潤滑油基本原理

1、潤滑油基本原理潤滑油基本原理 為何我們要用潤滑油為何我們要用潤滑油？ S冷卻冷卻 S清凈清凈 S密封密封 S潤滑潤滑 潤滑油的功能冷卻潤滑油的功能冷卻 S實(shí)物實(shí)物 S液體液體 (粘度粘度) S熱傳導(dǎo)熱傳導(dǎo) (穩(wěn)定穩(wěn)定, 沉積沉積) 潤滑油的功能潤滑油的功能 清凈清凈 S流體性流體性(粘度粘度) S穩(wěn)定性穩(wěn)定性 S乳化性乳化性 S清凈性清凈性 S潤滑性潤滑性 潤滑油的功能密封潤滑油的功能密封 S粘度粘度 w(可溶解性與穩(wěn)定度可溶解性與穩(wěn)定度) = 效率效率 S潤滑性潤滑性 潤滑油的功能潤滑潤滑油的功能潤滑 S粘度粘度 w互溶性互溶性 w溶解度溶解度 S潤滑性潤滑性 w化學(xué)的結(jié)構(gòu)性化學(xué)的結(jié)構(gòu)性 w

2、添加劑添加劑 沖擊潤滑油的有效性沖擊潤滑油的有效性 主要因素主要因素 S粘度粘度 S穩(wěn)定性穩(wěn)定性 S滑潤性滑潤性 影響潤滑界面的主要因素影響潤滑界面的主要因素 S粘度粘度 S負(fù)載負(fù)載 S速度速度 負(fù)載負(fù)載 速度速度 粘度粘度 潤滑界面的摩擦系數(shù)潤滑界面的摩擦系數(shù) （邊界（邊界 / 彈液動彈液動 / 液動液動 三區(qū)的潤滑定義）三區(qū)的潤滑定義） 液動潤滑液動潤滑 彈液動潤滑彈液動潤滑 粘度粘度 x速度速度 摩擦系數(shù)摩擦系數(shù) 邊界潤滑邊界潤滑 粘度粘度 S液動的液動的 S 彈液動的彈液動的 W N S磨損最小化磨損最小化 S 效率最大化效率最大化 粘度級別粘度級別 - ISO 級別級別 工業(yè)潤滑油的

3、工業(yè)潤滑油的ISO粘度級別系統(tǒng)粘度級別系統(tǒng) 級別數(shù)級別數(shù)最小最小最大最大級別數(shù)級別數(shù)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 粘度級別粘度級別- SAE 分級分級 SAE粘度粘度 (cP) at粘度粘度 粘

4、度粘度溫度溫度 (C)at 100C 級別級別 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 潤滑油的粘度潤滑油的粘度-溫度特性溫度特性 1 10 100 1000 10000 100000 -300306090120 150 180 210 240 270 300 溫度溫度 (F) PAO ISO 68 (高粘度指數(shù)高粘度指數(shù)) 環(huán)烷烴環(huán)烷烴 ISO 68 (低低 粘度指數(shù)粘度

5、指數(shù)) 粘度粘度 (cSt) 粘度溫度的關(guān)系粘度溫度的關(guān)系 粘度指數(shù)粘度指數(shù) (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 粘度指數(shù)時油的粘度同時在粘度指數(shù)時油的粘度同時在 100C 時與時與U粘度相粘度相 等等 H:在在100VI 的油品在的油品在 40C 時的粘度時的粘度 在在 100C 時與時與U粘度相等粘度相等 40C100C 粘度粘度 U H L 潤滑油的典型粘度指數(shù)潤滑油的典型粘度指數(shù) 潤滑油的類型潤滑油的類型 粘度指數(shù)粘度指數(shù) 礦物油礦物油 1,000,000 酯類油酯類油110 500 4,900 聚醚類（聚

6、醚類（PAG）120 570 8,800 硅油硅油 160 700 48,000 S- 粘度粘度 - cSt 40C 潤滑油與制冷劑的粘度溫度特性潤滑油與制冷劑的粘度溫度特性 1 10 100 1000 0306090120150180210240270300 溫度溫度 (F) 粘度粘度(cP) 0% 稀釋稀釋 10% 稀釋稀釋 20% 稀釋稀釋 PAG (ISO 68) and HFC 134a 潤滑油與制冷劑的粘度溫度特性潤滑油與制冷劑的粘度溫度特性 1 10 100 1000 0306090120150180210240270300 溫度溫度 (F) 粘度粘度 (cSt) 0% 稀釋稀釋

