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润滑油常识

1、预备知识
一)摩擦
1)定义
摩擦是一种自然现象。两个物体表面在外力作用下发生相互接触并作相对运动(或运动趋势)时,在接触面之间产生的切向运动阻力称为摩擦力,这种现象就是摩擦。
摩擦是一个能量的转换过程。摩擦过程是一个物体施载于另一个物体的相对运动过程。在摩擦过程中,受力的物体必然发生变形,并行过程中就要消耗能量,消耗的能量便转化为热能,这就是摩擦生热。而摩擦产生的热量又使摩擦表面温度急剧升高。力和热的共同作用,不但将使摩擦表面发生一系列变化,而且还会产生化学反应,同时是表面的物质转化成其他物质。这些变化主要是:
       (1)表面几何形状的变件
       (2)表层晶体缺陷及组织结构的变化
       (3)表面膜的变化
2)摩擦分类
---是指同一物体内部各部分之间发生的摩擦。
---是指两个相互接触的物体表面发生的摩擦。
---当物体在外力作用下对另一物体产生微观弹性位移,但尚未发生相对运动时的摩擦。
---当物体在外力作用下沿另一物体表面相对运动时的摩擦.
滑动摩擦---是指两接触物体作相对滑动时的摩擦。
滚动摩擦---是指一个物体在另一个物体的表面上滚动时产生的摩擦。
---是指在摩擦表面没有任何润滑剂的摩擦。
液体摩擦---是指液体内部发生摩擦。
混合摩擦---是指两种或两种以上的摩擦形式发生于一个摩擦副内的摩擦。
边界摩擦---是指介于干摩擦和液体摩擦间的摩擦。
 
二)磨损
1)   定义
摩损是在一个物体与另一个固体的、液体的或气体的对偶件发生接触和相对运动中,由于机械作用而造成的表面材料不断损失的过程。
磨损具体表现为松脱的细小颗粒(磨屑)的出现,以及表现为受摩擦学负荷表面上材料性质(化学的、物理的、金相组织的、机械工艺的)和形状的(形貌和尺寸、粗糙度、表面层厚度)变化。
2)磨损类型
粘着磨损---由于两摩擦表面间产生粘着现象使材料由一个表面转移到另一个表面而造成的磨损,称为粘着磨损。胶合是粘着磨损中最严重的形式,会造成大片金属被撕脱或表面间完全“咬死”,是齿轮、蜗杆等传动的失效形式之一。
磨粒磨损---硬质颗粒或摩擦表面上的硬质突出物,在摩擦过程中引起脱落的现象,称为磨粒磨损。在开式传动中,许多零件与矿石或泥沙等直接接触,磨粒磨损就是其主要的磨损形式。实验表明,当金属材料的硬度比磨粒的硬度大30%时,被磨表面的磨损量就非常小。
疲劳磨损---这种形式的磨损常出现在滚动轴承、齿轮等中。当接触表面受到很大的循环变化接触应力,经过一定工作循环次数以后,可能在局部表面形成小块的甚至是片状的麻点或凹坑,进而导致零件失效。这种失效形式称为表面疲劳磨损,简称点蚀。
腐蚀磨损---在摩擦过程中,摩擦表面与周围介质发生化学反应或电化学反应的磨损称为腐蚀磨损,腐蚀可在没有摩擦的条件下形成,而相对运动消除了化学反应的生成物,接着表面又受到腐蚀,如此不断反复。
 
三)润滑
1)润滑定义
润滑就是用润滑剂减少(或控制)两摩擦表面之间的摩擦力或其他形式的表面破坏的作用;这里所指的润滑剂是指加入到两个相对运动表面之间,能控制其摩擦或磨损的任何物质,包括润滑油.润滑脂.润滑性件粉末.薄膜材料(粘结干膜.电镀,电泳.溅射;离子镀固体润滑膜.陶瓷膜等)和整体材料(金属基.无机非金属基或塑料基自润滑材料等)
即,润滑是为了减少摩擦和磨损对机械设备造成的危害,而人为的利用不同的物质有不同的摩擦特性,选择那些摩擦和磨损对设备危害较小的物质去替换那些设备危害大的物质,从而达到减少摩擦和磨损造成的各种危害的过程。
注意:a润滑是摩擦和磨损的产物,b润滑是一个人为的过程
 
