机械设备润滑基础知识 ( 三 )

1. 机械设备润滑基础知识(三) 润滑材料(一)

2. 润滑材料(1)

3. 前言 润滑材料是润滑技术的主要研究对象。为了更好的解决机械设备的摩擦和磨损问题,长期以来人们就不断的研究各种各样的润滑材料。迄今为止,润滑材料的种类已经无法统计。 了解润滑材料的性能和润滑材料的形成对机械设备的润滑管理有很大的帮助。

4. 润滑材料的分类 • 通常人们都是按物质形态对润滑材料进行分类，一般分为四类 • 1：液体润滑材料 • 2：气体润滑材料 • 3：固体润滑材料 • 4：胶体润滑材料 • 本章主要介绍液体润滑材料

5. 四类润滑剂的综合性能比较 • 1、流体动力润滑性能：油优，脂一般，固体润滑剂无，气体良；2、边界润滑性能，油差至优，脂良至优，固体润滑剂良至优，气体差；3、冷却性能：油很好，脂差，固体润滑剂无，气体一般；4、低摩擦：油一般至良，脂一般，固体润滑剂差，气体优；5、易于加入轴承：油良，脂一般，固体润滑剂差，气体良；

6. 6、保持在轴承中的能力：油差，脂良，固体润滑剂很好，气体很好；6、保持在轴承中的能力：油差，脂良，固体润滑剂很好，气体很好； • 7、密封能力：油差，脂很好，固体润滑剂一般至良，气体很好； • 8、防大气腐蚀：油一般至优，脂良至优，固体润滑剂差至一般，气体差； • 9、温度范围：油一般至优，脂良，固体润滑剂很好，气体优；10、蒸发性：油很高至低，脂通常低，固体润滑剂低，气体很高；

7. 11、闪火性：油很高至很低，脂通常低，固体润滑剂通常低，气体决定于气体类型；11、闪火性：油很高至很低，脂通常低，固体润滑剂通常低，气体决定于气体类型； • 12、相容性：油很高至一般，脂一般，固体润滑剂优，气体通常良； • 13、润滑剂价格：油低至高，脂相当高，固体润滑剂相当高，气体通常很低； • 14、轴承设计复杂性：油相当低，脂相当低，固体润滑剂低到高，气体很高；15、寿命决定于：油衰败和污染，脂衰败，固体润滑剂磨损，气体保持气体共给能力。

8. 四类润滑剂的选用 • 当用纯矿物油不能满足轴承要求时可考虑采取的解决方案：1、负荷太大：选用较粘的油、极压油、润滑脂、固体润滑剂；2、速度太高（可能造成温度太高）：增加润滑油量或油循环量、粘度较小的油、气体润滑；3、温度太高：采用添加剂或合成油、较粘的油、增加油量或油循环量、固体润滑剂；4、温度太低：较低粘度油、合成油、固体润滑剂、气体润滑；5、太多磨损碎片：增加油量或油循环量；6、污染：油循环系统、润滑脂、固体润滑剂；7、需要较长寿命：较粘的油、添加剂或合成油、油量较多或油循环润滑脂。

9. 液体润滑材料 • 液体润滑材料是目前运用最多的润滑材料,也是目前主要的润滑材料之一. • 液体润滑材料的种类非常多但用的最广的是润滑油,其他的液体润滑材料只是用于个别的情况下.因此我们着重介绍润滑油

10. 润滑油 • 润滑油的定义 • 润滑油的组成 • 润滑油的理化性能 • 润滑油的分类 • 润滑油的基础油 • 润滑油的添加剂 • 润滑油的使用

11. 润滑油的定义 • 润滑油的定义 • 用来做润滑作用的油性液体统称润滑油 • 注意: • 1:做润滑作用 • 2:一定是油性液体

12. 润滑油作用 • 润滑油是用在各种类型机械上以减少摩擦，保护机械及加工件的液体润滑剂，主要起润滑、冷却、防锈、清洁、密封和缓冲等作用。润滑油占全部润滑材料的85%，种类牌号繁多，现在世界年用量约3800万吨。对润滑油总的要求是：

