辽宁石油化工大学石油加工润滑油课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,辽宁石油化工大学石油加工润滑油课件,一、润滑油发展的简史,世界最早期的炼油厂是1745年在俄国的乌赫特城建立的，当时只是把石油提炼成当时称之为“火油”的照明用油，其他轻馏分和大量的重油都未得到充分利用。直到1876年，人们才开始利用石油初馏的残渣油制取润滑油，世界上第一个润滑油工厂在俄国的巴拉罕建成投产。在1878年在巴黎世界博览会上，俄国人推出了世界上第一批矿物润滑油样品，曾轰动一时。,矿物润滑油的出现，既是世界润滑材料发展里程上的重大突破，也是人类合理利用石油资源的重大进步，润滑材料的发展从此跨入了新的历史时期。,然而，由于当时的技术条件远没有现在成熟，所以当时的生产工艺是十分简陋的。从重油中获得润滑油料借助于在间歇釜中吹入水蒸气的简单蒸馏方法；润滑油的精制，沿用了酸碱洗涤和白土渗滤方法；润滑油的脱蜡，采用效能低下的冷榨法和离心法。因此，润滑油产量和品种十分有限，而这种情况延续了很长时期。,直到20世纪20年代，因管式减压蒸馏工艺的应用，使大量的从重油中获取重质润滑油料而成为可能。与此同时，人们开发了用选择性溶剂精制润滑油的工艺技术：,第一套用液态SO2精制润滑油的工厂于1923年建立；,世界第一套润滑油酚精制装置于1928年在加拿大帝国石油公司的萨尼亚炼厂投产；,第一套酮苯溶剂脱蜡装置于1927年在美国印第安那炼油公司投运；,1930年，氯代烷溶剂脱蜡工艺相继在德国工业化；,润滑油糠醛精制工艺是在1933年由德士古公司开发成功，等等。,这一时期，润滑油生产的新工艺、新技术不断涌现，把世界矿物润滑油工业推入现代化大发展的历史时期。润滑油生产工艺的繁荣和发展，在石油烃化学、化学工程学和摩擦学等领域获得丰硕的科学研究成就。例如，精选适于制造润滑油的原油资源，优化加工方法，确定适宜的工艺条件，使人们掌控了控制和评价润滑油品质的技术标准。各类石油烃在一系列溶剂中不同溶解行为的深入研究，使溶剂抽提、溶剂脱蜡、溶剂脱沥青等一系列冷分离工艺的实现工业化。,二、润滑油技术发展趋势,（一）采用加氢新技术生产润滑油基础油 目前，世界润滑油基础油正由API类向API类转变，基础油生产正向加氢技术发展。加氢技术生产的润滑油基础油，其中的非理想组分如硫、氮及芳烃含量低，黏度指数高、挥发性低、热氧化安定性好、换油期长。国外已工业化普遍应用的基础油加氢技术有雪佛龙公司的加氢裂化异构脱蜡(IDW)技术，埃克森美孚公司的加氢处理加氢异构化和加氢裂化选择性脱蜡(MSDW)技术等。,世界润滑油加氢基础油需求逐步增长，加氢技术发展迅速。2005年，全球加氢基础油量将占基础油总量的40左右。随着加氢技术的发展，加氢基础油应用还会有更大的增加。（二）生物技术应用于润滑油 目前世界所需能源和有机化工原料大多数来自石油、煤和天然气，它们对社会进步和发展作出了巨大贡献，但从长远来看，并非是人类所能长期依赖的理想资源。未来人类能够长期依赖的资源和能源应是储量丰富、可再生的、对环境无污染。生物技术应用于润滑油中的研究与开发始于20世纪70年代。绿色化学将使生物可降解润滑油(脂)的发展在21世纪更为迅速。目前，生物降解润滑油(脂)研究领域有：生物降解液压油、通用生物降解润滑脂、生物降解润滑油。欧洲、美国和日本已开展了生物降解润滑油(脂)的研究，一些著名厂家已陆续开发出了生物降解润滑油(脂)，且有生物降解性能的评定方法。在欧洲，生物降解润滑剂已占7左右，北欧一些国家还制定了法规，限制部分矿物润滑油的使用，以推广使用生物降解润滑油(脂)。国内许多单位也相继进行了生物降解润滑油(脂)的研究。上海交通大学以开发生物降解润滑油剂为目的，对绿色润滑剂的基础油进行了改性和氧化机理的研究，筛选得到了一些效果较好的抗氧添加剂，合成了几个系列的极压抗磨添加剂，并考察了它们的摩擦学性能，取得良好效果。