7、 20% 稀釋稀釋10% 稀釋稀釋 多元醇酯油（多元醇酯油（POE） (ISO 68) and HFC 134a 總結(jié)總結(jié) S粘度通常是選擇潤滑油的首要考慮粘度通常是選擇潤滑油的首要考慮 S高粘度指數(shù)的潤滑油相對溫度的變化較高粘度指數(shù)的潤滑油相對溫度的變化較 低低 S溫度和壓力能很明顯的改變潤滑油的粘溫度和壓力能很明顯的改變潤滑油的粘 度度 S制冷劑的稀釋也能明顯的降低潤滑油的制冷劑的稀釋也能明顯的降低潤滑油的 粘度粘度 穩(wěn)定度穩(wěn)定度 潤滑劑潤滑劑 黑色沉淀黑色沉淀, 油泥油泥, 結(jié)膠結(jié)膠 高溫高溫 劣化劣化 粘度增加粘度增加 各種問題各種問題 換油換油 促進(jìn)潤滑油劣化的因素促進(jìn)潤滑油劣化的因

8、素 S溫度：溫度： 壓縮壓縮, 摩擦生熱摩擦生熱 S氧氧: 空氣空氣 S催化劑催化劑: 金屬表面金屬表面 (鐵粉鐵粉) 金屬表面金屬表面 氧氧 熱熱 潤滑油劣化的機(jī)構(gòu)潤滑油劣化的機(jī)構(gòu) 起始階段起始階段RH - R 傳播階段傳播階段 R + O2 - ROO ROO + RH - ROOH + R 最終階段最終階段2R - R-R R + ROO - ROOR 2ROO - ROOR (或或 酮酮 或酒精或酒精) + O2 . . . . . . . . . 一個簡單化的潤滑油劣化機(jī)構(gòu)一個簡單化的潤滑油劣化機(jī)構(gòu) AB PD EF A: 原始潤滑油原始潤滑油 E: 油的蒸發(fā)成了汽態(tài)油的蒸發(fā)成了汽態(tài)

9、 B: 主要的劣化產(chǎn)物主要的劣化產(chǎn)物 (小的金屬加工產(chǎn)品小的金屬加工產(chǎn)品) F : 油油B的蒸發(fā)成了汽態(tài)的蒸發(fā)成了汽態(tài) P: 產(chǎn)品的聚合化產(chǎn)品的聚合化 D: 產(chǎn)生無法溶解的油泥產(chǎn)生無法溶解的油泥, 膠質(zhì)膠質(zhì), 沉淀物沉淀物 k2 k1 評估潤滑油穩(wěn)定度的實(shí)驗(yàn)方法評估潤滑油穩(wěn)定度的實(shí)驗(yàn)方法 空氣空氣 加熱加熱 75 - 175C 小時小時 月月 S顏色的改變顏色的改變 S酸的形成酸的形成 (總酸價總酸價) S粘度增加粘度增加 潤滑油潤滑油 評估潤滑油的穩(wěn)定的實(shí)驗(yàn)方法評估潤滑油的穩(wěn)定的實(shí)驗(yàn)方法 加熱加熱 150 - 175C 天天- 月月 S顏色的改變顏色的改變 S酸的形成酸的形成 (總酸價總酸價

10、) S金屬含量金屬含量 S制冷劑與油交互作用制冷劑與油交互作用密封管密封管 加熱加熱 真空真空制冷劑制冷劑 金屬金屬 (Fe,Cu,Al) 橡膠橡膠 潤滑油的穩(wěn)定度潤滑油的穩(wěn)定度 時間時間 氧化氧化 礦物油礦物油 雙酯類雙酯類 多元醇酯多元醇酯 *溫度在溫度在 175C 氧化穩(wěn)定度氧化穩(wěn)定度 溫度的函數(shù)溫度的函數(shù) 10 100 1000 10000 400350300250200 溫度溫度(F) 礦物油礦物油酯類油酯類油 穩(wěn)定壽命穩(wěn)定壽命, 小時小時 金屬的觸媒反映金屬的觸媒反映 在酯類油的氧化在酯類油的氧化 30 40 50 60 70 80 90 100 時間時間 酯類油的剩余百酯類油的剩

11、余百 分比分比 在在 225C下測試下測試 銅銅 鋁鋁 鉛鉛 鐵鐵 潤滑油穩(wěn)定劑潤滑油穩(wěn)定劑 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化學(xué)結(jié)構(gòu)化學(xué)結(jié)構(gòu) wmetal dithiocarbamate w zinc dithiophosphate w hindered phenols w phenol sulfide w aromatic amine w thiadiazole w disalieylal-1,2-propane diamine 抗氧化劑的有效性抗氧化劑的有效性 30 40 50 60 70 80 90 100 時間時間 (小時小時) 酯類油剩余百分比酯類油剩

