出端的主油道内，当柴油机转速急剧上升时，机油泵输出的油量突然急增，导致系统内机油压力突然大幅升高，由溢流阀将此油压释放回油泵。溢油阀装在油泵体上，有的装在主油道中，但其功能是相同的。
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图1柴油发电机的润滑系统示意图 |
机油压力控制开关结构图 |
总结：
柴油机工作时，传力零件的相对运动表面(如曲轴与主轴承、活塞与气缸壁、正时齿轮副等)之间必然产生摩擦。金属表面之间的摩擦不仅会增大柴油机内部的功率消耗，使零件工作表面迅速磨损，而且由于摩擦产生的大量热可能导致零件工作表面烧损，致使柴油机无法运转。因此，为保证柴油机正常工作，必须对相对运动表面加以润滑，也就是在摩擦表面上覆盖一层机油使金属表面间形成一层薄的油膜，以减小摩擦阻力，降低功率损耗，减轻机件磨损，延长柴油机使用寿命。润滑系统的功能就是保证柴油机正常的进行工作，并且能有效减少柴油机内部的磨损，延长柴油机的使用寿命。机油要定期保养更换，保证柴油机始终处在良好的润滑状态下运转。
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