生物技术在润滑领域具有广阔的应用前景。（三）纳米材料与技术在润滑油领域的应用 摩擦磨损是普遍存在的自然现象。摩擦损失了世界约三分之一的一次能源，磨损是造成材料与设备破坏和失效的三种最主要的形式之一，润滑则是降低摩擦、减少或避免磨损的最有效技术。发展具有良好抗磨损性能、高承载能力、对磨损表面具有一定修复功能、对环境无污染或少污染的润滑剂，是化学和材料科学及摩擦学的重要课题之一。,三、现代润滑剂及其构成,一润滑油的组成,润滑油一般由基础油和添加剂两部分组成。基础油是润滑油的主要成分，决定着润滑油的基本性质，添加剂则可弥补和改善基础油性能方面的不足，赋予某些新的性能，是润滑油的重要组成部分。润滑油基础油主要分为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了迅速的发展。矿物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。矿物型润滑油的生产，最重要的是选用最佳的原油。,四、现代润滑剂及其功能,凡能降低或控制相对运动、相互作用的两个接触表面之间的摩擦磨损，实现润滑，从而维持机器性能，延长摩擦副工作寿命的物质通称为润滑材料，或称润滑剂。它们在摩擦-磨损-润滑的物理的化学的运动中，具有如下7项功能：,（一）控制摩擦：摩擦面被隔离，降低摩擦副间的摩擦系数，从而减小摩擦阻力；,（二）降低磨损：摩擦面间的润滑膜，具有一定的强度，能够支撑负荷，保持膜厚，避免或减少摩擦表面的直接接触，从而减轻接触表面的塑性变形、熔化焊接、撕脱再粘等粘着磨损；,（三）导热冷却：由于润滑剂的流动，可导出摩擦热，降低摩擦表面温度，从而降低腐蚀磨损速率，并延长润滑剂本身的工作寿命四）净化表面：由于润滑剂的流动，特别是现代润滑油所具有的清净分散性能，可将摩擦面上的磨屑、污染物及沉积物加以冲洗，以防止或减轻磨料磨损和腐蚀磨损；,（五）隔离密封：覆盖于摩擦表面的润滑油脂，可隔离含氧、含水、含酸等腐蚀介质，从而减轻腐蚀磨损，防止生锈；,（六）传递动力：用于液压系统的润滑剂，还可通过某些机构稳定、灵敏、精确地传递动量、动力；,（七）阻尼减振：润滑剂还往往将冲击振动的机械转变为液压能，起到缓冲减振作用。,五、现代润滑材料分类,能够体现上述功能的润滑材料，一般来说，由气体润滑材料、液体润滑材料、半固体润滑材料和固体润滑材料构成，润滑材料分类和构成列于图10-2-1。,气体润滑是近几十年发展的新技术，适应某些精密设备和超精仪器，特别适用于超高速的场合。可见实现润滑功能的材料是十分广泛的，而且各类润滑材料均有各自的特性和特定的用场。但是能全面体现上述多项功能而且用途最广、经济易得的润滑材料，目前应属矿物润滑油。当今世界润滑油中，添加剂、合成油、植物油以及再生油所占比重很少，而由石油制备的矿物润滑油则占据着主导地位。这种情况，在地球石油资源枯竭之前的很长时间里，不会出现根本性变化,据统计，2007年我国润滑油基础油消耗量为5.76106t，2008年我国润滑油基础油消耗量为6.845106t。,当今世界润滑油中，添加剂、合成油、植物油以及再生油所占比重很少，而由石油制备的矿物润滑油则占据着主导地位。这种情况，在地球石油资源枯竭之前的很长时间里，不会出现根本性变化,第三节 润滑油添加剂,随着机械工业的发展和新型发动机的使用，对润滑油产品质量的要求也在不断提高。为了满足各种性能的要求，就要在油品中要加入各种功能不同的润滑油添加剂。润滑油添加剂的广泛使用，不仅满足了各种新型机械和发动机的要求，而且延长润滑油的使用寿命，从而使润滑油的产量在石油产品中所占的比例减少。此外，由于添加剂提高了润滑油的质量，对减少机械磨损、延长机械和发动机的寿命、节约燃料油及润滑油本身的消耗、便于操作和维护等方面都带来极大的好处。