润滑油基础知识

润滑油基础知识润滑油脂有四种不同的来源：动物植物矿物或合成油。车用润滑油一般只使用矿物基础油和合成基础油（或两者混合而成的半合成基础油）。润滑油脂的来源润滑油的组成基础油添加剂+润滑油基础油原油的组成烃类化合物非烃类化合物烷烃环烷烃芳香烃含硫化合物含氧化合物含氮化合物胶质沥青质以K值划分:石蜡基原油,K12.1中间基原油,11.5K12.1环烷基原油,10.5K11.5原油的特性因素K值:表征石油馏分烃类组成的一种特性数据原油的组成石蜡基原油,烷烃和长侧链环烷烃的含量较高,芳烃和非烃类的含量较低,可制成粘-温性能很好的基础油,环烷基原油,粘-温性能不佳,但含蜡量低,可用于倾点要求很低而不要求粘-温性能的润滑油,如:变压器油,冷冻机油中间基原油,可用于粘-温性能要求不高或无要求的润滑油原油的组成基础油不同的润滑油具有不同的性能和特性，他们唯一的共同点是：都有一种重要组成部分----基础油。基础油约占润滑油的75~95%.4-BaseOils矿物基础油-普通矿物基础油-加氢精制油合成基础油-聚α烯烃PAO-聚烷基乙二醇PAG-烷基苯-酯-聚异丁烯PIB基础油由原油精制而得通过化学合成而得基础油基础油分类硫含量(%)饱和烃含量(%)VIGroupI0.039080~120GroupII0.039080~120GroupIII0.0390120GroupIV所有的聚α烯烃GroupV所有其他不属于GroupI,II,III,IV的基础油分类-正构烷烃:nP-异构烷烃:iPnPiPANVI+++++-+倾点-++++++抗氧化能力++++-+-芳香烃:A-环烷烃:N+++Verygood++Good+Normal-Bad(Compressors)矿物基础油的组成矿物基础油原油经复杂的精炼分离后可制成矿物基础油。其理化特性取决于原油。它是一种最常使用的基础油，主要用于汽车用油和工业用油。–溶剂精制法生产的基础油–加氢裂解法生产的基础油基础油普通矿物基础油:溶剂精制主要是烷烃(iP&nP):68%-溶剂精制中性油(NS):150Cst@40°C-溶剂精制光亮油(BSS):460Cst@40°C加氢精制油:经化学处理后,异构烷烃含量增加,芳香烃含量减少-改良了性能但价格升高!!!矿物基础油馏份0矿物基础油加工生产流程-常压蒸馏溶剂油C10~C12煤油C11~C14柴油–民用燃料C13~C21常压馏份重油C19~C25气体(丁烷,丙烷)C3,C4加热炉温度380℃原油常压蒸馏残渣C20180℃380℃汽油C5~C11365℃~380℃250℃~365℃200℃~250℃180℃~200℃气体(甲烷,乙烷)C1,C2节馏馏份1矿物基础油加工生产流程–减压蒸馏馏份2馏份3馏份4加热炉温度400℃常压蒸馏残渣柴油油5粘度丙烷脱沥青减压蒸馏减压残渣沥青矿物基础油生产加工流程粘度指数倾点颜色稳定性馏份1馏份2馏份3馏份4油5糠醛抽提芳香族成份85N150N330N600NBSS脱蜡M.E.K/甲苯加氢精制石蜡馏份0100N85S馏份1矿物基础油加工生产装置图常压蒸馏减压蒸馏脱蜡之前的冷却单元加氢精制脱蜡转鼓矿物基础油加工生产装置图合成基础油合成基础油是经过化学加工，它含有甘醇、酯类或聚a-烯烃。其性能优于矿物基础油，因为它的抗热能力、抗氧化能力及粘度指数均比矿物基础油好。有两种合成基础油被常用于润滑油的生产：----酯类----合成烃，特别是乙烯制成的聚-α-烯烃PolyAlphaOlefin基础油矿物基础油优点缺点*价格低*总体性能良好,不足之处可用添加剂进行补偿*与合成橡胶相容性好•粘度指数不是很高•倾点相对较高•抗氧化能力有限•较高的挥发性•溶解添加剂的能力差优点缺点加氢矿物基础油*在使用中具有稳定的高粘度指数*成品润滑油的挥发性较低*与合成橡胶的相容性好•倾点相对较高•有限的抗氧化能力•溶解添加剂的能力差•价格相对较高优点缺点*在使用中具有的高粘度指数*挥