润滑油基础知识

润滑材料基础知识讲义1润滑剂的发展简史人类使用润滑剂的历史可以追溯到人类文明诞生的初期，很早人们就懂得使用动物脂肪和植物油作润滑剂，用来降低运输工具和机具的摩擦力，我国周朝中期（公元前1066～570年）就有关于使用润滑剂的记载。直到1750～1850年的工业革命之前，润滑剂的作用仅仅限于降低摩擦和磨损。1.1矿物润滑油的发展随着石油开采历史的发展，在18世纪末和19世纪初，第一次出现了矿物油润滑剂产品。早期的石油主要用来提炼照明用油——煤油，其他轻馏分和大量重油都未得到充分利用。直到1876年俄罗斯建立了世界上第一座润滑油生产厂，开创了利用石油重油馏分制取润滑油的历史，但到了19世纪末，才真正形成了世界范围的矿物润滑油工业。由于矿物润滑油原料来源广泛、价格便宜，很快就取代了动植物油而成为最主要的润滑剂。二次世界大战后，随着机械、交通运输、冶金、电力、纺织、农林等各行各业的迅速发展，对润滑油的品种和质量不断地提出更新、更高的要求，如低温泵送性能、低温启动性能、对氧、热和光的稳定性能、对不同材料的抗腐蚀性能、以及清净性和抗磨性等，然而仅仅依靠石油的天然性能或调整加工工艺已经是越来越难以满足这些要求了。因此从20世纪30年代人们开始研究开发各种润滑油改性添加剂，将这些添加剂调入加工好的矿物油中，使其性能得到极大改善。添加剂的使用使润滑油的性能摆脱了受石油天然特性的影响，能够满足社会发展对润滑油越来越多的要求，可以说添加剂的应用标志着矿物润滑油发展的新阶段。随着石油二次加工工艺的发展，使石油产品的种类结构和质量又得到了进一步的改进。加氢处理工艺就是最近发展起来的二次加工工艺，使矿物基础油料在高温、高压和催化剂的作用下与氢发生反应，使非理想组分转化为理想组分，不饱和烃得到饱和，同时产品的分子结构还会发生相应的变化，因此加氢反应也称为加氢异构化反应。矿物油经过加氢反应后，粘温性能得到了很大提高，外观也得到了有效改进，变得色浅（甚至无色）透明，进一步降低了凝点以及提高了氧化安定性等，因此采用加氢工艺可以用廉价劣质的原料生产出高质量的润滑油。1.2合成润滑剂的发展由于矿物油的高温氧化安定性和低温流动性较差，满足不了航空和军工等行业的发展要求，于是从20世纪30起人们开始了合成润滑剂的发展。合成润滑剂就是用化学合成的方法制得的新型润滑剂。1934年美国人首先合成了聚α烯烃合成油；1939年德国利用石蜡裂解得到的α烯烃生产出了聚α烯烃合成油；二战期间美国、德国竞相研究开发了聚醚类和酯类合成油，1949年至1953年，壳牌公司生产出了抗燃烧型的磷酸酯类合成液压油，用于飞机、工业设备和海军舰艇等。与矿物油相比，合成润滑油具有优良的粘温特性和低温性能，良好的高温氧化安定性和润滑性能，能够满足矿物油不能满足的使用要求，但由于合成润滑油价格较高，目前主要用于航空、航天等领域的特殊润滑材料，但随着汽车工业的发展，合成油也越来越多地用于生产高档车用发动机油。1.3绿色环保型润滑剂的发展因机油的泄漏或废油的乱倒会造成环境的污染，还有食品加工机械使用矿物润滑油也容易造成食品的污染，因此应环保的要求，又有人提出了开发可生物分解的润滑油，这种润滑油主要采用植物油为基础油，如蓖麻油、桐油和棕榈油等，植物油可以被微生物分解掉，利于环境保护，因此也被称为绿色润滑油。食品加工机械也有人提倡采用食用油为润滑油，或采用无污染的干性润滑，以避免对食品造成污染。目前国内外对环保健康型润滑油产品的研究十分活跃。但无论如何，矿物油具有无法比拟的经济性和实用性，而且来源容易，因此在没有特殊的情况下（如食品加工机械），绝大部分润滑油还是要采用矿物油调制，只要加强其营销和使用过程中的管理，并设法回收废油，就可以减少对环境造成的污染。1.4我国润滑剂的发展我国润滑油工业起步较晚，1949年全国润滑油脂产量不到40吨，所需润滑剂几乎全部依赖进口，润滑油工业基本上是一片空白。但建国后50多年间，我国润滑油工业得到了飞快发展，1992年年生产能力达到270万吨，到1998年底超过500万吨，产量仅次于美国和前苏联，成为世界润滑油生产大国。目前我国润滑油主要由中国石油和中国石化两大集团生产，基础油原料基本由这两大集团公司提供，所需添加剂大部分由中国石油生产提供。中国石油润滑油产量占国内总产量的2/3，是国内最大的润滑油生产企业。另外还有许多民营企业与合资企业，润滑油品牌众多，竞争激烈。虽然润滑油品牌和生产企业众多，但大部分都是调和企业，规模小，基础油原料和添加剂需要外购，缺乏资源优势与技术优势，随着工业的不断发展和竞争的持续，相当多的小规模润滑油生产企业将被淘汰。在众多的品牌当中，中国石化主要拥有“长城”、“南海”和“海牌”；进口油品的品牌主要有“美孚”、“壳牌”、“埃索”、“加德士”和“BP”等；“统一”是最大的民营润滑油生产企业；中国石油拥有“飞天”、“七星”、“大庆”、“天山”和“翼龙”等品牌，目前经过改革重组后又推出了代表整个集团公司的新品牌——“昆仑”。2摩擦与润滑原理2.1摩擦当两个紧密接触的物体沿着它们接触面做相对运动时会产生一种阻力，这种阻力就是摩擦力，这种现象就是摩擦。两个相互接触的摩擦表面称为摩擦副，任何机械的运动都是靠各种摩擦副的相对运动实现的，因此摩擦的产生是难免的。摩擦会造成能量的损失、运动部件的发热、磨损甚至失效。因此必须设法减少摩擦，才能保证机械的正常运转。机械发生相对运动的部位虽然都是经过加工的光滑表面，但实际上无论加工如何精密，摩擦副表面都不可能绝对光滑，在显微镜下观察都是高低起伏、凹凸不平的，因此当两个运动部件接触时，接触表面必然会处于一种犬牙交错的状态。当两个接触表面作相对运动时，表面上突起部分就会互相碰撞和“梨削”表面，从而产生运动的阻碍，只有给予足够的动力才能克服这种相对运动阻碍。2.2润滑在各摩擦副接触表面之间加入润滑剂，在摩擦面之间形成润滑膜，将原来直接接触的干摩擦表面分开，变干摩擦为润滑剂分子间的摩擦，从而减少摩擦、降低磨损，延长机械设备的使用寿命，这种技术就是润滑。2.2.1润滑剂的作用除了降低摩擦、减少磨损，润滑剂还具有以下其它几方面的作用。（1）冷却降温。通过润滑油的循环可以将摩擦产生的热量带走，以防机械在运转过程中造成温度上升；（2）传递作用力。某些润滑油如液压油，可以作为动力的传递介质传递机械能量；（3）清洗作用。随着润滑油的循环流动可以把摩擦表面的污染物、磨损颗粒等杂质带走，再经过滤器滤除，从而有效地保护摩擦表面，避免因磨粒等杂质的产生对机械造成的异常磨损；（4）密封作用。如在车用发动机汽缸内，润滑油可以在活塞与气缸壁之间形成一层油膜，使气缸内保持密封状态；（5）减震作用。润滑油能够吸收冲击振动产生的机械能，从而起到缓冲、减震作用；（6）防腐防锈作用。润滑剂覆盖在金属表面可以隔绝空气、水分和其它腐蚀性物质，从而防止金属的腐蚀生锈；（7）绝缘作用。矿物油有很高的电阻，可以作为变压器油、开关油等电器绝缘用油。2.2.2摩擦润滑的状态（1）干摩擦。相互接触的摩擦副之间没有任何润滑剂的摩擦；（2）流体润滑。也称流体摩擦，两摩擦面之间加有液体润滑剂，形成润滑油膜，当膜的厚度达到一定程度时，两摩擦面完全分开，变干摩擦为润滑油流体的内摩擦，这种摩擦润滑状态称为流体润滑或流体摩擦，也是最理想的润滑状态；（3）边界润滑。也称边界摩擦，当摩擦表面接近到一定程度，摩擦表面之间不能形成流体润滑时，只能依靠在摩擦表面形成的边界膜来起润滑作用，这种状态就称为边界润滑或边界摩擦。边界膜是润滑剂极性分子吸附在摩擦表面形成的，根据吸附情况分为物理吸附和化学吸附。润滑剂分子依靠范德华作用力（即分子间吸引力）在金属表面形成的吸附为物理吸附，依靠化学键作用力（即润滑剂与金属表面发生化学反应）形成的吸附为化学吸附。在实际润滑过程中，这三种状态是同时存在的，设备的润滑状态与润滑油的粘度、温度、化学活性以及设备的转速、负荷是密切相关的。因此一定要根据设备的实际情况选择合适的润滑剂。