润滑油的种类和特性及对环境保护的影响

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1、采由机设计一与制造D。、,。;、及所 有的领域都 向节省能 源,充 分利用演L 派,i飞备的 小型化、轻型 化、高效化方 向友关:新材料的开发 和利 用,都对其所使用的询泪油也要求具有相应 的特性。后 来,从1 0 8 5年左右开 始,各种各样的吓境深护问题 逐步被提到 议事日程 上来。人们之议从机械的 软、硬件两个方 面,研制 与此 关连 的 技术来克服环境 污染问题。对于润衍油来说,比如用于制冷机所使 用 的新的制冷钊 和自然 分解性液压油的开发,也要具有相应 的特性。还有近年来,随着 贸 易的扩大,润滑油的品种 逐步 走 向规格 化,按污O标准进 行测试,并实行 通 用化,标准化。水丈介

2、绍用于机械设备的润滑 油的 基本李一 小和持 性!1 .及最近主要种 类润滑油的技术炭叹动向和实用特性,以供选 择使用 润滑 油孔寸冬考。2润滑 油的 功能及 润滑的经济效果2.1润滑油 的作用润滑油的 基本机能是减少相对运 动部 位的华 擦,使机器处于平稳 失 技子的运 转。表l所示 为 期望润滑油 灼各种作用 和效果。机械润汾启f扫于机械(机械琴部件)或者 润滑条件的 不 同,对其所期望的作用程度也 不表l润滑油(剂)应起的作用和 效朵作用效果戊摩l冷却“ 煞 杜公动毋妙铆母餐必锡甸婚餐念翻命会J一l一一一一一l一11一一一一一l|l:If一一:一陌一J一L ll, 冷!, 翻呻|卜廖l两

3、l卫l洒油111 .心姻.一砚.一承面叔抢脂轧伸压削火劝一抽清气齿拉辊滑冲切淬一|一11一!;!:一一一一l一! 润滑油润 一 冷却润滑油。在 友1中以黄油 和切削油为例,由于滚东:承转动引起润滑油飞 溅而会污染工作场2.2润滑 的经济 效果p6 6年英国归纳 题为润汾(!于一;的报告 书(后来称为“J( st”书拭片). ;刚刚着 手把 包含摩擦和摩损的润沼经厂:_问题 作为科学 研 究和技术土 的问题支泛。所 谓的润滑经济效果可分7个项阵架切卜。合理 的 润滑 可起到 很大的经 济 效益。_Jos t报告的计算方法,日木国r8 6;毛度工合适 的 润滑方式就 获得很大的经 济效:、愁。19

4、 86年的GNP(国民生产总位)约3侧-日元,润滑经 济效 果 约为“GNP一 儿;%,这是一笔 相 当庞大的数字。目前,即使 计算基准 多少有些之川月_相关技术的进 步和提高,但润滑所产生的经动同所( l流体润滑魏翻降华世济效 果仍足一分可观的。3润 滑状态和斯托拉班克曲线在 润沿部位的润滑油,处于机械要素所砚水的润滑状态。润沿状态在斯托拉班克曲线摩擦系数厂一润滑 参 数月V/P(月:粘 度,V:速叮,P:负荷)之间所相关的曲线中,将两和对运动少勿体之间的距 离(即油膜的 厚)以及扣 互接触的状况可分为四种状态来砰. 明。图2为在这些关系中,再次显示以代几件_;州月.袱要素 的润滑状况。(1

5、)流体 润沿.堆系数和油膜 的厚度由润滑参数来确(4)边界湘浴临混合润滑刀义J虫度V负 荷P图1斯 托拉班克曲线及润滑状态(2)弹性流体润滑听谓弹性 流体 润 滑就是伴随物体接 触面是.丁皿_ (应力集巾)而产生弹 性变形的流体润滑。油膜 的厚度和摩擦系数的大小取决于打对一速度及其负荷、材料特 性、润滑 油的粘廿以及压力粘性系数(根据 油的分 子结构及门沿汕的成分不同而 不同)。(3)才昆合润滑流件润沿 和边界润滑混在一起的润滑状去冲操特 件取决于润 滑条件、粘度以及添一的侧一能。(4)边界润滑不形成流体润滑膜 而只由一些 润滑油分于川极代的油膜状态进 行 润滑,润滑特性完今取决于摩擦面材料对