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。,我国润滑剂添加剂按其作用和组成的不同，分为清净剂和分散剂、抗氧抗腐剂、极压抗磨剂。油性剂和摩擦改进剂、抗氧剂和金属减活剂、粘度指数改进剂、防锈剂、降凝剂、抗泡沫剂、乳化剂、破乳化剂、复合剂、其他润滑剂添加剂等几大类。我国润滑油添加剂从品种和数量上讲，基本上能够满足国内润滑油生产的需求。20世纪80年代以前，我国调和润滑油的添加剂基本上都是单剂，即根据基础油的性质和所调油品的质量要求，同时加入一种或几种可以改进油品特性的添加剂。,1、可改良基础油特性的添加剂,粘度指数改进剂,降凝剂,油封膨胀剂,2、保护发动机零件的添加剂,抗磨添加剂,防锈抗腐蚀添加剂,清净添加剂,分散添加剂,金属减活剂,油性剂和摩擦改进剂,3、可保护基础油的添加剂,抗氧化添加剂,抗起泡添加剂,一、清净分散剂,在内燃发动机中，润滑油不可避免地要发生氧化变质，生成了漆膜和积炭，并沉积在活塞及活塞环的表面上，严重影响润滑油的润滑、冷却和密封作用，并且造成机件的磨损，使燃料油和润滑油的消耗增加。虽然，提高润滑油的抗氧化安定性，可以减少漆膜及积炭的生成，但不能阻它们的生成。为了防止己经生成的漆膜和积炭的危害作用，可在内燃发动机润滑油中加入某种组分，使沉积在机件表面上的漆膜和积炭洗涤下来，并使它们在润滑过程中分散和悬浮而不能沉淀下来，这些漆膜和积炭在润滑油循环时过滤掉，从而使活塞及其它零件保持洁净，正常工作，上述这种物质叫润滑油清净分散剂。,清净分散剂的使用量占全部润滑油添加剂总量的50%以上，可见清净分散剂的作用对润滑油来说是非常重要的。,（一）清净分散剂的作用,清净分散剂是油溶性表面活性物质，具有一定的碱性，主要作用是将氧化中间产物以及酸进行中和或增溶，以阻止它们进一步聚合生成漆膜和积炭，同时将已生成的漆膜和积炭分散在润滑油中，以阻止它们粘附在活塞上，或将己粘附在活塞上的漆膜和积炭洗涤下来。,1 中和作用,多数清净分散剂具有碱性甚至是高碱性，能够中和润滑油或燃料氧化后生成的含氧酸，阻止它们进一步氧化、缩合，从而减少漆膜和积炭的生成。清净分散剂还能够中和含硫燃料生成的SO2和SO3，或燃料油生成的HCl、HNO3等无机酸，阻止它们与润滑油磺化和硝化，同时保护汽缸、活塞等金属免遭腐蚀。为了满足油品性能要求，清净剂和分散剂要能长期保持碱值。清净分散剂有低、中、高和超碱值之分，特别是后者有相当过量的金属氧化物、氢氧化物或碳酸盐等，且均呈胶体分散状态。不过，润滑油中清净分散剂的含量及其碱性应与燃料含硫量及中和要求相适应，过高的碱性使灰分增加，反而增加了发动机的磨损。,2 增溶作用,增溶作用又称胶体溶合作用。清净分散剂是表面活性物质，它们在润滑油中呈胶体状态，常以若干个分子集合而成胶束，胶束可以把不溶的固体及液体物质溶解到胶束中心，此种现象称为增溶作用。内燃发动机在工作过程中，燃料和润滑油生成的含氧化合物及水等是生成漆膜和积炭的中间体，这些含氧化合物被清净分散剂溶解到胶束中心，并把它们包裹起来，这就阻碍它们进一步氧化聚合，从而减少生成漆膜和积炭的倾向。,3 分散作用,清净分散剂都是极性化合物，它们对沥青质、胶质、各种氧化物的聚合物以及炭粒都有很强的吸附作用。清净分散剂将这些物质吸附后，使它们分散在油中，避免集聚成大颗粒而粘附在活塞及其它部件上，或沉降为油泥。吸附的方式有物理吸附和氢键吸附。一般来说，有机金属清净分散剂分子多借静电引力定向地排列在被吸附物质的周围，形成一层负电荷，使颗粒互相排斥，从而避免集聚。氢键作用是指无灰分散剂与含氧化物之间形成氧键，而使烃基大分子分布于周围，形成空间障碍(位阻)，从而避免进一步聚集。,4 洗涤作用,清净分散剂将已经沉积在部件上的漆膜和积炭吸附下来的作用称为洗涤作用。洗涤下来的漆膜和积炭呈分散状态分散于润滑油中而不沉积，同时，清净分散剂的分子可能在金属表面上形成吸附膜，这一吸附膜也可阻碍漆膜和积炭在金属表面上沉积。