发性低*倾点低*抗氧化能力非常强*热稳定性好•价格高合成基础油--聚烯烃(PAO)合成基础油--酯优点缺点*高粘度指数*挥发性低*倾点低*抗氧化能力非常强*热稳定性好•价格高•对合成橡胶有侵蚀性基础油对比100120-130140-150135135+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++矿物基础油加氢裂化加工矿物基础油高粘度指数特高粘度指数合成基础油聚烯烃酯可变粘度指数抗氧化能力低温下的流动性挥发性价格添加剂添加剂是专门为改进润滑油的某一种性能而研制的化学产品。添加剂在成品油中的含量约为5~25%：或用于加强基础油的某些特性；或用于增加基础油原本没有的特性。添加剂添加剂的种类添加剂的种类主要有：-粘度改进剂-抗磨剂-抗氧化剂-清净剂-分散剂-抗腐蚀剂-降凝剂-抗泡沫剂-抗极压添加剂根据所需性能要求，成品润滑油包含几种不同的添加剂成分。用途减少摩擦,改善润滑油的抗磨损特性,增强润滑油在部件中的抗磨损能力工作原理在金属表面部件形成一层保护膜组成结构二硫代磷酸盐(主要是锌盐)含磷的酯抗磨添加剂极压添加剂(EP)用途防止被润滑的部件因承受高负荷而使油膜破裂组成成份-硫/磷化合物-硼酸盐应用场合传动系统:齿轮箱,传动箱,传动轴...用途使润滑油所润滑的部件保持清洁状态工作原理具有清净作用的成份,可防止因燃烧所产生的残碳和氧化产物在金属表面沉积,作用就如同肥皂在水中组成结构-有机部分:酚盐,磺酸盐,水杨酸盐-金属成份:钙,镁,钡清净剂发动机因使用清净能力不足的机油而带来的后果:使活塞的冠部积聚漆膜和沉积物使活塞环，槽部位产生沉积物,使活塞环无法自由移动磨损缸套使其失去密封，卡紧清净剂用途将发动机燃烧过程中产生的油烟或因氧化产生的杂质悬浮在油中工作原理防止固体残渣聚集,减少在发动机冷部件上产生沉积(油泥)组成结构芳香族氮化合物(无灰分)例如:琥珀酸化合物分散剂发动机因使用分散效果不好的机油而带来的后果:油管堵塞粘卡(例如:连杆等...)分散剂“热式”发动机(柴油机)清净性能更为重要“冷式”发动机(汽油机)分散性能更为重要发动机油清净/分散能力的要求用途防止机油在使用过程中氧化工作原理抗氧化成份会干扰氧化反应,并减缓这种反应组成结构-芳香族成份:苯酚,酚盐,芳香胺...-“硫/锌”成份:二硫代磷酸锌...抗氧化剂用途保护被润滑的部件,防止其被腐蚀组成结构-酯-磺酸盐-脂肪酸胺防锈剂用途改进石蜡基油在低温条件下的性能组成结构与粘度改进剂具有相同化学成份的聚合物倾点抑制剂--降凝剂(PPD)工作原理该添加剂并不能阻止产生石蜡结晶,但是会干涉晶体的结构,从而:-减缓石蜡结晶的形成速度-减小石蜡结晶体的尺寸-改变石蜡结晶体的形状,平板状针状-降低石蜡结晶体之间的吸附性倾点抑制剂--降凝剂(PPD)用途减小润滑油在使用条件下产生泡沫的趋向:因加入其它添加剂。清净剂在油中的作用就如同肥皂在水中：它的作用是清洁发动机，但是可能会产生泡沫。或因润滑油路系统的设计问题，导致润滑油流动时产生紊流，从而使空气与润滑油混合并产生气泡。机油流动,很剧烈的搅拌...成分：主要是硅油，或者是非硅型的烷基丙烯酸盐。消泡剂摩擦改进剂用途在边界润滑条件下防止金属部件直接接触,减少摩擦和磨损工作原理粘附在金属摩擦表面形成吸附膜,减小互相接触的金属件之间的摩擦,这种膜的强度较矿物油膜高,从而起到特别的润滑作用碱性添加剂用途在发动机油中中和因燃烧而产生的酸性物质工作原理存在于润滑油中的添加剂会中和产生的酸性物质组成结构有机金属化合物发动机油中和酸性物质的能力叫做TBN(总碱值)单位:mgKOH/g粘度改进剂(VM)用途保证油品有足够的:-在高温条件下的粘稠性:保证油膜强度，避免运动部件之间的接触-在低温条件下的流动性:有利于启动(在冬季)在高温时体积增大:–阻止流动–增稠在低温时体积减小:–不影响流动–弱的稠化作用温度添加剂分子工作原理组成成份-聚甲基丙烯酸酯(PMA)-乙烯丙烯共聚物(OCP)-聚异丁烯(PIB)-聚乙戊二烯-苯乙烯-异物二烯共聚物-苯乙烯-丁二烯共聚物(SBC)粘度改进剂(VM)0246810121416粘度改进剂(VM)--剪切作用开始时的添加剂分子分子的塑性(可逆的)变形不可逆的分子断裂…..