润滑油基础知识课件

润滑油基础知识

润滑油基础知识润滑油脂有四种不同的来源：动物植物矿物或合成油。车用润滑油一般只使用矿物基础油和合成基础油（或两者混合而成的半合成基础油）。润滑油脂的来源润滑油脂有四种不同的来源：润滑油脂的来源润滑油的组成基础油添加剂+润滑油润滑油的组成基础油添加剂+润滑油基础油

基础油原油的组成烃类化合物非烃类化合物烷烃环烷烃芳香烃含硫化合物含氧化合物含氮化合物胶质沥青质原油的组成烃类化合物非烃类化合物烷烃环烷烃芳香烃含硫化合物含以K值划分:石蜡基原油,K>12.1中间基原油,11.5<K<12.1环烷基原油,10.5<K<11.5原油的特性因素K值:表征石油馏分烃类组成的一种特性数据原油的组成以K值划分:原油的组成石蜡基原油,烷烃和长侧链环烷烃的含量较高,芳烃和非烃类的含量较低,可制成粘-温性能很好的基础油,环烷基原油,粘-温性能不佳,但含蜡量低,可用于倾点要求很低而不要求粘-温性能的润滑油,如:变压器油,冷冻机油中间基原油,可用于粘-温性能要求不高或无要求的润滑油原油的组成石蜡基原油,烷烃和长侧链环烷烃的含量较高,芳烃和非烃类的基础油不同的润滑油具有不同的性能和特性，他们唯一的共同点是：都有一种重要组成部分----基础油。基础油约占润滑油的75~95%.基础油不同的润滑油具有不同的性能和特性，他们唯一的共同点是：4-BaseOils矿物基础油普通矿物基础油加氢精制油合成基础油聚α烯烃PAO聚烷基乙二醇PAG烷基苯酯聚异丁烯PIB基础油由原油精制而得通过化学合成而得基础油4-BaseOils矿物基础油合成基础油基础油由原油精制基础油分类硫含量(%)饱和烃含量(%)VIGroupI>0.03<9080~120GroupII<0.03>9080~120GroupIII<0.03>90>120GroupIV所有的聚α烯烃GroupV所有其他不属于GroupI,II,III,IV的基础油分类基础油分类硫含量(%)饱和烃含量(%)VIGroupI>正构烷烃:nP异构烷烃:iP芳香烃:A环烷烃:N(Compressors)矿物基础油的组成正构烷烃:nP芳香烃:A(Compressors)矿矿物基础油原油经复杂的精炼分离后可制成矿物基础油。其理化特性取决于原油。它是一种最常使用的基础油，主要用于汽车用油和工业用油。溶剂精制法生产的基础油加氢裂解法生产的基础油

基础油矿物基础油基础油普通矿物基础油:溶剂精制主要是烷烃(iP&nP):68%->溶剂精制中性油(NS):<150Cst@40°C->溶剂精制光亮油(BSS):>460Cst@40°C加氢精制油:经化学处理后,异构烷烃含量增加,芳香烃含量减少

->改良了性能但价格升高!!!

矿物基础油普通矿物基础油:溶剂精制矿物基础油馏份0矿物基础油加工生产流程-常压蒸馏溶剂油C10~C12煤油

C11~C14柴油–民用燃料C13~C21常压馏份重油C19~C25气体(丁烷,丙烷)C3,C4加热炉温度380℃原油常压蒸馏残渣

>C20<180℃>380℃汽油C5~C11365℃~380℃250℃~365℃200℃~250℃180℃~200℃气体(甲烷,乙烷)C1,C2节馏馏份0矿物基础油加工生产流程-常压蒸馏溶剂油煤油

C11馏份1矿物基础油加工生产流程–减压蒸馏馏份2馏份3馏份4加热炉温度400℃

常压蒸馏残渣柴油油5粘度丙烷脱沥青减压蒸馏

减压残渣沥青馏份1矿物基础油加工生产流程–减压蒸馏馏份2馏份矿物基础油生产加工流程粘度指数倾点颜色稳定性馏份1馏份2馏份3馏份4油5糠醛抽提芳香族成份85N150N330N600NBSS脱蜡M.E.K/甲苯加氢精制石蜡馏份0100N85S馏份1矿物基础油生产加工流程粘度指数倾点颜色稳定性馏份1馏份2矿物基础油加工生产装置图常压蒸馏

