工业油及车用油知识分解.ppt

第六章润滑油 6 1概述6 2摩擦与磨损6 3发动机油6 4车辆齿轮油6 5汽车润滑脂6 6机械油6 7电气用油 第六章润滑油 6 1概述6 1 2润滑油的分类润滑油分为工业润滑油和车用润滑油两大类 车用润滑油油 包括发动机油 水箱及冷却系统用油 自动波箱油 齿轮油 手动波箱用 刹车及离合系统用油 润滑脂等 工业润滑油 主要有液压油 齿轮油 汽轮机油 压缩机油 冷冻机油 变压器油 真空泵油 轴承油 金属加工油 液 防锈油脂 气缸油 热处理油和导热油等 第六章润滑油 6 1概述6 1 2润滑油的分类润滑油分为工业润滑油和车用润滑油两大类 车用润滑油油 包括发动机油 水箱及冷却系统用油 自动波箱油 齿轮油 手动波箱用 刹车及离合系统用油 润滑脂等 工业润滑油 主要有液压油 齿轮油 汽轮机油 压缩机油 冷冻机油 变压器油 真空泵油 轴承油 金属加工油 液 防锈油脂 气缸油 热处理油和导热油等 6 2 1摩擦产生的原因及危害两个表面直接接触的物体 在作相对运动时 物体运动受阻碍的现象称为摩擦 摩擦产生的原因 一个十分光滑的表面 当放大观察时 该表面不是绝对平滑的 这样的表面直接接触作相对运动时 凸起部分就会相互碰撞 产生摩擦 两个表面互相接触的部位 因距离十分接近 分子之间存在着分子引力 阻碍物体之间运动 摩擦的危害摩擦时消耗的部分动能转换为热能 使表面温度升高 引起金属融熔 机件烧毁的事故 6 2摩擦与磨损 6 2摩擦与磨损 6 2 2摩擦类型 干摩擦不加润滑剂时 相对运动的零件表面直接接触 这样产生的摩擦称为干摩擦 如真空中 液体摩擦润滑油吸附在机件表面上 形成一层有一定厚度的油膜 油膜是由多层油分子相互吸引所构成的 如果油膜能完全把摩擦表面隔开 以液体摩擦代替干摩擦 这种状态称为液体润滑 6 2摩擦与磨损 混合摩擦在负荷过大 转速过慢或有冲击负荷时 油膜变薄 在摩擦表面之间无法保持液体润滑层 在一定条件下形成很薄的一层弹性流体润滑油膜 当负荷超过一定限度时 油膜出现局部裂缝 裂缝部位形成干摩擦 这种称为混合摩擦 6 2摩擦与磨损 边界摩擦在润滑油中加入油性添加剂 如脂肪酸 它们能依靠分子间引力 牢固地吸附在金属表面上 形成一层或几层分子厚度的吸附膜 称为边界膜 边界膜能大大减少表面凹凸不平部位的碰撞 减少了磨损 这种摩擦称为边界摩擦 6 2摩擦与磨损 极性分子吸附在表面 极压润滑当摩擦表面压力很大 温度很高时 边界膜因高温而脱附 破坏了边界润滑 这种情况下应加入极压添加剂 含S P Cl元素的有机化合物 在高温高压下和金属表面起化学反应 生成一层化学膜 起到减小摩擦系数 防止金属烧结的作用 这种润滑称为极压润滑 6 2摩擦与磨损 6 3发动机油 6 3 1概述 分类汽油机油 柴油机油 油机柴油机通用油 专用的品种有二冲程汽油机油 船舶用柴油机油 铁路机车用柴油机油 汽船用汽缸油 试车用内燃机油 军用品种有坦克 飞机发动机油等 发动机油主要作用润滑 冷却 清洁 密封和防蚀 6 3发动机油 6 3 2发动机油的基本性能 发动机油在发动机中的工作条件 温度变化大发动机油在发动机中工作时 接触到的各润滑部位温度很高 压力高 活塞速度变化大 活塞平均速度可达10 15m s 活塞在上下止点时速度为0 