2)   润滑机理
润滑的机理是根据润滑材料的类型来分类的,通常我们把它分为两类:一类是流体润滑的机理;另一类则是固体润滑的机理。流体润滑又分为完全其体润滑机理和液体润滑机理
 
2、润滑油的组成及定义
我们现在最常用的润滑油使用各种基础油添加不同要求的改性添加剂调和而成.                                在大部分润滑油中,基础油的成分占润滑油组成的75—99%,基础油不同,润滑油的品质也不同。基础油的性能基本上决定了润滑油的品质。添加剂是为了满足润滑油在使用中不同的要求,对润滑油进行改性的添加组分,它只占润滑油的1%—25%。添加剂在润滑油中的作用,主要是弥补或提高基础油中的某些特殊的性能和要求。
 
3、润滑油基础油
1)定义
基础油是润滑油的主要成分,大约占润滑油的8598%. 因此基础油的好坏直接关系到润滑油的品质问题。
        目前用做润滑油的基础油主要来源于矿物油和合成油,矿物油基础油由于炼制技术成熟,原料来源广泛,价格低等许多特点,目前仍然是润滑油的主要原材料,并且应用范围很广。
合成基础油是在矿物油基础油不能满足润滑油的应用要求的条件下开发出来的,由于合成基础油具有比矿物基础油更好的应用特性,虽然生产工艺复杂,成本较高,但是随着工业技术的发展对润滑油的要求越来越高,因而使合成基础油得到了迅速的发展。
 
2)分类
美国API根据基础油组成的主要特性把基础油分成5
I 类为溶剂精制基础油,硫含量>0.03%,饱和烃含量<90%,粘度指数80-120
II类为加氢处理基础油,硫含量<0.03%,饱和烃含量>90%,粘度指数80-120
III类为加氢异构化基础油,硫含量<0.03%,饱和烃含量>90%,粘度指数>120
IV类为聚a-烯烃(PAO)合成油;
V 类为不包括在I-IV类的其他基础油。
基础油可分为矿物油和合成油,第Ⅰ类、第Ⅱ类和第Ⅲ类是矿物油;第IV类和第V类是合成基础油。
 
4、矿物基础油
一)定义
矿油基础油由原油提炼而成。润滑油基础油主要生产过程有:常减压蒸馏、溶剂脱沥青、溶剂精制、溶剂脱蜡、白土或加氢补充精制。 1995 年修订了我国现行的润滑油基础油标准,主要修改了分类方法,并增加了低凝和深度精制两类专用基础油标准。矿物型润滑油的生产,最重要的是选用最佳的原油。
矿物基础油的化学成分包括高沸点、高分子量烃类和非烃类混合物。其组成一般为烷烃(直链、支链、多支链)、环烷烃(单环、双环、多环)、芳烃(单环芳烃、多环芳烃)、环烷基芳烃以及含氧、含氮、含硫有机化合物和胶质、沥青质等非烃类化合物。
 
二)分类
矿油是指通过润滑油加工工艺得到的润滑油高、低粘度组分,中国的行业标准按粘度指数(VI)分为五类:
①低粘度指数基础油(代号:LVIVI < 40
②中粘度指数基础油(代号:MVIVI = 40-80
③高粘度指数基础油(代号:HVIVI 95
④很高粘度指数基础油(代号VHVIVI 120
⑤超高粘度指数基础油(代号UHVIVI 140
基础油粘度等级采用赛氏通用粘度(秒)划分:
  ①      粘度组分称为中性油(Neutral),以100℉(37.8℃)赛氏通用粘度(秒)表示,如150N等;
  ②      粘度组分称为光亮油(Bright Stock),以210℉(98.9℃)赛氏通用粘度(秒)表示,如150BS等。
 
