润滑油基础知识

润滑油基础知识 中国石化润滑油分公司2007 9 1润滑油的组成2润滑油的作用3润滑油的分类4润滑油主要质量指标及意义 所谓润滑 就是在发生相对运动的各种摩擦副的接触面之间加入润滑剂 从而使两摩擦面之间形成润滑膜 将原来直接接触的干摩擦面分隔开来 变干摩擦为润滑剂分子间的摩擦 达到减小摩擦 降低磨损 延长机械设备使用寿命的目的 润滑剂的分类 1 固体润滑剂 主要有石墨及二硫化钼等 2 气体润滑剂 有空气及油雾等 3 半固体润滑剂 主要是指润滑脂 4 液体润滑剂 即润滑油 液体润滑剂用量最大 占全部润滑材料的85 品种最多 包括矿物油 合成油 动植物油和水基液体等 有较宽的粘度范围 对不同的负荷 速度和温度条件下工作的运动部件提供了较宽的选择余地 可提供低的 稳定的摩擦系数 低的可压缩性 能有效地从摩擦表面带走热量 而且多数是价廉产品 液体润滑剂的缺点 需要相当体积的设备和足够的动力 维持相应压力的装置以及安全保护设施 易泄漏等 1润滑油的组成 由基础油和添加剂组成基础油包括 石油基基础油 矿物油基础油 占绝大多数 合成油 合成基础油 动植物油 基础油具备了润滑油的基本特征和某些使用性能 但仅仅依靠提高润滑油的加工技术 并不能生产出各种性能都符合使用要求的润滑油 添加剂主要是用来弥补基础油不足之功能 是改善润滑油 脂 性能的最经济而有效的重要手段 添加剂的作用 改变润滑油的物理性能 如粘度 凝点等增加或增强润滑油的化学性质 如抗氧抗腐性等 清净分散剂抗氧抗腐剂极压抗磨剂油性剂和摩擦改进剂抗氧剂和金属减活剂粘度指数改进剂防锈剂降凝剂抗泡剂抗乳化剂其它添加剂 润滑油添加剂 润滑油添加剂的使用 不仅满足了各种新型机械和发动机的要求 而且延长了润滑油的使用寿命 使润滑油的需求量在石油产品中的比重减少 根据润滑油要求的质量和性能 对添加剂精心选择 仔细平衡 进行合理调配 是保证润滑油质量的关键 由石油基基础油和添加剂组成的润滑油称为矿物油型润滑油由烃系 非烃系合成油和添加剂组成的润滑油称为合成润滑油 合成润滑剂 定义 指由化学合成的方法而制得的润滑剂 特点 可满足一般矿物油或天然油脂所不能满足的使用要求 高温 1000 宽温 航天器所处自然环境温度 特殊需要 如抗燃 环保 高生物降解率 客户感受 长使用周期 节能 低摩擦系数的合成油 适应新材料 如与R134a相容的冷冻机油 合成润滑剂广泛应用的原因 1 机械工业的发展 对润滑材料提出了日益苛刻的要求 而这些要求往往已经超过了矿物油润滑剂的性能极限 合成润滑剂的选择宽 能适应各种现代机械日益苛刻的设计要求 使用合成润滑剂通常可延长换油期8 10倍 可节能1 7 综合经济效益好 2 通过选用不同的合成润滑油脂往往给安全和生态环境保护方面带来许多好处生物降解率 矿油 40 酯类油 90 使用寿命长 废液少 危害 处理难度下降 3 善用资源 可持续发展石油短缺 50 100年不可再生减少用量 减少物耗 减少能耗使用合成润滑剂 促进资源寿命相对延长 合成润滑剂的应用 作为润滑剂 以润滑运动部件为主 协助改善设备工作为辅 如密封 冷却等 作为工作液体 是设备工作部件的构成部分 而以润滑为辅 如液压油 热传导油 变压器油等 2润滑油的作用 润滑油的作用 减少摩擦降低磨损冷却防腐防锈绝缘力的传递减振清洗密封其它 减振等 3润滑油的分类 石油产品及润滑剂的总分类GB T498 1987 润滑剂和有关产品 L类 的分类GB T7631 1 1987 润滑油是石油产品中非常重要的一大类 虽然其数量只占石油燃料消耗量的2 3 但由于其应用领域极其广泛 所以其品种牌号是石油产品中最多的一大类产品 润滑油主要质量指标及含义 以L