摩擦表面难以形成理想的润滑状态 会产生异常磨损和擦伤 潘存云教授研制 轴瓦失效实例 发动机零件易腐蚀与可燃混合气和燃烧废气接触的零件 例如气缸 气缸盖 活塞组等 将受到化学腐蚀 发动机油易变质发动机油的高温氧化 曲轴箱窜气 杂质和沉积物的混入 会促进发动机油劣化变质 发动机净化装置的采用使发动机油工作条件恶化当代汽车为适应日趋严格的汽车排放法规 在传统发动机结构中增加了排气净化装置 例如曲轴箱强制通风装置 PCV 废气再循环装置 EGR 等 这些装置使发动机油的工作条件恶化 6 3发动机油 闭式曲轴箱强制通风装置 PCV阀 发动机油应具有以下使用性能良好的润滑性良好的低温操作性良好的黏温性良好的清洁分散性良好的抗氧性良好的抗腐性良好的抗泡沫性 6 3发动机油 良好润滑性在各种条件下 发动机油降低摩擦 减缓磨损和防止金属烧结的能力 叫做发动机油的润滑性 良好低温操作性保证发动机在低温条件下容易起动和可靠供油的性能 叫做发动机油的低温操作性 6 3发动机油 发动机油黏度随气温降低而增加 使发动机低温起动时转动曲轴的阻力矩增加 造成发动机起动困难 发动机油黏度增加后 流动困难供油不足 造成磨损严重 发动机油的低温操作性包括有利于低温起动和降低起动磨损两方面 6 2发动机油 良好的黏温性良好的黏温性 指油品的黏度随温度的变化程度小 发动机油所接触到的各润滑部位的工作温度差别甚大 发动机油在高温工作时 能保持一定的黏度 以形成足够厚度的油膜 确保润滑效果 而在低温工作时 黏度又不至变得太大 以维持一定的流动性 使发动机低温时容易起动和减小零件的磨损 稠化机油 用低黏度的基础油和黏度指数改进剂调配而成 具有良好的黏温性 发动机油黏温性的评定指标是黏度指数 6 3发动机油 黏度指数的概念用图7 3作具体说明把试油与在100 和试油黏度相同 但黏温相性截然不同 高标准油VI 100 低标准油VI 0 的两种标准油对比 试油在40 时的运动黏度越接近高标准油 则黏度指数 黏度指数 润滑油黏度随温度变化程度与标准油黏度随温度变化程度比较所得的相对值 叫做黏度指数 黏度指数缩写为VI viscosityIndex 6 3发动机油 黏度指数越高 即黏温性越好 对于黏度指数小于100的润滑油 黏度指数按下式计算 VI 黏度指数 L 黏度指数为0的低标准油在40 时的运动黏度 该种油在100 时的运动黏度与试油相同 U 试油在40 时的运动黏度 H 黏度指数为100的高标准油在40 时的运动黏度 该种油在100 时的运动黏度与与试油相同 6 3发动机油 良好的清洁分散性发动机油能抑制积炭 漆膜和油泥生成或将这些沉积物清除的性能 叫做发动机油的清洁分散性 评定指标 硫酸盐灰分 残炭 硫酸盐灰分 指试样炭化后的残留物用硫酸处理 加热至质量恒定时的残留物 硫酸盐灰分可以用来表明新润滑油中已知的含金属添加剂的浓度 残炭油品在规定条件下受热蒸发后剩下的黑色残留物叫做残炭 根据残炭量大小 可以大致判断发动机油在发动机中结炭的倾向 6 3发动机油 良好的抗氧化性发动机油抵抗氧化的能力叫做发动机油抗氧性 减缓发动机油的氧化变质的主要途径选择合适的馏分和组成 合理精制 添加抗氧剂或抗氧抗腐剂 6 3发动机油 良好的抗腐性发动油的抗腐性 