润滑油基本原理.ppt

润滑油基本原理,TED H. LI PH.D. CPI 公司,为何我们要用润滑油？,冷却 清净 密封 润滑,润滑油的功能冷却,实物 液体 (粘度) 热传导 (稳定, 沉积),润滑油的功能 清净,流体性(粘度) 稳定性 乳化性 清净性 润滑性,润滑油的功能密封,粘度 (可溶解性与稳定度) = 效率 润滑性,粘度 互溶性 溶解度 润滑性 化学的结构性 添加剂,冲击润滑油的有效性 主要因素,粘度 稳定性 滑润性,影响润滑界面的主要因素,粘度 负载 速度,负载,速度,粘度,润滑界面的摩擦系数 （边界 / 弹液动 / 液动 三区的润滑定义）,液动润滑,弹液动润滑,粘度 x速度,摩擦系数,边界润滑,粘度,液动的 弹液动的,W,N,磨损最小化 效率最大化,粘度级别 - ISO 级别,工业润滑油的ISO粘度级别系统 级别数 最小 最大 级别数 最小 最大 ISO 粘度 (cSt, 40C) ISO粘度 (cSt, 40C) 2 1.98 2.42 100 90.0 110 5 4.14 5.06 150 135 165 10 9.00 11.00 220 198 242 15 13.5 16.5 320 288 352 22 19.8 24.2 460 414 506 32 28.8 35.2 680 612 748 46 41.4 50.6 1,000 900 1,100 68 61.2 74.8 1,500 1,350 1,650,粘度级别- SAE 分级,SAE粘度 (cP) at 粘度 粘度 温度 (C) at 100C 级别 最大 最小 最大 0W 3250 at -30 3.8 - 5W 3500 at -25 3.8 - 20W 4500 at -10 5.6 - 20 - 5.6 9.3 30 - 9.3 12.5 40 - 12.5 16.3 50 - 16.3 21.9,润滑油的粘度-温度特性,温度 (F),PAO ISO 68 (高粘度指数),环烷烃 ISO 68 (低 粘度指数),粘度 (cSt),粘度温度的关系 粘度指数 (VI),VI =,L - U,L- H,X100,U:在 40C未知油品的粘度 L:在 40C 粘度指数时油的粘度同时在 100C 时与U粘度相等 H:在100VI 的油品在 40C 时的粘度 在 100C 时与U粘度相等,40C,100C,粘度,U,H,L,润滑油的典型粘度指数,润滑油的类型 粘度指数 矿物油 100 聚烯烃（PAO） 120-130 多元醇酯（POE） 120-130 聚醚类（PAG） 160 硅油 195,高粘度指数 = 粘度对温度的变化比较小 合成油通常要比矿物油粘度指数更高,润滑油的粘度压力特性,润滑油类型 压力 (MPa) 138 275.9 551.7 碳氢化合物 800 36,000 1,000,000 酯类油 110 500 4,900 聚醚类（PAG） 120 570 8,800 硅油 160 700 48,000,- 粘度 - cSt 40C,润滑油与制冷剂的粘度温度特性,温度 (F),粘度(cP),0% 稀释,10% 稀释,20% 稀释,PAG (ISO 68) and HFC 134a,润滑油与制冷剂的粘度温度特性,温度 (F),粘度 (cSt),0% 稀释,20% 稀释,10% 稀释,多元醇酯油（POE） (ISO 68) and HFC 134a,总结,粘度通常是选择润滑油的首要考虑 高粘度指数的润滑油相对温度的变化较低 温度和压力能很明显的改变润滑油的粘度 制冷剂的稀释也能明显的降低润滑油的粘度,稳定度,润滑剂,黑色沉淀, 油泥, 结胶,高温,劣化,粘度增加,各种问题,换油,促进润滑油劣化的因素,温度： 