,清净分散剂的作用是极其复杂的，人们对它的认识还很不够，还要继续深入的研究。,二、抗氧抗腐剂,使用各种润滑油,经常要与空气接触，因此，润滑油遭受氧化是不可避免的。,危害：润滑油氧化是造成润滑油变质和消耗量增大的重要原因之一。氧化结果，使粘度增加，生成的酸性组分腐蚀金属，生成漆膜和积炭，增加磨损，导致润滑油的润滑防护、导热等性能下降。,润滑油的抗氧化性能虽然与基础油的组成、精制方法和精制深度有关，但是，即使是精制最好的润滑油，在使用条件下，也难免氧化。,同时兼有抗氧化作用和抗腐蚀作用的添加剂你为抗氧抗腐剂。,抗氧抗腐剂具有抗氧化、抗腐蚀性能，并兼有抗磨作用，主要用于内燃机油，其次用于齿轮油、液压油等工业润滑油。在油品中加入抗氧抗腐添加剂，其目的是为了抑制油品的氧化过程，钝化金属对氧化的催化作用，达到延长油品使用周期及保护机械的目的。抗氧、抗腐剂性和抗磨性能好，可有效解决发动机凸轮和挺杆的磨损和腐蚀，同时保护机件金属表面不受酸的腐蚀等。,三、增粘剂,粘度指数改进剂亦称增粘剂，是油溶性的链状高分子聚合物其分子量由几万到几百万。粘度指数改进剂主要用于调制多级内燃机油，其次用于调制低温性能好的液压油、液力传动油等。,原理：在烃基基础油中，粘度指数改进剂低温下高分子卷曲，对基础油的内摩擦相对减小，因此对粘度影响小。在高温时，由于分子溶胀，流体力学体积和表面积增大，使基础油内摩擦显著增加，导致基础油粘度显著增大，从而弥补了基础油由于温度上升而下降的粘度。,粘度指数改进剂在不同温度下不同形态对粘度影响的差异，改善了油品的粘度性能，提高油品的粘度指数，此外粘度指数改进剂还具有降级燃料消耗、维持低油耗及提高低温启动性的作用。使用分散型的粘度指数改进剂可以减少无灰分散剂的用量，避免为解决低温油泥的问题而增加无灰分散剂用量引起的低温粘度增加，因此，近年来分散型粘度指数改进剂发展很快。,七、防锈剂,金属由于周围环境的化学的、电化学的侵蚀而腐蚀生锈，每年因生锈而损耗大量钢材。铁或铁合金的生锈过程是在有水分和空气(氧)的作用下，形成水化的氧化亚铁的腐蚀物时称为锈蚀。锈的主要成分是水化的氧化铁和氢氧化铁。,防锈剂的作用是在金属表面上形成牢固的吸附膜，隔绝水、空气与金属接触，从而防止锈蚀的产生。作为石油产品添加剂的防锈剂，必须对金属有好的吸附性和对油的溶解性。因此，防锈剂分子中总是具有强的极性基团和适当的亲油基团。,八、降凝剂,生产各种润滑油的基础油时，一般都要经过脱蜡，但脱蜡是一种耗能较大的工艺。因此，常将基础油脱蜡到一定深度，然后加入一定量的降凝剂，使基础油的凝固点达到规定的要求。,关于降凝剂的作用机理，人们提出了各种假设，但普遍认为：降凝剂是通过石蜡结晶表面的吸附或与石蜡结晶形成共结晶，改变了石蜡结晶的形状和尺寸，防止石蜡晶粒间粘结，形成三维网状结构，从而保持油品在低温时的流动性。,十、抗乳化剂,油品在使用过程中会受到水的污染，如机械设备漏水、为了冷却加工件而必须喷淋大量冷却水等情况，均会在油中进入一定水分，这就要求油品具有一定的分水性和不被水乳化成W/O（水/油）型乳化体。因为润滑油在乳化后或其抗乳化性差，会丧失流动性（W/O型乳化体会使油的粘度成倍地增加）和损失润滑性，也会引起金属腐蚀和磨损。工业齿轮油、汽轮机油、液压油（如含锌盐的油品）均易受水的污染，所以这些油品对抗乳化性能有较高的要求。,造成润滑油分水性差或发生乳化的原因是多方面的。,1、高粘度油中会含有一些极性组分；,2、在工业润滑油中加有各种添加剂，特别是清净分散剂、防锈剂、极压抗磨剂，这些添加剂大部分均属表面活性剂，加入后要降低油品的抗乳化性；,3、油品在使用中被氧化生成了羧酸等易乳化的化合物，使油抗乳化性变坏。,加深基础油的精制深度，选择适宜的各种添加剂固然是一种应首先考虑的问题，但是加入抗乳化剂是提高润滑油抗乳化性的主要途径。