壳牌车用润滑油技术

1、车用润滑油 技术培训 flts coach stephen mi 宓峥宇 内容 一. 润滑油的基本知识 二. 发动机结构 三. 发动机油(汽机油和柴机油) 四. 发动机冷却系统和防冻液 五. 车用手动变速箱和桥的润滑 六. 自动变速器及动力换挡变速器及其润滑 七. 车轮轴承和润滑脂 八. 轿车制动系统和制动液 一.润滑油的基本知识 润滑的定义 润滑 任何减少运动表面间摩擦的手段。 润滑剂 任何可以减少摩擦的材料。 润滑剂的主要功能是分离两个运动表面并使它们之间的相互运动更容 易。 润滑油用作润滑剂可以将运动表面间硬碰硬的高摩擦力转化为润滑油 的流体摩擦。 润滑油的组成 润滑油的组成：基础油+

2、添加剂 基础油 (70-95%) 添加剂 (5-30%) 润滑油 润滑材料的分类 矿物油，天然油脂(动植物油)，合成油 能够自由流动并有冷却作用 润滑脂 由油加稠化剂(皂类等)制成的半固体润滑剂 易在被润滑表面保持 良好的密封性能 固体润滑剂 二硫化钼和石墨 用于极端温度条件下，低压，环境较差 气体润滑 有时用于润滑高速低负荷的轴承 润滑油的重要性能 粘度是润滑油的最重要的性能。 其他重要性能包括 -粘度指数 -中和值(酸值和碱值,通过滴定法测得) -比重 -倾点 -闪点 -燃点 -氧化稳定性 -抗腐蚀性 -抗乳化性 -空气释放性 -抗泡性 -相容性(与橡胶，密封等件不起反应) -抗磨损/极压

3、性能 粘度是什麽 ? 液体粘度度量了其阻碍流动的能力 在同样条件下，低粘度液体比高粘度液体更易于流动； 粘度是润滑油最重要的指标； 它是形成润滑油膜的最主要的因素，同时也决定了润滑剂 的负载能力； 通常用厘斯或sae级别来描述粘度。 什么是粘度指数 ?(vi) 粘度指数反映了油的粘度随温度变化的特性 液体的粘度会随温度变化而变化; 润滑油随温度升高而变稀; 油的粘度指数越高，粘度随温度的变化幅度越小; 该指标是运行于较大温度范围内的润滑油的重要指标; 100c40c 粘度随温度的变化 粘度的 对数 hvi高粘度指数油 (vi 85) mvi中粘度指数油(vi 30 - 85) lvi低粘度指数

4、油 (vi 30) 剪切稳定性 剪切稳定性是润滑油抵抗粘度损失的能力 高温下极高的机械应力可造成油品永久的粘度损失和粘 度指数的降低; 多级粘度润滑油中长链的聚合物可能会在高温高剪切下 被剪切成段链分子,造成粘度和粘度指数下降; 它是选择润滑油基础油的重要的指标之一. 润滑油其他重要性能 (1) 倾点 润滑油最低可流动温度 (形成石蜡的温度). 该指标对低温运转性能非常重要 闪点 液面上方蒸气可被点燃的最低温度 对于可燃物体有法规要求 燃点 液面上方聚集的液体蒸气可以发生自燃的最低温度 润滑油其他重要性能(2) 氧化稳定性 润滑油抵抗氧化的能力. 矿物油在高温下和氧气发生反映 产生酸、碳、沉积

5、物、漆膜 表明了油品可以储藏的寿命 抗腐蚀 油品抵抗对金属腐蚀的能力 油品变质后会具有腐蚀性 通过锈蚀和铜片腐蚀试验可检测出油品的抗氧化能力 润滑油其他重要性能 (3) 中和值 检测油品酸化或碱化程度的方法 油品酸碱值改变量显示了油品变质程度 酸值tan增加量或碱值tbn减少量可度量出油品氧化或添 加剂消耗程度 总酸值 (tan) 需要用来中和一克油品中的酸所需使用的氢氧化钾的重量 (mg.koh) 总碱值 (tbn) 表述为中和1克油品中的碱的对应酸的重量，该重量用中和同 样量的酸所需要的氢氧化钾的重量(mg.koh)描述 润滑油其他重要性能 (4) 抗乳化性 润滑油分水的性能. 是透平机、