6、 添加剂 的吸 附性能和份一:一性能的好 坏。另外由于添加剂起到对 边界润滑和混 合润洛特性的改善作用,在 图l中的斯托拉班克自线如:、卜、c、那样形成机械甚至在更 苛一:的余件下 也可以正常的运 转。1润滑油 的种类及成分万1润滑荆 从形态上 的分类润滑剂从 形态 上可分为三类。(1)液体润滑 剂液休润滑 剂占整个润滑剂的9 5 %以上,其中90%以上是 矿物 油。合成润滑 油川犷矿物润滑油不能适 用的特 殊 条 件 中(如 极 低温、超高温、高负荷、高真空度、腐蚀性气体介质等),和比矿物 油性能要求更万万的场合。水系列 润滑剂可作为不易燃烧的浓压传动液。动植物油也 可用作难于燃烧 的浓力传

7、动。还有蜗 轮蜗杆油,自然 分解性润 沿油(2)润滑脂润滑 脂用于滚动 轴承和液体润沿剂 易于泄 漏,飞溅 的部位。(3)固体润滑 剂用于重载荷、强烈冲击载荷 部位的润滑以及在 超高温润滑油 或润滑 脂难于适合润沿的部位。4.2不同用途的润 滑油种类几乎所有的 润滑 油都按 被 用于机械和机械要 素的对象名称来命名和分类,比如 抽承油,齿轮油、液压油,压缩机油,工 作母机油等。通常机械中有很多 润滑点,每 个润措点按要求需要 其最合适 的润滑汕,但 在实 际设计中不可能在系统中采用完全适合于每一个润滑点所要求的润滑油品种,而大多数宁可采用 同一品种的 润滑油进行润滑。在这种恰况下以机器中最 主

8、要的要求润滑条件最高的机构作为代表,选择最适 合其 润滑的 润沿油作为此机 器的润滑 油,当然 也要 满足其 它各点的润滑性能的要求。另外,为最大限度地发挥机械性能而 选用某种 润滑油后,使它 的最重 要的机 械 性能有显著提高 的润滑油 叫作专用润滑油。能满足 多 种机械要素 并附有多种 机 能的润滑油称为多目的油或者 称为通用润滑油。例如,前者为旋转 式空气 压缩机油,而后 者为工作母机油。4.3润 滑油的组 成润滑 油 由墓油 加 上添加剂组成。渗有添加 剂 的润滑 油一般 叫高级润 滑油。基 油来源有从石油精炼出来的犷物油,用化学 合成的合成油及动植物油等。还有以水为母液的 润滑剂。添

9、加 剂是为了提高基油的性能或者基油没有某一所要求的性能而 添加。添加 剂 的种类 很多,一般按其作用的效果命名 和分类有:防氧化剂,净化分离剂,极压添加剂,防锈剂,抗凝 剂,消泡沫剂等等。表2为各种 润滑 油渗合添加剂的例子。5润滑油 的基本特性 和性能表2各 种润 滑油 的添 加荆的配合 _鱼_ 一色- 一型- 一油种防孰 化剂净化分油,性添离剂 加剂极压添 加剂提高钻 防锈剂度指数抗 凝剂消泡剂 乳化剂 剂!;汽油发动机油柴油发动机油船用发 动机油通用油汽轮机油液压传动油齿轮油压缩机油冷冻机油切削油.1. .为了保证机器平稳完好地运 转,润滑 油必须具有形成汕膜相关的粘度特性,减 少摩擦和

10、摩损,防止 发热烧 伤的 润滑特性 和具有长期稳定、一可靠 润滑,不易氧化,寿命长等的 润滑特性。5.1粘度特性和分 类所谓 流体润滑是在大气常压下 的粘度润滑,而弹性流体润 滑则为高压 下的 粘度润滑。这个概念是很重要的。粘度随着 温 度的变化而 变化的,其关系用式(1)来表示:109109 (r+K)二mlogT+占(1)其中r为变动的粘度;T为绝 对 温度,m、b常数(不同油 类有不同的 常数);K为常数(=0.7(a)rZ mmZ/s)。式(1)虽 然为试验导出的关系式,但精度较高。如果巳知 两点 温度 的粘度,其 它遇度点的粘度即 可推算出来。而且,式(1)l、 ,91硬龙(犷一卜K

11、)一109才的关系图表由A盯M(美国材料试验学会)DS”文件规定。用粘度指数作为表示 枯度 随温度 的 变化而变化的指数。粘度指数是 根据在40c 和10 0时的粘度求得的。粘度 相对于温度变化大的汕则粘度指数低;相反,随温度 变化小的油则枯度指数高。矿物基油 的粘度一般 在。(环烷 系矿 物 油)一工0 0(链 烷系 矿物油)之问。最近已新开发出粘 度指数超过12 0的 高粘度指数从 汕。粘 度指数可以依靠渗 合某 种聚合物(粘度指数提高剂 )而得到提 高。发动机油、液压传动 汕等,多数 为用渗合聚合 物配制得到 的 高粘度指数 润沿油。象这样渗制 的润沿汕在通过剪切速度大(1010朽s一程

