润滑基础知识课件

1、2017.08 中国科学院兰州化学物理研究所青岛研发中心 青岛中科润美润滑材料技术有限公司,润滑基础知识,润滑基础知识,前言/PREFACE,润滑的历史,埃及用冰搬运雕像，2400 BC,润滑油用于中国指南车，255 BC,润滑基础知识,前言/PREFACE,润滑的历史,润滑基础知识,前言/PREFACE,为何我们要用润滑产品,重要性血液,润滑基础知识,前言/PREFACE,对于机械设备而言，摩擦通常将造成能量利用效率的降低，而磨损是机械设备损坏或报废的主要原因。因此通过各种技术手段降低摩擦、抑制或减小磨损是设备运行及维护的首要问题,润滑是降低摩擦、减小或避免磨损的最有效技术，其对设备的安全高

2、效运行，提高生产效率具有至关重要的影响。润滑通常是通过使用恰当的润滑剂来实现的,润滑基础知识,前言/PREFACE,间隙尺寸颗粒能够造成更多的磨损,工业是骑在10微米厚的油膜上,润滑基础知识,前言/PREFACE,润滑是设备管理和维修人员所能把握的最大机会! - 你不能改变设备的设计、操作规程、材质等，但你能控制或改变你的润滑剂,润滑理念,润滑基础知识,目录/Contents,润滑基础知识,01,润滑与摩擦的基本知识,润滑基础知识,润滑与摩擦的基本知识,相互接触的物体在相对运动时或具有相对运动趋势时，接触面间所产生阻碍其相对运动的阻力称之为摩擦力，发生此现象称之为摩擦,相互接触的物体在相对运动

3、时，表层材料不断发生损耗的过程或者产生残余变形的现象,人们用来减少摩擦与磨损的重要措施和手段，一般来说，它是利用润滑剂在摩擦表面形成一层具有低摩擦阻力的润滑薄膜，来减少摩擦件的摩擦和磨损,润滑基础知识,润滑与摩擦的基本知识,定义： 两个接触物体表面在外力作用下相互接触并 作相对运动或有运动趋势时，在接触面之间 产生的切向运动阻力称为摩擦力，这种现象 就是摩擦,1.1 摩擦,润滑基础知识,润滑与摩擦的基本知识,摩擦的分类 摩擦按摩擦副运动状态可分为,1.1 摩擦,01,02,02,润滑基础知识,润滑与摩擦的基本知识,1.1 摩擦,按相对运动的位移特征分类,01,02,03,润滑基础知识,润滑与摩

4、擦的基本知识,1.1 摩擦,按表面润滑状态分类,干 摩 擦,两表面之间即无润滑剂又无湿气的摩擦,边 界 摩 擦,混 合 摩 擦,边界膜隔开相对运动表面时的摩擦,以流体层隔开相对运动表面时的摩擦，由流体的粘性阻力或流变阻力引起的摩擦,半干摩擦和半流体摩擦的统称,流 体 摩 擦,润滑基础知识,润滑与摩擦的基本知识,1.1 摩擦,各种摩擦状态下的摩擦系数范围,两个物体在相互接触并做相对滑动时，干摩擦的摩擦系数最大（0.1 1），危害也最严重，流体摩擦的摩擦因数（0.001 0.01）最小，边界摩擦也具有较低的摩擦因数（0.01 0.1）。其中流体摩擦的油膜厚度在2m以上，边界膜的厚度一般在0.1 1

5、m以下，磨损量为干摩擦的1%。因此，应力求避免干摩擦，尽量保持流体摩擦，即使在苛刻的工作条件下也要保持边界摩擦,润滑基础知识,润滑与摩擦的基本知识,定义：摩擦副相对运动时，表面物质不断损失或产生残余变形的现象。表面物质运动主要包括机械运动、化学作用和热作用,1.2 磨损,机械作用使摩擦表面发生物质损失及摩擦表面的物理变形,机械运动,化学作用使摩擦表面发生性状的改变,化学作用,热作用使摩擦的表面发生形状的改变,热作用,分类,润滑基础知识,润滑与摩擦的基本知识,1.2 磨损,磨损是机械运转中普遍存在的一种现象，不仅是材料消耗的主要原因，也是影响设备使用寿命的重要因素,01,02,03,典型的磨损分