6、压缩机和液压系统润滑油的重要性能指标 空气释放性 油品释放进入的空气的能力 定义为进入油中的空气增加油品 0.2%体积的时间(分钟)。 对于需要防止破坏油膜，防止过热的变速箱非常重要。 润滑油其他重要性能 (4) 抗泡性 是抵抗油品表面产生空气和油组成的泡沫的能力 泡沫是由搅动和空气进入油体造成的 泡沫将因为油品污染和进水及进入异物而增多 将使泵、齿轮箱和其他飞溅润滑系统因润滑不足造 成机械故障 润滑油其他重要性能 (5) 相容性. 润滑油与其他物体相适应的性能. 润滑油和橡胶密封件或油管可能产生反应，造成故障。 部分塑料件、粘结件和油漆也可能与润滑油不相容. 有些合成油会和某些金属不相容。

7、基础油质量对润滑油性能至关重要 组成 溶解性挥发性 基础油化学 油品表面 活性 粘度 加强基础油的性能; 减缓油品发生我们所不希望变化的速度。 一种润滑油可能含有多种添加剂 抗磨剂 抗氧化剂 清净剂 摩擦改进剂 消泡剂 分散剂 分散 燃料燃烧生成物 使发动机内部 保持清洁 防锈剂 防止 生锈 减少 发动机磨损 保护 基础油 减少 燃油消耗 控制泡沫 提高 低温流动性 降凝剂 减少 高温时油变稀 粘度指数改进剂 添加剂的使用 添加剂有许多种, 其中一些具备几种不同功能, 可简单地划分为三类： 改善油品物理性质的添加剂, 如粘度指数改进剂, 降凝剂。. 保护被润滑表面的添加剂，如抗腐蚀剂，抗磨剂、

8、清净剂和分散剂。 保护润滑剂的添加剂，如抗氧化剂。 通常所有的润滑剂中至少有一种添加剂，有一些油可含多达1012种添加剂。 内燃机油（按重量计算）通常含1020的添加剂，工业润滑油中的含量较低, 约为14 。 添加剂种类 1. 改善物理性能的添加剂: 粘度指数改进剂 抗泡剂 降凝剂 粘附剂 2. 保护润滑表面的添加剂: 防腐剂 清净剂 抗磨极压剂 防锈剂 分散剂 乳化剂 3. 保护润滑油的添加剂: 抗氧化剂 添加剂 添加剂类型目的典型的化合物 _ 抗磨剂 清净剂 分散剂 抗氧化剂 防腐剂 摩擦改进剂 减少摩擦和磨损 防止表面沉积 保持不溶物的悬浮 抑制氧化分解 防止金属部件生锈 提高摩擦性能

9、磷、硫、cl化合物、zddp (二烃基二硫化磷酸锌) 钠、钙、镁化合物、磺化物 酯 zddp，芳香胺 zddp，脂肪酸，胺 有机脂肪酸 添加剂 添加剂类型目的典型的化合物 _ 抗乳化剂使油水分离 降凝剂 抗泡剂 提高低温流动性 减少泡沫（油中的 异分子聚酯 硅酮 空气）的形成 粘度指数改良剂 极压添加剂 改良粘度-温度特性 控制极大负荷条件 聚合物和共聚物 磷、硫、氯化合物，zddp 下的磨损 抗 磨 剂(aw) 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 滑动表面 添加剂膜 静止表面 清净剂 清净剂的极性端附着在沉积物上,将其从金属

10、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. so3 极性端 mco3 亲油端 添 加 剂 高碱性成分 清净剂 清净剂的作用过程 汽缸壁 润滑油 沉积物活塞 分散剂(dd或hd) 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. 分散作用过程 分散剂类型 酚盐 水杨酸盐(主要用于柴油机润滑油) 硫代磷酸盐 磺酸盐(主要用于发动机油) 聚异丁烯(pibsa) 抗氧化剂 润滑油老化可分为两个过程：氧化过程和高温热分解(裂化)过程。氧化老 化是主要过程。 在水、酸

11、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 漆膜 油泥 胶质 油 过氧化物 醇,醛,酮 有机酸等 空气 热 聚合物 抗氧化剂 稳定的化合物 抗氧化剂 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 抗氧剂可分为主抗氧剂(自由基清除剂)和副抗氧剂(过氧化物分解剂) 抗氧化剂的三种作用机理： 1) 2) 3) 与过氧化物发生反应,形成稳定性的无害化合物 分解过氧化物 将氧化催化剂(金属或金属离子

