润滑油基本原理

1、润滑油基本原理润滑油基本原理 为何我们要用润滑油为何我们要用润滑油？ S冷却冷却 S清净清净 S密封密封 S润滑润滑 润滑油的功能冷却润滑油的功能冷却 S实物实物 S液体液体 (粘度粘度) S热传导热传导 (稳定稳定, 沉积沉积) 润滑油的功能润滑油的功能 清净清净 S流体性流体性(粘度粘度) S稳定性稳定性 S乳化性乳化性 S清净性清净性 S润滑性润滑性 润滑油的功能密封润滑油的功能密封 S粘度粘度 w(可溶解性与稳定度可溶解性与稳定度) = 效率效率 S润滑性润滑性 润滑油的功能润滑润滑油的功能润滑 S粘度粘度 w互溶性互溶性 w溶解度溶解度 S润滑性润滑性 w化学的结构性化学的结构性 w

2、添加剂添加剂 冲击润滑油的有效性冲击润滑油的有效性 主要因素主要因素 S粘度粘度 S稳定性稳定性 S滑润性滑润性 影响润滑界面的主要因素影响润滑界面的主要因素 S粘度粘度 S负载负载 S速度速度 负载负载 速度速度 粘度粘度 润滑界面的摩擦系数润滑界面的摩擦系数 （边界（边界 / 弹液动弹液动 / 液动液动 三区的润滑定义）三区的润滑定义） 液动润滑液动润滑 弹液动润滑弹液动润滑 粘度粘度 x速度速度 摩擦系数摩擦系数 边界润滑边界润滑 粘度粘度 S液动的液动的 S 弹液动的弹液动的 W N S磨损最小化磨损最小化 S 效率最大化效率最大化 粘度级别粘度级别 - ISO 级别级别 工业润滑油的

3、工业润滑油的ISO粘度级别系统粘度级别系统 级别数级别数最小最小最大最大级别数级别数最小最小最大最大 ISO 粘度粘度 (cSt, 40C) ISO粘度粘度 (cSt, 40C) 21.982.4210090.0110 54.145.06150135165 109.0011.00220198242 1513.516.5320288352 2219.824.2460414506 3228.835.2680612748 4641.450.61,0009001,100 6861.274.81,5001,3501,650 粘度级别粘度级别- SAE 分级分级 SAE粘度粘度 (cP) at粘度粘度 粘

4、度粘度温度温度 (C)at 100C 级别级别 最大最大最小最小最大最大 0W 3250 at -30 3.8 - 5W 3500 at -25 3.8 - 20W 4500 at -10 5.6 - 20 -5.6 9.3 30 -9.3 12.5 40 - 12.5 16.3 50 - 16.3 21.9 润滑油的粘度润滑油的粘度-温度特性温度特性 1 10 100 1000 10000 100000 -300306090120 150 180 210 240 270 300 温度温度 (F) PAO ISO 68 (高粘度指数高粘度指数) 环烷烃环烷烃 ISO 68 (低低 粘度指数粘度

5、指数) 粘度粘度 (cSt) 粘度温度的关系粘度温度的关系 粘度指数粘度指数 (VI) VI = L - U L- H X100 U:在在 40C未知油品的粘度未知油品的粘度 L:在在 40C 粘度指数时油的粘度同时在粘度指数时油的粘度同时在 100C 时与时与U粘度相粘度相 等等 H:在在100VI 的油品在的油品在 40C 时的粘度时的粘度 在在 100C 时与时与U粘度相等粘度相等 40C100C 粘度粘度 U H L 润滑油的典型粘度指数润滑油的典型粘度指数 润滑油的类型润滑油的类型 粘度指数粘度指数 矿物油矿物油 1,000,000 酯类油酯类油110 500 4,900 聚醚类（聚

6、醚类（PAG）120 570 8,800 硅油硅油 160 700 48,000 S- 粘度粘度 - cSt 40C 润滑油与制冷剂的粘度温度特性润滑油与制冷剂的粘度温度特性 1 10 100 1000 0306090120150180210240270300 温度温度 (F) 粘度粘度(cP) 0% 稀释稀释 10% 稀释稀释 20% 稀释稀释 PAG (ISO 68) and HFC 134a 润滑油与制冷剂的粘度温度特性润滑油与制冷剂的粘度温度特性 1 10 100 1000 0306090120150180210240270300 温度温度 (F) 粘度粘度 (cSt) 0% 稀释稀释