3润滑剂的组成一般来讲，润滑油是由基础油和功能添加剂组成的。以下将分别介绍基础油与添加剂的来源、种类与使用情况。3.1基础油原料基础油原料主要有矿物油、合成油及动植物油脂类，因矿物油产量大、价格便宜，而且来源容易，使润滑油最主要的基础油原料，矿物油基础油的制备工艺及分类方法如下所述：3.1.1矿物基础油的加工制备原油经脱盐、脱水、脱泥沙，进入加热炉加热，然后再进入常压分馏塔分馏，重油再进入减压塔减压蒸馏，各馏分段和减压渣油就可以作为基础油原料。减压馏分段再进一步进行溶剂精制、溶剂脱蜡和补充精制，得到可以使用的基础油组分，这种工艺称为“老三套工艺”。减压渣油需要先经过溶剂脱沥青，然后再进行溶剂精制、溶剂脱蜡和补充精制，得到高粘度的基础油料。1）溶剂精制是利用溶剂的选择性溶解将馏分中的含硫、氮、氧化合物以及胶质溶解抽出，这些被抽出的物质称为抽出油。溶剂通常采用糠醛、苯酚和甲基吡咯烷酮。根据油品的质量要求，可分为普通精制和深度精制。2）溶剂脱蜡苯或甲苯与酮（丙酮或丁酮）的混合溶剂在低温条件能够使蜡结晶析出，利用这个原理可将蜡脱去。根据油品的使用要求，又可分为一般脱蜡和深度脱蜡。3）溶剂脱沥青沥青质基本集中在减压渣油组分中，利用液态的丙烷或丁烷在低温条件下不溶解沥青质的特性将沥青脱去。4）补充精制经以上工艺处理后，各馏分中仍含有少量的胶质、沥青质、有机酸、硫化物、氮化物和水分等，影响油品颜色和外观，还不能满足油品的使用要求，需要进行进一步的精制。补充精制有以下几种：酸精制：也称酸处理。利用浓硫酸与非烃化合物反应，但该项工艺腐蚀设备，酸渣处理困难，易造成环境的污染，已逐步被替代；白土精制：白土是一种多孔性物质，有很大的孔表面，具有很大的吸附能力，可将有害物质吸附除去。加氢补充精制：在缓和的条件下进行加氢反应，以化学方式将硫、氧、氮化合物反应除去，同时使不饱和键饱和。5）加氢处理工艺一般的矿物润滑油基础油的生产需要经过溶剂精制、脱蜡和补充精制三道加工工序（残渣油要先脱沥青），即“老三套工艺”，因此也被称为“老三套基础油”。老三套工艺是通过物理分离模式将基础油中德非理想组分除去，不能改变油中既有的烃化合物结构，而且基础油的性质大大依赖于原油性质。随着润滑油质量的升级换代，老三套工艺生产的基础油越来越难以满足调制高档润滑油的需求。润滑油加氢处理则是近来新发展起来的临氢转化工艺，主要用来改善矿物基础油料的粘温性能，与加氢补充精制所不同的是，条件苛刻，温度、压力都很高，可使润滑油分子结构发生改变，并除去硫、磷、氮等元素，使基础油的粘度指数、倾点和外观都得到了很好的改进，从而改变了基础油的性能。这种工艺可使用劣质原料生产高质量的基础油。而且还具有收率高、产品质量好，不受原料限制等优点，但缺点是光安定性差，而且对添加剂的溶解性也较差。3.1.2基础油的分类以前根据原油的性质和加工工艺，基础油可分为石蜡基油SN，中间基油ZN和环烷基油DN，根据馏分段又可分为馏分油和残渣油，其代号见表1。表1原润滑油基础油分类基础油类别石蜡基中间基环烷基馏分油残渣油SNBSZNZNZDNDNZ原润滑油基础油的分类方法无法体现基础油粘度指数的变化，品种代号的命名方式不统一，且不具备与国外的通用性。还有厂家根据原油的切割馏分及加工工艺对基础油进行分类，如常压三线、减压一线、减压二线、减压三线、减压四线和残渣油等，这些分类都不规范。为了统一基础油的分类标准，便于与国外交流，目前通用粘度指数来划分基础油。国外主要有美国石油学会API的分类方法标准，如表2所示。还有壳牌、埃索等大石油公司的分类方法标准，如表3所示。表2API基础油分类方法标准分类S，%饱和烃，%粘度指数Ⅰ＞0.03＜9080～120Ⅱ≤0.03≤9080～120Ⅲ≤0.03≥90＞120Ⅳ聚α烯烃ⅤⅠ～Ⅳ类以外的其它基础油表3壳牌公司润滑油基础油的分类基础油类别代号粘度指数低粘度指数中粘度指数高粘度指数很高粘度指数超高粘度指数LVIMVIHVIVHVIUHVI＜4040～80＞95＞120＞140国内基本采用了壳牌公司的润滑油基础油分类标准，另外还根据适用范围分为通用基础油和专用基础油，通用基础油的代号与表3相同，专用基础油的代号由通用基础油代号和专用符号组成，如表4所示。表4国内润滑油基础油的分类方法分类超高粘度指数VI≥140很高粘度指数120≤VI＜140高粘度指数90≤VI＜120中粘度指数40≤VI＜90低粘度指数VI＜40通用基础油UHVIVHVIHVIMVILVI专用基础油低凝深度精制UHVIWUHVISVHVIWVHVISHVIWHVISMVIWMVIS——加氢基础油分类方法与上述方法基本相同，为了便于区别，在代号中增加一个字母H，如表5所示。表5加氢基础油分类分类很高粘度指数120≤VI＜140高粘度指数90≤VI＜120中粘度指数40≤VI＜90低粘度指数VI＜40通用加氢基础油低凝加氢基础油VHVIHVHVIHWHVIHHVIHWMVIHMVIHWLVIH—3.2添加剂添加剂是具有某种功能的化合物，加入润滑油中可赋予或提高润滑油的性能，可以说润滑油的大部分性能都是靠加入添加剂获得或提高。常用的添加剂有以下几大类：3.2.1清净分散剂这类添加剂又分为清净剂和分散剂两种。清净剂的主要作用是将发动机在高温运行条件下气缸内产生的积炭、烟炱和机油本身形成的胶质等物质清洗下来，溶解在机油中，保持气缸内的清洁，因此也称为高温清净剂。这类化合物通常是一些石油磺酸盐类、烷基水杨酸盐类和烷基苯磺酸盐类等，这些化合物的分子一般呈胶束状态，可以将积炭和烟炱等分子包裹起来溶于油中。此外，清净剂含有过量的金属碱或碱性金属盐，具有较高的碱值，可以中和燃料燃烧产生的酸性气体和机油本身氧化产生的酸性物质，避免发动机遭受腐蚀。含有硫磷元素的清净剂往往还具有抗磨作用，提高机油润滑性能，有的清净剂还具有防锈作用。分散剂通常是一些分子量较大的烯基丁二酰亚胺类或烯基丁二酸酯类化合物，其主要作用是将发动机在低温怠速运转条件下产生的油泥增溶分散在机油中，以防油路和机油滤芯的堵塞，因此也称低温分散剂。因分散剂中不含金属盐类，灰分少，所以又称无灰分散剂。3.2.2抗氧剂和抗氧抗腐剂润滑油在使用过程中要与空气接触，机械在运转过程中难免会产生各种热量，如内燃机的燃料燃烧会产生很高的温度，还有摩擦产生的热量等，设备金属对油品的氧化又有催化作用，这些因素都会加速润滑油的氧化变质，使油品粘度增高、粘温性能变差、酸值增加以及产生胶质沉淀等，最终导致润滑油失效。在油品中加入抗氧剂或抗氧抗腐剂可以抑制油品的氧化，钝化金属对氧化的催化作用，达到延长油品的使用时间及保护机械的目的。在30～120℃的低温条件下，碳氢化合物的氧化过程是一个自由基的连锁反应历程，分为以下四个阶段：1）链引发阶段：在金属离子催化作用下氧进攻C-H健形成较为活泼的自由基R(CH3)CH2+O2→R(CH3)CH·+HOO·2）链扩展阶段：一旦烷基自由基形成立即与氧形成过氧化自由基R(CH3)CH·+O2→R(CH3)CH-OO·过氧化自由基形成后立即与其它碳氢化合物发生连锁反应，使其被氧化R(CH3)CH-OO·+RH→R(CH3)CH-OOH+R·因此过氧化自由基形成后很快造成碳氢化合物的分解。3）碳链分解：碳氢化合物形成的过氧化物也可以裂解生成烷氧自由基和羟基自由基，两种自由基都会引发碳氢化合物分解的连锁反应。ROOH→RO·+HO·由于每一步反应都有新的自由基生成，因此连锁反应会不停地进行下去造成碳氢化合物的分解。4）连锁反应中止当自由基之间相互反应时会使自由基消失，连锁反应中止。2R(R1)CHOO·→R(R1)CHOOOOCH(R1)R→R(R1)C=O+O2+HO-CH(R1)R在120℃以上的高温条件下，碳氢化合物的氧化基本上也是一种自由基连锁降解反应。链引发和链扩展阶段的变化与低温条件下基本相同，但反应的选择性降低，反应速率提高，过氧键转移变化起重要作用。在更高温度下，含氧双官能团化合物之间发生缩聚反应的可能性加大，当这些聚合产物的分子量增加到一定程度时就会形成不溶于润滑油的泥垢，在金属表面形成漆状沉积物。