在油品中加入抗乳化剂后能改变油/水界面张力，以达到改善油品的抗乳化性的目的。因为加入抗乳剂后可以消除分散相液滴结合的障碍（即消除液滴外面的保护膜），使液滴容易结合在一起。另外，抗乳化剂能使乳化液发生转相作用，由W/O型变成O/W型，达到分水的目的,十一、润滑油复合添加剂,复合添加剂是指几种单剂以一定比例混合，并能满足一定质量等级的添加剂混合物。在发达国家，中高档油品几乎全部采用复合添加剂。按照配方，将复合剂加到适宜深度的基础油中，即可得到成品。复合添加剂是根据使用对象工况条件不同，选择添加剂品种和数量，使油品发挥出最佳使用效果并达到最佳平衡。,一般说来，向基础油中加入一定量的复合剂，便能同时改善它的各种使用性能，即可得到所需要的相应的油品。这样既有利于简化油品生产过程，又有利于保证油品的质量。复合添加剂的功效，不是各种添加剂组分作用功效的简单总和。各种不同添加剂复合时，在添加剂组分之间，可发生三种作用方式：相加性，协和性，对抗性。,第四节润滑油的主要产品种类,润滑油的品种甚多，用途各异，按使用特性说，有,内燃机润滑油,(简称内燃机油)，这类润滑油主要用于汽油机和柴油机的润滑。,齿轮油,，包括车用齿轮油和工业齿轮油。,液压油,，用于工程机械、矿山机械、农业机械、交通机械、建筑机械等液压系统。,工业润滑油,，包括机械油、汽轮机油、压缩机油、冷冻机油、真空泵油、电气绝缘油、工艺用油(金属加工油、金属热处理油、铸造用油、压延油、白色油、防锈油等)。,一、润滑油的基本性能根据润滑油的基本功能，要求润滑油要具备以下基本性能:,摩擦性能,要求润滑油具有尽可能小的摩擦系数，保证机械运行敏捷而平稳，减少能耗。,适宜的粘度,是润滑油的最重要的性能，因此选择润滑油时首先考虑粘度是否合适。高粘度易于形成动压膜，油膜较厚，能支承较大负荷，防止磨损。但粘度太大，即内摩擦太大，会造成摩擦热增大，摩擦面温度升高，而且在低温下不易流动，不利于低温启动;低粘度时，摩擦阻力,小，能耗低，机械运行稳捷，温升不高。但如粘度太低，则油膜太薄，承受负荷的能力小，易于磨损，易渗漏流失。特别是容易渗入疲劳裂纹，加速疲劳扩展，从而加速疲劳磨损，降低机械零件寿命。,一、内燃机润滑油,1内燃机的工作特点和主要性能的要求,（1)温度高、温差大。内燃机的温度直接受燃料燃烧和摩擦所产生热量的影响，内燃,机运行时各工作区的温度都较高。如活塞顶部、气缸盖和气缸壁的温度.会在250-300之间;活塞裙部温度会在100一150之间;主轴承、曲轴箱油温约85一95之间，尤其在曲,轴箱变小的情况下，油温可高达120左右。另外，在冬季条件下的冷启动温度较低，内燃,机的运行温度和环境温度差别较大。,(2)运动速度快 内燃机曲轴转速多在1500-4800r/min，活塞的平均线速8-14m/s,在摩擦表面形成润滑油膜十分困难。再加上润滑油被燃料稀释，使气缸壁与活塞之间经常处,于边界润滑状态，严重时会导致摩擦表面的粘结和烧结现象。,(3)负荷重 现代内燃机的功率高，因而运动副承受的负荷很大。如连杆轴承负荷为7.0一24.5MPa，而主轴承负荷为5.0一12.0DMPa，有时连杆轴承还要承受冲击负荷。,(4)受环境因素的影响大 内燃机在进气冲程吸人的大气尘埃和燃料燃烧生成的废气、,固态物质及润滑油氧化生成的积炭、漆摸和油泥等沉积物，都会加速摩擦表面的磨损与腐,蚀，而影响着零部件的使用寿命。,根据内燃机的工作特点，要求内燃机油主要性能要有适当的粘度和良好的粘温性能；较强的抗氧化能力和良好的清净分散性；良好的抗磨性能；良好的防腐蚀性能。,极压性,当摩擦件之间处于边界润滑状态时，粘度作用不大，主要靠边界膜强度支承载荷，因此要求润滑油具有良好的极压性，以保证在边界润滑状态下，如启动和低速重负荷时，仍有良好的润滑。,化学安定性和热稳定性,润滑油从生产、销售、贮存到使用有一个过程，因此要求润滑油要具有良好的化学安定,性和热稳定性，使其在贮存、运输、使用过程中不易被氧化、分解变质。