13. （1）减摩抗磨，降低摩擦阻力以节约能源，减少磨损以延长机械寿命，提高经济效益；（2）冷却，要求随时将摩擦热排出机外；（3）密封，要求防泄漏、防尘、防窜气；（4）抗腐蚀防锈，要求保护摩擦表面不受油变质或外来侵蚀；（5）清净冲洗，要求把摩擦面积垢清洗排除；（6）应力分散缓冲，分散负荷和缓和冲击及减震；（7）动能传递，液压系统和遥控马达及摩擦无级变速等（1）减摩抗磨，降低摩擦阻力以节约能源，减少磨损以延长机械寿命，提高经济效益；（2）冷却，要求随时将摩擦热排出机外；（3）密封，要求防泄漏、防尘、防窜气；（4）抗腐蚀防锈，要求保护摩擦表面不受油变质或外来侵蚀；（5）清净冲洗，要求把摩擦面积垢清洗排除；（6）应力分散缓冲，分散负荷和缓和冲击及减震；（7）动能传递，液压系统和遥控马达及摩擦无级变速等

14. 润滑油的组成 • 我们现在最常用的润滑油是用各种基础油添加不同要求的改性添加剂调和而成.既 基础油+添加剂 • 基础油不同,润滑油的品质也不同 • 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

15. 润滑油基础油 • 润滑油基础油主要分矿物基础油及合成基础油两大类。矿物基础油应用广泛，用量很大（约95%以上），但有些应用场合则必须使用合成基础油调配的产品，因而使合成基础油得到迅速发展。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。

16. 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。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。

17. 润滑油添加剂 • 添加剂是近代高级润滑油的精髓，正确选用合理加入，可改善其物理化学性质，对润滑油赋予新的特殊性能，或加强其原来具有的某种性能，满足更高的要求。根据润滑油要求的质量和性能，对添加剂精心选择，仔细平衡，进行合理调配，是保证润滑油质量的关键。一般常用的添加剂有：粘度指数改进剂，倾点下降剂，抗氧化剂，清净分散剂，摩擦缓和剂，油性剂，极压剂，抗泡沫剂，金属钝化剂，乳化剂，防腐蚀剂，防锈剂，破乳化剂。

18. 在详细介绍润滑油的各组分之前我们先介绍润滑油的理化特性和使用性能。因为润滑油的理化性能虽然有很多都与各组分有密切的联系，但是如果不先熟悉润滑油的理化特性和使用性能以及有关的名词术语，那么各组分的介绍就很难理解。在详细介绍润滑油的各组分之前我们先介绍润滑油的理化特性和使用性能。因为润滑油的理化性能虽然有很多都与各组分有密切的联系，但是如果不先熟悉润滑油的理化特性和使用性能以及有关的名词术语，那么各组分的介绍就很难理解。 • 润滑油的主要特性和润滑油的组成成分是分不开的，因而在介绍润滑油的主要特性时我们也会穿插介绍一些有关的润滑名词和术语。

19. 润滑油的理化性能 • 润滑油是一种技术密集型产品，是复杂的碳氢化合物的混合物，而其真正使用性能又是复杂的物理或化学变化过程的综合效应。因而润滑油的基本性能不仅包括了一般的理化性能、特殊的理化性能，而且还包括了各种模拟台架试验。

20. 润滑油的理化性能 • 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. • 通常我们把润滑油的理化性能分为四类 • 1：润滑油的物理性能 • 2：润滑油的化学性能 • 3：润滑油的使用性能 • 4：润滑油的特殊性能

21. 润滑油的物理性能 润滑油的物理性能主要包括以下几个方面： 1： :粘度 2：粘温特性 3：年度指数 4：密度和相对密度 5：色度 6：表面张力 7：蒸发损失 8：空气释放性 9：抗泡性 10：抗乳化性 11：凝点 12：倾点 13：水分和机械杂质 14：折光性

