L-CKE1000普通齿轮油配方研制

《石油产品添加剂》配方研制论文L-CKE1000普通涡轮蜗杆油的研制专业班级：应用化学1301班姓名：张盼学号：1303030126任课教师：王延臻李忠涛开课时间：2015-2016学年第2学期成绩教师签名L-CKE1000普通涡轮蜗杆油的研制摘要通过对涡轮蜗杆传功方式、润滑油添加剂性能的了解，针对齿轮油的润滑方式、涡轮蜗杆油的性能要求以及对应的行业标准，拟制定出一种符合L-CKE1000标准的普通涡轮蜗杆油配方，并就其应用提出意见。关键词涡轮蜗杆油基础油添加剂油配方引言涡轮蜗杆传动是齿轮传动的类型之一，其轴线相交，具有结构紧凑、变速比大、噪音低等优点，但其机械运动以滑动摩擦为主，极难形成油楔，易产生干擦伤、划痕、烧结、磨损等。为了扬长避短，达到较高的功效，机械设计者在提高涡轮蜗杆本身设计水平的同时，油品研制者应研制出符合涡轮蜗杆传动特点的专用润滑油。正文1.齿轮油的基本知识1.1齿轮油齿轮油通常是以石蜡基基础油组分调和成各粘度等级的工业齿轮油基础油，加入总剂量为1.2%-1.6%的复合添加剂，调制工业齿轮油。按照应用场合的特点，齿轮油分为车辆齿轮油、工业齿轮油和通用齿轮油。工业齿轮油的粘度分类：采用ISO3448标准的分类方法，与《工业用润滑油粘度牌号分类（GB3141082）》相同，以40摄氏度的运动粘度为基础分类的。我国工业齿轮油的性能分类是根据齿轮的运行状态分为闭式和开式齿轮油。闭式：L-CKB,CKC,CKD,CKE,CKT,CKS,CKG开式：L-CKH,CKJ,CKM1.2涡轮蜗杆油闭式齿轮油中的L-CKE是涡轮蜗杆油，按照运动粘度等级分为五个牌号，分别是220、320、460、680、1000，是由CKB油加入摩擦改进剂降低摩擦系数。常见的涡轮蜗杆传动是由钢质蜗杆和铜质涡轮相啮合来传递运动和动力的。它除具有体积小、速比大、运转平稳、噪声低和承载能力高的优点外，不易润滑是这种传动形式的一个主要缺陷。蜗杆与涡轮齿面间的相对滑动速度大，但用于形成润滑油楔的特定方向的速度分量偏小，造成润滑油不易进人齿间啮合区，从而造成摩擦损失。因此，涡轮蜗杆传动相对于其它齿轮传动形式来讲效率偏低，温升偏高。当承受重载或冲击载荷时，铜质涡轮还会发生胶合失效。在工业应用中，为了弥补该传动形式的固有缺陷，就需要选用品质优良的专用润滑油，即涡轮蜗杆油，它能在一定程度上提高涡轮传动的效率、降低温升，并有效抑制胶合的发生。国外发达的工业国家对涡轮蜗杆油的应用较早，1957年日本三菱、共同，美国莫比尔，英国壳牌等石油公司相继推出涡轮蜗杆用商品油。1958年日本防卫厅公布了该油的暂定标准；1982年美国公布了MIL-L-18486B(OS)和MIL-15019E6135规格；1984年美国石油学会把涡轮蜗杆油列入传动润滑油的分类中[1]。经过大量台架试验后，专家们提出传动效率是反映涡轮蜗杆油润滑性能的最重要指标；温升是涡轮蜗杆油润滑性能优劣的间接反映；抗胶合能力反映出涡轮蜗杆油的极压特性；配方是影响涡轮蜗杆油使用性能的决定因素[2]。2.