三)性能特点
传统炼制工艺生产的矿物油的特点:
传统练制的矿物油是通过减压分馏,截取减三、减四线上的馏分油,添加抗氧剂、防锈剂以及一些抗磨剂、粘指改进剂等制成。其特点是:工作温度范围窄,粘温特性差,           抗氧化性差,润滑性好,污染环境。
新工艺炼制的矿物油特点:
这类油是80年代后期才出现的,由于原油的练制方法的改进和新型的加氢裂化技术在润滑油基础油练制上的突破,使润滑油的质量有了明显的提高,这类油的特点是低温流动性好、粘指高、蒸发损失小、积碳少、润滑性好,和碳氢合成油没有多大的差别。但抗氧化能力较差,高温性能不如碳氢合成油。整体性能主要在添加剂
 
5、合成基础油
一)定义
合成基础油完全是采用有机合成方法制备的,具有稳定化学结构和特殊性能的润滑油。制备合成基础油的原料可以是动植物油脂,也可以用石油或其它化上产品。在化学组成上,合成基础油的每一个品种都是单一的纯物质或同系物的混合物。构成合成基础油的元素除碳、氢之外,还包括氧、硅、磷和卤家等。在碳氢结构中引入含有这些元素的官能团是合成基础油的主要特征。
二)分类
根据合成润滑油基础油的化学结构,美国材料试验学会(ASTM)特设委员会制定了一个合成润滑油基础油的试行分类法,将合成润滑油基础油分为:
聚α—烯烃油 合成环烷烃
烷基苯 双酯
聚丁烯 多元醇酯
磷酸酯                                                聚酯
硅油                                               聚醚
硅酸酯 卤代烃                                             
聚苯醚 氟油
三)性能
抗氧化性好
润滑性能好
粘温特性好
工作温度宽
较低的挥发性
低温性能好
优良的抗燃性
化学稳定性较高和抗辐射性能好
制作工艺复杂,成本高
 
2.1.2.5 矿物油与合成油的性能比较
性 能 矿 物 双 酯 多元醇酯 聚  醚 聚α-烯烃
粘温特性 较好 很好
低温特性 较好 较好
氧化稳定 较好 较好
高温稳定 较好 较好 一般
蒸发损失 较好 很好 一般
抗燃性 较好 较好 较好 较好
抗腐蚀性 很好 一般 一般 较好 很好
水解稳定 很好 一般 一般 较好 很好
承载能力 很好 较好 很好 很好
毒  性 一般 很好
生物降解 一般
 
6润滑油添加剂
润滑油生产的核心技术是添加剂,也是技术秘密最多的一个行业。
    添加剂一般为各种极性化合物、高分子聚合物和含有硫、磷、氯等活性元素的化合物。在基础油中加入少量的这些化合物,使其各种性能呈现崭新的特性,得到更为满意的油品。
    为了改善润滑剂的性能而加入其中的某些物质称为添加剂。添加剂的种类很多,常见的有极压添加剂、油性剂、粘度指数改进剂、抗腐蚀添加剂、消饱添加剂、降凝剂、防锈剂等。在重载接触副中使用极压添加剂,能在高温下分解出活性元素与金属表面起化学反应,生成一种低剪切强度的金属化合物薄层,可以增进抗粘着能力。
 
7、润滑油主要性能
1)理化性能
润滑油的理化性能是润滑油必须具备的性能,这些性能缺一不可.如果润滑油没有这些性能,那就不能起润滑作用了。
    润滑油的物理化学性能是决定其使用性能的基础,并且是由其分子组成所决定的.因此.判断一种润滑油是否符合某种机械的使用要求,苜先必须对其进行理化性能测试。在各种润滑油的标准中主要是对其理化性能要求进行规定的测试,润滑油的理化性能得测试方法各国基本上都已标准化了,而且基本上均能互相通用。由于润滑油的理化性能对润滑油的选择和使用有很大的影响,所以我们要详细地介绍润滑油的理化性能。
    通常我们把润滑油的理化性能分为三类
a:润滑油的物理性能
b:润滑油的化学性能
c:润滑油的使用性能
1润滑油的物理性能
包括粘度、粘度指数、密度、折光指数、色度、相对分子质量、吸水性、表面张力、抗泡性、空气释放性、抗乳化性、机械杂质、压缩性等。
 
2)润滑油的化学性能
包括酸值、中和值、总碱值、氧化安定性等。
 
3)润滑油的使用性能

包括低温流动性、剪切安定性、挤压抗磨性、抗腐蚀性、抗乳化性、抗泡性、储存安定性、热安定性、水解安定性、相溶性等。

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