发动机油抵抗腐蚀性物质对金属腐蚀的能力叫做发动油的抗腐性提高发动机油抗腐性的途径 加深发动机油的精制程度 减小酸值 同时要添加抗腐剂 评定指标 中和值 酸值 碱值 中和值 表示油品在使用期间 经过氧化后酸 碱值的相对变化 酸值 中和1g试油中的酸性组分所需要氢氧化钾的毫克数 碱值 中和1g试油中的碱性组分所需要的酸量 换算为相当的碱量 6 3发动机油 潘存云教授研制 潘存云教授研制 点蚀 6 3发动机油 良好的抗泡沫性发动机油的抗泡沫性 发动机油消除泡沫的性质叫做发动机油的抗泡沫性 评定指标 发动机油抗泡沫性的评定指标是泡沫性 抗泡沫性 6 3发动机油 6 3 3发动机油的分类和规格 发动机油的分类发动机油按使用性能和黏度进行分类 发动机油的使用性能分类表6 1API汽油机油的使用性能分类 S系列 SERVICESTATlONCLASSlFICATlON即供应分类 现行的API柴油机油分类见表7 2 C系列 COMMERCIALClassification工商业分类 发动机油的黏度分类目前执行的是SAEJ300 1987 发动机油黏度分类 表7 3 美国汽车工程师协会按机油粘度等级分类法将机油质量分类 第一类为单级粘度型 又分为高温环境用型和低温环境用型 高温环境用型机油标号有 SAE30 SAE40 SAE50 SAE后标注的数字表示在100摄氏度下机油的粘度 数字越大表明机油粘度越大 由于这种机油的粘度相对较大所以比较适合夏季高温下使用 气温越高的地方应选择标号数字较大的产品 低温环境用型机油标号有 SAE0W SAE15W SAE20W SAE后的W表示冬季 而数字也表示粘度 数字越小表示粘度越小 由于此类型的机油用于冬季低温 粘度低 所以对于温度越低的地区应选用数字越小标号的机油 机油粘度越低 发动机的启动转速越大 同时机油的倾点越低 机油就越容易被泵送 可以更快捷的到达润滑部位 缩短发动机经受干摩擦的时间 6 3发动机油 第二类为多级粘度全天候用型 机油标号有 SAE5W 30 SAE15W 40 SAE20W 50 这种标号横杠前半部分表示该标号机油所符合的冬季低温粘度性能 横杠后半部分表示符合的夏季高温粘度性能 W前的数字越小 表示润滑油在低温时的流动性越好 汽车启动越容易 而W后边的数字越大 则表明该机油在高温环境的粘稠性越好 生成的油膜强度更强 这种机油基本可以通用四季 6 3发动机油 发动机油的规格 6 3发动机油 表7 4为我国SF级汽油机油规格 6 4车辆齿轮油 车辆齿轮油应具有以下使用性能 良好的润滑性和极压抗磨性车辆齿轮油的润滑性和极压抗磨性的评定 除运动黏度指标外 还要通过四球极压试验机或台架试验来评定 良好的低温操作性和黏温性车辆齿轮油不但要求车辆齿轮油低温起动性好 而且要求高温时黏度不能太小 即有良好的黏温性 良好的热氧化安定性车辆齿轮油抵抗高温条件下氧化的能力叫做热氧化安定性 良好的抗腐性和防锈性在车辆齿轮传动装置的工作条件下 齿轮油防止齿轮 轴承腐蚀和生锈的能力叫做抗腐性和防锈性 6 4 1车辆齿轮油的使用性能 6 4 2车辆齿轮油的分类和规格 车辆齿轮油的分类 车辆齿轮油的使用性能分类世界上广泛采用美国石油学会 API 的车辆齿轮油使用性能分类法 根据其特性和使用要求等划分为GL 1 GL 