减压蒸馏矿物基础油加工生产装置图常压蒸馏减压蒸馏脱蜡之前的冷却单元加氢精制脱蜡转鼓矿物基础油加工生产装置图脱蜡之前的加氢精制脱蜡转鼓矿物基础油加工生产装置图合成基础油合成基础油是经过化学加工，它含有甘醇、酯类或聚a-烯烃。其性能优于矿物基础油，因为它的抗热能力、抗氧化能力及粘度指数均比矿物基础油好。有两种合成基础油被常用于润滑油的生产：----酯类----合成烃，特别是乙烯制成的聚-α-烯烃

PolyAlphaOlefin基础油合成基础油基础油矿物基础油优点缺点*价格低*总体性能良好,不足之处可用添加剂进行补偿*与合成橡胶相容性好粘度指数不是很高倾点相对较高抗氧化能力有限较高的挥发性溶解添加剂的能力差矿物基础油优点缺点优点缺点加氢矿物基础油*在使用中具有稳定的高粘度指数*成品润滑油的挥发性较低*与合成橡胶的相容性好倾点相对较高有限的抗氧化能力溶解添加剂的能力差价格相对较高优点缺点加氢矿物基础油优点缺点*在使用中具有的高粘度指数*挥发性低*倾点低*抗氧化能力非常强*热稳定性好价格高合成基础油--聚烯烃(PAO)优点缺点合成基础油--聚烯烃(PAO)合成基础油--酯优点缺点*高粘度指数*挥发性低*倾点低*抗氧化能力非常强*热稳定性好价格高对合成橡胶有侵蚀性

合成基础油--酯优点缺点基础油对比矿物基础油加氢裂化加工矿物基础油高粘度指数特高粘度指数合成基础油聚烯烃酯可变粘度指数抗氧化能力低温下的流动性挥发性价格基础油对比矿物加氢裂化加工矿物基础油高粘度特高粘度合成基础油添加剂添加剂添加剂是专门为改进润滑油的某一种性能而研制的化学产品。添加剂在成品油中的含量约为5~25%：或用于加强基础油的某些特性；或用于增加基础油原本没有的特性。添加剂添加剂是专门为改进润滑油的某一种性能而研制的化学产品。添加剂添加剂的种类添加剂的种类主要有：粘度改进剂抗磨剂抗氧化剂清净剂分散剂抗腐蚀剂降凝剂抗泡沫剂抗极压添加剂根据所需性能要求，成品润滑油包含几种不同的添加剂成分。添加剂的种类添加剂的种类主要有：用途

减少摩擦,改善润滑油的抗磨损特性,增强润滑油在部件中的抗磨损能力工作原理 在金属表面部件形成一层保护膜组成结构二硫代磷酸盐(主要是锌盐)含磷的酯抗磨添加剂用途抗磨添加剂极压添加剂(EP)用途 防止被润滑的部件因承受高负荷而使油膜破裂组成成份硫/磷化合物硼酸盐应用场合 传动系统:齿轮箱,传动箱,传动轴...极压添加剂(EP)用途用途 使润滑油所润滑的部件保持清洁状态

工作原理 具有清净作用的成份,可防止因燃烧所产生的残碳和氧化产物在金属表面沉积,作用就如同肥皂在水中组成结构有机部分:酚盐,磺酸盐,水杨酸盐金属成份:钙,镁,钡清净剂用途清净剂发动机因使用清净能力不足的机油而带来的后果:使活塞的冠部积聚漆膜和沉积物使活塞环，槽部位产生沉积物,使活塞环无法自由移动磨损缸套使其失去密封，卡紧清净剂发动机因使用清净能力不足的机油而带来的后果:使活塞的冠部积聚用途

