润滑基础知识-201405-lhy

1、润滑剂 基础知识与性能 主要内容 v 润滑的意义 v 润滑油脂基本结构 v 如何判断润滑剂(指标) v 润滑剂的性能测试 润滑的意义 v 应用已有的摩擦与润滑知识,每年至少可以节约5.15亿英镑 ,约占当时英国国民生产总值的1% -乔斯特报告1966年 v “根据对我国冶金、石油、煤炭、铁道运输和机械五大行 业的测算,应用已有的摩擦学知识,每年可以节约37.8 亿元左” -全国摩擦学工业应用调查报告1986 v 估计应用润滑技术其它数据： 英国：2005年，每年可节约费用20-22亿英镑 美国：1999年，车辆每年可节约1200亿 中国：2006年，可以节省3270亿元，约占GDP的1.55%

2、 主要国家单位GDP能耗比较 国家2000年2001年2002年2003年2004年2005年2006年2007年2008年 美国2.352.222.182.0921.881.761.711.62 日本1.11.251.31.21.131.151.181.171.03 英国1.551.571.41.231.051.010.940.780.8 德国1.731.771.631.361.21.161.130.940.85 法国1.911.921.751.441.271.221.150.990.9 意大利1.591.571.431.191.061.040.980.850.77 加拿大4.154.154

3、.13.593.162.852.522.32.36 澳大利亚2.662.862.662.071.761.61.611.341.17 俄罗斯24.0720.2518.3914.8310.948.416.865.294.26 中国8.117.67.287.467.387.046.425.674.63 印度6.296.136.115.194.994.484.193.63.56 巴西3.043.533.963.633.132.431.871.641.41 南非8.1299.9675.684.954.824.584.78 中国中国GDP占世界占世界4%，消耗世界，消耗世界3440%钢，钢，50%的水泥，

4、的水泥， 2010年中国单位年中国单位GDP能耗是世界平均水平的能耗是世界平均水平的2.2倍。倍。 2011年中国能源消费总量为年中国能源消费总量为34.8亿吨标准煤，比上年增长亿吨标准煤，比上年增长7.0，GDP增长增长9.2% (单位：万吨油当量/亿美元) 润滑是什么？ v润滑部件 间隙及油膜厚度 v滚动轴承 0.1-0.3 micron v齿轮 0.1-1.0 micron v滑动轴承 0.5-50 micron v润滑的作用 、控制摩擦；、控制磨耗； 、控制温度；、控制腐蚀； 、绝缘功能；、传递动力； 、吸收弱振动； 、排除污染；、形成密封 75 m 头发的直径头发的直径 10微米厚度

5、的油膜上的工业 润滑的工作是什么？ 根源：油品低劣, 用油错误,污染颗 粒,污染介质, 油 品劣化 。 机械性能下降 噪声 高温 磨损 合理润滑技术服务 振动 消除润滑隐患，也就是消除设备故障的根源 主要内容 v 润滑的意义 v 润滑油脂基本结构 v 如何判断润滑剂(指标) v 润滑剂的性能测试 认识润滑油 润滑油：基础油添加剂调和而成 基础油（Base stock) 矿物油（Mineral Oil） 组: 石蜡基、环烷基 组: 加氢裂化 组: 深度加氢 合成类基础油(Synthetic Oil) IV组: PAOs V 组: 其它（酯类、聚醚、硅油、 氟素油、磷酸酯等） 在润滑油成分中，一般

6、占90以上 添加剂（Additives) 加入少量的添加剂可增加新的特殊性能，或强化其原有的性能。 抗磨剂、极压剂、抗氧化剂、抗泡剂、防锈抗腐蚀剂、粘度指数改进剂 清净分散剂、乳化剂（金属加工液）、耦合剂、增溶剂(金属加工液) 杀菌剂(金属加工液) 各类基础油的使用温度 各类基础油的性能比较 性能矿物油PAO 烷基苯 PoE DE PAG 磷酸酯 硅油 粘温特性 低温性能 高温氧化 稳定性 矿物油相容 低挥发 油漆相容性 矿物油从石油中分馏出来 选用适于润滑油性能的原油,经分溜、精制、 脱蜡等工艺生产而成。 分馏决定了矿物型润滑油为一混合物 润 滑油在石油产品中为（L）类。 “矿物油”VS“合