2 GL 3 GL 4 GL 5和GL 6六级 表7 12 车辆齿轮油的黏度分类世界上广泛采用美国汽车工程师学会 SAE 的车辆齿轮油黏度分类法 SAEJ306 1991 驱动桥和手动变速器润滑油黏度分类 的规定见表7 13 本标准采用含字母W和不含字母W的两组黏度等级系列 6 4车辆齿轮油 表6 12车辆齿轮油API使用性能分类 交错轴的齿轮机构 蜗轮蜗杆传动 两轴相交错的斜齿圆柱齿轮机构 交错轴齿轮传动 蜗轮传动 外啮合直齿轮 内啮合直齿轮 两轴线平行的圆柱齿轮机构 直齿轮的啮合 内齿轮啮合 斜齿圆柱齿轮 人字齿圆柱齿轮 斜齿轮的啮合 人字齿轮啮合2 齿轮齿条传动 齿轮齿条啮合 直齿圆锥齿轮传动 相交轴齿轮传动 圆锥齿轮机构 车辆齿轮油的规格 表6 14重负荷车辆齿轮油 接表 6 5汽车润滑脂 6 5 1汽车润滑脂的使用性能组成 润滑脂由基础油 稠化剂和添加物 添加剂和填料 组成 结构 润滑脂的结构是指润滑脂的稠化剂和基础油组分颗粒的物理排列 润滑脂是具有结构骨架的两相胶体结构的分散体系 基础油是这种分散体系中的分散介质 稠化剂粒子或纤维构成骨架 即分散相 将基础油保持在骨架中 作用 润滑脂的主要作用是润滑 保护和密封 绝大多数润滑脂用于润滑 称为减摩润滑脂 6 5 1汽车润滑脂的使用性能适当的稠度良好的低温性良好的高温性良好的抗水性良好的防蚀性良好的机械安定性适当的胶体安定性良好的氧化安定性 6 5汽车润滑脂 适当的稠度稠度指像润滑脂一类的塑性物质在受力作用时抵抗变形的程度 稠度是塑性的一个特征 它仅是反应润滑脂的变形和流动阻力的一个笼统概念 评定润滑脂稠度指标是锥入度 锥入度在规定的时间和温度条件下 标淮锥体沉入润滑脂的深度 以1 10mm为单位 按测定方法不同 锥入度分为多种 1 不工作锥入度 2 工作锥入度 3 延长工作锥入度 6 5汽车润滑脂 锥入度是润滑脂普遍采用的一项质量指标 具有下列意义 以锥入度划分润滑脂稠度级号 表7 16 选用润滑脂须考虑适宜的稠度 可用锥入度表示润滑脂的其他性能 如润滑脂机械安定性 良好的低温性在寒冷地区使用的汽车 要求润滑脂仍能保持良好的润滑性能 评定指标 评定润滑脂低温性指标是相似黏度 相似黏度 润滑脂不是牛顿液体 但仍按牛顿液体的黏度概念表示 在一定温度和一定剪切速率下 将润滑脂流动时的切应力量与剪切速率的比值称为润滑脂的相似黏度 由于润滑脂的相似黏度以温度和剪切速率两个固定条件为前提 因此对相似黏度要注明这两个前提条件 6 5汽车润滑脂 良好的高温性温度升高 润滑脂变软 使得润滑脂附着性能降低而易于流失 另外 在较高温度条件下还易使润滑脂的蒸发损失增大 氧化变质和分油现象严重 评定指标 评定润滑脂高温性的指标有滴点 蒸发量 漏失量和分油量 滴点 在规定的试验条件 润滑脂达到一定流动性的温度叫做滴点 6 5汽车润滑脂 良好的抗水性润滑脂遇水后抵抗结构和稠度改变的性能叫做润滑脂的抗水性 评定指标是水淋流失量 良好的防蚀性润滑脂的防蚀性是指润滑脂肪止零件锈蚀 腐蚀的性能评定方法 通过防腐蚀性试验 腐蚀试验和测定游离碱 良好的机械安定性机械安定性是指润滑脂在工作条件下抵抗稠度变化的能力 评定指标 延长工作锥入度或延长工作锥入度与工作锥入度的差值 6 5汽车润滑脂 