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道达尔润滑油基础知识 周宇昊苏州 什么是摩擦 可分为 液体摩擦 固体摩擦 静摩擦 动摩擦 滚动摩擦 简单的说摩擦就是阻碍运动的现象 发生在两个或两个以上的接触面上 为什么需要摩擦剂 润滑剂的目的就是在运动部件表面形成隔离层使其相互分离 通过减少摩擦达到运动顺畅 并尽可能减少由此带来的部件变热和表面磨损 加入润滑剂 没有润滑剂 流体润滑状态 受到油膜厚度和接触面的粗糙程度不同 润滑剂在摩擦副之间存在3种不同的状态 混合润滑状态 边界润滑状态 为什么需要摩擦剂 摩擦系数 混合润滑 流体润滑 添加剂 为什么需要摩擦剂 G 油膜粘度 转动速度 轴承载荷 油膜厚度 10 6m 活塞环与缸套0 3 15 7曲轴轴承与轴径3 25 3 75凸轮与挺杆0 1 0 典型的设备润滑过程 操作条件 负荷 速度 温度 压力 工作环境 设备 材料的几何外形 润滑剂 粘度 基础油 添加剂 影响润滑状态的因素 润滑油脂的特性要求 润滑剂的种类 固体润滑剂 半固体润滑剂 石墨 润滑脂 二硫化钼 气体润滑剂 液体润滑剂 空气 矿物基 油雾 合成基 动植物油 润滑油 脂的功能 减少摩擦 减少磨损 降低温度 防腐 防锈 清洗 动力传动 防震 密封 导热 绝缘 润滑油的组成 原油 石油的用途 炼油工艺流程 什么是溶剂萃取 提余液 提取液 溶剂 基础油 基础油生产过程 生产工艺控制指标对产品质量的影响蒸馏粘度粘度 挥发性挥发性 闪点 颜色 溶剂精制 萃取 粘度指数高温粘度 低温粘度饱和物氧化稳定性 颜色稳定性 溶剂脱蜡倾点低温流动性加氢精制颜色外观硫 氧化稳定性 抗乳化性 矿物基础油的精制目的 矿物基础油是一种非常复杂的混合物 由几百种分子大小和形状不同的烃类和少量非烃类物质润滑油范围内的烃类 由碳原子数为20 70 分子量为250 1000的烃分子组成基础油精制的目的在于 从基础油混合物中提炼出理想的润滑油组分 将非理想组分转化为理想组分 矿物基础油成分 基础油中也含有硫 氧 氮 金属化合物 如 矿物基础油组分与性质 正烷烃异烷烃环烷烃芳香烃 VI倾点很高高高低中等低低低 润滑油的组成 基础油 矿物基础油 石蜡基 传统加工法生产的基础油溶剂精制溶剂脱蜡白土补充精制 现代工艺法生产的基础油加氢精制加氢脱蜡 降凝 加氢裂化加氢异构化合成基础油通过化学合成的方法制备聚 烯烃 PAO 酯类 聚乙二醇 磷酸酯等 道达尔采用进口高度精炼基础油 基础油 矿物油 矿物基础油的特点 从石蜡基原油中所提炼出来的基础油用途最广 粘度指数通常为90 100 倾点通常为 15 6 有各种不同的粘度等级 如150SN 400SN 500SN 150BS等 粘度范围从4cSt 100 到30cSt 100 选择合适粘度的基础油混和 可得到各种不同的粘度级 基础油 合成油 与密封材料相容性差 有侵蚀油封的倾向 氧化稳定性好 油泥 沉淀少 换油期长 合成基础油的特点 高粘度指数 需要较少的粘度指数改进剂 沉淀少 减少了活塞环的粘结和研磨现象 品质更稳定 不易挥发 耗油量低 排放少 品质更稳定 低倾点 低温流动性好 启动性能好 磨损低 成本高 几倍于矿物基础油 溶解性差 需采用特选的添加剂 合成油 矿物油 基础油对比 100 120 130 140 150 135 135 矿物基础油 加氢裂化加工矿物基础油 高粘度指数 特高粘度指数 合成基础油 聚 烯烃 酯 可变 粘度指数 抗氧化能力 低温流动性 挥发性 价格 A02 18 PPT 为什么我们需要添加剂 加强基础油的某些方面的性能赋予基础油某些天然并不具备的特性 润滑油添加剂 产品性能的特性 取决于基础油 来自于添加剂 