7、成油” 认识润滑脂 v 润滑脂： v 基础油+添加剂+稠化剂 v 基础油：可由矿物油或合成油组成 v 添加剂：改善或强化某方面的性能 v 稠化剂：如同海绵般将基础油及添 加剂紧紧吸附以达润滑效用，一般 稠化剂没润滑性。 润滑脂的皂基(稠化剂) 按稠化剂分： 一。皂基脂： 1。单皂基脂：锂基脂，钙基脂，钠基脂，钡基脂，铝基脂 2。混合皂基脂：锂-钙基脂，钙-钠基脂，铝-钙基脂； 3。复合皂基脂：复合锂基脂，复合铝基脂，复合钠基脂 二。非皂基脂 1。无机脂：膨润土脂，硅胶脂 2。烃基脂：工业凡士林，石蜡，地蜡。 3。有机脂：氟素脂，聚脲脂，酰胺脂，酞菁酮脂。 常见润滑脂的滴点 v锂基(Lithiu

8、m soaps) 滴点170200 ,多种类型，从好到极佳，机械稳定性佳，防水性佳 v钙基(Calcium soaps) 滴点80100 ,便宜，防水性佳，低温 v铝基(Aluminum soaps),滴点100120 ,透明，耐水性好，食品加工用 v锂复合基(Lithium Complex) 滴点230250 ,耐高压性良好，极佳机械稳定性，防酸，防水性佳 v铝复合基(Aluminum Complex) 滴点200260, 耐高压性良好，极佳机械稳定性，防酸，防水性佳 v钡复合基(Barium Complex) 滴点200240 ,防酸，防碱，防水性佳 v膨润土(Bentonite) 无滴点

9、,胶状或不深性油脂。 v尿素基Polyurea(无机皂基) 250,耐高温，极佳机械稳定性，防酸，防水性佳 v复合磺酸钙 300,抗水性能佳，高温性能佳 vPTFE（聚四氟乙稀） 无滴点,耐高温，抗酸碱，抗水 v使用温度比较？ 各种稠化剂的相容性 C 相容 B-不能确定 I-不相容 v 不同的稠化剂在混合后可能出现如右图的结晶现象，直接 导致润滑失效，所以在更换润滑脂前一定非常慎重 固体润滑剂示意图 固体粉末 二硫化钼 MoS2 石墨 C 聚四氟乙烯 PTFE 颜色灰黑黑白 负荷100,00050,0006,000 耐温400 650 300 颗粒大小2-6微米3-10微米0.02-1微米 主

10、要内容 v 润滑的意义 v 润滑油脂基本结构 v 如何判断润滑剂(认识指标) v 润滑剂的性能测试 润滑油的身份说明 某 润 滑 油 属性测试原理标准值 粘度40，cStASTM D 44528.8 粘度100，cStASTM D 4455.5 倾点, ASTM D 97-57 闪点, ASTM D 92245 比重,15.6自燃点, ASTM D 12980.915 残碳测定,%ASTM D 1890.02 蒸发,99时22小时,%ASTM D 972 1.0 铜析腐蚀,100时3小时,ASTM D 1301a 抗乳化性54 ml油/水/乳状液(分钟) ASTM D 140140/38/2(

11、 250 OIL SEPARATION, 18H/40 (DIN 51817)分油率1 NLGI CONSISTENCY（DIN 51818）NLGI稠度Grade 2 UNWORKED PENETRATION, 25（ASTM D-217）初始针入度255-295 0.1mm WORKED PENETRATION 100000W（ASTM D-217）延时工作针入度+20 0.1mm SPECIFIC GRAVITY AT 25比重Approx. 0.875 g/3 润滑脂的身份说明-理化性能 OXIDED ASHES（ASTM D-482）氧化灰分0.05 FLUIDITY PRESSUR

12、E AT -35（DIN 51805）流动压力1500 mbar OIL SEPARATION, 18H/40 (DIN 51817)分油率 4 COPPER CORROSION, 24h/100（ASTM D-4048）铜条防锈测试1b WATER RESISTANCE, 3h/90（DIN 51807）抗水性Grade 0 WATER WASH-OUT RESISTANCE, 1h/80（ASTM D-1264）抗水冲淋1.5 OXIDATION STABILITY, 100h/100（ASTM D-942） 氧化稳定性0.1 bar EVAPORATION WEIGHT LOSS. 22