HM46抗磨液压油为例 1 粘度 表征液体受外力作用移动时 液体分子间产生内摩擦力的量值 润滑油常用运动粘度表示 单位为mm2 s 1 反映流动性能 2 反映润滑特性 流体润滑条件下 3 划分油品牌号 4 判断油品变质的依据 运动粘度的测定 在某一恒定温度下 测定一定体积的液体在重力作用下流过一个标定好的玻璃毛细管粘度计的时间 t C t 工业液体润滑剂ISO粘度分类GB T3141 1994按油品的40 运动粘度分为2 3 5 7 10 15 22 32 46 68 100 150 220 320 460 680 1000 1500 2200 3200共20个等级 牌号 每个等级润滑油的运动粘度范围为中间点运动粘度的 10 如46 号 润滑油的运动粘度范围为46 4 6 即41 4 50 6mm2 s 2 粘度指数 表示油品粘度随温度变化这个特性的一个约定量值 是评价润滑油质量好坏的主要标志之一 粘度指数高 表示油品的粘度随温度的变化小 油品质量好 在油品使用时 希望粘度随温度变化越小越好 工作和环境温度变化大 要求粘度较稳定的场合 应选择粘度指数高的润滑油 3 开口闪点 在规定条件下加热到润滑油的蒸气与空气的混合气接触火焰发生闪火时的最低温度 安全性能指标 闪点高 表明油品着火危险性小 一般认为 闪点比使用温度高20 30 即可安全使用 闪点 克利夫兰开口杯法 的测定 4 倾点 在规定试验条件下油品能够流动的最低温度低温流动性 倾点低 表明油品低温性能好油品使用温度比倾点高5 10 环境温度低的场合应特别注意 5 铜片腐蚀 石油产品对铜的腐蚀性程度铜片腐蚀试验结果分为1 2 3 4级 级数越小 表明油品对铜的腐蚀性越小通用要求 大多数润滑油都要求不大于1级 6 水分离性 抗乳化性 表示润滑油与水相互分离的能力 是评价循环润滑油的一项重要指标 抗乳化试验结果越小 时间越短 表明润滑油与水分离的速度越快 潮湿或易混入水的场合应特别注意 抗乳化性 水分离性 的测定 40mL试样和40mL蒸馏水 在恒定温度下搅拌5min 记录乳化液分离所需时间 油层 水层 乳化层 7 泡沫特性和空气释放值 泡沫特性 在规定的试验条件下 润滑油生成泡沫的倾向和生成泡沫的稳定性能 表示润滑油的抗泡性 空气释放值 在规定温度下 油品中携带空气减少到规定数量时所需的时间 数值越小越好 润滑油在使用过程中 要经受剧烈的搅动 如果密封不严 就会使空气储存在油品中 形成气泡 较大的气泡能迅速上升到油品表面 而较小的气泡则上升速度较慢 这种小气泡称为雾沫空气 较大的气泡表现为油品的泡沫性 用油品的发泡趋势和泡沫稳定性测定 较小的气泡表现为油品的空气释放性 抗泡性差的油品 在使用中易产生气泡 致使油品的流动性变坏 冷却效果下降 形成不完全润滑 甚至因气阻而引起供油中断 以及油箱溢流等现象 还会加速油品氧化变质 如果液压油和汽轮机油的抗泡沫性差 空气释放值大 致使循环系统压力降低 并使能量传递不稳定 失去动力传递的可靠性 气蚀 气穴影响液压传递的精确性和灵敏性 不可压缩性 泡沫特性的测定 1 190mL试样在恒定温度下通入5min空气泡沫体积 泡沫倾向 2 静止10min泡沫体积 泡沫稳定性 8 氧化安定性 润滑油抵抗空气中氧的氧化作用而保持其性质不变的能力 是决定润滑油使用期限的重要因素 抗氧化安定性除了与油品的化学组成有关外 还与工作条件如外界的温度 空气压力 金属和其它物质的催化作用有关 其中温度的影响最大 工作和环境温度高 要求使用寿命长的场合 应特别注意 润滑油的发展趋势之一是长寿命 甚至要求与机具同寿命 氧化安定性评定方法很多 根据润滑油的使用情况规定氧化条件 部分方法试验结果越长 表明油品的抗氧化性能越好 