将发动机燃烧过程中产生的油烟或因氧化产生的杂质悬浮在油中工作原理 防止固体残渣聚集,减少在发动机冷部件上产生沉积(油泥)

组成结构

芳香族氮化合物(无灰分) 例如:琥珀酸化合物分散剂用途

将发动机燃烧过程中产生的油烟或因氧化产生的杂质悬浮在油发动机因使用分散效果不好的机油而带来的后果:油管堵塞粘卡(例如:连杆等...)分散剂发动机因使用分散效果不好的机油而带来的后果:油管堵塞粘卡(“热式”发动机

(柴油机)

清净性能更为重要“冷式”发动机

(汽油机)

分散性能更为重要发动机油清净/分散能力的要求“热式”发动机

(柴油机)

“冷式”发动机

(汽油用途

防止机油在使用过程中氧化

工作原理

抗氧化成份会干扰氧化反应,并减缓这种反应

组成结构芳香族成份:苯酚,酚盐,芳香胺...“硫/锌”成份:二硫代磷酸锌...

抗氧化剂用途

防止机油在使用过程中氧化

抗氧化剂用途

保护被润滑的部件,防止其被腐蚀

组成结构酯磺酸盐脂肪酸胺

防锈剂用途防锈剂用途

改进石蜡基油在低温条件下的性能

组成结构

与粘度改进剂具有相同化学成份的聚合物

倾点抑制剂--降凝剂(PPD)用途

倾点抑制剂--降凝剂(PPD)工作原理 该添加剂并不能阻止产生石蜡结晶,但是会干涉晶体的结构,从而:减缓石蜡结晶的形成速度减小石蜡结晶体的尺寸改变石蜡结晶体的形状,平板状

针状降低石蜡结晶体之间的吸附性倾点抑制剂--降凝剂(PPD)工作原理倾点抑制剂--降凝剂(PPD)用途

减小润滑油在使用条件下产生泡沫的趋向:因加入其它添加剂。清净剂在油中的作用就如同肥皂在水中：它的作用是清洁发动机，但是可能会产生泡沫。或因润滑油路系统的设计问题，导致润滑油流动时产生紊流，从而使空气与润滑油混合并产生气泡。机油流动,很剧烈的搅拌...成分：主要是硅油，或者是非硅型的烷基丙烯酸盐。消泡剂用途

减小润滑油在使用条件下产生泡沫的趋向:消泡剂摩擦改进剂用途在边界润滑条件下防止金属部件直接接触,减少摩擦和磨损工作原理

粘附在金属摩擦表面形成吸附膜,减小互相接触的金属件之间的摩擦,这种膜的强度较矿物油膜高,从而起到特别的润滑作用摩擦改进剂用途碱性添加剂用途

在发动机油中中和因燃烧而产生的酸性物质工作原理 存在于润滑油中的添加剂会中和产生的酸性物质组成结构 有机金属化合物发动机油中和酸性物质的能力叫做TBN

(总碱值)

单位:mgKOH/g碱性添加剂用途

在发动机油中中和因燃烧而产生的酸性物质发动机粘度改进剂(VM)用途

保证油品有足够的:在高温条件下的粘稠性:保证油膜强度，避免运动部件之间的接触在低温条件下的流动性:有利于启动(在冬季)

在高温时体积增大:阻止流动增稠在低温时体积减小:不影响流动弱的稠化作用

温度添加剂分子工作原理粘度改进剂(VM)用途

保证油品有足够的:在高温时体积增大组成成份聚甲基丙烯酸酯(PMA)乙烯丙烯共聚物(OCP)聚异丁烯(PIB)聚乙戊二烯苯乙烯-异物二烯共聚物苯乙烯-丁二烯共聚物(SBC)