控制润滑油的氧化，关键在于去除烷基自由基、烷基过氧化物自由基和过氧化物，切断连锁反应。在实际应用中，使用以下三种类型的抗氧化添加剂可有效地控制润滑油氧化：1）自由基捕获剂。目前普遍使用的是酚型和胺型自由基捕获剂，最常用的酚型自由基捕获剂是立体屏蔽酚2,6二叔丁基对甲酚，它可以捕获过氧化物自由基形成过氧化物，生成比较稳定的立体屏蔽酚自由基，反应式如下：ROO·+HO-PhCH3[C(CH3)3]2→ROOH+·O-PhCH3[C(CH3)3]2立体屏蔽酚自由基不易与碳氢化合物反应，而容易与过氧化物自由基在120℃以下形成稳定的环己二烯酮的过氧化物：ROO·+·O-PhCH3[C(CH3)3]2→O=C6H2[C(CH3)3]2CH3OOR因此使自由基连锁反应中断。芳香仲胺是另一类重要的自由基捕获剂，主要有氨基与两个芳基相联或氨基与一个苯基和一个奈基相联的结构。其作用机理与立体屏蔽酚相同，但效率更高。2）过氧化物分解剂（抗氧抗腐剂）有机硫、有机磷化合物可以使过氧化物转化成非自由基产物，使连锁反应中断。二烷基二硫代磷酸锌（ZDDP）是最常用的抗氧抗腐剂，该剂还具有抗磨作用。3）混合抗氧剂两类不同的抗氧剂结合使用可以改进单独使用一种抗氧剂的效果，这种作用称为协同效应，如芳香胺与立体屏蔽酚结合使用效果就更好，这两种抗氧剂的作用机理相同，它们的协同作用称为同系协同。而芳香胺自由基捕获剂与有机硫化物过氧化物分解剂结合使用也能使润滑油的抗氧化性得到更大提高，这两类不同反应机理的抗氧化剂之间的协同作用称为异系协同。另外，还有一种金属钝化剂，可在金属表面形成覆盖膜降低金属对油品的氧化催化作用，同时还可以保护金属，避免其它物质对金属的腐蚀。3.2.3油性剂与极压抗磨剂油性剂与极压抗磨剂等载荷添加剂的作用是改善油品的润滑性能，减少机械的摩擦磨损以及防止烧结的发生。载荷添加剂按其作用可分为极压抗磨剂、油性剂和摩擦改进剂等。油性剂是通过范德华力或化学键力在摩擦副的金属表面上形成牢固的定向吸附膜，防止金属直接接触，从而减少摩擦系数，减少摩擦与磨损。但当金属表面承受极高负荷、大面积金属表面直接接触，伴随产生大量的热，油性膜被破坏而起不到保护金属表面作用时，则使用一种能与金属发生化学反应生成化学反应膜的添加剂，可以防止金属表面擦伤，这种添加剂被称为极压抗磨剂。1）油性剂凡是能够使润滑油膜强度增加，摩擦系数减小，提高抗磨能力的添加剂都成为油性剂。油性剂分子由烃基和极性基团两部分组成，其中烃基链中至少有10个以上的碳原子，因此具有很好的亲油性而易溶于油中。油性剂中含有硫、氧、氮、磷等极性原子或—OH、—COOH、—NH2、—CONH2、(RO)2POOH等极性基团，这些极性基团都有较强的表面活性和对金属表面的吸附能力，因此能够牢固地定向吸附于金属表面上，形成类似缓冲垫的保护膜，防止金属表面直接接触。根据极性基团性质的不同，油性剂在金属表面的吸附可分为物理吸附和化学吸附。物理吸附主要依靠分子间的范德华力，吸引力较小，而且在高温、高负荷条件下会脱附失去作用，因此仅适用于温度较低、负荷较小的条件。化学吸附是依靠油性剂和金属表面的化学键结合，吸附力较大，因此较高温度下仍能起保护膜作用。2）极压抗磨剂极压抗磨剂是在高温高压条件下能与金属表面形成高熔点化学反应膜的添加剂，是在油性剂失效条件下仍能起润滑作用的添加剂。其作用原理是在高温高压条件下，极压抗磨剂发生分解与金属反应生成剪切应力和熔点都低于金属的化合物，从而防止接触表面咬合与焊接，在高温高压条件下使金属表面得到有效保护。由于生成的化学反应膜比物理吸附膜及化学吸附膜强度大得多，因此在高温高压条件下仍可以起到润滑作用。极压抗磨剂主要分为有机硫化物、有机磷化物、有机氯化物和有机金属盐几大类，目前用的较多的为有机硫化物和有机磷化物。3.2.4粘度指数改进剂粘度指数改进剂又称为增粘剂或稠化剂，是润滑油中仅次于清净分散剂的重要添加剂，在内燃机油中用的最多，一般用矿物油调制多级发动机油必须使用粘度指数改进剂。一般润滑油的粘度受温度变化的影响最为显著，润滑油粘度随温度变化的特性称为润滑油的粘温性能，用粘度指数VI来表示。粘度指数越高，润滑油粘度随温度的变化幅度就越小。油品的粘度主要来自油分子之间相互运动的阻力，润滑油的分子量越大，分子间的运动阻力就越大，粘度也就越高。粘指数改进剂都是高分子化合物，在润滑油中随着温度的变化其分子呈现不同状态。温度增高时粘指数改进剂分子伸展扩张，体积增大，使其相互间的运动阻力增加，由此可提高油品的粘度，而温度降低时，粘指数改进剂分子又收缩卷曲，体积缩小，使其相互间的运动阻力降低，从而又降低了油品的粘度。由此可见，油品中含有粘度指数改进剂时，可以有效地降低油品高温时粘度变小和低温时粘度增大的幅度，由此改进了油品的粘温性能，提高了油品的粘度指数。3.2.5防锈剂与防腐蚀剂金属表面由于受到环境中各种介质的化学或电化学作用而引起的变质或损坏称为腐蚀，而铁等黑色金属在空气和水的作用下腐蚀生成氧化物和氢氧化物称为锈蚀。防锈剂是一种油溶性的极性化合物，其分子中一端是极性很强的基团，与金属表面有很强的吸附力，另一端是非极性烷基，有疏水性。当防锈剂在金属表面形成紧密排列的保护层时，就可以防止水等腐蚀介质与金属接触而起到防锈作用，而基础油分子也可以借助范德华引力与防锈剂分子的烃基紧密结合形成吸附膜，使保护层的厚度增加，更加紧密牢固。防腐蚀剂是用来防止油品变质形成酸性物质以及像极压添加剂那样能与金属发生反应，在金属表面形成防腐蚀保护膜。常用的防锈剂有磺酸盐、有机羧酸及其盐、有机磷酸盐、酯及杂环化合物等。磺酸盐防锈剂具有良好的防锈效果，而且抗盐雾性也好，适用于钢、铁、铜等金属。有机羧酸及其盐这类防锈剂主要是烯基丁二酸、环烷酸锌以及高级脂肪酸盐等，烯基丁二酸使用较为普遍。有机磷酸盐包括烷基磷酸的有机胺盐和咪唑啉盐，是兼有抗磨性能的多效添加剂。使用较多、较早的酯型防锈剂是羊毛脂，羊毛脂是多种酯和醇的混合物，有较强的表面吸附力，能吸收水并将其包围起防锈作用。杂环化合物主要是苯并三氮唑等，该化合物能够吸附在铜等有色金属表面并形成螯合物，对金属有较好的缓蚀效果。3.2.6降凝剂润滑油随着温度的下降粘度不断增加，流动变得困难，最后凝固。主要是因为油中含有石蜡，在温度下降时形成片状或针状结晶不断地析出，并在油中互相连接形成三维网状结构，将油包裹在网络之中使之凝固。降凝剂不能阻止石蜡在低温下结晶析出，但可以吸附于蜡结晶表面改变蜡结晶的增长方向，阻止其网状结构的增长或与蜡共晶破坏蜡晶体的结构，使之成为不影响油品流动的微小晶体，使油品在低温条件下仍保持流动能力。常用的降凝剂有聚烷基萘、聚甲基丙烯酸酯和聚α-烯烃等。聚烷基萘对中质和重质润滑油有较好的降凝效果，但颜色深，不适合于浅色油品。聚甲基丙烯酸酯色浅，降凝效果好，应用广泛，但价格昂贵、制备工艺复杂。聚α-烯烃是蜡裂解烯烃在其格勒—纳塔催化剂作用下聚合得到的，对轻质、中质和重质润滑油都有较好的降凝效果，而且色浅价廉，是目前使用最多的降凝剂。此外，聚α-烯烃与聚烷基萘和聚甲基丙烯酸酯还具有协同效应，复合使用效果更好。3.2.7抗泡沫剂润滑油在使用过程因循环搅拌容易产生泡沫，泡沫不仅影响润滑油的泵送性能，也破坏油膜强度和稳定性。泡沫是气体分散在液体中形成的分散体系，液体形成的薄膜强度越大，泡沫就越稳定。使用抗泡剂的目的就是破坏泡沫，缩短泡沫存在的时间。抗泡剂能够侵入膜壁，使泡沫膜壁局部表面张力下降或变薄而破裂。由于抗泡剂能破坏泡沫的稳定性，因此抗泡剂不能阻止产生泡沫，但可以使产生的泡沫很快消失。最常用的抗泡剂是聚二甲基硅氧烷（二甲基硅油），由于它不溶于油而且粘度很高，使用时先要按1﹕9的比例将硅油稀释到煤油中，然后用胶体磨或高速搅拌使其形成高度分散状态后加入油中，从而使其均匀稳定地分散在油中。3.2.8抗乳化剂润滑油在使用过程中可能会与水接触，如果遇水形成乳化液就会使润滑油的性能变差。