7、 20% 稀释稀释10% 稀释稀释 多元醇酯油（多元醇酯油（POE） (ISO 68) and HFC 134a 总结总结 S粘度通常是选择润滑油的首要考虑粘度通常是选择润滑油的首要考虑 S高粘度指数的润滑油相对温度的变化较高粘度指数的润滑油相对温度的变化较 低低 S温度和压力能很明显的改变润滑油的粘温度和压力能很明显的改变润滑油的粘 度度 S制冷剂的稀释也能明显的降低润滑油的制冷剂的稀释也能明显的降低润滑油的 粘度粘度 稳定度稳定度 润滑剂润滑剂 黑色沉淀黑色沉淀, 油泥油泥, 结胶结胶 高温高温 劣化劣化 粘度增加粘度增加 各种问题各种问题 换油换油 促进润滑油劣化的因素促进润滑油劣化的因

8、素 S温度：温度： 压缩压缩, 摩擦生热摩擦生热 S氧氧: 空气空气 S催化剂催化剂: 金属表面金属表面 (铁粉铁粉) 金属表面金属表面 氧氧 热热 润滑油劣化的机构润滑油劣化的机构 起始阶段起始阶段RH - R 传播阶段传播阶段 R + O2 - ROO ROO + RH - ROOH + R 最终阶段最终阶段2R - R-R R + ROO - ROOR 2ROO - ROOR (或或 酮酮 或酒精或酒精) + O2 . . . . . . . . . 一个简单化的润滑油劣化机构一个简单化的润滑油劣化机构 AB PD EF A: 原始润滑油原始润滑油 E: 油的蒸发成了汽态油的蒸发成了汽态

9、 B: 主要的劣化产物主要的劣化产物 (小的金属加工产品小的金属加工产品) F : 油油B的蒸发成了汽态的蒸发成了汽态 P: 产品的聚合化产品的聚合化 D: 产生无法溶解的油泥产生无法溶解的油泥, 胶质胶质, 沉淀物沉淀物 k2 k1 评估润滑油稳定度的实验方法评估润滑油稳定度的实验方法 空气空气 加热加热 75 - 175C 小时小时 月月 S颜色的改变颜色的改变 S酸的形成酸的形成 (总酸价总酸价) S粘度增加粘度增加 润滑油润滑油 评估润滑油的稳定的实验方法评估润滑油的稳定的实验方法 加热加热 150 - 175C 天天- 月月 S颜色的改变颜色的改变 S酸的形成酸的形成 (总酸价总酸价

10、) S金属含量金属含量 S制冷剂与油交互作用制冷剂与油交互作用密封管密封管 加热加热 真空真空制冷剂制冷剂 金属金属 (Fe,Cu,Al) 橡胶橡胶 润滑油的稳定度润滑油的稳定度 时间时间 氧化氧化 矿物油矿物油 双酯类双酯类 多元醇酯多元醇酯 *温度在温度在 175C 氧化稳定度氧化稳定度 温度的函数温度的函数 10 100 1000 10000 400350300250200 温度温度(F) 矿物油矿物油酯类油酯类油 稳定寿命稳定寿命, 小时小时 金属的触媒反映金属的触媒反映 在酯类油的氧化在酯类油的氧化 30 40 50 60 70 80 90 100 时间时间 酯类油的剩余百酯类油的剩

11、余百 分比分比 在在 225C下测试下测试 铜铜 铝铝 铅铅 铁铁 润滑油稳定剂润滑油稳定剂 S功能功能 w中性自由基中性自由基 w分解自由基分解自由基 S化学结构化学结构 wmetal dithiocarbamate w zinc dithiophosphate w hindered phenols w phenol sulfide w aromatic amine w thiadiazole w disalieylal-1,2-propane diamine 抗氧化剂的有效性抗氧化剂的有效性 30 40 50 60 70 80 90 100 时间时间 (小时小时) 酯类油剩余百分比酯类油剩