粘度改进剂(VM)组成成份粘度改进剂(VM)粘度改进剂(VM)--剪切作用开始时的添加剂分子分子的塑性(可逆的)变形不可逆的分子断裂…..基础油粘度-----基础油+VM粘度100℃时的粘度粘度改进剂(VM)--剪切作用开始时的添加剂分子分子的塑性粘度改进剂(VM)--永久性和暂时性的粘度损失新油一百度C时的粘度使用中的油品Mm2/s由基础油带来的粘度/由VM带来的粘度/粘度的暂时变化/粘度的长久变化新机油的粘度,发动机处于未运转状态机油的长久粘度=使用中机油的粘度,发动机处于未运转状态机油工作中的实际粘度=使用中机油的暂时粘度,发动机处于运转状态粘度改进剂(VM)--永久性和暂时性的粘度损失新油一百度C(X):Notalways不同润滑油中添加剂的使用(X):Notalways不同润滑油中添加剂的使用润滑油配方的确定

润滑油配方的确定首先从基础油开始：可能是矿物油、合成油或是两者的混合。根据润滑油的预定使用目的，设计师将确定几种可行配方。经过一系列的实验室测试，再选择最适合的配方。第一次选择后将是发动机台架试验阶段，然后再进行选择，并改进已选定的一个或几个配方。润滑油配方的确定首先从基础油开始：可能是矿物油、合成油或是两者的混合。润滑油润滑油配方的确定在这一系列试验结束后，如果试验结果良好，润滑油符合API、ACEA标准及主要汽车制造商的技术要求。最后将进入汽车行驶试验阶段：把新设计的润滑油使用于汽车上，在正常行驶条件下运行几十万公里。行驶试验完成后，如果证明新油的效果良好，那么这种油品将获得试验所用汽车的制造商的认可。润滑油配方的确定在这一系列试验结束后，如果试验结果良好，润滑润滑油配方的确定实验室试验氧化试验空气氧化和高温的共同作用下导致润滑油的老化：这就是氧化作用。在实验室的的氧化试验中，温度非常高，可以加剧氧化作用和加快氧化过程（正常情况下这个过程需较长的时间）。腐蚀试验抗腐蚀作用是润滑油的主要作用之一。因此，必须了解润滑油和各种金属面之间产生的反应，必要时作相应的改动。化学相容性试验此试验的目的是确定润滑油与不同材料的相容性，例如：通过特殊的试验，可以确认一种润滑油与密封连接件的可相容性。润滑油配方的确定实验室试验润滑油配方的确定实验室试验储存稳定性试验某些润滑油是由非完全混合于油品的物质组成：因此必须通过特殊的试验测定润滑油在各种温度下储存时的稳定性。分散性试验此试验的目的是确定油品保留悬浮微粒的能力。如果悬浮微粒被分离出来，将对润滑油的使用性能产生不利影响。例如：内燃机产生的残炭（积炭）有一部分被润滑油吸收。润滑油必须使这部分积炭保持悬浮状态，避免因积聚而导致油路堵塞。润滑油配方的确定实验室试验润滑油配方的确定实验室试验剪切试验此试验是为了测定润滑油抗机械剪断作用（可能会破坏某些成分的分子结构）的最大或最小能力。压力试验没有任何仪器可以直接测试润滑油油膜的最大或最小抗压能力。在实验室，只能通过台架试验对影响压力抗力的各种因素进行测试，并通过测试结果得出各种参数（粘稠度、油膜强度、高压、极压）。润滑油配方的确定实验室试验润滑油配方的确定台架试验化验室试验完成后，将进行台架试验。台架试验是在模拟机上进行，并在设定的条件下运行。发动机试验发动机试验是用于测定润滑油在汽油发动机或柴油发动机上的工作情况。润滑油的每一种特性都经专门的试验测定。没有任何发动机试验可以同时测出润滑油的所有特性。发动机台架试验可以使用多缸（多数用于汽车发动机）或单缸发动机。