对某些特殊用途的,润滑油还要求耐强化学介质和耐辐射。,材料适应性,润滑油在使用中必然与金属和密封材料相接触，因此要求其对接触的金属材料不腐蚀，,对橡胶等密封材料不溶胀。,纯净度,要求润滑油不含水和杂质。因水能造成油料乳化，使油膜变薄或破坏，造成磨损，而且,使金属生锈;杂质可堵塞油滤和喷嘴，造成断油事故，杂质进人摩擦面能引起磨粒磨损。因,此，一般润滑油的规格标准中都要求油色透明，且不含机械杂质和水分。,2.润滑油在内燃机中的作用,(1)润滑与减摩作用,发动机在运转时，如果一些摩擦部位得不到适当的润滑，就会产生干摩擦。实践证明，干摩擦在短时间内产生的热量足以使金属熔化，造成机件的损坏甚至卡死(许多漏水或漏油的汽车出现拉缸、抱轴等故障，主要原因就在于此)。因此必须对发动机中的摩擦部位给予良好的润滑。当润滑油流到摩擦部位后，就会粘附在摩擦表面上形成一层油膜，减少摩擦机件之间的阻力，而油膜的强度和韧性是发挥其润滑作用的关键。使用润滑油，可以减少内燃机各运动部件之何的磨损和因摩擦引起的功率损失和摩擦热。这样就增加了机械的有效功率，降低了燃料的消耗，节约了能量，同时也延长了机械的使用寿命。,（2)冷却发动机部件作用,燃料在内燃机中燃烧产生很高的温度，产生的热量，只有一小部分用于动力输出以及摩擦阻力消耗和辅助机构的驱动上；其余大部分热量除随废气排到大气中外，还会被发动机中的冷却介质带走一部分。发动机中多余的热必须如不对机件加以冷却，内燃机就不能正常工作。这一方面靠发动机冷却系来完成，另一方面靠润滑油从气缸、活塞、曲轴等表面吸收热量后带出。内燃机的冷却介质是润滑油、水或空气等。新近设计的内燃机常采用风冷而不是水冷，这就更增加了润滑油冷却作用的负荷，要求润滑油有更好的耐高温性能和冷却发动机的性能。,（3)密封作用,发动机中的活塞环与缸套、活塞环与环槽之间都有一定的间隙，如得不到密封，燃气就会窜人曲轴箱内，使燃烧室压力降低，从而降低发动机的功率。润滑油在这些部位能起到密封作用，防止窜气，保证发动机的正常工作。,（4）洗涤作用,发动机工作中，会产生许多污物。如吸入空气中带来的砂土、灰尘，混合气燃烧后形成的积炭，润滑油氧化后生成的胶状物，机件间摩擦产生金属屑等等。这些污物会附着在机件的摩擦表面上，如不清洗下来，就会加大机件的磨损。另外，大量的胶质会使活塞环粘结卡滞，导致发动机不能正常运转。因此，必须及时将这些污物清理，这个清洗过程是靠润滑油在机体内循环流动来完成的。,(5)防锈和抗腐蚀作用,燃料在发动机中燃烧会产生一定量的水和氧化物，它们随着窜气进人曲轴箱，对各金属部件进行腐蚀。为此，要求内燃机润滑油还具有防锈和抗腐蚀性能。润滑油在机件表面形成的油膜，可以避免机件与水及酸性气体直接接触，防止产生腐蚀、锈蚀。,（6）消除冲击载荷,在内燃机压缩行程结束时，混合气开始燃烧，气缸压力急剧上升。这时，轴承间隙中的润滑油将缓和活塞、活塞销、连杆、曲轴等机件所受到的冲击载荷，使发动机平稳,工作，并防止金属直接接触，减少磨损。,内燃机油的主要性能,随着内燃机中所使用的发动机性能不断地改进，润滑油的工作条件日益苛刻，对排出废气的管理和对安全性的要求也更加严格。为保证内燃机油具备应有的功用，对内燃机油性能的要求也日趋严格。,适宜的粘度和粘温性能,内燃机油的粘度主要关系到发动机在低温下的起动性(又称低温泵送性)和机件的磨损程度。燃油和润滑油的消耗量和功率损耗的大小。,良好的氧化安定性,内燃机润滑油在高温工作条件下，氧化速度加速，易于变质生成腐蚀金属的酸性物质和使粘度变大的胶质、油泥等而失去润滑作用，造成粘环、拉缸和机件腐蚀。为提高油品的氧化安定性，通常在油中添加抗氧剂、抗腐蚀剂等。