造成润滑油乳化的主要原因就是润滑油中含有极性物质，如清净分散剂、极压抗磨剂和防锈剂等，它们的作用相当于具有促进乳化功能的表面活性剂。另外，油品氧化形成的酸性物质也可以促进油品的乳化。油品中加入抗乳化剂可以改变油/水界面张力，破坏分散水溶液的表面保护膜，使液滴容易凝聚分层破乳。有的抗乳化剂可以使乳化液发生相变化，由油包水型转变成水包油型，转相过程使水分离。3.2.9其它添加剂润滑油使用的添加剂还有密封材料膨胀抑制添加剂，可抑制或延缓润滑油对密封材料的溶胀作用；染色剂，可将一些特殊的油品染成红色或蓝色等颜色，以便于区别其它油品；气味添加剂，用于掩盖油品中的难闻气味；乳化剂，用于配制可溶于水形成乳化液的金属加工液，如切削液和轧制液等；防腐杀菌剂，用于防止水溶性乳化液的腐败变质；颜色稳定剂，可避免油品在储运过程中受光、热及氧化作用的影响而发生颜色变化。以上介绍了润滑油的添加剂种类与作用机理，润滑油根据用途要求分为很多种，根据性能要求不同选用不同的添加剂，因此不同润滑油的组分是不同的。表6列出了不同润滑油需要加入的添加剂种类。表6润滑油与所需添加剂种类润滑油种类清净分散剂抗氧抗腐剂粘度指数改进剂降凝剂极压抗磨剂防锈剂抗泡沫剂汽油机油柴油机油发动机油齿轮油〇〇〇〇〇△〇〇△〇△〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇液压油一般〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇极压航空锭子油冷冻机油△〇汽轮机油一般极压〇〇〇〇〇〇〇注：〇表示必加；△表示可加。3.2.10复合添加剂对于配方固定、且含添加剂较多的润滑油品，如发动机油和齿轮油，可将其使用的添加剂按比例要求预先混合起来，使用时直接加入油中搅拌，这种固定油品添加剂的混合体就是复合添加剂。另外，两种或两种以上相同功能的单剂组成复合型功能添加剂，如复合型抗氧剂、复合型清净分散剂等，也属于复合添加剂。复合添加剂可大幅度地简化调油过程中的加剂工序，特别是一些固体添加剂制备成液体复合剂时还可以变得易于溶解。此外，复合添加剂还可以充分发挥添加剂之间的协和增效作用，比单独使用各添加剂的效果更好，使油品的加剂量减少、成本降低。3.3添加剂的分类添加剂的表示方法通常以字母T开头，用阿拉伯数字1～10代表不同类别的添加剂，如清净剂T109、分散剂T152、抗氧剂T501等，表6列出了各种润滑油添加剂的种类与代号。3.4润滑油的生产调合润滑油的生产调合过程比较简单，就是将基础油与添加剂混合均匀形成产品。润滑油的调合过程主要有基础油混兑、加添加剂搅拌、采样化验和过滤灌装这几道工序。油品的调合系统要确保干净、无污染，避免不同油品之间的混窜。润滑油的调合加料顺序一般如下：组分油混兑→加入粘度指数改进剂和降凝剂→加抗泡剂→加其它添加剂→搅拌→过滤灌装表6添加剂种类与代号代号种类典型产品代号1清净剂、分散剂T108、T109、T151、T1522抗氧抗腐剂T202、T203、T2043极压抗磨剂T301、T304、T306、T321、T3224油性剂与摩擦改进剂T403、T405、T4065抗氧剂和金属钝化剂T501、T502、T551、T5616粘度指数改进剂T601、T602、T603、T611、T6127防锈剂T703、T746、T746、T7478降凝剂T801、T803、T803B9抗泡沫剂T901、T90210抗乳化剂T1001、T10023.4.1基础油的混兑基础油的粘度往往不能满足所调油品的要求，需要两种或两种以上的不同馏分按比例混合，另外不同批次的基础油粘度也不相同，每次调油之前都要对所用基础油进行粘度测试，根据测试结果确定混兑比例。如果需要加入粘度指数改进剂和降凝剂，也在组分油混兑好以后首先加入。基础油的混兑温度较低，一般为60～70℃。基础油混兑好以后应先采样分析粘度和粘度指数，合格后在加其它添加剂。3.4.2功能添加剂的加入如果需要加抗泡沫剂的也应该在基础油（包括粘度指数改进剂和降凝剂）混兑好以后首先加入，由于硅油抗泡剂不溶于油而且粘度很高，使用时先要按1:9的比例将硅油稀释到煤油中，然后用胶体磨或高速搅拌使其形成高度分散状态后加入油中，从而使其均匀稳定地分散在油中。如果有难溶添加剂、需要较高的溶解温度，也应该在加完抗泡剂后先加入，提高温度搅拌，然后再降低温度加其它添加剂。通常加入添加剂后的搅拌温度为70～80℃。3.4.3调合搅拌润滑油的调合搅拌有直接搅拌和循环搅拌两种，对于产量少的生产采用直接搅拌方法，对于产量大的生产则采用循环搅拌法。搅拌对润滑油的生产尤为重要，务必要使油品混合均匀。3.4.4采样分析及过滤灌装润滑油在灌装出厂前必须要做全面的分析化验，质量合格后才能够灌装，并开具合格证。灌装前要先过滤，除去不溶的杂质。热油灌装后不要立即封口，以免包装桶变形。4润滑油的分类与应用润滑油种类虽然很多，但可以根据用途及性能对其进行分类。润滑剂和有关产品的分类及命名制定方法是根据国际命名习惯并结合我国的实际情况来制定的，并参照国际标准ISO6743标准系列制定出了相应的国家标准GB/T7631系列。根据1987年我国对润滑油的分类标准GB/T7631-87《润滑油和有关产品（L类）的分类—第一部分：总部分》，润滑油共分为19大类，即全损耗系统、脱膜、齿轮、压缩机、内燃机、主轴、轴承和离合器、导轨、液压系统、金属加工、电器绝缘、风动工具、热传导、暂时保护防腐蚀、汽轮机、热处理、蒸汽汽缸等机具场合用油。按润滑油消耗分类，又可分为车用润滑油和工业润滑油，而每一大类又包括若干不同的品牌和牌号，主要类别和名称如表7所示。表7主要润滑剂品种和有关产品的分类命名组别符号应用场合举例符号组成名称A全损耗系统L-AN32L-AN32全损耗系统用油C齿轮L-CKD320L-CKD320重负荷闭式工业齿轮油D压缩机（包括冷冻机和真空泵）L-DRA/A32L-DAB150L-DRA/A32号冷冻机油L-DAB150空气压缩机油E内燃机L-ECF-415W/40L-ESJ15W/40CF-415W/40柴油机油SJ15W/40汽油机油F主轴、轴承和离合器L-FCL-FC型轴承油G导轨L-GL-G导轨油H液压系统L-HMHM68号抗磨液压油M金属加工L-MHA金属加工用油N电器绝缘L-N2525号变压器油Q热传导L-QBL-QB240热传导油T汽轮机L-TSAL-TSA32号防锈汽轮机油由表可见，润滑剂产品的名称组合形式为：类别（L）-品种（如AN、CKD）-数值（粘度级别），如L-AN32全损耗系统用油、L-CKD320重负荷闭式工业齿轮油等。另外，根据应用领域来分，润滑油又可分为车用油和工业用油两大类，车用润滑油又有发动机油、齿轮油、液压传动油和润滑脂等，工业用油则泛指车用油以外的其它润滑油。4.1车用润滑油车用润滑油的大体分类情况见表8，车用润滑油的种类较少，大体分为发动机系统、传动系统和其它系统用油。表8车用润滑油脂的种类与润滑部位总类分类使用部位发动机油汽油机油汽油发动机润滑、冷却、清洗、密封与中和。柴油机油柴油发动机润滑、冷却、清洗、密封与中和。汽、柴通用油汽油发动机和柴油发动机通用。齿轮油驱动桥用油驱动桥齿轮的润滑。手动变速器用油手动变速器齿轮的润滑。液压与液力传动油自动传动液无级变速器的润滑、冷却与能量传递。液力传动油重型卡车液力变矩器的动力传递。液压油重型车液压助动转向器和起重机、自卸车的液压升降系统。其它系统刹车制动液刹车制动系统的动力传递。减震器油减震系统，起缓冲作用。润滑脂底盘润滑脂用以球节、转向节、万向节和底盘其它部件的定期润滑。轮毂轴承脂轮毂轴承润滑。水泵轴承脂水泵电机轴承润滑。4.1.1发动机系统用油（1）发动机油的作用1）润滑作用润滑对发动机来讲是至关重要的，可以说，40%以上的汽车能耗用于抵抗摩擦。摩擦不但消耗能量，还会产生震动和噪音，使乘客感到不适。