齿轮试验此试验是在真正的机械条件下检验润滑油的内部粘合力和抗压能力。根据不同的齿轮类型和试验条件，使用不同的试验方法。润滑油配方的确定台架试验润滑油配方的确定行车试验实验室试验和台架试验是润滑油开发的必经阶段。然而，不管这些试验是如何精确，不管试验的程序设计得如何完善，试验的结果只能告诉我们：只有真正的行车试验才能真实地反映润滑油是否适合使用。真正的行车试验有两个优点：可以根据所需润滑的各类型机器的要求对润滑油的配方进行调整；可以对以完成的台架试验的准确性和所使用方法反馈重要信息。润滑油配方的确定行车试验润滑油配方的确定行车试验行车试验往往花费大且耗时长，因为必须在同一种类的不同机器上进行试验并做统计分析，甚至为避免机械缺陷的原因，通常相同的试验要重复做几次。必须在以下前提下得出试验的结论：试验的全过程必须有专业技术人员跟随，在运行过程中定期取样化验，在试验结束后，检查和对机械零件进行评估。润滑油配方的确定行车试验润滑油的生产

润滑油的生产润滑油的生产润滑油生产就是按工艺配方的要求,将基础油和添加剂按一定的比例混合在一起,并且混合均匀使其达到成品油的质量标准,满足使用要求,这一过程称为润滑油调和.这是一个物理过程.润滑油的生产润滑油生产就是按工艺配方的要求,将基础油和添加基础油添加剂+润滑油润滑油的生产加热搅拌基础油添加剂+润滑油润滑油的生产加热搅拌润滑油的基本性质润滑油的基本性质主要物理-化学性质粘度和粘度指数倾点闪点和燃点抗氧化性

抗泡性和空气释放性防锈和防腐蚀性清净和分散性

主要机械性能:抗磨性和极压性(四球机试验)润滑油的基本性质主要物理-化学性质润滑油的基本性质粘度定义:

当液体在外力影响下进行移动时,液体分子间产生的内部摩擦阻力称为粘度当温度升高时,粘度会下降粘度通常有两种不同表示方式:

运动粘度动力粘度粘度定义:粘度使用的意义减少工作部件之间的摩擦,减少能量的消耗;提高机械效率,延长设备的使用寿命;在发动机中,能保证活塞环的密封,降低润滑油和燃料的消耗;使发动机容易迅速启动,降低摩擦零件的温度粘度使用的意义减少工作部件之间的摩擦,减少能量的消耗;粘度--运动粘度粘度通常通过测量一定体积的流体流过经校准的毛细管的时间来度量。

这种粘度计叫做“毛细管”型。

在这种情况下测得的粘度，叫做“运动粘度”(m)

在一定温度下:

(通常为40℃或100℃〕

m=kt式中 t:流动所用时间

k:相对于毛细管直径的特定常数。粘度--运动粘度粘度通常通过测量一定体积的流体流过经校准的毛“毛细管”型粘度计--工作原理开始结束“毛细管”型粘度计--工作原理开始结束粘度--运动粘度运动粘度可用ASTMD445,ISO3104,DIN51550等方法测量，这些方法是等同的。

运动粘度的单位是:在国际制单位体系中(I.S.单位):m2/s在石油公司中通常使用的单位是:cSt(厘沱)

1cSt=1mm2/s有时会用到的其他单位:SUS(赛波特通用秒)SFS(赛波特重油秒)REDWOOD秒ENGLER度等... 借助ASTMD2161可能能够对这些单位进行转换粘度--运动粘度粘度--剪切速率润滑油周围阻止它流动的机械作用的大小，代表了它的剪切速率。

如果润滑油流动的速度增加，或者润滑油流过的截面积变小，其剪切速率就会升高。粘度--剪切速率粘度--运动粘度的局限性运动粘度中没有考虑到剪切速率的影响。但是，一旦机械零件发生运动，就会存在剪切速率(发动机、变速箱等...).