6、为三个阶段,润滑基础知识,润滑与摩擦的基本知识,1.2 磨损,接触表面相对运动时，由于分子间的吸引力作用而产生粘附连接(固相局部焊接)，致使材料从一个表面转移到另一个表面而造成的一种磨损,粘着磨损,摩擦接触表面在交变接触压应力的作用下，材料表面因疲劳损伤而引起表面脱落的现象。有两种基本类型，即宏观和微观疲劳磨损,疲劳磨损,摩擦过程中，硬的颗粒或硬的凸出物冲刷摩擦表面引起材料脱落的现象。磨粒是摩擦表面互相摩擦产生或由介质带入摩擦表面,磨粒磨损,金属表面在摩擦过程中与周围介质在化学或电化学作用下产生的磨损，分为氧化磨损与特殊介质腐蚀磨损两类,腐蚀磨损,常见的磨损类型,常见的磨损类型,润滑基础知识,

7、润滑与摩擦的基本知识,1.2 磨损,磨损的危害,影响机器的质量，减低设备的使用寿命。如齿轮齿面的磨损，破坏了渐开线齿形，传动中导致冲击振动。如机床主轴轴承磨损，影响零件的加工精度,降低机器的效率，消耗能量。如柴油机缸套的磨损，导致功率不能充分发挥,减少机器的可靠性，造成不安全的因素。如断齿、钢轨磨损,消耗材料, 造成机械材料的大面积报废,润滑基础知识,润滑与摩擦的基本知识,1.2 磨损,润滑,润滑是防磨的有效手段。改善润滑技术，包括正确运用润滑原理，合理设计润滑方式和润滑系统，研制开发新型有效的润滑材料等等,选用耐磨材料,进行表面改性,润滑基础知识,润滑与摩擦的基本知识,1.3 润滑,定义：润

8、滑是摩擦学研究的重要内容。改善摩擦副的摩擦状态以降低摩擦阻力减缓磨损的技术措施。一般通过润滑剂来达到润滑的目的,随着现代工业的发展，润滑问题显得更为重要，现代设备向着高精度、高效率、超大型、超小型、高速、重载、节能、可靠性等方面发展，导致机械中摩擦部分的工况更加严酷，合理润滑变的极为重要。实践证明:“盲目的使用润滑材料，光凭经验做润滑是不行的，必须掌握摩擦、磨损、润滑的本质和规律，实行严格科学的管理。,因润滑不当。左图：齿轮箱结焦；右图：齿轮断齿，“因此，润滑剂的选择尤为重要。,润滑基础知识,润滑与摩擦的基本知识,1.3 润滑,润滑的目的：减少设备老化，延长设备寿命。 减少设备故障从而提高设备

9、利用 率和节省成本,润滑的投入产出比很高一般在百倍以上,但必须注意的是：某种手段对某工况下适用、有效，并不等于它对任何工况都适用,润滑基础知识,润滑与摩擦的基本知识,1.3 润滑,边界润滑,流体润滑,固体润滑,按摩擦面间的润滑形态,润滑是降低摩擦、减少或避免磨损的最主要技术途径,流体动力润滑,流体静力润滑,弹性流体动力润滑,润滑基础知识,润滑与摩擦的基本知识,1.3 润滑,流体润滑,类型,摩擦副间被一层润滑油隔开，不直接接触； -无摩损，摩擦力取决于润滑油液的内摩擦，与粘度相关； -形成条件：高速，低负荷，适宜粘度,边界润滑,摩擦副间发生接触，极压抗磨剂在接触点上发生化学反应生成 润滑性物质；