,良好的清净分散性,燃料在内燃机燃烧室中燃烧而生成的炭粒烟尘、未燃燃料及润滑油氧化生成的积炭和油泥等，集结在一起会在活塞、活塞环槽、气缸壁和排气口处沉积、结焦、或堵塞滤清器和油孔，使发动机磨损增加、散热不良、活塞环粘着、换气不良、排气不畅及供油不足，从而造成润滑不良、油耗增大和功率下降。因此要求在内燃机油中添加清净分散剂，使油其有良好的清净分散性，不仅有高温清净作用，能将摩擦副上的沉积物清洗下来，而目.也要具有良好的低温分散性，能阻止颗粒物的积聚和沉积，在润滑油通过机油滤清器时将它们过滤掉。,良好的润滑性、抗磨性,内燃机承受的负荷较大，特别是曲轴主轴承、连杆轴承、活塞销轴承和凸轮挺杆间间隙处等，常常承受冲击载荷而处于边界润滑状态，容易产生擦伤性磨损。因此，要求内燃机具有完善的润滑系统，内燃机油具有良好的润滑性和抗磨性。要采用严格的考核评定方法来保证质量。,良好的抗腐蚀性和酸中和性,内燃机油在使用过程中由于受温度、空气及某些金属的影响自身会氧化生成具有腐蚀作用的酸性物质和油泥，对金属有腐蚀性;另外燃料的燃烧产物，如含硫燃料燃烧后产生的盐酸和氢溴酸等，也会使内燃机零件腐蚀。因此要求内燃机油具有良好的抗腐蚀性和酸中和性,，所以在内燃机油的技术指标中规定了总碱值(TBN)，总碱值大的油，酸中和能力强，防止金属腐蚀的能力也强。,良好的杭泡沫性,内燃机油在油底壳中，由于曲轴的强烈搅动和进行飞溅润滑，很容易形成气泡而影响润滑油的润滑性能，同时会使油泵抽空，导致故障，因此现代的内燃机油中都添加抗泡沫剂以提高其抗泡沫性。,(三)内燃机油的分类,内燃机润滑油广泛用于汽车、坦克、内燃机车、船舶和施工机具等移动式或固定式发动机润滑。内燃机油质量分级按美国石油学会(API)标准进行分级，粘度分级按美国汽车工程师学会(SAE)标准进行分类。,发动机油的SAE粘度等级,美国汽车工程师协会(简称SAE)根据汽车的使用与设计情况颁布了汽车用油的粘度等级，被称为SAE 粘度级，并在世界范围内得到应用。,发动机油的SAE粘度级别分别为：SAE 0W,5W,10W,15W,20W,25W,20,30,40,50,60共计11个级别。它规定了发动机油的一些粘度指标。,SAE 0W的粘度最小，而SAE60的粘度最大。,API等级,API(American Petroleum Institute)指美国石油学会，该学会根据汽车对发动机油的质量要求颁布了API规格。,针对汽油机油的规格有：API SA,SB,SC,SD,SE,SF,SG,SH,SJ,SL 其中,SA的级别最低，SL的级别最高。,针对柴油机油的规格有：API CA,CB,CC,CD,CE,CF,CF-2,CF-4,CG-4,CH-4,CI-4 其中，CA的级别最低，CI-4的级别最高。,在认定油的级别时采用不同的台架试验。,近年来，内燃机中越来越多地使用多级油。所谓多级油是指其100运动粘度在某一非W粘度等级范围内，而同时其低温粘度和边界泵送温度又能满足某一W粘度等级的指标，,可表示为10 W/30及20 W/40 等。多级油大多是由较低粘度的基础油添加粘度添加剂稠化后制成的，所以也称稠化机油。多级油的粘一温性质显著优于单级油，它的使用不受地区和季节的限制，冬、夏季和南、北地域通用，同时还可以节约燃料。多级油又称冬夏两用油或四季用油。,3.内燃机润滑油的品种,我国现行的内燃机油质量标准中除规定了其理化性能外，还提出了发动机试验要求。内燃机油的发动机试验包括轴瓦腐蚀试验、剪切安定性试验、低温锈蚀试验、高温清净性和抗磨性试验以及按照不同程序进行的发动机性能评定试验。除符合上述要求外，对于新研制的内燃机油，往往还要进行长距离的实地行车试验，才能评定其质量是否合格。每类润滑油都有特定的评定方法和指标体系，柴油机油的要求比汽油机油的要求更为苛刻。,除此以外，对于二冲程汽油机润滑油、铁路内燃机车柴油机润滑油、船用柴油机油和航空润滑油还各有其牌号及质量指标。,二、齿轮油,齿轮机构是机械中最主要的传动机构，用于传递运动和动力，在汽车、拖拉机、机床和轧钢机等机械设备中得到广泛应用。