旋转氧弹试验是测定油品潜在抗氧能力的一种方法 常用来预测油品在使用中的氧化寿命 旋转氧弹试验结果越长 表明油品的抗氧化性能越好 9 防锈性 润滑油在同水混合时对铁部件的防锈能力液相锈蚀试验 蒸馏水 合成海水 要求无锈对与水分或湿气接触的场合至关重要 液相锈蚀试验 300mL试样和300mL蒸馏水或人工海水 插入钢棒 60 24h后观察钢棒锈蚀情况无锈轻锈中锈重锈 10 极压抗磨性 边界润滑状态下的润滑性能 是衡量润滑油在苛刻工况条件下防止或减轻运动副磨损的润滑能力指标 根据润滑状态 可分为流体润滑和边界润滑两种 1 流体润滑 在摩擦面间有一层具有一定厚度的润滑油膜 把摩擦表面完全隔开的润滑状态 具有摩擦阻力小的特点 可以有效地降低磨损 延长机具的使用寿命 是润滑中最理想的状态 润滑油的粘度越大 摩擦面的相对运动速度越快 摩擦面上负荷越小 就越易形成一定厚度的油膜 也越易形成流体润滑 同时内摩擦力越大 摩擦损失也越大 在流体润滑状态时 润滑剂的润滑性能由润滑油的粘度决定 即润滑性能随粘度的增加而变好 粘度大的润滑油 在其它条件相同的情况下形成的油膜较厚 不易发生金属表面的直接接触 因此在高速 低负荷的机械上一般选用粘度较低的润滑油 而在低速 高负荷的机械上则选用较高粘度的润滑油 2 边界润滑 当摩擦副上的负荷很高 运动速度很慢 运动方向和运动速度经常改变 或油温很高时 都会使摩擦面上的油膜越来越薄 当油膜厚度只有10 6mm左右时 这种状态下的润滑就叫边界润滑 在边界润滑状态下 摩擦阻力要比流体润滑大得多 出现能控制住的有限磨损 此时润滑性能主要取决于摩擦表面的性质 以及润滑油中油性 极压 抗磨添加剂对金属摩擦表面形成的边界膜的结构形式 几乎与润滑油的粘度无关 几乎所有摩擦副在相对运动时都存在边界润滑的状态 边界摩擦的摩擦系数比干摩擦系数低 能有效降低磨损 提高承载能力 极压抗磨性一般包括 油性 润滑油在金属表面的吸附能力 工作过程中 润滑油中的极性分子 油性剂 在金属表面形成一层边界吸附油膜 吸附能力愈强 油性愈好 对于低速重载或润滑不充分的场合 油性具有特别重要的意义 极压性 在边界润滑状态下 处于高温 高压下的摩擦表面与润滑油中的某些添加剂发生化学反应 生成一种低溶点 低剪切强度的反应膜 使表面变得平滑而且具有防止粘着和擦伤的性能 在重载 高速 高温条件下 极压性可改善边界润滑性能 极压性对高负荷条件下工作的齿轮 滚动轴承等有重要意义 抗磨性 油品通过保持在运动部件表面间的油膜 防止金属相对直接接触而磨损的能力 四球机 磨斑直径表示在固定负荷下加有润滑油的试验件 经过长时间运转后的磨损情况 磨斑直径越大 磨损就越严重 四球机 最大无卡咬负荷PB 试验条件下不发生卡咬的最大负荷 表示润滑油膜强度 即在此负荷下摩擦表面间能保持较完整的油膜 超过此负荷后 油膜破裂 摩擦表面的磨损迅速增大 四球机 烧结负荷PD 试验条件下试验件摩擦发热而产生烧结 自动停机的最小负荷 L AN全损耗系统用油GB443 1989粘度等级 5 7 10 15 22 32 46 68 100 150质量指标包括 运动粘度 40 开口闪点 倾点 水溶性酸或碱 机械杂质 水分 铜片腐蚀 色度不适用于循环润滑系统 L HL液压油GB11118 1 1994粘度等级 15 22 32 46 68 100质量指标包括 运动粘度 40 粘度指数 开口闪点 倾点 铜片腐蚀 液相锈蚀 蒸馏水 氧化安定性 抗乳化性 泡沫特性 空气释放值 橡胶密封适应性指数 机械杂质 水分 色度等 L HM抗磨液压油 一等品 GB11118 1 1994粘度等级 15 22 32 46 68 100 150质量指标包括