当润滑油不易流动时，例如在低温时，动力粘度的测定会更为准确。

粘度--运动粘度的局限性运动粘度中没有考虑到剪切速率的影响。粘度--动力粘度动力粘度中考虑到了剪切速率的影响。

动力粘度常在低温条件下测量:

0℃~-40℃

采用这种测量方式的粘度计叫做“旋转粘度计”。在一个浸于润滑油中的转子上施加扭矩，测量润滑油对转动的阻力。粘度--动力粘度动力粘度中考虑到了剪切速率的影响。

粘度--动力粘度的各种测量方式C.C.S.(冷启动模拟机)

冷启动模拟机与发动机在低温下启动的数据有很好的相关性（参照SAEJ300〕。高剪切速率。

M.R.V.(微型旋转粘度计)

评价发动机油的可泵送性（参照SAEJ300〕。低剪切速率。其温度比C.C.S.测量时低10℃。布氏粘度计

这种方法用于测量手动变速箱、自动变速箱和农业机械中的使用的润滑油的粘度（参照SAEJ306〕。这里测得的是在低温和低剪切速率下的粘度。

T.B.S.(锥形轴承模拟器)-RAVENFIELD粘度计

测量发动机油的H.T.H.S.(高温高剪切)粘度(参照SAEJ300)。高剪切速率，温度也很高(150℃)。粘度--动力粘度的各种测量方式减速装置润滑油间隙间隙润滑油马达马达布氏粘度计CCS粘度计测量扭矩阻力测量转速(冷启动模拟机)高剪切速率:10秒-1非常低剪切速率:<10秒-1减速装置旋转粘度计--工作原理弹簧4减速装置润滑油间隙间隙润滑油马达马达布氏粘度计CCS粘度粘度--动力粘度动力粘度是用下列方法测量的粘度:C.C.S.:ASTMD5293M.R.V.:ASTMD4684布氏粘度计:气浴:CECL18A80油浴:ASTMD2983HTHS(高温高剪切)T.B.S.:ASTMD4683RAVENFIELD:CECL36A90,ASTMD4741动力粘度的单位是:在国际制单位体系中(I.S.单位)为:Pa.s在石油公司中通常使用的单位是:P或cP(泊或厘泊)

1P=100cP

1cP=1mPa.s粘度--动力粘度发动机油--SAEJ300(1995年12月)

注: -1mPa.s=1cP;1mm2/s=1cSt

-(1):0W-40,5W-40和10W-40

-(2):15W-40,20W-40,25W-40和40SAE粘度分级在低温(℃)下的启动粘度(mPa•s)ASTMD5293CCS在低温(℃)下的泵送粘度(mPa•s)ASTMD4684MRV无屈服应力在100℃时的运动粘度(mm2/s)ASTMD445在高温(150℃)高剪切(106s-1)条件下的HTHS粘度(mPa•s)ASTMD4683CECL-36-A-90(ASTMD4741)最小最大发动机油--SAEJ300(1995年12月)

注SAEJ306C齿轮用润滑油70W75W80W85W90140250-55-40-26-12---最小4.14.17.011.013.524.041.0最大----24.041.0-SAE粘度分级

布氏粘度为150000cP时的最高温度(℃)ASTMD2983在100℃时的运动粘度

(cSt)ASTMD445SAEJ306C齿轮用润滑油70W-55最小4.1最大ISO工业用油粘度分类(ISO3448)ISO工业用油粘度分类(ISO3448)粘度–应用粘度–应用粘度分级的比较102040608511514017520524028031536540045050055062570075080014424038363432302826242220181612108642460320220150100684632221510143276568085044465048100095090010008A82501409085W80W75W4030605020/15W10W0W/5W85N100N150N330N500N600N40℃时的粘度mm2/s100℃时的粘度mm2/sBSSISO级别AGMA号SAE分级,用于传动油SAE分级,用于发动机油基础油粘度分级的比较10204060851151401752052粘度指数粘度指数(VI)表示在给定的温度范围内，润滑油粘度的变化程度。

粘度随温度变化大:

低VI

粘度随温度变化小:

高VI

在ASTM图表上，粘度/温度线的斜率表明了粘度指数的大小:斜率大,粘度指数低斜率小,粘度指数高粘度指数LowVIGoodVI粘度指数LowVIGoodVI粘度指数怎样得到高粘度指数的润滑油?

选择粘度指数高的基础油

加入粘度改进剂

上述两种方法配合使用

粘度指数怎样得到高粘度指数的润滑油?

粘度指数倾点倾点表示润滑油能够保持流动状态的最低温度。

倾点用ASTMD97,ISO3016方法测量，这两种方法是等