13、h/100 （ASTM D-972）挥发损失180 Scar wear diameter 1/80磨痕直径500N LIFE TEST IN BEARINGS SKF-ROF, 160, 10000 rpm： L50 SKF寿命测试 700h 润滑油的性能指标 v 物理性能 粘度*，粘度指数*，密度，抗泡性，抗乳化性* 折光系数，色度，空气释放性，吸水性 v 化学性能 总酸值/总碱值*，氧化安定性*，腐蚀性/锈蚀性*(铜腐蚀测试)， 水溶性酸碱，水解安定性 v 热性能 热稳定性，蒸发性*，残碳测定* 比热系数，导热系数 v 耐温性能 倾点与凝点*，浊点，低温泵送性 闪点*，燃点，自燃点 v 电

14、性能 导电系数 润滑脂的性能指标 v 基本性能 锥入度(硬度)*，滴点*，NLGI稠度 基础油性能，水解安定性 v 安定性 机械安定性(工作针入度)*，胶体安定性(分油率)*，氧化安定 性，蒸发性(挥发损失)，氧化稳定性*，氧化灰分* v 应用性能 润滑性能，抗磨/极压性能*，防锈/防腐性能*，抗水性能*， 水冲淋* v 其它性能 橡胶相容性，四球测试*，Timken测试*，SKF寿命测试 游离酸、碱，水分，机械杂质 固体润滑剂的性能指标-略 v 粉末润滑剂的性能测试 纯度，水分，挥发物，灰分，水溶物含量，pH值或酸碱度 ，含油量，粘度及筛余物，密度，润滑性， 其它评定方法 v 覆膜状固体润滑

15、剂的测试 膜厚度，附着力，抗液性，耐热性，固含量，硬度，变曲试 验和耐冲击性，耐磨寿命和承载能力，储存稳定性 v 复合材料的摩控学性能 摩擦磨损性能 极限pv值 粘度 v 粘度： 粘度是液体流动时内摩擦的量度，也是评价油品流动性的最基本指标。是各种润滑 油分类分级、质量鉴别和确定用途的重要指标。 一定程度上影响了油膜的厚度。是选用润滑油确定油牌号的主要依据。 粘度包括运动粘度和动力粘度 v 运动粘度： 表示液体在规定温度下，在重力作用下流动 时内摩擦阻力的亮度，习惯用mm2/s表示。 单位：Stoke，简称St（斯）。 1St=100mm2/s=100cSt（厘斯） 粘度 v 检测标准：GB/

16、T 265、GB/T 11137、ASTM D 445 粘度 粘度降低粘度升高 油品劣化 受热导致分子破裂 剪切作用使粘度指数改 进剂破坏 聚合 氧化 蒸发损失 碳化和氧化不溶物 外界污染 燃油 冷却剂 溶剂 用错油 积炭 用错油 水（乳化水） 空气 v 建议：据试验，机油的粘度降低一个级别，发动机的节油率为1%-3%。 因此，在保障润滑的前提下，建议使用粘度较低的润滑油 粘温特性（粘度指数） v 概念：是指粘度随温度变化而变化的程度。通常把粘度随温度变化而变化的 程度小者称为之为粘温性能好，反之，称为粘温性能差。 v 一般来讲：矿物油粘度100；合成油粘度100 抗乳化性（水分离性） v 概

17、念：乳化是一种液体在另一种液体中紧密分散形成乳状液的现象，是混合 而不是相互溶解。抗乳化性是从乳状物中把两种液体分离的过程。即是油品 遇水不乳化，或一时乳化但经静置，油-水迅速分离的性能。 抗乳化性是油品和水形成的乳化液分为两层的能力。 v 试验方法：40ml油和40ml蒸馏水在设 定温度下，经搅拌后油水分离的时间， 如30分钟尚未彻底分离，记录油、水、 乳化液的体积。 40/40/0（10） 40/37/3（30） v 检测标准：GB/T 7305、ASTM D1401 水分 v 概念：指油中含水量的百分数（游离水、乳化水、溶解水） v 一般检测采用蒸馏法（GB/T 260、ASTM D 9

18、5） v 水分来源 冷却器水管渗漏使水进入油中； 密封不好，外部水经密封不良处进入； 温热气候及温差变化大情况下，油箱呼吸带入。 水分 v 油中含水的危害 破坏油膜，降低润滑性，加剧摩擦副部件的磨损 能够与液压油起反应，形成酸、胶质和油泥 水能析出油中的添加剂，降低油品的使用性能 高温时，在泵入口或其他低压部位产生气蚀损害 造成控制阀的粘结，导致控制反应迟钝 低温时使油品流动性变差 腐蚀、锈蚀金属 闪点 v 概念：在规定的条件下，加热油品所逸出的蒸气与空气所形成的混合气遇火 发生瞬间闪火时的最低温度，称为闪点，以表示。 v 开口闪点常用于测定润滑油 （GB/T 3536、ASTM D92） v