22. 一:粘度 粘度是衡量润滑油流动性的物理性能之一 • 粘度的实质就是润滑油内部分子的引力，换句话说粘度就是液体的内摩擦。液体在受到外力的作用而发生相对移动时，液体内部的分子之间有各种作用力会阻止液体流动，这些作用力之和就是液体内部的阻力，其阻力的大小成为粘度。由于润滑油也是液体，所以内部的阻力也用粘度来表示。 • 润滑油的粘度是润滑油流动性的主要技术指标，绝大多数润滑油的都是根据其粘度的大小来划分牌号的。

23. 润滑油的粘度对润滑油的流动性和它在摩擦表面上形成润滑油膜的厚度以及它在摩擦副表面的吸附力有很大的影响。润滑油的粘度对润滑油的流动性和它在摩擦表面上形成润滑油膜的厚度以及它在摩擦副表面的吸附力有很大的影响。 • 对润滑油来说，粘度大,润滑油的内部摩擦阻力就大,粘度小,润滑油内部的摩擦阻力就小. • 其粘度越大,润滑油的流动性就越差;粘度越小，润滑油的流动性就越好. • 粘度小,润滑油的吸附力小;粘度大,润滑油的吸附力就大.

24. 一般来说粘度大的润滑油，其流动性较差，不易流到摩擦表面，内摩擦阻力较大，因而冷却作用和冲洗作用较差，摩擦表面的温度较高，且要消耗更多的能量；但是能够在摩擦表面形成较后的润滑油膜，在摩擦表面的吸附力也较强，因而能够在较大的负荷和较低的运动速率情况下起到较好的润滑效果。反之润滑油的粘度较小，其流动性能好，容易流到间隙较小的摩擦表面，内部的摩擦阻力也较小，具有较的冷却效果和清洗作用，克服内摩擦阻力消耗的功率小。但在在较大大的负荷下，润滑油膜因为较薄而容易破坏，使摩擦表面容易产生磨损和擦伤。所以低粘度的润滑油适合于高速、轻负载的摩擦副。一般来说粘度大的润滑油，其流动性较差，不易流到摩擦表面，内摩擦阻力较大，因而冷却作用和冲洗作用较差，摩擦表面的温度较高，且要消耗更多的能量；但是能够在摩擦表面形成较后的润滑油膜，在摩擦表面的吸附力也较强，因而能够在较大的负荷和较低的运动速率情况下起到较好的润滑效果。反之润滑油的粘度较小，其流动性能好，容易流到间隙较小的摩擦表面，内部的摩擦阻力也较小，具有较的冷却效果和清洗作用，克服内摩擦阻力消耗的功率小。但在在较大大的负荷下，润滑油膜因为较薄而容易破坏，使摩擦表面容易产生磨损和擦伤。所以低粘度的润滑油适合于高速、轻负载的摩擦副。

25. 粘度的种类较多,润滑油常用的是: 1:运动粘度:也称厘斯粘度:单位 mm2/s 是指在规定温度下,在标准的粘度计中,单位时间内流过液体的面积. 国际上已把它做为工业润滑油的标准粘度,常用cst(40˚C) 2赛氏粘度:与厘斯粘度一样,只是用的粘度计和温度的单位不一样.通常用SUS(100 º F和210 º F) 3:车用润滑油的粘度(SAE)

26. 动力粘度:动力粘度表示液体在一定剪切应力下流动时内摩擦力的量度，其值为所加于流动液体的剪切应力和剪切速率之比，在国际单位制中以Pa·s表示，习惯用cP表示。1cP=10-3Pa·s。在低温下测定的动力粘度可以表示油品的低温启动性动力粘度:动力粘度表示液体在一定剪切应力下流动时内摩擦力的量度，其值为所加于流动液体的剪切应力和剪切速率之比，在国际单位制中以Pa·s表示，习惯用cP表示。1cP=10-3Pa·s。在低温下测定的动力粘度可以表示油品的低温启动性 。 • 动力粘度与运动粘度的换算 • 运动粘度=动力粘度/液体的密度