12、)转变成惰性成分 常见的抗氧剂 酚类抗氧剂(苯酚等,用于高温应用) 芳香胺(用于自由基清除,用于120c高温) 含硫和磷的化合物(二硫化磷酸锌,主要用于自由基的清除) 有机硫化合物(典型的过氧化物分解剂) 有机膦化合物 其他化合物(有机铜化合物等) 协同混合物(胺类和酚类混合使用等) 氧化稳定性试验 汽轮机油氧化稳定性试验(tost)(din 51587,astm d943,astm d4310) robot 旋转氧弹试验(astm d2272) ip 48 高压差示扫描量热法(hpdsc) 封闭容器差示扫描量热法(scdsc) 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

13、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 防腐蚀剂 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,是长链状高分子聚合物,分子质量为 10000-250000。 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 高温时伸展,相互缠绕,阻止流动低温时蜷缩,呈球状,易于流动 粘度指数改进剂 粘度指数改良剂用以减少

14、因温度的改变产生的粘度变化 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 温度加温时 起作用加稠 冷温时不起 作用不增稠 剪切力对粘度指数改良剂的影响 暂时粘度损失 一般剪切力时 被挤推，分开，暂时性变稀 高剪切力时 永久粘度损失 碾碎，断裂，永久性变稀 粘度指数改进剂的类型 类型简称主要用途 烯烃共聚物:ocp发动机油和液压油 聚烷基(甲基)丙烯酸酯: pama齿轮油和液压油 聚异丁烯: 氢化苯乙烯-异戊二烯共聚物: 氢化苯乙烯-丁二烯共聚物: pib sip sbr 齿轮油,无灰分散剂的原材料 发动机油

15、发动机油 降凝剂(ppd) 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 晶 体 静止 无降凝剂 生 长 晶体形成 有降凝剂 抗乳化剂 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 破乳剂类型 有机磺酸的碱土金属盐 二壬基萘磺酸钡(和钙) 特制的聚(乙二醇) 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 抗泡剂类型 硅类抗泡剂(聚硅氧烷等) 聚硅氧烷不能用于切削液和液压油,它会和涂料和油漆反应 不含聚硅氧烷的抗泡剂有

16、特制的聚(乙二醇)(聚醚)等 三丁基磷酸酯 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 极压(ep)添加剂 极压(ep)添加剂可用来降低高温重载下的摩擦和磨损。 极压添加剂是含硫、磷、氯等原子的活性化合物。当两金属表面磨擦产生高温 时，这化合物与金属表面反应形成金属硫化物、磷化物、氯化物的不溶性表面 膜。 这种表面膜比两直接接触的金属表面更易发生剪切。在表面滑动接触中，部分 润滑膜被带走，但又被继发的化学反应迅速补充。 极压添加剂对不同的金属有不同的反应活性，适用于钢-钢表面接触的添加剂, 有 可能不适用于钢一青铜接触的

17、情况。 极压添加剂类型 磷化合物(磷酸三甲苯酯-tcp等) 含硫和磷的化合物(zndtp,tppt等) 含硫和氮的化合物(dmtd等) 硫化合物 pep添加剂(高碱性磺酸盐,用于金属加工液等) 氯化合物 固体润滑剂(石墨和二硫化钼) 配方取舍的两难 优点缺点 粘度指数改进剂 清洁剂 抗泡剂 较好的粘度 引擎干净 较少泡 发动机的沉积 剪切变稀 多灰分 提前点火 空气释放性差 平衡的添加剂配方 抗氧化/抗磨添加剂 防止轴承的腐蚀 缓和油变质/变稠 防止气阀机构的磨损 清净剂 中和燃烧所产生的酸 减少活塞的沉积物 提供总碱值 粘度指数改进剂 容易起动 更快供应油到运行的部位 低温抗磨 增加高温粘度 分散剂 控制油泥及清洁 分散炭粉从而降低 油的稠化 润滑油配方： 是经过广泛实验室试验及发动机台架试验后制定出来的. 添加剂的应用 lubricant type润滑油种类添加剂种类 发动机自动排挡油轮轴油液压油齿轮油透平油金属加工油 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 金属性的清洁剂 无灰的清洁剂 抗氧化剂 抗磨剂 防锈剂 防腐剂 磨擦改良剂 极压添加剂 消泡剂 黏度指数改良剂