12、余百分比 在在 200C下測試下測試 酯酯+1% 芳香胺芳香胺 （Aromatic Amine) 無抗氧化劑無抗氧化劑 510 抗氧化劑消耗抗氧化劑消耗 總結(jié)總結(jié) S高溫會使?jié)櫥土踊?，而形成油泥、高溫會使?jié)櫥土踊?，而形成油泥?膠質(zhì)膠質(zhì) 和沉淀物。和沉淀物。 S氧和金屬表面（鐵粉）可以加速潤滑油的氧和金屬表面（鐵粉）可以加速潤滑油的 劣化。劣化。 S合成潤滑油如酯類油比礦物油更穩(wěn)定合成潤滑油如酯類油比礦物油更穩(wěn)定 (意味意味 著更長的使用壽命著更長的使用壽命, 更少的換油更少的換油, 減低機(jī)械減低機(jī)械 停機(jī)時間停機(jī)時間)。 S適當(dāng)?shù)倪x擇抗氧化劑可很明顯的改善潤滑適當(dāng)?shù)倪x擇抗氧化劑可很明顯的

13、改善潤滑 油的穩(wěn)定度。油的穩(wěn)定度。 潤滑性潤滑性 S減低磨損減低磨損 S減少摩擦減少摩擦 * 避免了直接的金屬與金屬表面接觸避免了直接的金屬與金屬表面接觸 表面粗度表面粗度軸承的接觸面軸承的接觸面 潤滑機(jī)構(gòu)潤滑機(jī)構(gòu)在邊界潤滑的條件下在邊界潤滑的條件下 AW/EP Additives Prevent Metal Contact 抗磨損抗磨損/極壓極壓 添加劑防止金屬表面的接觸添加劑防止金屬表面的接觸 四球磨損實(shí)驗(yàn)機(jī)四球磨損實(shí)驗(yàn)機(jī) 點(diǎn)接觸點(diǎn)接觸 高載荷高載荷 *測試后測量磨損痕跡直徑測試后測量磨損痕跡直徑 評估潤滑油的磨損屬性以及抗磨損評估潤滑油的磨損屬性以及抗磨損/ 極壓添加劑極壓添加劑 的有效

14、性的有效性 Block-on-Ring（抗磨損試驗(yàn)）抗磨損試驗(yàn)） 線性接觸線性接觸 中等載荷中等載荷 測試后測量重量的損失和磨痕的寬度測試后測量重量的損失和磨痕的寬度 評估潤滑油的磨損特性以及抗磨損評估潤滑油的磨損特性以及抗磨損/ 極壓添加劑極壓添加劑 的有效性的有效性 Pin & Vee Block（抗磨損試驗(yàn)）（抗磨損試驗(yàn)） 線性接觸線性接觸 中等載荷中等載荷 測試后測量重量的損失和磨痕的寬度測試后測量重量的損失和磨痕的寬度 評估潤滑油的磨損特性以及抗磨損評估潤滑油的磨損特性以及抗磨損/ 極壓添加劑極壓添加劑 的有效性的有效性 典型的磨損載荷的行為圖典型的磨損載荷的行為圖 載荷載荷 磨損磨

15、損 A B 全部卡住全部卡住 初始的卡住初始的卡住 典型的磨損時間行為圖典型的磨損時間行為圖 時間時間 磨損磨損 全部磨損全部磨損 磨損比率磨損比率 磨合期磨合期穩(wěn)定狀態(tài)穩(wěn)定狀態(tài) 載荷載荷 磨損磨損 A B 在承載運(yùn)行中在承載運(yùn)行中 抗磨損抗磨損/極壓添加劑的有效性極壓添加劑的有效性 A B 無添加劑的無添加劑的 潤滑油潤滑油 潤滑油潤滑油 +抗磨損抗磨損/極壓添加劑極壓添加劑 減少磨損減少磨損 抗磨損抗磨損/極壓添加劑的有效性極壓添加劑的有效性 時間時間 磨損磨損 磨合期磨合期穩(wěn)定狀態(tài)穩(wěn)定狀態(tài) 無添加劑的無添加劑的 抗磨損抗磨損/極壓添加劑極壓添加劑 抗磨損抗磨損/極壓添加劑極壓添加劑 S功能功能 w 減少磨損減少磨損 S化學(xué)成分化學(xué)成分 w metal dialkyl dithiophosphate w metal diaryl dithiophosphate w 烷基磷酸鹽烷基磷酸鹽 w 加磷脂肪和石蠟加磷脂肪和石蠟 w 硫化石蠟和石蠟油硫化石蠟和石蠟油 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 總結(jié)總結(jié) S直接的金屬與金屬表面接觸會產(chǎn)