27. 润 滑 油 粘 度 对 照 表

28. ISO的粘度等级

31. 注⑴：为0W/40，5W/40，10W/40多级油⑵：为15W/40，20W/40，25W/40多级油注⑴：为0W/40，5W/40，10W/40多级油⑵：为15W/40，20W/40，25W/40多级油

32. 润滑油粘度的实际意义 • 润滑油的粘度是润滑油的最主要的性能指标之一。 • 润滑油的粘度是机械设备选择润滑油的的主要依据之一。 • 润滑油的粘度是衡量润滑油质量好坏的标准之一。 • 润滑油的粘度是润滑油更换的标准之一。 • 润滑油的粘度是监测机械设备是否正常运行的数据之一。 • 润滑油的粘度是判断润滑油在使用过程中是否变质的主要依据之一。

33. 二:粘温特性 • 任何液体，其粘度都会随着温度的升高或降低而变小或变大，也就是我们常说的变稀（薄）或变稠（厚），液体这种粘度随温度变化而发生改变的特性，我们称其为液体的粘温特性。 • 润滑油是液体的一种，因而也具有粘温特性。 • 润滑油的粘温特性因润滑油的基础油的加工方法、基础油的性质、基础油的来源等不同而不同 • 一般来说在矿油基的基础油中，加氢裂化的基础油的粘温特性最好，其次是深度精制的环烷基基础油，再就是深度精制的石蜡基基础油。合成油的粘温特性比矿物油的粘温特性要好的多。

34. 粘温特性 Vi=90 黏度 • 温度对黏度的影响 A Vi=120 V B A V40 V40 B C C D D 温度 40 100

35. 粘度指数 • 粘温特性是指润滑油的粘度随温度的改变而发生变化的性能.常用粘度指数来表示. • 粘度指数是表示油品随温度变化这个特性的一个约定量值。粘度指数越高，表示油品的粘度随温度变化越小。一般以VI表示。 • 粘度指数表示油品粘度随温度变化的程度。粘度指数越高，表示油品粘度受温度的影响越小，其粘温性能越好，反之越差。 • 中国标准试验方法是GB/T 1995和2541，相应的国外标准试验方法有美国ASTM D2270、英国IP 226、德国DIN 51564和ISO 2909等。

36. 不同的润滑油有不同的粘度指数。粘度指数对润滑油的使用有重要的意义。如发动机润滑油的粘度指数较底，就会造成发动机启动的困难，而启动后由于粘度过大，又使润滑油难以流入到摩擦表面，造成机械零件的严重磨损。在工业机械设备上，由于润滑油的粘度指数较低，润滑油受温度的影响较大，机械设备不得不在温度发生变化时更换合适的润滑油。因此要求润滑油的粘度指数要高，也就是润滑油的粘温特性要好，即润滑油的粘度随工作温度变化越小越好。不同的润滑油有不同的粘度指数。粘度指数对润滑油的使用有重要的意义。如发动机润滑油的粘度指数较底，就会造成发动机启动的困难，而启动后由于粘度过大，又使润滑油难以流入到摩擦表面，造成机械零件的严重磨损。在工业机械设备上，由于润滑油的粘度指数较低，润滑油受温度的影响较大，机械设备不得不在温度发生变化时更换合适的润滑油。因此要求润滑油的粘度指数要高，也就是润滑油的粘温特性要好，即润滑油的粘度随工作温度变化越小越好。

37. 根据粘度指数不同将润滑油分为三级： 35—80为中粘度指数润滑油； 80— 110为高粘度指数润滑油； 110以上为特高级粘度指数润滑油。长城SE、CD 以上的多级汽、柴油机油，其粘度指数均在120—170之间，是粘温性能极稳定的高性能润滑油

38. 三:色度 • 色度是润滑油颜色的衡量指标.是在规定条件下，油品的颜色最接近某一号标准色板的颜色时所测得的结果。色度是用来初步鉴别油品精制深度和使用过程中氧化变质程度的标志。 • 油品的颜色，往往可以反映其精制程度和稳定性。对于基础油来说，一般精制程度越高，其烃的氧化物和硫化物脱除的越干净，颜色也就越浅。但是，即使精制的条件相同，不同油源和基属的原油所生产的基础油，其颜色和透明度也可能是不相同的。对于新的成品润滑油/脂，由于添加剂的使用，颜色作为判断基础油精制程度高低的指标已失去了它原来的意义.