12、度)的润沿部位 lJ一,由于聚 合物的定 向作用,其粘度指数暂时下降,另外当剪切速 度显著过大时,由于聚 合物分子链会被切断而造成永久性 的粘度下降。高 压枯度之所以重要,是因为它是在弹性流体润沿的场 合卞应用。粘度与压力的关系一般用式(2)来表示:月。二月祀xp(aP)(2)其中l 1 o,月。分另l j表示 在P压 力和大气压力下 的粘 度;。为压力一一粘性系数,它是根据 润滑油的成分,墓 油分子结 构不同 而具有不同的常数(大约为1 0一3 0GP a一)。合理地 使用 润滑油,选用适 当的粘 度等级是很重要的。现 在工业上所使用润 滑油的粘度等级是采 用150国际标准 化的粘度等级标

13、准。这是将在4 0时的粘度1一1 0,1 0100,1 0 0一10 00mm艺/s的各个范围的对数刻度 分为6个等 分,取 其 中间值作为其粘度等级,如以VG32,VG 0o,VG4 6o等表示。5.2润 滑 性 润滑的首要性能是使其在润滑部 位形成适当厚度的汕膜。为此就必须选 用适当粘度等级的 润沿油。但是在润沿条件要求严格,不允许两相对运动面直 接接触(边界混合润滑状态),在这样的状况下,所 采用的润浴油应加入防摩损剂 和极压 剂以形成润沿油膜(添加剂和摩擦表面金属反应的被膜,比华材剪断力更低 的被膜)。采用这样 的方 法来提 离润滑性才是最佳方法。5.3盆化稳 定 性润沿 油由于受到空

14、气巾的城化侵蚀 而 渐渐 变质,因此有一定 的使用寿命期。油的氧化变质和使用寿命跟 使用的汕温条件、水 分等杂物的混入、劣质的残油、润 沿供 油系统的金属催 化作用(铜质 的影 响最大)等的影响有关。润滑汕 的变质是逐 渐的,并先有征兆和样态 出现。影响润 滑油的氧化,劣化 的最大因索是温度,一般 汕温每升高1 0,其寿命会 缩 短一半,因此应尽 可能降低 油温。为 此采用适合的粘度 等级,低摩擦 系数的讹_ l种。另外供油 的方 法,供油量及所用润 沿汕的等级等 等也应必须 仔细考虑。6主要机 械设 备用润 滑油 的最近质遥及性 能动向6.1滑动轴承 油汽轮发电机、钢铁 轧制机等大型 滑动

15、油膜轴承中一般使用具有合适 的粘度,并渗合有防氧 化剂和防诱剂 的润 滑油(称为R和O下 山)。专用于汽轮发 电机 轴承的透 平 油是为了和发电容 量大型 化的发电机组相配合,研 制提 高基汕的质量,井开发了新 规 格 的防氧化剂,以提高润滑油 的使 用寿 命和耐 热性育巨。鼓风机之类的通 用 沿 动轴承正常运转l付,虽然是稳定 的流 体润借状态,但在起动、停止 等非正常运转 时,由一 于要 受到外来负载的主要 因素等,其 润滑状 态要向混合一边界润滑状态过渡,容 易引起过 热和不正常摩损及烧伤等故障发生。在这种状况下,一种十分可靠的润滑 油膜的轴承油正 在被开一53D油O 5,l一辛创发。图

16、2为渗合有 醋系添加剂的润滑油,与其它 润滑油相比,即使 在 润滑 条件极苛刻的情况下,其摩擦系数显 示很低,同时作AE(声 发射)检测,AE发生也 较少,使得轴承的可 稚性得到 提高,寿命也 可得到延长。口从本油矿物油)1吕2 4 使用期 限,月30沁乙R和n以:透平油“伪谬台为:一川护润汾 油.渗 合筋系添 加刹润 册油彩味耸粉而压98xl护几叩洲哪If)索末菲 数一图2各 种抽承油的轴承试验、!易J册肠0 5时0 3印0 1。住o住仪0。者彭峪鳅赞呀书6.2液压传 动油液压传动 油基于油泵 的型 号,动作条件,使用环境 等,并根据 要求有 各种 不同的类 型。近年 来,在 建筑机械中油 泵的输出压力有向高压化方 向发展的趋势,要求以往耐 摩耗 性 的液压油的耐热 性要大幅 度地提高,使其成为既耐 热 又耐摩 耗的实用型 润 滑油。当前的