19、 闭口闪点常用于测定煤油、柴油、 变压器油等（GB/T 261、ASTM D93） 闪点 v 闪点的检测意义 v 闪点可以表示油品的蒸发性，用以判断油品馏分组成的轻重。一般规律是， 油品的饱和蒸汽压越高，馏分组成越轻，则油品的闪点越低。 v 闪点是一个安全指标，用以鉴定油品及其它可燃液体发生火灾的危险性。闪 点是有火灾危险出现的最低温度。 v 测定闪点可检查是否混油。在重质油品中混入轻质油品闪点降低，如柴油中 混入汽油或煤油，闪点就明显下降。 倾点 v 概念：试样在规定的试验条件下，被冷却的试样能够流动的最低温度（90倾 斜，5s）。 v 试验方法:油样先预热，然后以规定的速度冷却，每隔3检查

20、一次试样的流动 性。 v 检测意义：倾点是润滑油低温性能的重要指标，也是鉴别多级机油的重要参 数。 v 检测标准：ASTM D97、 GB/T 3535 油品在低温下使用时一般应高于倾点5-10 凝点、浊点 v 凝点（GB/T 510）： 在规定的冷却条件下油品停止流动 的最高温度。（45度倾斜、1min） v 浊点（GB/T 6986、ASTM D2500） 以规定速度冷却试样，当试管底部 开始出现浑浊时的温度。 总酸值 v 概念：中和1g油液试样中全部酸性组 分所需要的碱量，以mgKOH/g表示。 v 新油酸值反应添加剂的多少； v 酸值反应油品氧化变质程度； v 酸值过高，能对设备产生腐

21、蚀。 v 检测标准：GB/T 4945、ASTM D 974 总碱值 v 概念：中和1g油液试样中全部碱性组 分所需要的酸量，换算成等量的碱量， 以mgKOH/g表示。 v 总碱值降低，可能是因为高碱度添加 剂的损耗； v 总碱值增高，可能是被另一种含碱量 高的油品污染所造成。 v 测试标准：SH/T 0251、ASTM D 2896 氧化安定性 v 概念：是指油品抵抗大气（或氧气）的作用而保持其性质不发生永久变化的 能力。亦称抗氧化性。 v 油品氧化的危害：粘度会增大，酸值升高，沉淀物增多，颜色变深等，缩短 了油品使用寿命。油品氧化会生成和胶质、沥青质等物质，氧化安定性则是 抑制上述不利于油

22、品使用的物质生成的性能。 v 测试方法：旋转氧弹、Ruler、红外光谱等 氧化安定性 v 旋转氧弹是把润滑油放在一个密封金属弹 筒中，放入一圈铜丝，加入少量蒸馏水， 注入一定压力的氧气（所以叫做氧弹）。 然后把氧弹放在150的油浴中旋转。润 滑油在纯氧、催化剂（铜丝）和高温的作 用下，会快速氧化、水解，并消耗氧气， 使压力下降。下降到一定程度就表示试验 结束，记录试验的时间。下降得越快，试 验的就越短，表明油液的抗氧化性越差； 试验结果越大，表明抗氧性越好。 氧化安定性 v 红外光谱将一束不同波长的红外光照射到物质的分子上，该分子根据其独有 的组织和结构选择吸收特定的红外波长，从而形成这一分子

23、的红外吸收光谱 ，因此可以根据红外光谱对分子的结构进行分析和鉴定。 铜片腐蚀 v 概念：是指润滑油如果含有活性硫化物和低分子有机酸以及油品制备时残留 的无机酸和碱，对金属的腐蚀作用。齿轮油的换油要测试该项指标。 v 试验方法：将铜片全部浸入到润滑脂 试样中，在铜片腐蚀100 烘箱中放 置24h。试验结束后，取出铜片，洗 涤并确定腐蚀级别。 v 检测标准：GB/T 7326、ASTM D4048 蒸发(挥发)性 v 概念：油品在规定条件下蒸发后其损失量所占的重量百分数。蒸发损失与油 品的挥发度成正比。 v 试验方法：把放在蒸发器中的润滑油试样，置于规定温度的恒温浴中，热空 气通过试样表面22h。