压缩, 摩擦生热 氧: 空气 催化剂: 金属表面 (铁粉),金属表面,氧,热,润滑油劣化的机构,起始阶段 RH - R 传播阶段 R + O2 - ROO ROO + RH - ROOH + R 最终阶段 2R - R-R R + ROO - ROOR 2ROO - ROOR (或 酮 或酒精) + O2,.,.,.,.,.,.,.,.,.,一个简单化的润滑油劣化机构,A,B,P,D,E,F,A: 原始润滑油 E: 油的蒸发成了汽态 B: 主要的劣化产物 (小的金属加工产品) F : 油B的蒸发成了汽态 P: 产品的聚合化 D: 产生无法溶解的油泥, 胶质, 沉淀物,k2,k1,评估润滑油稳定度的实验方法,空气,加热,75 - 175C 小时 月,颜色的改变 酸的形成 (总酸价) 粘度增加,润滑油,评估润滑油的稳定的实验方法,加热,150 - 175C 天 - 月,颜色的改变 酸的形成 (总酸价) 金属含量 制冷剂与油交互作用,密封管,加热,真空,制冷剂,金属 (Fe,Cu,Al) 橡胶,润滑油的稳定度,时间,氧化,矿物油,双酯类,多元醇酯,*温度在 175C,氧化稳定度 温度的函数,温度(F),矿物油,酯类油,稳定寿命, 小时,金属的触媒反映 在酯类油的氧化,时间,酯类油的剩余百分比,在 225C下测试,铜,铝,铅,铁,润滑油稳定剂,功能 中性自由基 分解自由基 化学结构 metal dithiocarbamate zinc dithiophosphate hindered phenols phenol sulfide aromatic amine thiadiazole disalieylal-1,2-propane diamine,抗氧化剂的有效性,时间 (小时),酯类油剩余百分比,在 200C下测试,酯+1% 芳香胺 （Aromatic Amine),无抗氧化剂,5,10,抗氧化剂消耗,总结,高温会使润滑油劣化，而形成油泥、 胶质和沉淀物。 氧和金属表面（铁粉）可以加速润滑油的劣化。 合成润滑油如酯类油比矿物油更稳定 (意味着更长的使用寿命, 更少的换油, 减低机械停机时间)。 适当的选择抗氧化剂可很明显的改善润滑油的稳定度。,润滑性,减低磨损 减少摩擦 * 避免了直接的金属与金属表面接触,表面粗度轴承的接触面,润滑机构在边界润滑的条件下,AW/EP Additives Prevent Metal Contact,抗磨损/极压 添加剂防止金属表面的接触,四球磨损实验机,点接触 高载荷,*测试后测量磨损痕迹直径,评估润滑油的磨损属性以及抗磨损/ 极压添加剂的有效性,Block-on-Ring（抗磨损试验）,线性接触 中等载荷,测试后测量重量的损失和磨痕的宽度,评估润滑油的磨损特性以及抗磨损/ 极压添加剂 的有效性,Pin & Vee Block（抗磨损试验）,线性接触 中等载荷,测试后测量重量的损失和磨痕的宽度,评估润滑油的磨损特性以及抗磨损/ 极压添加剂 的有效性,典型的磨损载荷的行为图,载荷,磨损,A,B,全部卡住,初始的卡住,典型的磨损时间行为图,时间,磨损,全部磨损,磨损比率,磨合期,稳定状态,载荷,磨损,A,B,在承载运行中 抗磨损/极压添加剂的有效性,A,B,无添加剂的 润滑油,润滑油 +抗磨损/极压添加剂,减少磨损 抗磨损/极压添加剂的有效性,时间,磨损,磨合期,稳定状态,无添加剂的,抗磨损/极压添加剂,抗磨损/极压添加剂,功能 减少磨损 化学成分 metal dialkyl dithiophosphate metal diaryl dithiophosphate 烷基磷酸盐 加磷脂肪和石蜡 硫化石蜡和石蜡油 氯化脂肪