12、余百分比 在在 200C下测试下测试 酯酯+1% 芳香胺芳香胺 （Aromatic Amine) 无抗氧化剂无抗氧化剂 510 抗氧化剂消耗抗氧化剂消耗 总结总结 S高温会使润滑油劣化，而形成油泥、高温会使润滑油劣化，而形成油泥、 胶质胶质 和沉淀物。和沉淀物。 S氧和金属表面（铁粉）可以加速润滑油的氧和金属表面（铁粉）可以加速润滑油的 劣化。劣化。 S合成润滑油如酯类油比矿物油更稳定合成润滑油如酯类油比矿物油更稳定 (意味意味 着更长的使用寿命着更长的使用寿命, 更少的换油更少的换油, 减低机械减低机械 停机时间停机时间)。 S适当的选择抗氧化剂可很明显的改善润滑适当的选择抗氧化剂可很明显的

13、改善润滑 油的稳定度。油的稳定度。 润滑性润滑性 S减低磨损减低磨损 S减少摩擦减少摩擦 * 避免了直接的金属与金属表面接触避免了直接的金属与金属表面接触 表面粗度表面粗度轴承的接触面轴承的接触面 润滑机构润滑机构在边界润滑的条件下在边界润滑的条件下 AW/EP Additives Prevent Metal Contact 抗磨损抗磨损/极压极压 添加剂防止金属表面的接触添加剂防止金属表面的接触 四球磨损实验机四球磨损实验机 点接触点接触 高载荷高载荷 *测试后测量磨损痕迹直径测试后测量磨损痕迹直径 评估润滑油的磨损属性以及抗磨损评估润滑油的磨损属性以及抗磨损/ 极压添加剂极压添加剂 的有效

14、性的有效性 Block-on-Ring（抗磨损试验）抗磨损试验） 线性接触线性接触 中等载荷中等载荷 测试后测量重量的损失和磨痕的宽度测试后测量重量的损失和磨痕的宽度 评估润滑油的磨损特性以及抗磨损评估润滑油的磨损特性以及抗磨损/ 极压添加剂极压添加剂 的有效性的有效性 Pin & Vee Block（抗磨损试验）（抗磨损试验） 线性接触线性接触 中等载荷中等载荷 测试后测量重量的损失和磨痕的宽度测试后测量重量的损失和磨痕的宽度 评估润滑油的磨损特性以及抗磨损评估润滑油的磨损特性以及抗磨损/ 极压添加剂极压添加剂 的有效性的有效性 典型的磨损载荷的行为图典型的磨损载荷的行为图 载荷载荷 磨损磨

15、损 A B 全部卡住全部卡住 初始的卡住初始的卡住 典型的磨损时间行为图典型的磨损时间行为图 时间时间 磨损磨损 全部磨损全部磨损 磨损比率磨损比率 磨合期磨合期稳定状态稳定状态 载荷载荷 磨损磨损 A B 在承载运行中在承载运行中 抗磨损抗磨损/极压添加剂的有效性极压添加剂的有效性 A B 无添加剂的无添加剂的 润滑油润滑油 润滑油润滑油 +抗磨损抗磨损/极压添加剂极压添加剂 减少磨损减少磨损 抗磨损抗磨损/极压添加剂的有效性极压添加剂的有效性 时间时间 磨损磨损 磨合期磨合期稳定状态稳定状态 无添加剂的无添加剂的 抗磨损抗磨损/极压添加剂极压添加剂 抗磨损抗磨损/极压添加剂极压添加剂 S功能功能 w 减少磨损减少磨损 S化学成分化学成分 w metal dialkyl dithiophosphate w metal diaryl dithiophosphate w 烷基磷酸盐烷基磷酸盐 w 加磷脂肪和石蜡加磷脂肪和石蜡 w 硫化石蜡和石蜡油硫化石蜡和石蜡油 w 氯化脂肪氯化脂肪 w 脂肪酸脂肪酸 w 石墨石墨 含含 P, Cl, O, S, N 等的化合物等的化合物 总结总结 S直接的金属与金属表面接触会产