基础油粘度-----基础油+VM粘度100℃时的粘度0246810121416粘度改进剂(VM)--永久性和暂时性的粘度损失新油一百度C时的粘度使用中的油品Mm2/s由基础油带来的粘度/由VM带来的粘度/粘度的暂时变化/粘度的长久变化新机油的粘度,发动机处于未运转状态机油的长久粘度=使用中机油的粘度,发动机处于未运转状态机油工作中的实际粘度=使用中机油的暂时粘度,发动机处于运转状态VIIPPD清净分散剂抗氧剂抗泡剂防腐防锈剂抗磨剂极压剂(EP)发动机油XXXXXXX液压油(X)XXXXXX压缩机油XXXX涡轮机油XXX工业齿轮油XXXXX热传导油(X)(X):Notalways不同润滑油中添加剂的使用润滑油配方的确定首先从基础油开始：可能是矿物油、合成油或是两者的混合。根据润滑油的预定使用目的，设计师将确定几种可行配方。经过一系列的实验室测试，再选择最适合的配方。第一次选择后将是发动机台架试验阶段，然后再进行选择，并改进已选定的一个或几个配方。润滑油配方的确定润滑油配方的确定在这一系列试验结束后，如果试验结果良好，润滑油符合API、ACEA标准及主要汽车制造商的技术要求。最后将进入汽车行驶试验阶段：把新设计的润滑油使用于汽车上，在正常行驶条件下运行几十万公里。行驶试验完成后，如果证明新油的效果良好，那么这种油品将获得试验所用汽车的制造商的认可。润滑油配方的确定实验室试验氧化试验空气氧化和高温的共同作用下导致润滑油的老化：这就是氧化作用。在实验室的的氧化试验中，温度非常高，可以加剧氧化作用和加快氧化过程（正常情况下这个过程需较长的时间）。腐蚀试验抗腐蚀作用是润滑油的主要作用之一。因此，必须了解润滑油和各种金属面之间产生的反应，必要时作相应的改动。化学相容性试验此试验的目的是确定润滑油与不同材料的相容性，例如：通过特殊的试验，可以确认一种润滑油与密封连接件的可相容性。润滑油配方的确定实验室试验储存稳定性试验某些润滑油是由非完全混合于油品的物质组成：因此必须通过特殊的试验测定润滑油在各种温度下储存时的稳定性。分散性试验此试验的目的是确定油品保留悬浮微粒的能力。如果悬浮微粒被分离出来，将对润滑油的使用性能产生不利影响。例如：内燃机产生的残炭（积炭）有一部分被润滑油吸收。润滑油必须使这部分积炭保持悬浮状态，避免因积聚而导致油路堵塞。润滑油配方的确定实验室试验剪切试验此试验是为了测定润滑油抗机械剪断作用（可能会破坏某些成分的分子结构）的最大或最小能力。压力试验没有任何仪器可以直接测试润滑油油膜的最大或最小抗压能力。在实验室，只能通过台架试验对影响压力抗力的各种因素进行测试，并通过测试结果得出各种参数（粘稠度、油膜强度、高压、极压）。润滑油配方的确定台架试验化验室试验完成后，将进行台架试验。台架试验是在模拟机上进行，并在设定的条件下运行。发动机试验发动机试验是用于测定润滑油在汽油发动机或柴油发动机上的工作情况。润滑油的每一种特性都经专门的试验测定。没有任何发动机试验可以同时测出润滑油的所有特性。发动机台架试验可以使用多缸（多数用于汽车发动机）或单缸发动机。齿轮试验此试验是在真正的机械条件下检验润滑油的内部粘合力和抗压能力。根据不同的齿轮类型和试验条件，使用不同的试验方法。润滑油配方的确定行车试验实验室试验和台架试验是润滑油开发的必经阶段。然而，不管这些试验是如何精确，不管试验的程序设计得如何完善，试验的结果只能告诉我们：只有真正的行车试验才能真实地反映润滑油是否适合使用。真正的行车试验有两个优点：-可以根据所需润滑的各类型机器的要求对润滑油的配方进行调整；-可以对以完成的台架试验的准确性和