10、 -形成条件：有极压抗磨剂时的设备启停瞬间，振动，粘度低,干摩擦,摩擦副间发生接触； -摩擦副发生剧烈摩损，很短时间即损坏； -形成条件：无极压抗磨剂时的设备启停瞬间，振动，粘度低,润滑剂的减摩抗磨原理,润滑基础知识,润滑与摩擦的基本知识,1.3 润滑,润滑剂的分类,润滑基础知识,润滑剂的组成,润滑剂 = 基础液 + 添加剂 （基础油、水）（稠化剂、其他添加剂,润滑基础知识,02,基础油简介及分类,润滑基础知识,基础油简介及分类标准,基础油,基础油是润滑油的主要原材料，润滑油是用基础油和添加剂调和而成。 润滑油基础油主要分矿物基础油、合成基础油以及植物油基础油三类,润滑基础知识,基础油简介及分

11、类标准,矿物型基础油,植物油,天然获取,人工合成,合成型基础油,润滑基础知识,基础油简介及分类标准,表2-1 美国石油协会基础油分类标准（API-1509,这一标准主要按基础油的品质、成分分类，可参见表2-1,润滑基础知识,基础油简介及分类标准,润滑油基础油分类（2005,协议标准”按饱和烃含量、硫含量和粘度指数，将基础油分为6大类，分别是0、，其中类、类又进行了细分，合计9个小类,在6大类中，0 、类为溶剂精制基础油， 、类为加氢基础油， 类为PAO合成基础油， 类为除PAO之外的其它合成基础油,润滑基础知识,基础油简介及分类标准,基础油产品代号意义,润滑基础知识,基础油简介及分类标准,什么

12、是矿物油？ 从石油直接提炼而得 组成复杂,使用量最大：90% 最便宜 生物可降解率低于70,2.1 矿物油的定义,润滑基础知识,基础油简介及分类标准,润滑基础知识,基础油简介及分类标准,矿物油分类,国际：API 、 中国 石蜡基 SN(中低粘度，溶剂精制中性油)，如150SN BS(残渣高粘度，光亮基础油)，如150BS 中间基 ZN(中低粘度，中等粘度指数)，如150ZN ZNZ(残渣高粘度，中等粘度指数重质)，如125ZNZ 环烷基 DN(中低粘度，低粘度指数)，150DN DNZ(残渣高粘度，低粘度指数重质)，如90DNZ,润滑基础知识,基础油简介及分类标准,表1-1 按照赛氏粘度（秒）

13、分类标准（1985,润滑基础知识,基础油简介及分类标准,表1-2 按照粘度指数大小分类标准,润滑基础知识,基础油简介及分类标准,低温性能差(加氢后有改善,使用温度上限与粘度有关,160，迅速氧化、老化，严重积炭,粘温特性差，即使加氢，也赶不上大多数合成油,润滑性优良、价格低廉,可用添加剂改善，如防腐蚀、粘温、极压,多数密封材料、油漆等相容性好,可以得到不同粘度级别,1,2,3,4,4,3,2,1,矿物油性能特点,润滑基础知识,基础油简介及分类标准,2.2 合成基础油概念,完全是采用有机合成方法制备的，具有一定化学结构和特殊性能的润滑油,合成润滑油,合成润滑油是指由通过化学方法合成的基础油，合成

14、基础油有很多种类，常见的有：合成烃、合成酯、聚醚、硅油、含氟油、磷酸酯,润滑基础知识,基础油简介及分类标准,聚烯烃（PAO）、烷基化芳烃、合成环烷烃等,合成烃,甲基硅油、甲基苯基硅油、硅酸脂等,聚硅氧烷,氟碳、氟氯碳、全氟聚醚、氟硅油等,含氟油,双酯、多元醇酯、复酯等,合成酯,聚乙二醇醚、聚苯醚等,聚醚,烷基磷酸酯、芳基磷酸酯等,磷酸酯,合成基础油的分类,润滑基础知识,基础油简介及分类标准,合成基础油的性能特点,润滑基础知识,基础油简介及分类标准,合成基础油的优点,合成油,矿物油,分子大小及形状较为均一 ，内摩擦力小，因而节能,润滑基础知识,基础油简介及分类标准,优异的低温流动性,润滑基础知识