配方的研制2.1L-CKE1000普通涡轮蜗杆油规格、要求及应用范围在SH/T0094-91标准中，规定了矿物油或合成油型涡轮蜗杆油的技术条件，其试验项目、试验质量标准、试验方案标准如下表：项目质量标准试验方法质量等级一级品合格品2.2基础油的选择成品润滑油是由润滑油基础油加入各种各样的添加剂调和而成的，一般基础油占整个润滑油的90%~98%，添加剂占2%-10%；润滑油基础油对于润滑油的调和和性能具有重要的影响。润滑油基础油主要分矿物基础油、合成基础油以及植物油基础油三大类。矿物基础油应用广泛，用量很大（约90%以上），但有些应用场合则必须使用合成基础油和植物油基础油调配的产品，因而使这两种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。合成润滑油是指由通过化学方法合成的基础油，合成基础油有很多种类，常见的有：合成烃、合成酯、聚醚、硅油、含氟油、磷酸酯。合成润滑油比矿物油的热氧化安定性好，热分解温度高，耐低温性能好等优点，但是成本较高，可以保证设备部件在更苛刻的场合工作。项目质量标准试验方法品种L-CKE质量等级一级品合格品粘度等级（GB/T3141）10001000-运动粘度（40℃），mm2/s900~1100900~1100GB/T265闪点（开口），℃不低于220180GB/T3536粘度指数不小于9090GB/T1995倾点，℃不高于-6-6GB/T3535水溶性酸或碱无无GB/T259机械杂质，%不大于0.020.05GB/T511水分不大于痕量痕量GB/T260中和值，mgKOH/g不大于1.31.3GB/T4945皂化值mgKOH/g9~255~25GB/T8021腐蚀试验，级不大于11GB/T5096沉淀值，mL不大于0.050.05SH/T0024硫含量，%不大于1.001.00SH/T0303氯含量不大于--SH/T0161抗乳化性，min不大于60-GB/T7305泡沫性，mL/mL24℃不大于93.5℃不大于后24℃不大于75/1075/10GB/T12579氧化安定性，h不小于350-GB/T12581综合磨损指数，N不小于--GB/T3142剪切安定性试验，%不大于6-SH/T0505植物油具有矿物油及大多数合成油所无法比拟的特点，就是可以生物降解而迅速的降低环境污染。由于当今世界上所有的工业企业都在寻求减少对环境污染的措施，而这种”天然”润滑油正拥有这个特点。植物油优点是毒性低润滑性能和极压性能比合成基润滑油好。基础油质量的优劣直接影响产品的性能，因此选择好基础油调合组分非常重要[3]。根据L-CKE1000普通涡轮蜗杆油对粘度等理化性能的要求，选用高粘度指数深度精制中性油作为此配方的基础油。文献指出：选用精制的石蜡基矿物润滑油馏分为基础油组分，加入适量的T803增粘降凝剂，以改善基础油的低温性能，适当提高其粘度指数[4]。表1选用基础油基本性质项目基础油组分运动粘度（40℃）/mm^2/s850-950粘度指数115-123闪点（开口）/℃238倾点/℃-5酸值/mgKOH/g0.04水分，%痕迹2.3添加剂的选择涡轮蜗杆油优化配方所用的添加剂有：1）摩擦改进剂：苯三唑脂肪胺盐T406；2）抗乳化剂：胺与环氧乙烷的缩合物T1001；3）极压抗磨剂：烷基硫代磷酸衍生物SPA和SPB，亚磷酸衍生物PA；4）防锈剂：磺酸盐与羧酸及其盐复合；5）降凝剂：烷基萘；6）粘度指数改进剂：OCP；7）抗泡剂：聚二甲基硅氧烷。