39. 由于润滑油的颜色深浅也可以反映润滑油的精制深度和内在的质量，因而将色度纳入了润滑油的质量指标中。由于润滑油的颜色深浅也可以反映润滑油的精制深度和内在的质量，因而将色度纳入了润滑油的质量指标中。 • 中国标准试验方法是GB/T 3555和GB/T 6540，相应的国外标准试验方法有美国ASTM D156和D1500、英国IP 196和ISO 2049等

40. 四:密度和相对密度 • 密度和相对密度 • 密度是指在规定温度下单位体积内所含物质的质量，以g/cm3或kg/m3表示。 • 密度是润滑油/脂最简单、最常用的物理性能指标。润滑油/脂的密度随其组成中含碳、氧、硫的数量的增加而增大，因而在同样粘度或同样相对分子质量的情况下，含芳烃多的，含胶质和沥青质多的润滑油/脂密度最大，含环烷烃多的居中，含烷烃多的最小。

41. 相对密度亦称比重，是指物质在给定温度下的密度与标准温度下纯水的密度之比值。没有量纲，因而也就没有单位。相对密度亦称比重，是指物质在给定温度下的密度与标准温度下纯水的密度之比值。没有量纲，因而也就没有单位。 • 中国标准试验方法是GB/T 1884和GB/T 2540，相应的国外标准试验方法有美国ASTM D4052和D941、英国IP 160、德国DIN 51757和ISO 3675等。

42. 五:闪点 • 闪点是表示油品蒸发性的一项指标。油品的馏分越轻，蒸发性越大，其闪点也越低。反之，油品的馏分越重，蒸发性越小，其闪点也越高。同时，闪点又是表示石油产品着火危险性的指标。油品的危险等级是根据闪点划分的，闪点在45℃以下为易燃品，45℃以上为可燃品，，在油品的储运过程中严禁将油品加热到它的闪点温度。在粘度相同的情况下，闪点越高越好。因此，用户在选用润滑油时应根据使用温度和润滑油的工作条件进行选择。一般认为，闪点比使用温度高20～30℃，即可安全使用。 • 中国标准试验方法是GB/T 3536，相应的国外标准试验方法有美国ASTM D 92、英国IP 36、德国DIN 51376和ISO 2592等。

43. 六:倾点和凝点 • 倾点是在规定的条件下被冷却的试样能流动时的最低温度，以℃表示。 • 凝点是试样在规定的条件下冷却至停止移动时的最高温度，以℃表示。 • 凝点和倾点是指在规定的冷却条件下油品停止流动的最高温度。油品的凝固和纯化合物的凝固有很大的不同。油品并没有明确的凝固温度，所谓“凝固”只是作为整体来看失去了流动性，并不是所有的组分都变成了固体。

44. 润滑油的凝点是表示润滑油低温流动性的一个重要质量指标。对于生产、运输和使用都有重要意义。凝点高的润滑油不能在低温下使用。相反，在气温较高的地区则没有必要使用凝点低的润滑油。因为润滑油的凝点越低，其生产成本越高，造成不必要的浪费。润滑油的凝点是表示润滑油低温流动性的一个重要质量指标。对于生产、运输和使用都有重要意义。凝点高的润滑油不能在低温下使用。相反，在气温较高的地区则没有必要使用凝点低的润滑油。因为润滑油的凝点越低，其生产成本越高，造成不必要的浪费。 • 一般说来，润滑油的凝点应比使用环境的最低温度低5~7℃。但是特别还要提及的是，在选用低温的润滑油时，应结合油品的凝点、低温粘度及粘温特性全面考虑。因为低凝点的油品，其低温粘度和粘温特性亦有可能不符合要求。