24、然后根据试样的质量损失计算蒸发损失。根据该方法， 润滑油品的蒸发损失可以在99-150内的任一温度下测定。 v 检测标准：GB/T 7325、ASTM D 972 康氏残炭 v 概念：油品受热蒸发和燃烧后形成的焦黑色残留物称为残炭。基础油中的胶 质、沥青质及多环芳烃等物质在空气不足的条件下，受强热分解、缩合而形 成残。所以油品的精制深度越深，胶质、沥青质及多环芳烃越少，残炭就越 小。一般讲，空白基础油的残炭值越小越好。 v 试验方法：测定时，在仪器的磁坩埚中准确称取10 g0.5 g试油，装好仪器后，用喷灯加热至高温，在规定 的条件下，试油蒸发及分解，排出的蒸汽用火点燃，烧 完后进行强热，最后

25、称出残留物重量。以占试油的质量 百分数作为结果。 v 检测标准：GB/T 268、ASTM D 189、 灰分 v 概念：润滑油燃烧后剩下的无机物，主要是是一些金属元素及其盐类。以重 量百分数表示。 v 灰分对不同的油品具有不同的概念，对基础油或不加添加剂的油品来说，灰 分可用于判断油品的精制深度。 v 对于加有金属盐类添加剂的油品（新油），灰 分就成为定量控制添加剂加入量的手段。国外 采用硫酸灰分代替灰分。其方法是：在油样燃 烧后灼烧灰化之前加入少量浓硫酸，使添加剂 的金属元素转化为硫酸盐。 润滑脂性能指标: 锥入度 v 概念：是鉴定润滑脂稠度的指标（稠度即为软硬程度）。在规定质量（150g

26、)， 在规定温度（25）下标准圆锥体自由落体直入杯内样脂中，经过5S所达到 的深度，其单位为1/10mm. v 检测标准GB/T 269、ASTM D217 滴点 v 概念：润滑脂在规定的加热条件下，从不流动状态到一定流动性的最低温度。 对于非皂基稠化剂类的润滑脂，可以没有状态的变化，而是析出油。将其视 为油脂耐温之最高点。 v 脂的最高使用温度要比滴点低20-80。 v 检测标准：GB/T 4929、GB/T3498 油脂越硬越好吗？ v 一般常将2、3号油脂作为一般性使用号数，而0、1号常见使用于自动润滑油 脂添加机中，因其低稠度适合使用于长距离使用。 v 一般错误的观念: 常将油脂的稠度

27、视为耐温的程度，以为稠度越高耐温愈高。 正确的认知是: 稠度越高，其皂基含量越高，而皂基只是将油脂中基础油保 持住，以使油脂能维持润滑性。请注意:皂基是不具润滑性。稠度主要是为了 加脂的方便，无具体的性能意义。 润滑脂蒸发性 v 概念：是按规定温度和其他试验条件下，在一定时间内的蒸发量来表示0/0(重 量)。如果脂中基础油损失50%,就会造成润滑失效 v 试验方法：将盛满厚1mm润滑脂试样的钢皿(内径21mm)置于专门恒器中。在 规定温度下,保持一定时间,测定其损失质量百分数。 v 检测标准：GB/T 7325-1987 、ASTM D972-02 钢网分油 v 概念：在外力作用下润滑脂能在其

28、稠化剂中保存油的能力，用分油量来判定 。当润滑脂的析油量超过5-20时，此润滑脂基本上不能使用。 v 试验方法：将一定量的试样装入金属丝钢网中，在100 条件下，加热30h后 ，测定经过钢网流出油的质量百分数。 v 检测标准：SH/T0324、ASTM D6184 抗水性/水冲淋 v 概念：抗水性指在水中不溶解、不从周围介质中吸收水分和不被水洗掉等的 能力。 v 试验方法：将试样装入球轴承中，以一定的速度转动。用一定温度的水以 5mL/s的速度喷淋，以60min内被水冲掉的润滑脂量来衡量润滑脂的抗水淋能 力。抗水性能对钢厂许多工况条件下运行的设备都非常重要。 v 检测标准：SH/T0109、ASTM D1264 油脂速度值 v 油脂速度值 Speed Factor：在滚珠轴承使用下此数值相当的重要，此数值系 考虑基础油与皂基组合后之内部摩擦力，通常此数值需大于 (Dn Value)。 轴承数值Dn Value: (外径+内径)/2 轴承转速rpm d DR转速 B 轴承轴承 主要内容 v 润滑的意义 v 润滑油脂基本结构 v 如何判断润滑剂(认识指标) v 润滑剂的性能测试 四球