润滑油可在汽缸与活塞之间形成一层油膜而减少活塞在运动过程中的摩擦阻力，如果润滑油缺少就有可能造成汽缸壁和活塞表面的干烧。润滑油膜的强度与润滑油的粘度有关，粘度越大润滑油膜强度就越大，润滑性能也就越好。以前通过使用高粘度机油来提高润滑性能，但高粘度机油的运动阻力大，难以适应现代高速轿车发动机的要求，因此现在通过加入抗磨剂或油性剂等添加剂来提高润滑油的润滑抗磨性能，而机油的粘度则要求尽可能低，以减少运动阻力而节省燃料。2）冷却作用燃料在发动机内燃烧后产生的热量，只有一小部分用于动力输出以及摩擦阻力消耗和辅助机构的驱动上；其余大部分热量除随废气排到大气中外，还会被发动机中的冷却介质带走一部分。发动机中多余的热必须排出机体，否则发动机会由于温度过高而烧坏。这一方面靠发动机冷却系统来完成，另一方面靠润滑油从气缸、活塞、曲轴等表面吸收热量后带到油底壳中散发。3）清净作用发动机工作中，会产生许多污物。如吸入空气中带来的砂土、灰尘，混合气燃烧后形成的积炭，润滑油氧化后生成的胶状物，机件间摩擦产生金属屑等等。这些污物会附着在机件的摩擦表面上，如不清洗下来，就会加大机件的磨损。另外，大量的胶质会使活塞环粘结卡滞，导致发动机不能正常运转。因此，必须及时将这些污物清理，这个清洗过程是靠润滑油在机体内循环流动来完成的。润滑油在机件之间的流动过程中，可将机件表面上的磨屑、污染物、沉积物等冲洗干净，使其均匀分散在机油中，并形成高强度的油膜，从而增加机件的使用寿命。4）密封作用发动机的气缸与活塞、活塞环与环槽以及气门与气门座之间均存在一定间隙，这样能保证各摩擦副之间不会卡滞。但这些间隙可造成气缸密封不好，燃烧室漏气结果是降低气缸压力及发动机输出功率。润滑油在这些间隙中形成的油膜，保证了气缸的密封性，保持气缸压力及发动机输出功率，并能阻止废气向下窜入曲轴箱。昆仑润滑油在气缸壁或活塞上形成一定厚度的油膜，能配合活塞环形成油封，防止燃烧室气体泄漏，减少动力损失，使引擎发挥最大的动力。5）其它作用发动机油除了以上四种主要作用外，还有以下几方面的作用：A防锈防腐作用发动机在运转或存放时，大气、润滑油、燃油中的水分以及燃烧产生的酸性气体，会对机件造成腐蚀和锈蚀，从而加大摩擦面的损坏。润滑油能够在机件表面形成吸附油膜，阻止因燃烧产生的水气、酸性物质等与机件表面直接接触，防止发生腐蚀、锈蚀，起到保护引擎的作用。B缓冲减震作用在压缩行程结束时，混合气开始燃烧，气缸压力急剧上升。这时，轴承间隙中的润滑油将缓和活塞、活塞销、连杆、曲轴等机件所受到的冲击载荷，使发动机平稳工作，并防止金属直接接触，减少磨损。昆仑润滑油在金属接触面形成的油膜液垫可分散、缓和冲击力，吸收震动。C酸中和作用燃料、特别是含硫燃料燃烧时会产生二氧化硫等酸性气体腐蚀气缸缸体，发动机油含有一定的碱性物质，能够有效地中和这些酸性气体。（2）发动机油的质量级别发动机油有汽油机油和柴油机油量大类，汽油机油按质量等级分为SA、SB、SC、SD、SE、SF、SG、SH、SJ和SL十种，SA和SB已经淘汰；柴油机油按质量等级分为CA、CB、CC、CD、CE、CF、CH和CI八种，CA和CB也已经淘汰。车用内燃机油除了汽油机油与柴油机油外，还有汽油机与柴油机通用机油。发动机油的质量级别与发动机的工作条件及车辆状况密切相关，如表9所示。表9发动机油的质量档次与对应的发动机工况分类质量级别发动机条件及车型汽油机油SC相当于美国60年代中期前生产的汽油发动机，压缩比小于7。SD美国60年代末以后出厂的汽油发动机，增加了正压曲轴箱排气系统(PCV)，压缩比近似7。SE相当于美国七十年代末以后出厂的汽油机，增加了废汽循环装置(EGR)，压缩比提高到8～10。SF相当于美国八十年代中后期出厂的汽油机，装有尾气催化转化器的普通化油器式发动机。SG到90年代初尾气排放标准进一步苛刻，并提出延长换油期、改善节能经济性的要求，美国90年代初出厂的汽油机。SH装有三元催化转化装置的电喷车。例如美国1993年以后出厂的汽油机车辆。SJSL我国2002年以后出厂的新款车将要求使用实际使用性能更好的SJ级油，而美国的汽车原制造商则要求使用更高级别的SL油。柴油机油CC载重10吨以下的车，适用于自然吸气或低增压预燃式柴油发动机。CD载重10吨以上的车，适用于涡轮增压预燃式柴油发动机。CE1983－1991年国外生产的低速高负荷、高速高负荷工况下的柴油机使用CE级油润滑，涡轮增压柴油机应选用CD级以上机油。CF-4适用于高速、重负荷、长周期运行的直喷式柴油机，特别适用高速公路行驶，具有良好的节能效果，能有效防止缸套抛光、活塞环磨损、机油变稠。CG-4燃料S含量<0.05％时选用专用于低硫燃料的CG-4柴油机油。CH-4燃油喷射压力更大，运行温度更高的双金属活塞发动机。内燃机油除了质量级别的分类外，还有粘度级别的分类。内燃机油有单级油和多级油两大类，单级油又有冬用油（用W表示）和夏用油两种；多级油既可以满足冬用油的低温流动性要求，又可以满足夏用油的高温粘度要求，有较宽的使用温度范围，如5W/30、10W/40和15W/40等。以15W/40为例，斜杠前的15W表示冬用油的级别，斜杠后的40表示夏用油的级别，多级油15W/40就相当于15W冬季用油和40号夏季用油，换句话说，多级油15W/40既可以当作15W冬季用油使用，也可以当作40号夏季用油使用，其它级别的多级油以此类推。W前的数越小，适用环境温度就越低，斜杠后的数值越大，适用的环境温度就越高。冬季用油粘度较小，凝固点较低，低温流动性好，有利于车辆的冬季低温启动，但当发动机达到高温运行状态时，冬用油因粘度低而润滑性变差，易导致发动机的磨损。而多级油既有利于车辆的低温启动，又可以在高温条件下有足够的粘度保证润滑。因此目前市场上单级冬季用油很少，几乎都被多级油替代，而夏用单级油还大量使用，尤其是柴油机油。多级油使用较多的级别有10W/30、15W/40和20W/50，这三种油基本可以满足全国范围的使用要求，其中使用最多的是15W/40，可满足我国大部分地区使用。夏用油有30、40和50这三种牌号，其中40号使用最多。各种粘度级别所对应的适用温度范围如表10所示。表9内燃机油粘度等级分类与适用温度（GB/T14906－94标准）使用温度范围，℃粘度等级使用温度范围，℃粘度等级-35～-150W10～5040-30～-105W20～6050-25～-510W-30～305W/30-20～015W-25～3010W/30-15～520W-20～4015W/400～4030-15～5020W/50此外，发动机系统除了润滑油外，还有用于发动机冷却系统的防冻液。长期以来发动机一直用水冷却，但冬季水结冰冷胀会冻坏水箱，而且水还容易使水箱结垢和生锈。防冻液主要由乙二醇等醇类添加防锈、防腐等添加剂调制而成，凝固点可达-50℃，而且能够防腐防垢。防冻液不仅凝固点低，沸点也高，在110℃以上，可有效地防止夏季车辆行驶温度过高时水箱开锅。根据冰点防冻液可分为-25号、-30号、-35号、-40号、-45号和-50号这几个牌号。4.1.2传动系统用油（1）车辆齿轮油车辆齿轮油就是用于汽车驱动桥和手动变速箱齿轮的润滑油，这里通常指驱动桥齿轮油。与工业齿轮相比，车辆驱动桥齿轮承受的齿面应力非常大，为1000～4000Mpa，而工业齿轮通常小于1000Mpa，因此车辆齿轮油的润滑更加困难。车辆齿轮油中必须添加高活性极压剂，在使用过程中能够发生化学反应在齿轮表面形成一层反应膜，才能够有效地避免齿轮的磨损。车辆齿轮油的主要作用就是使驱动桥齿轮具有良好的承载能力，在低速高扭矩和高速冲击载荷条件下保护齿面，减轻震动和噪音，同时对齿面起着润滑、冷却、防腐和清洗等作用。随着汽车工业的发展，车速越来越快，载荷也越来越高，但驱动桥齿轮箱的体积则要求尽可能的小，由此使得齿轮表面应力和扭矩力急剧增加。特别是现代轿车和部分客车为了提高车速要求尽量降低底盘以降低重心，车身也设计成封闭流线型来减少空气阻力，结果使齿轮箱表面的空气流量减少及冷却性变差。