挥发性降解性热稳定性低温流动性水的分离性粘度稳定性氧化稳定性沉积物的控制密封的相容性磨损保护防锈保护毒性 润滑油添加剂 清净剂分散剂抗乳化剂防磨和抗极压剂抗氧化剂防锈及抗腐蚀剂倾点抑制剂还有粘度指数改进剂 添加剂类型目的典型的化合物抗磨剂减少摩擦和磨损磷 硫 Cl化合物 ZDDP 二烃基二硫化磷酸锌 清净剂防止表面沉积钠 钙 镁化合物 磺化物分散剂保持不溶物的悬浮酯抗氧化剂抑制氧化分解ZDDP 芳香胺防腐剂防止金属部件生锈ZDDP 脂肪酸 胺摩擦改良剂提高摩擦性能有机脂肪酸 添加剂 添加剂类型目的典型的化合物解乳化剂使油水分离倾点抑制剂提高低温流动性异分子聚酯抗泡沫剂减少泡沫 油中的硅酮空气 的形成粘度指数改良剂改良粘度 温度特性聚合物和共聚物EP添加剂控制极大负荷条件磷 硫 氯化合物 ZDDP下的磨损 添加剂 添加剂膜 滑动表面 静止表面 抗磨剂 抗磨剂附着在金属表面 形成一层保护性油膜 减低表面磨损多用于经常发生金属与金属接触的情况 如边界润滑 抗磨添加剂 清净剂 清净剂的极性端附着在沉积物上 将其从金属表面移去 使金属表面清洁在高碱性清净剂中 极性端呈碱性 中和燃烧形成的酸 MCO3 SO3 亲油端 高碱性成分 极性端 添加剂 清净剂的作用过程 汽缸壁 润滑油 沉积物 活塞 清净剂 分散剂 分散剂有极性端和亲油端极性端自身吸附于氧化金属 如 积炭和油泥 上并包围它 而亲油端使之保持溶于油中 这就防止了杂质在金属表面上的聚集和黏附 油泥 分散剂 分散作用过程 抗氧化剂 油 过氧化物 漆膜油泥胶质 稳定的化合物 醇 醛 酮有机酸等 聚合物 空气 热 抗氧化剂 所有石油产品都会氧化 导致油品组分的变化及性能的下降在水 酸或者固体污染物的存在下 氧化过程会因热 光的作用 金属 如 铜 的催化作用而加速油品氧化的危害 聚合物的沉积将形成油泥 漆膜和胶质 从而严重影响设备的运行 生成的有机酸会腐蚀金属部件 抗氧化剂是一种添加剂 少量地加入石油产品中可以提高油品的抗氧化性 从而延长油品的储存及使用寿命抗氧化剂的三种作用机理 1 与过氧化物发生反应 形成稳定性的无害化合物2 分解过氧化物3 将氧化催化剂 金属或金属离子 转变成惰性成分 抗氧化剂 油品抗氧化性的提高 基础油的选择基础油的炼制方法添加氧化抑制剂在使用过程中 对油品及设备的良好维护 如防止油品污染 过热 可最大限度地减缓氧化过程 抗氧化剂 防锈蚀剂 防锈剂的极性端吸附在金属表面上 形成一层薄膜长尾部使防锈剂溶于油中 并阻止腐蚀性化合物与金属表面发生反应 金属表面 油溶性尾部 极性头部 粘度指数改进剂 粘度指数改进剂用于改进油品的粘温特性在高剪切区域 例如轴承 不良的粘度指数改进剂被剪切而断裂 导致粘度指数和粘度的降低用于需要高粘度指数的场合 如温度范围宽广的油品 低温时蜷缩 呈球状 易于流动 高温时伸展 相互缠绕 阻止流动 粘度指数改良剂 温度加温时起作用加稠 冷温时不起作用不增稠 粘度指数改良剂用以减少因温度的改变产生的粘度变化 剪切力对粘度指数改良剂的影响 被挤推 分开 暂时性变稀 一般剪切力时 暂时粘度损失 碾碎 断裂 永久性变稀 高剪切力时 永久粘度损失 配方取舍的两难 VI改良剂较好的粘度发动机的沉积剪切变稀清洁剂引擎干净多灰分提前点火抗泡剂较少泡空气释放性差 降凝剂 静止 低温时 基础油中的蜡质结晶析出 析出更大的晶体 使油品固化降凝剂作用于结晶过程 使蜡质形成小的晶体 因此基础油在低温时仍然保持流动降凝剂用于降低基础油的倾点 无降凝剂 有降凝剂 晶体生长 晶体形成 抗乳化剂和抗泡剂 抗乳化剂改变油和水之间的表面张力的特殊添加剂可促使油和水迅速分离抗泡剂改变油 气界面的表面张力的特殊添加剂可促使油品表面气泡迅速破裂 极压添加剂 极压添加剂在高温 高压条件下与金属表面起反应 