15、,基础油简介及分类标准,优异的氧化稳定性； 比矿物油更耐高温,低挥发性 - 挥发损失更少,润滑基础知识,03,润滑剂添加剂概述,润滑基础知识,润滑剂添加剂概述,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手段,润滑基础知识,润滑剂添加剂概述,添加剂种类比较齐全，表1为主要润滑油（脂）添加剂的种类,表1 根据SH/T 0389-92石油添加剂的分类,润滑基础知识,润滑剂添加剂概述,润滑基础知识,润滑剂添加剂概述,3.1 清净分散剂T1XX 清净剂和分散剂是润滑油用量最大的一种添加剂。清净剂和分散剂是加入发动机润滑油中，用于防止或减少发动机内生成沉淀物的添加剂

16、，吸附氧化产物，将其分散在油中,润滑基础知识,润滑剂添加剂概述,CaCO3)n,清净剂T1XX 特性：清净剂基本上是由亲油基、极性基和亲水基团三部分组成。通常为有机金属化合物，例如苯酚钙/镁、磺酸钙/镁，通常为球状结构，称为微胞,清静剂会与润滑油氧化反应产生的酸性物质反应，中和这些物质，使这些物质保持为可溶状态，不至发生沉积而形成泥状、胶状、漆状和积炭沉淀物,工作原理,润滑基础知识,润滑剂添加剂概述,市场中主要的清净剂产品,润滑基础知识,润滑剂添加剂概述,分散剂的极性“头部”和清洁剂分子会吸附在污染物颗粒上面； 油溶性烃尾巴使颗粒保持为悬浮状态,分散剂T1XX 特性：分散剂可防止污染物和氧化物

17、发生堆积，降低沉积泥的形成。分散剂在油品中的主要功能是分散和增溶作用。 工作原理：分散剂会裹住污染物，使污染物保持为悬浮状态，防止污染物和氧化产物积聚,润滑基础知识,润滑剂添加剂概述,市场中主要的分散剂产品,润滑基础知识,润滑剂添加剂概述,分散剂与清洁剂的区别是什么,清洁剂与污染物“手拉手”，将污染物送到过滤器（经过滤从润滑油中除去,清洁剂,分散剂,分散剂裹住污染物，在润滑油排空时除去,润滑基础知识,润滑剂添加剂概述,3.2 抗氧抗腐剂T2XX 特性：具有抗氧化、抗腐蚀及极压抗磨作用，主要用于内燃机油及液压油、齿轮油,抗氧抗腐剂在高温下发生复杂的分解反应，分解的产物能使过氧化物分解，阻止氧化进

18、程。 分解后的硫、磷化合物可与金属表面反应形成保护膜，能使金属与油隔开。 ZDDP的抗腐蚀作用被认为是它热分解成偏磷酸盐的无机络合物，吸附在金属表面上，形成保护膜，使金属免遭腐蚀,工作原理,润滑基础知识,润滑剂添加剂概述,市场中主要的抗氧抗腐剂产品,润滑基础知识,润滑剂添加剂概述,3.3 粘度指数改进剂T6XX 特性：可让基础油在更大温度范围内保持其粘度等级。增大粘度，增大粘指,在较低温度下，添加剂分子线卷收缩，流体力学体积减小，使油品分子内摩擦和粘度减小，从而可改善油品粘温性能。 在较高油温下，添加剂分子线卷伸展，流体力学体积增大，导致油品分子内摩擦增加，粘度增大,工作原理,润滑基础知识,粘

19、度指数改进剂的作用,润滑剂添加剂概述,润滑基础知识,3.4 抗氧剂T5XX,润滑剂添加剂概述,润滑基础知识,抗氧剂分类,润滑剂添加剂概述,润滑基础知识,市场中主要的抗氧剂产品,润滑剂添加剂概述,润滑基础知识,3.5 极压抗磨剂T3XX,润滑剂添加剂概述,润滑基础知识,润滑剂添加剂概述,极压剂作用： 表面保护剂 极端压力添加剂可防止表面之间的金属与金属的直接接触。常见用于齿轮润滑油，与抗磨剂类似，但可以承受更大的负荷。 工作原理：极端压力添加剂硫磷氯可与金属表面发生化学反应，生成防止金属与金属接触的磷化铁。仅在高温状态油膜开始减弱的情况下才会出现固态膜,润滑基础知识,极压抗磨剂作用机理,润滑剂添