因此车辆齿轮油不仅要具有良好的极压抗磨性能，还必须具有良好的热安定性。车辆齿轮油的选用与内燃机油的选用相同，主要从质量档次和粘度级别上选用。质量档次主要根据依据车辆运行负荷与工作条件，粘度级别主要依据使用的环境温度和传动装置运行的最高温度。美国石油协会API根据车辆齿轮油的质量档次将其分为GL-1、GL-2、GL-3、GL-4、GL-5和GL-6六个档次，目前GL-1、GL-2和GL-6已经废除，不再使用。在车辆齿轮油的使用分类中，还有一个美军分类标准，我国也参照API的分类制订了一个车辆齿轮油的分类，这三种分类的对应关系如表11所示。表11车辆齿轮油的分类标准对应关系及应用条件我国分类代号美军分类标准美国石油学会API分类应用条件L-CLC普通车辆齿轮油MIL-L-2105AGL-3适用于润滑中等速度和负荷的手动变速器、螺旋锥齿轮的驱动桥。L-CLD中负荷车辆齿轮油MIL-L-2105GL-4适用于润滑低速高转矩和高速低转矩条件下的各种齿轮，如普通大、中客车及中型载重卡车等，也可用于手动变速器。L-CLE重负荷车辆齿轮油MIL-L-2105B、C、DGL-5适用于润滑高速冲击负荷、高速低转矩或低速高转矩条件下的各种齿轮，特别是高速豪华客车、轿车和重型载重卡车。车辆齿轮油也有粘度级别的分类，目前,我国车辆齿轮油粘度分类采用美国汽车工程师学会（SAE）J306-83驱动桥齿轮及手动变速箱润滑油粘度分类，如表12所示，其中的W表示冬用。目前车辆齿轮油有70W、75W/90、80W/90、85W/90、85W/140、90和140这7个等级，所适用的环境温度如表13所示。由表可见，80W/90和85W/90的粘度级别就基本能够满足我国的大部分地区的使用要求，所以这两个粘度级别也是使用最多的粘度级别。如果按地区选用，70W用于高纬度极寒冷地区如俄罗斯、加拿大等国家的冬季使用，75W/90在我国东北、内蒙和新疆北部严寒地区四季通用，80W/90适合于华北、西北大部分地区四季通用，85W/90和85W/140则满足华北、西北部分地区及黄河以南的大部分地区使用，90和140号在冬季温度不低于-10℃的江南地区冬夏通用。表12车辆齿轮油的粘度分类SAE粘度级别观粘度达150Pa.s时的最高温度，℃100℃运动粘度，mm2/s最小最大70W-554.1—75W-404.1—80W-267.0—85W-1211.0—90—13.524.0140—24.041.0250—41.0—表13车辆齿轮油的粘度级别与实用环境温度的对应关系粘度等级70W75W/9080W/9085W/9085W/14090140环境温度，℃-57～+10-45～+49-35～+49-20～+49-15～+49+49-7～+49以前驱动桥齿轮和变速器齿轮共用同一种油品，但随着车辆技术的进步，这两种齿轮用油有了不同的性能要求。与驱动桥齿轮相比，手动变速器的极压条件较为缓和，一般使用GL-4齿轮油就可以满足要求，但驱动桥齿轮油腐蚀性较高。现在变速器用油对金属的耐腐蚀性和密封材料适应性等性能又有了新的要求，因此提出了手动变速器油。MT-1手动变速器油质量高于GL-4驱动桥齿轮油，改进了热安定性、抗氧化性、清净性、抗磨性和密封材料与青铜件的配伍性。手动变速器用油粘度等级的分类和选用与驱动桥齿轮油相同，也有75W/90、80W/90、85W/90、90和140这几个级别。因此MT-1手动变速器油适合于各种车辆手动变速器的使用。（2）液力传动油在液力变矩器与液力偶合器中使用的传动介质称为液力传动油，液力传动液又称为动力传动液（PTF）或动力换档传动液。液力传动油的研制、生产和应用是随着汽车安装了自动变速器而发展起来的,这种在自动变速器的变矩器中所用的液力传动油又称之为汽车自动传动液（ATF）。自动变速也称无级变速，能使汽车自动适应行使阻力的变化，提高汽车的动力性能，起步无冲击，变速震动小，乘坐舒适，过载时还能起保护作用，使发动机处于最佳工况，充分利用发动机功率，并有利于减少排气污染。带有自动变速装置的汽车，驾驶时只要踩油门便可以自动换档，使驾驶更加方便。汽车自动变速器在国外发展很快，美国早在1969年自动变速器在小汽车上的安装率就已高达90%以上。我国目前生产的轿车除红旗轿车外，大多数都未安装自动变速器。但随着汽车工业的发展和道路状况的改进，特别是私家轿车的增多，将会有越来越多的非专业驾驶人员驾驶车辆，要求车辆易于驾驶，自动换档的要求和安装会迅速提高。自动变速系统含有液力变矩器、齿轮机构、液压机构、湿式离合器和涡轮传动装置等，这些机构都用同一种油—自动传动液ATF来进行润滑和传递能量。因此自动传动液是一种多功能、多用途的液体，除了进行动力传递外，还要起到润滑、冷却、液压控制、传动装置的保护以及有利于平滑变速的作用。自动传动液的性能要求非常严格，评定、研究和开发也十分复杂。自动传动液的性能几乎含盖了发动机油和齿轮油的所有性能，所含功能添加剂有十多种。4.1.3其它系统用油（1）汽车制动液按传递能量的介质不同，汽车刹车方式分为油刹和气刹两种方式。油刹系统体积小，结构紧凑，制动力矩大而且均匀，刹车灵敏迅速，能耗低，可延长轮胎的使用寿命。油刹不仅普遍用于小型汽车，在载重货车上也得到了广泛应用。车用制动介质称为制动液或刹车液，是用于汽车液压制动系统中传递压力的介质，其可靠性与稳定性对汽车的安全行驶十分关键。由于刹车使摩擦生热增加，制动液升温很快，因此要求制动液沸点高、吸湿性小和蒸发性低，以防气阻。同时还要求对制动系统的金属无腐蚀性，对橡胶不溶胀，低温性能好等。制动液有两大类，一类是醇型，由蓖麻油与醇配制而成，这种制动液沸点低，易发生气阻，低温性能差，1991年交通部与公安部联合下文停止生产和销售醇型制动液。另一类是合成型制动液，我国从1999年起要求强制生产和使用合成型制动液。（2）减震器油为了减少汽车行驶中的震动，保证发动机工作安全和乘坐人员的安全，汽车使用的润滑油还有减震器油，主要用于汽车需要减震或阻滞震动的部件，如载重汽车和前轮和小轿车的后轮，都安装有减震器。汽车减震就是利用液体不容易压缩的性能，来缓冲汽车在行驶中的震动。减震器能够将震动能转变为热能而起到减震或阻尼的作用，产生的热能可被流动的空气带走。由于减震器与液压系统连通，而且常在野外或冬季环境温度较低的场合使用，因此要求减震器油拥有良好的低温性能。减震器油通常选用低凝点的环烷烃为基础油，加入粘度指数改进剂、抗氧化剂、抗泡沫剂和防锈剂等多种添加剂组成。为防止高负荷时产生较强的噪音，还应加入抗磨剂。也有用甲基苯基硅油等合成油制成的减震器油，具有粘温性能好、蒸发损失小以及电器绝缘性好等特点，但价格较高。以前汽车减震器油多为变压器油、汽轮机油和柴油等，但随着汽车工业的发展，对减震器油的性能要求越来越高，利用变压器油、汽轮机油和柴油等代用品已经不能满足当代汽车工业的要求，因此要求使用专门的减震器油。（3）车用润滑脂类润滑脂主要由润滑油基础油加入稠化剂和各种功能添加剂调制成的，与润滑油相比，润滑脂呈半固态状（膏状），可用于密封性较差的部位润滑。汽车除了使用各种润滑油外，还有许多部位需要使用润滑脂。汽车、铁路机车等车辆用润滑脂，约占润滑脂总量的35～40%。车辆润滑脂是机动车辆所用各种润滑脂的总称。车用润滑脂主要油三类：一类是底盘脂，用以球节、转向节、万向节和底盘其它部件的定期润滑；第二类是轮毂脂，适用于轮毂轴承的定期润滑；第三类是水泵轴承脂。车用润滑脂应具有以下功能：良好的抗磨性能，能够经受重负荷、极压状态下的摩擦；良好的氧化安定性和耐高温性，能够长期使用；低温性能好，冬季不凝固结块，仍然保持一定的流动性；良好的防锈和抗水性能。通常，底盘润滑脂应推荐使用温度范围在-20～120℃的极压锂基润滑脂，轮毂脂和水泵轴承脂选用温度范围在-20～120℃的通用锂基润滑脂。为了方便使用，简化品种，我国还开发了一种汽车通用锂基润滑脂，该脂适用于-30～120℃的温度范围汽车各用脂部位的润滑。