45. 凝点和倾点都是油品低温流动性的指标，两者无原则的差别，只是测定方法稍有不同。同一油品的凝点和倾点并不完全相等，一般倾点都高于凝点2～3℃，但也有例外。凝点和倾点都是油品低温流动性的指标，两者无原则的差别，只是测定方法稍有不同。同一油品的凝点和倾点并不完全相等，一般倾点都高于凝点2～3℃，但也有例外。 • 倾点或凝点是一个条件试验值，并不等于实际使用的流动极限。但是，倾点或凝点越低，油品的低温性越好。 • 中国标准试验方法是GB/T 3535(倾点)和GB/T 510(凝点)，相应的国外试验方法有美国ASTMD97、英国IP 15、德国DIN 51597和ISO 3016等。

46. 七：表面张力 表面张力

47. 八：空气释放性 • 液压油标准中有此要求，因为在液压系统中，如果溶于油品中的空气不能及时释放出来，那么它将影响液压传递的精确性和灵敏性，严重时就不能满足液压系统的使用要求。测定此性能的方法与抗泡性类似，不过它是测定溶于油品内部的空气（雾沫）释放出来的时间。

48. 九：水分和机械杂质 • 水分是指润滑油中含水量的百分数，通常是重量百分数。润滑油中水分的存在，会破坏润滑油形成的油膜，使润滑效果变差，加速有机酸对金属的腐蚀作用，锈蚀设备，使油品容易产生沉渣。总之，润滑油中水分越少越好。 • 润滑油中是不允许有水分存在的，这是因为水能使润滑油乳化，变的浑浊，同时还会引起粘度增加，锈蚀增强，润滑性能降低，添加剂水解，电绝缘性能下降，油品氧化加快，增粘剂发生裂解，抗泡剂发生沉降，其他添加剂逐渐被消耗掉而产生的影响，使添加剂所改进的各种性能下降或消失。因而在润滑油的质量指标中，明确的定了润滑油中的水分含量。水分的测试方法可以按照国标（GB/T512-）方法进行.

49. 水分污染的危害 • ① 润滑油中混入水分后易产泡沫，堵塞油道，还会提高润滑油的凝点，不利于低温流动性能，同时也会减弱油膜的饿强度，降低润滑功能，导致机件磨损。② 水分会与落入润滑油中的铁屑作用生成铁皂，铁皂与润滑油中的尘土、机渍和胶质等污染物混合而生成油泥，聚积在润滑油系统油道以及各种滤清器的滤网内，造成各摩擦表面供油不足，加速机件的磨损。③ 润滑油中的水分还会吸收燃烧室废气中的含硫氧化物和低分子有机酸，加剧对金属的腐蚀

50. 机械杂质是指存在于润滑油/脂中不溶于汽油、乙醇和苯等溶剂的沉淀物或胶状悬浮物。这些杂质大部分是砂石和铁屑之类，以及由添加剂带来的一些难溶于溶剂的有机金属盐。通常，润滑油基础油的机械杂质都控制在0.005%以下（机杂在0.005%以下被认为是无害的）。机械杂质是指存在于润滑油/脂中不溶于汽油、乙醇和苯等溶剂的沉淀物或胶状悬浮物。这些杂质大部分是砂石和铁屑之类，以及由添加剂带来的一些难溶于溶剂的有机金属盐。通常，润滑油基础油的机械杂质都控制在0.005%以下（机杂在0.005%以下被认为是无害的）。 • 机械杂质是润滑油不允许的。因为机械杂质的存在不仅能够破坏润滑油的理化性能加速油品氧化，粘度、酸值、机械杂质增加，颜色加深，乃至变黑，润滑性能降低，磨损增加，过滤器和油路堵塞，抗泡性、抗乳化性、电绝缘性下降，同时也会造成摩擦表面的磨损加剧，增大轴承的噪音等。