20、加剂概述,极压抗磨剂主要是含有活性元素硫、氯和磷的有机化合物。当摩擦面接触压力高时，两金属表面的凹凸点互相啮合，产生局部高压、高温，此时极压抗磨剂中的活性元素与金属发生化学反应，形成剪切强度低的固体保护膜，把两金属表面隔开，从而防止金属磨损和烧结。一般而言，含磷添加剂在负荷较小的条件下有明显的抗磨性；含硫或氯的添加剂，在高负荷高温条件下防止烧结和磨损。实际上极压剂和抗磨剂之间界限并不十分严格，大多数化合物兼备两种作用，所以统称极压抗磨剂,润滑基础知识,市场中主要的极压抗磨剂产品,润滑剂添加剂概述,润滑基础知识,固体润滑剂示意图,润滑剂添加剂概述,润滑基础知识,3.6 摩擦改进剂(油性剂)T4X

21、X,润滑剂添加剂概述,润滑基础知识,市场中主要的油性剂产品,润滑剂添加剂概述,润滑基础知识,3.7 防锈剂T7XX,润滑剂添加剂概述,作用： 表面保护剂,润滑基础知识,市场中主要的防腐剂产品,润滑剂添加剂概述,润滑基础知识,主要作用：使油品中的蜡晶细化，降低油品凝点，改善低温流动性,3.8 降凝剂T8XX,代表性化合物： 烷基萘型：如T801 聚甲基丙烯酸酯型：如T814 聚-烯烃：如T803,润滑剂添加剂概述,润滑基础知识,油品低温下失去流动性的原因： 高分子固体烃定向排列，互相粘结，形成三维网状结构，将低凝点油包于其中，从而使油品失去流动性,降凝剂作用机理： 添加剂分子吸附在蜡结晶的表面上

22、，阻碍了蜡结晶的增长。 添加剂分子通过基分子上的烷基侧链与蜡进行共晶，使其生成均匀松散的晶粒从而延缓或防止三维网状结晶的生成。 降凝剂并不能阻止蜡结晶析出，但是能阻碍蜡结晶形成三维网状结构，从而使其倾点降低。所以添加剂仅对含蜡的油品起作用，且不能降低蜡的析出温度和析出量,润滑剂添加剂概述,润滑基础知识,市场中主要的降凝剂产品,润滑剂添加剂概述,润滑基础知识,气泡的危害 气泡的存在使润滑效果下降，并会在 管路中产生气阻使供油不足（断油）， 或造成溢流；引起机械的擦伤和磨损， 液压系统压力不稳。同时，气泡的存在加速油品的氧化变质。 作用机理 添加剂分子吸附在泡沫膜上，使泡沫的局部表面张力显著降低，

23、使泡沫膜因受力不均匀而破裂，缩短泡沫的存在时间。抑制了油品泡沫的产生，并使泡沫破裂,3.9 抗泡剂T9XX,润滑剂添加剂概述,润滑基础知识,市场中主要的抗泡剂产品,润滑剂添加剂概述,润滑基础知识,油品乳化会降低其润滑性、促进油品氧化，并加速金属部件的锈蚀。 破乳化性能是与水接触的一些工业用油如工业齿轮油、液压油和汽轮机油等很重要的性能之一。 破乳剂也是一种表面活性剂，常用的破乳剂有T1001(胺与环氧乙烷缩合物,3.10 破乳剂T10XX,润滑剂添加剂概述,润滑基础知识,市场中主要的抗乳化剂产品,润滑剂添加剂概述,润滑基础知识,不同润滑油所需的添加剂,润滑剂添加剂概述,润滑基础知识,复合剂是根据油品使用性能