汽车通用锂基润滑脂采用羟基脂肪酸锂皂稠化精制矿物油而成，具有良好的机械安定性、防锈性、氧化安定性和防水性。4.2工业润滑油工业用润滑油种类较多，使用条件复杂，但常用的主要有齿轮油、液压油、汽轮机油、轴承油、压缩机油、冷冻机油、真空泵油、电器用油和工艺用油等。4.2.1工业齿轮油工业齿轮油是用于各种机械设备齿轮及蜗轮蜗杆传动装置的润滑油，在使用过程中起到润滑、冷却、清洗及防腐防锈等作用。按齿轮封闭形式的不同，齿轮传动装置又有闭式和开式两种。工业齿轮的使用条件经常是处于高温、高负荷、多水及多灰尘的污染场合，从润滑条件考虑，工业齿轮油应该具有以下几方面的性能要求：1）适当的粘度和良好的粘温性能；2）良好的热氧化安定性；3）极压性能要求比车辆齿轮油低，但抗乳化性、防腐防锈性能要求较高；4）良好的抗泡性能；5）对于开式齿轮油，还要求具有良好的沾附性和抗水性。（1）闭式齿轮油以精制润滑油馏分为基础油，加入多种类型添加剂调制而成，按用途及载荷能力可分为抗氧防锈型齿轮油L-CKB、中负荷或普通工业齿轮油L-CKC和重负荷或极压型工业齿轮油L-CKD；每种产品按40℃运动粘度又可分为68#、100#、150#、220#、320#、460#、680#等多个粘度牌号，可满足多种齿轮传动装置的润滑需求。1）抗氧防锈型齿轮油L-CKB的性能要求与选用抗氧防锈型齿轮油具有良好的抗氧、防锈、抗乳化及抗泡沫性能，质量符合美国齿轮制造商协会AGMA250.04R&O的规格要求，与美孚公司的Vawoine、壳牌公司的Vitrea、埃索公司的Newray、BP公司的Energol等油品可互换使用。产品质量符合国家标准GB5903-1995。抗氧防锈型齿轮油适用于润滑齿面应力小于500MPa的一般机械设备的减速箱，使用条件为：最大滑动速度与节圆圆周速度之比υg/υ＜1/3，油温不高于70℃，如一般负荷的直齿轮、斜齿轮和低速、低负荷的蜗轮蜗杆。2）中负荷工业齿轮油L-CKC的性能要求与选用中负荷或普通工业齿轮油除了具有良好的抗氧、防锈、抗乳化及抗泡沫性能外，极压抗磨性能比抗氧防锈型齿轮油有了明显提高，质量水平与美国齿轮制造商协会AGMA250.03EP相当。与壳牌公司的MacomaR、加德士公司的Meropa等油品可互换使用。产品质量满足国家标准GB5903-1995所规定的技术指标要求。中负荷工业齿轮油适用于润滑齿面应力在500～1100MPa之间的密封式圆柱齿轮、斜齿轮及人字齿轮等传动装置，使用条件为：υg/υ＜1/3，油温为5～80℃，如矿山、化工和建材等行业的减速机。3）重负荷工业齿轮油L-CKD的性能要求与选用重负荷工业齿轮油具有优良的极压抗磨、抗氧、防锈、抗乳化及抗泡沫性能，质量水平与美国钢铁公司USS-224或美国齿轮制造商协会AGMA250.04EP相当。可与美孚公司的Gear600系列、壳牌公司的Omala、BP公司的EnergolGR-XP等油品互换使用。产品质量符合国家标准GB5903-1995所规定的要求。重负荷工业齿轮油适用于齿面应力大于1100MPa的重负荷齿轮传动装置的润滑，使用条件为：υg/υ＞1/3，油温为5～120℃，如冶金行业的轧机等设备。（2）开式齿轮油开式齿轮油具有较高的粘度和良好的沾附性，能够沾附在摩擦副表面形成油膜而起到润滑作用，可用于非密闭式的齿轮及链条等系统的润滑。从组成划分，开式齿轮油有沥青质和非沥青质两种；从使用方式划分，开式齿轮油又可分为稀释型和非稀释型；根据载荷条件，开式齿轮油有普通开式齿轮油、中负荷开式齿轮油和重负荷开式齿轮油三大类。1）普通开式齿轮油本产品以矿物油馏分为基础油，添加防锈等添加剂及适量沥青质而制得的非稀释型开式齿轮油，具有一定的沾附性，能够在齿轮、链条表面形成一层油膜，起到防锈、防腐、抗磨及润滑作用。该产品适用于开式齿轮、链条和钢丝绳的润滑，如化肥装置的扒料机、油田钻机的链条、挖泥船的大小齿轮等，产品质量符合行业标准SH/T0363-1992。2）中负荷开式齿轮油不含溶剂、沥青、重金属和氯，符合环保要求。具有承载能力和抗擦伤性能良好，能合理保护齿面，热安定性和氧化安定性优异，使用周期长，沾附性及可喷雾性良好等特点。适用于润滑各类中负荷开式齿轮以及装有自动喷雾装置的工业开式齿轮传动装置，产品质量执行企业标准。3）重负荷开式齿轮油 属非溶剂稀释型、非沥青型产品，不含重金属和氯。其抗乳化性、防锈性及润滑性优良，可保证齿轮运转顺畅及防止擦伤，热氧化安定性优异，使用寿命长，沾附性及可喷雾性良好。重负荷型产品适用于润滑各类开式齿轮，特别是重负荷开式齿轮，以及装有自动喷雾装置的工业开式齿轮传动装置。4）高粘度溶剂稀释型开式齿轮油粘度较高，含有稀释溶剂，油中不含氯、不含铅，溶剂易挥发，产品在-30℃低温下仍能够保持流动性，可喷雾性良好，溶剂挥发后能够在齿轮表面形成一层具有韧性、附着力强的防水油膜，可抵御雨、雪、水的冲刷。典型产品为美孚公司的tac325NC/375NC。该产品适用于润滑条件苛刻的开式齿轮，如水泥窑的冠状齿轮和矿石加工设备的开式齿轮。（3）蜗轮蜗杆油产品系列蜗轮蜗杆油主要用于厂矿设备蜗轮蜗杆传动装置的润滑，该润滑油产品以精制矿物油为基础油，以油性剂和抗磨剂为主要添加剂，同时根据性能要求辅以抗氧剂、防锈剂、抗泡剂、破乳剂以及稠化剂和降凝剂等。国外蜗轮蜗杆油目前使用的标准为美军MIL-L-15019E6135、MIL-L-18486B（OS）及美国齿轮制造协会AGMA250.04Comp。我国蜗轮蜗杆油的质量标准为SH/T0094-91，该标准参照了国外美军MIL-L-15019E6135、MIL-L-18486B（OS）及AGMA250.04Comp规格。按质量要求分为一级品与合格品，按使用负荷可分为普通型（或轻负荷）L-CKE和极压型（或重负荷）L-CKE/P两大类，这两大类产品分别按粘度等级（按GB/T3141，40℃运动粘度），通常又可220、320、460、680和1000号五个牌号。1）轻负荷蜗轮蜗杆油L-CKE的规格与选用轻负荷蜗轮蜗杆油质量水平相当于美军规格MIL-L-15019E6135或美国齿轮制造协会AGMA250.04Comp的规格，与美孚公司600W系列、BP公司EnergolDC-C等油品可互换使用。L-CKE普通型系列产品具有良好的油性（摩擦系数小、油膜强度大），良好的抗腐蚀性、防锈性、抗氧化性和抗乳化性，适用于润滑普通蜗轮蜗杆副（载荷参数≤294N/cm2），传动中平稳无冲击，如轻纺、仪表以及船舶等蜗轮蜗杆减速箱使用。2）重负荷蜗轮蜗杆油L-CKE/P的规格与选用重负荷（或极压型）蜗轮蜗杆油除了具有良好的抗腐蚀性、防锈性、抗氧化性和抗乳化性外，还具有优良的抗磨性能。适用于有冲击负荷（载荷参数＞294N/cm2）、滑动速度小于2.5m/s的蜗轮蜗杆减速装置润滑。产品质量相当于美军MIL-L-18486B（OS）及美国齿轮制造协会AGMA250.04Comp规格，与美孚公司600W系列、BP公司EnergolCGRS、壳牌公司的FivelaoilWA等油品可互换使用。（3）电梯油电梯作为一种机械传动装置，要保证它的安全运行，润滑油的选择和使用也十分重要。作为电梯的润滑，除了钢丝绳、立导轨滑板外，主要是主传动装置。电梯的主传动装置一般都由钢铜结构组成，是一种交错轴传动的齿轮结构，具有体积小、减速比大的特点，齿面间除了具有一定的滚动速度外，滑动速度也相当大，而且运转速度必须平稳等。国内开发的33#和34#电梯油，是以精制矿物油为基础油，加入抗氧抗腐剂、活性适中的极压抗磨剂和油性剂等添加剂调制而成，经多年的使用证明效果良好。（4）工业齿轮油的选用方法工业齿轮油及蜗轮蜗杆油有较多的粘度牌号和质量档次，可满足多种使用条件的要求。一般来讲，根据载荷条件选择质量档次的，根据转动速度选择粘度牌号。1）闭式工业齿轮油 闭式工业齿轮油种类的选择可参照表14，一般情况都是根据齿面应力选择产品的质量档次。