生成一层软性薄膜 防止金属焊接用于低速和冲击负荷的场合 润滑油的组成 配方是关键 抗氧化 防锈 抗磨添加剂缓和油变质 变稠防止轴承的腐蚀防止气阀机构的磨损 清净剂提供总碱值中和燃烧所产生的酸减少活塞的沉积物 粘度指数改进剂增加高温粘度更快供应油到运行的部位低温抗磨容易起动 分散剂控制油泥及清洁分散烟炱从而降低油的稠化 润滑油配方 是经过大量实验室试验及发动机台架试验后制定出来的 一些常见的协会缩略语 API美国石油学会ILSAC国际润滑油标准化和批准委员会ACEA欧洲汽车制造商协会JASO日本汽车标准化组织ISO国际标准化组织NLGI美国润滑脂学会DIN德国工业标准SAE美国汽车工程师学会ASTM美国材料试验学会 油品主要指标 主要物理化学指标粘度粘度指数倾点闪点起泡性水分离性等等性能测试氧化安定性四球试验 运动粘度 毛细管 ASTMD445 测定时间 40oC 100oC Vk kt k 毛细管常数t 时间 粘度 阻止液体流动的能力 动力粘度 单位 泊P 通常用厘泊cP为单位 运动粘度 单位为厘斯 即cSt或mm2 s 运动粘度 动力粘度 油的密度 其它表示方法有雷氏粘度 恩氏粘度 赛氏粘度 影响粘度的因素 温度 温度升高 粘度下降 压力 受压升高 粘度增大 剪切率 剪切率增大 粘度变小 粘度级别比较 40 C粘度mm2 s 10 20 40 60 85 115 140 175 205 240 280 315 365 400 450 500 550 625 700 750 800 14 42 40 38 36 34 32 30 28 26 24 22 20 18 16 12 10 8 6 4 2 460 320 220 150 100 68 46 32 22 15 10 680 850 44 46 50 48 1000 950 900 1000 40 30 60 50 20 15W 10W 0W 5W 85N 100N 150N 330N 500N 600N 100 C粘度mm2 s BSS ISO粘度级别 SAE发动机粘度级别 基础油粘度级别 粘度指数 ASTMD2270 粘度指数改进剂用途保证机油有足够的 在高温条件下的粘稠性 避免运动部件之间的接触在低温条件下的流动性 有利于发动机的启动 在冬季 调制配方的两难 冷起动良好减少燃料消耗循环良好 冷却好 曲轴轴承需要高粘度油的润滑润滑较好 轴封效果较好 如何选择润滑油 速度 负荷和温度是选择粘度的三个主要因素速度粘度负荷粘度温度粘度 正确的粘度是第一要素 低温表观粘度 ASTMD5293 减速装置 间隙 润滑油 马达 CCS粘度计 测量转速 冷启动模拟器 色度 ASTMD1500 开口杯闪点 ASTMD92 金属片 测量开口杯 加热器 可燃气体 石棉板 标准温度计 每隔2oC 泡沫特性 ASTMD892 测量条件 起泡趋向性 停止吹泡后立即测量 泡沫稳定性 停止吹泡10分钟后测量 在24 93 5 及从93 5 转回24 时进行测量 破乳化性 水分离性 ASTMD1401 分离效果好 分离效果差 54oC或82oC40ml水 40ml油样搅拌 1500转 分 5分钟静置 液相锈蚀试验 ASTMD665 A B 抛光的铁棒60oC300ml油样30ml蒸馏水 A 或30ml人工合成海水 B 24小时 通过 失败 铜腐蚀试验 ASTMD130 新铜片浸泡在油样中密闭容器100oC或121oC3小时ASTM色板 倾点 ASTMD97 5秒 润滑油品所能流动的最低温度 间隔3oC读数 总碱值 TBN ASTMD2896 中和1g油品中碱性组分所需的酸量 以相当的KOH毫克数表示 单位mgKOH g 内燃机油的清净和酸中和能力 四球磨损试验 ASTMD4172 Lubr