适当的胶体安定性胶体安定性是指润滑脂抵抗温度和压力影响而保持胶体结构的能力 也就是基础油与稠化剂结合的稳定性评定指标是分油量 良好的氧化安定性氧化安定性是指润滑脂在贮存和使用中抵抗氧化的能力 6 5汽车润滑脂 6 5 2汽车润滑脂的分类和规格 汽车润滑脂的分类和产品标记 表7 17润滑脂按操作条件的分类 6 5汽车润滑脂 润滑脂代号的构成和标记的实例如下L XCCHA2其中L 类别 润滑剂 X 组别 润滑脂 C 最低温度 30 C 最高温度 120 H 水污染 经受水洗 淡水能防锈 A 极压性 非极压型脂 2 数字 稠废等级 2号 6 5汽车润滑脂 汽车润滑脂的规格 表7 18汽车通用锂基润滑脂 6 6机械油 机械油是通用润滑油 广泛用于金属加工 冶金 纺织 造纸 印刷等部门无特殊要求的锭子 轴承 齿轮和其它低负荷机械零件的润滑 是润滑油中的大宗商品 机械油的使用环境工作温度一般为50一60 左右 不与水蒸气 热空气或其它腐蚀性气体接触 机械油基本要求指标粘度 凝点 酸值 水分 闪点 J腐蚀等 6 7电气用油 6 7 1概述 电气用油类型变压器油 电容器油 电缆油 油开关专用的断路器油 电气用油的主要使用要求具有良好的电气性能和抗氧化安定性 6 7 2电气用油的电气性能 介电强度 绝缘强度 定义介电强度是物质 即电介质 在电场作用下所能承受的最高电压 用物质所能承受的击穿电压来表示绝缘油的绝缘性能 测定方法在特定条件下 把试油装在油杯中 杯中有两个直径为25mm 相距2 5mm的圆盘形电极 在15 35 和相对湿度不高于75 的条件下接通电源 不断升高电压 直至试油被击穿 此时的电压称为击穿电压 以kV为单位表示 6 7电气用油 影响绝缘性的因素油中的水分 油中如有纤维 铁屑粉末等与水共存时 影响更为严重 氧化生成的有机酸等极性物质 也会大大降低油品的介电强度 6 7电气用油 电容率 介电常数 油品的电容率是在一定温度下 同一电容器中以油品作为绝缘介质时的电容与真空时电容的比值 在其它条件一定的情况下 介质的电容率愈大 其电容器的电容愈大 使用大电容率的介质 可以减小电容器的体积和重量 介质的电容率随温度和频率而变化 实用中要求电容器油的电容率较大而且稳定 6 7电气用油 容积电阻系数导电率的倒数称为容积电阻系数 用一定温度下 长1cm 截面积为1cm2 介质的电阻来表示 其单位为 cm 容积电阻系数要求20 和100 时的容积电阻系数分别高于1x1014 cm和1x1013 cm 如果电容器油的容积电阻系数低于1 1011 cm 则已变质不能使用 介质损失角正切在电场作用下 单位时问内电介质所消耗的能量称为电介质损耗 损耗的能量转变为热能 引起电介质发热 介质损失的大小是用高压电桥 在规定交变电场作用下测定的 用介质损失角的正切值表示 称为介质损失角正切 此值愈小 损耗愈少 6 7电气用油 6 7 3变压器油 作用 变压器油在不同电压下保证线圈之间 线端之间 线圈与接地外壳间以及其它部位之间绝缘 以防发生短路 将变压器工作时产生热量传导出去 以防变压器过热烧毁 作为断路器作为绝缘和灭弧介质 断路器作用是在高压电路有负载的情况下开 闭电路 变压器油性能要求 电气性能介质损失角正切 90 时不大于0 005 和击穿电压 不