对于减速器闭式齿轮箱，供油方式是循环或油浴时，粘度级别的选择方法可参照表15。表14闭式工业齿轮油种类的选择齿面接触应力/（N/mm2）齿轮状况使用工况推荐用油＜350一般齿轮传动普通齿轮油CKB低负荷齿轮350～500调质处理，啮合精度等于8级；每级齿数比μ＜8；最大滑动速度与节圆圆周速度之比υg/υ＜0.3，变位系数X1=X2。一般齿轮传动变位系数X1≠X2有冲击的齿轮传动中负荷齿轮油CKC中负荷齿轮500～750调质处理，啮合精度等于或大于8级；最大滑动速度与节圆圆周速度之比υg/υ＞0.3。矿井提升机、露天采掘机、水泥磨、化工机械、水力电力机械、冶金矿山机械、船舶海港机械等齿轮传动。中负荷齿轮油CKC750～1100渗碳、表面淬火后硬度58～62HRC。重负荷齿轮＞1100冶金轧钢、井下采掘时高温、有冲击以及含水部位的齿轮传动等。重负荷齿轮油CKD注：齿轮变位系数X1、X2为正数，当X1=X2时，接触点在啮合段中间；当X1≠X2时，必须选用含减摩添加剂的齿轮油。表15减速器齿轮油推荐粘度小齿轮转速/（r/min）功率/kW粘度等级（40℃）减速比1:10以下减速比1:10以上2000～5000～3.753.75～1515～32～4646～6868～10046～6868～100100～1501000～2000～7.57.5～37.537.5～46～68100～150150～22068～100100～150150～220300～1000～1515～5757～46～150100～220150～32068～150100～220220～460～300～22.522.5～7575～150～220220～320320～460220～320320～460460～6802）开式工业齿轮油对于开式齿轮，美国齿轮制造商协会（AGMA）拥有一套选择粘度的标准，如表16所示。表16开式齿轮油粘度的选择给油方法环境温度/℃与推荐粘度（98.9℃）/mm2s-1-15～175～3822～48油浴151～216（37.8℃）16～2222～26涂刷（加热）193～257193～257386～536涂刷（冷却）22～2632～41193～257手涂151～216（37.8℃）22～2632～413）蜗轮蜗杆油蜗杆传动与齿轮传动相比，其特点是：传动比大，自锁性好，因此滑动速度大，齿面容易磨损与胶合。因此，蜗轮蜗杆一般都采用青铜制造，蜗杆一般用合金钢或碳钢制造，这样从材质的搭配上起到降低磨损与胶合的作用。但合理选用润滑油更为重要，原则上要用粘度较高、油性较好、有一定抗磨性能且对铜无腐蚀作用的蜗轮蜗杆油，因此工业齿轮油不宜作蜗轮蜗杆的润滑。（5）工业齿轮油的更换在通常情况下，工业齿轮油使用者主要根据腐蚀、锈蚀、沉淀、油泥、粘度变化及污染程度等情况决定是否更换新油。为了定期进行质量监控，我国制定了L-CKC中负荷工业齿轮油的换油标准SH/T0586-1994，如表17所示。当有一项超标时就应更换新油。表17L-CKC工业齿轮油换油标准项目换油指标试验方法外观 异常目测运动粘度变化率/%超过+15或-20GB/T265水分/%（质量分数）大于0.5GB/T260机械杂质/%（质量分数）等于或大于0.5GB/T511铜片腐蚀（100℃，3h）/级等于或大于3bGB/T5096梯姆肯试验OK值/N等于或小于133.4GB/T111444.2.2液压油液压传动装置广泛用于机械设备，如机床液压系统、冶金液压系统和工程机械液压系统等。液压油是液压系统中传递和转换能量的工作介质，在工业润滑油中，液压油约占40～60%，用量最多。液压传动具有许多优点，如元件体积小，重量轻，结构紧凑，传动惯量小，灵敏度高，操作安装灵活方便，传递功率大，易实现自动化操作，易进行无级调速，易实现标准化、系列化、通用化、集成化等。这些优点使液压技术得到迅猛发展，在许多领域都得到了广泛的应用。（1）液压系统对液压油的性能要求液压传动系统由液压泵、控制阀、执行机构和辅助设备等元件组成。其工作原理是利用液压油泵，将电动机或原动机的动能转变为液压能，然后通过控制阀和执行机构完成所要求的动作。在系统中，液压油长期使用，一般从几年到数十年。液压油除实现能量的传递和转换外，还起到润滑、冷却、防锈和减震等作用，同时经受各种压力、温度和剪切等因素的影响。粘度是液压油的主要性能之一，粘度太低，容易引起泄漏和增加磨损，使系统压力不易保持；粘度过高，则使泵吸入阻力增大，易产生气阻，引起震动和噪音，功率损失增大以及使操作灵敏度降低等。随着液压元件向着大功率、小型化、高压、高速和大流量方向的发展，要求液压油既要有良好的流动性，又要有良好的润滑性和抗磨性。液压油必须适应液压系统的设计要求，一般应具备以下几方面的性能：1）适宜的粘度和良好的粘温性能；2）良好的润滑性能；3）良好的氧化安定性；4）良好的防腐防锈性能；5）具有良好的消泡性和空气释放性；6）良好的抗乳化性及水分离性；7）良好的密封材料适应性；8）抗燃性高；9）剪切安定性好；10）蒸汽压低；11）热膨胀系数低。（2）液压油的分类液压油的分类有多种方式，有以下几个方面：按用途分类：航空液压油、船舶液压油、车用液压油、机床液压油、特种液压油等；按抗燃烧特性分类：易燃型和难燃型；按基础油分类：矿油型和合成型。我国等效采用国际标准ISO6743-1982，制定了液压系统用油分类标准GB7631.2-1987，如表18所示。此外，液压油还根据使用压力进行分类：如表19所示。表18液压油分类GB7631.2-1987具体应用组成和特性符号典型应用备注液压导轨系统用油（易燃）无抗氧剂的精制矿物油HH精制矿油，改善了抗氧性和防锈性HL抗磨性的HL油HM高负荷部件的一般液压系统改善粘温性的HL油HR粘温性的HM油HV用设备无特定难燃性的合成液HS特殊性能粘—滑性的HM油HG液压与滑动轴承导轨合用润滑系统的机床，在低速下使振动或间断滑动（粘—滑）减为小需要难燃液的场合（难燃）水包油乳化液HFAE含水量大于80%水的化学溶液HFAS水乳化液HFB含水量小于80%合物水溶液HFC磷酸酯无水合成液HFDR可能对环境和健康有害，应小心。烃无水合成液HFDSHFDR和HFDS混合的无水合成液HFDT它成分的无水合成液HFDU表19液压油的压力分类压力分级低压中压中高压高压超高压MPa0~2.52.5~8.08.0~16.016.0~32.0>32（3）液压油的规格高档化是润滑油发展的趋势。液压油的不断高档化是基于工作压力不断上升，且对摩擦付的减磨润滑要求越来越高。当然，液压油的品种规格随之越来越多，国外多由液压设备制造厂商提出规格牌号，如美国Denison泵公司、Vickers叶片泵公司、Cincinnati等公司都有自己适用的油品规格牌号，其中以Denison公司HF-0规格要求最高。1994年，我国参照法国、德国及一些国外公司标准，制定了矿物油和合成烃型液压油标准(GB11118.1-94），包括HL、HM、HV、HS、HG等五个品种。该标准强调了油品的热、氧化安定性、载荷能力、过滤性、水解稳定性、抗泡性和空气释放性等。我国矿物油和合成烃型液压油标准基本已与国际接轨。1）L-HH液压油L-HH液压油是一种无剂的精制矿物油，质量高于全损耗系统系统用油L-AN（机械油），这种油品虽然列入分类中，但液压系统不宜使用，我国无此类油品及其标准。2）L-HL液压油L-HL液压油是由精制程度较高的中性油为基础油，加入抗氧、抗泡和防锈添加剂调制而成，适用于机床等设备的低压润滑系统。目前我国HL液压油有15、22、32、46、68和100六个粘度牌号（按40℃运动粘度划分），而且只设一等品。3）L-HM抗磨型液压油L-HM液压油是在防锈、抗氧液压油的基础上改善了抗磨性能而发展成的抗磨液压油。这种液压油采用深度精制和脱腊的中性油为基础油，加入抗氧剂、抗磨剂、防锈剂、金属钝化剂、抗泡剂等调制而成，可满足中、高压液压系统油泵等抗磨部件的抗磨性要求，适用于性能要求较高的大型进口液压设备。从抗磨剂的组成