调和涡轮蜗杆油性质描述1）摩擦改进剂：涡轮副一般为铜一钢结构，以滑动摩擦为主，滑速大，负荷能力也大，伴有试擦运动，故对油品润滑性(减摩性)要求较高。选用苯三唑十八胺盐，具有油性、防锈、抗氧等多效性，与含硫极压剂有协同效应，可以有效提高涡轮蜗杆油的梯姆肯OK值加量0.12%2）抗乳化剂：抗乳化性能是蜗轮蜗杆油的一个非常重要的指标。油品的分水性是由油水界面张力所决定的，基础油通过精制可以除去油中的某些表面活性物质，增大油水界面张力，所以此选用深度精制的基础油有利于改善油品的分水性能。同时，油品在使用过程中被氧化，产生一系列复杂物质，通常具有酸性和强极性，这些物质可以使油品乳化，使油品的分水性能变差，而加入抗乳化剂可以改善油品的抗乳化性。选用胺与环氧乙烷的缩合物T1001加量：0.1%3）极压抗磨剂：通常认为，硫一磷型齿轮油中的硫元素是提高油品极压抗磨性的关键。其可以与摩擦副的金属表面发生化学反应，生成硫化铁或硫化亚铁，从而不使金属表面擦伤、胶合、烧结。含磷化合物则通过物理吸附或化学反应生成磷酸铁膜，起到抗磨作用。有机氮化物和膦酸酯等与其他添加剂复合后，可以更好地提高油品极压抗磨性能。例如PBN可以提高油品四球机试验的PB值；FM和PBN具有协和效应；适当量的PBN和FM可以显著增强油品的极压抗磨性。选用二烷基二硫代磷酸酯胺盐具有优良的极压抗磨性，热稳定性和防锈性加量：1.5%4）防锈剂：工业齿轮油的防腐蚀性能(包括防锈性和铜片腐蚀性)相对于车辆齿轮油而言，要求更加苛刻。改善涡轮蜗杆油的腐蚀性能可以使用防锈剂，也可以使用金属钝化剂。但防锈剂加人量过多会影响油品的极压抗磨性。因此，需要谨慎地平衡极压抗磨剂和腐蚀抑制剂的合理加人量。选用十二烯基丁二酸0.04%与石油磺酸钡1.5%复合5)降凝剂：润滑油除了需要有润滑、冷却、抗氧抗腐、防锈等作用外，还应该具有良好的低温流动性，所以降凝剂是蜗轮蜗杆油添加剂中的重要成分。选用烷基萘加量1.3%6）粘度指数改进剂：粘度指数改进剂是一种油溶性的高分子聚合物，加入油品中能起到改善油品的粘温性能，提高油品的粘度指数，此外粘度指数改进剂还具有降低燃油消耗.维持低油耗及提高低温启动性的作用。选用乙烯-丙烯共聚物加量1.4%（干剂）7）抗泡剂：润滑油发泡容易导致能耗增加，机械运转性能变差，同时会破坏润滑油的正常润滑状态，加速机械的磨损，也会使得润滑油氧化变质进而使得润滑油性能进一步降低，为此需要在涡轮蜗杆油中加入抗泡剂。选用低粘度聚二甲基硅氧烷加量30ppm3.最终配方项目基础油组分运动粘度（40℃）/mm^2/s800-950粘度指数115-123闪点（开口）/℃238倾点/℃-5酸值/mgKOH/g0.04水分，%痕迹添加剂名称用量摩擦改进剂苯三唑十八胺盐0.12%抗乳化剂胺与环氧乙烷的缩合物0.10%极压抗磨剂二烷基二硫代磷酸酯胺盐1.50%防锈剂十二烯基丁二酸0.04%加石油磺酸盐钡1.50%降凝剂烷基萘1.3%粘度指数改进剂乙烯-丙烯共聚物1.4%抗泡剂低粘度聚二甲基硅氧烷30ppm参考文献[1],[2]潘卫彬,李学雷,戚文正.涡轮蜗杆油应用技术研究.机械传动200674~76[3]冯和翠,沈凤歧.L-CKE、L-CKE/P320\460涡轮蜗杆油的研制润滑油1996,11(4）:23~29[4]李云鹏,赵淑芬,胡景兰.工业齿轮油优化配方的研制石油商技2002,20（6）:10~12