,(一)齿轮的工作特点,运动和动力的传递是在齿轮机构中每对啮合齿面的相互作用、相互运动中完成的。,齿轮的当量半径小，难形成油楔;,齿轮之间的接触面积很小，基本是线接触，所以其承受的压力大，如汽车传动装置中双曲线齿轮其接触部位的压力可高达10004000MPa;在运动过程中既有滚动摩擦，又有滑动摩擦，而且滑动的方向和速度急剧变化。,齿轮的工作条件使齿轮油极易从齿间被挤压出来，容易引起齿面的擦伤和磨损。为此，齿轮油要具有在高负荷下使齿面处于边界润滑和弹性流体动力润滑状态的性能。,(二)齿轮油的主要性能,由齿轮的工作特点可知，齿轮油除了具有一般润滑油的性能外，尤其突出的是具有良好的抗磨损、耐负荷的性能，也就是要有较高的承载能力，因此在齿轮油中要特别添加抗磨剂。,曲线上的第一个转折点B表明油膜开始破裂，钢球之间开始一卡咬，此时P,B,叫做最大无卡咬负荷，也称为临界负荷，A B 之间称为无卡咬区域。BC之间，由于部分卡咬而磨损急,剧增加，称为延迟卡咬区域。C D 之间为接近卡咬区域，此时的磨损增加率虽比BC间的小，,但其磨痕直径仍在逐步增大。D为烧结点，即达到因烧结而焊死或磨痕直径为4mm时的情,况，P,D,称为烧结负荷。,(三)齿轮油的分类,我国的齿轮油分为车辆齿轮油及工业齿轮油两大类。,车辆齿轮油按其使用条件的苛刻程度分为3种。,车辆齿轮油按华氏210度赛式通用粘度秒的大约值分为7个粘度等级，近80w/90年来，标号为80w/90、85w/90/、85w/140等多级齿轮油应用日益广泛，它们同时具有良好的低温起动性和高温润滑性。,(二)化学组成与电器绝缘油性能的关系,电器绝缘油性能主要取决于油品的化学组成。,烷烃,烷烃的电气性能较好，抗氧化安定性较差，其析气性在烃类中是最差的，在强电场作用下容易发生脱氢反应。,环烷烃,环烷烃的电气性能和抗氧化安定性与烷烃的差不多，其凝点一般较低是电器绝缘油的较理想组分，因此，常选用环烷基原油作为生产电器绝缘油的原料。,芳香烃,单环芳烃的电气性能较好，吸氢能力也较强，但其抗氧化安定性差，特别是带环烷环的单环芳烃最差。双环芳烃的抗氧化安定性比单环的好一些。多环芳烃虽是天然的抗氧剂，但它氧化后生成的沉淀会使油品颜色变深，同时它的介质损失角正切值比单、双环芳烃的大很多，而吸氢能力则比单、双环芳烃的低。因此，多环芳烃在电器绝缘油中属于非理想组分，应尽量除去。,非烃化合物,含氮化合物容易促进氧化而产生沉淀和导致颜色变深。少量的含硫化合物对油品的抗氧化安定性有利，但含硫量不应大于a.s，否则，会引起设备腐蚀。酸性含氧化食物也是有腐蚀性的，而中性含氧化合物则影响不大。胶质氧化后易生成沉淀，导致介质损失角正切值剧增及散热困难等。,综上所述，电器绝缘油的理想组分是环烷烃，其次是烷烃，同时也要有适量的单环和双环芳烃。而多环芳烃、含氮化合物、酸性含氧化合物和胶质则是非理想组分，应予脱除。,六、润滑脂,润滑脂是由基础油、稠化剂和添加剂等组成的一种在常温下呈油膏状(半固体)的塑性润滑剂。,稠化剂是一些有稠化作用的固体物质，通常可分为皂基稠化剂和非皂基稠化剂。,(一)润滑脂的特性,润滑脂在常温低负荷下类似固体，能保持自己的形状而不流动，能粘附于机械摩擦部件的表面，起到良好的润滑作用，而又不致使润滑脂滴落或流失;同时还能起到保护和密封作用，减少设备因与其他杂质的接触而受到的腐蚀作用。,在较高的温度或受到超过一定限度的外力时或当机械部件运动摩擦而升温时，润滑脂开始塑性变形，像流体一样能流动，类似粘性流体而润滑机械部件，从而减少运动部件表面间的摩擦和磨损。当运动停止后润滑脂又能恢复一定的稠度而不流失。,应用于航空、汽车、纺织和食品等工业的机械和轴承的润滑。,润滑脂和润滑油相比有某些待殊性能，使之成为润滑油所不能代替的润滑材料，其特性是：,1.不从润滑部件流失或滑落，这样可使润滑系统简化；,2.有较好的抗压性；,3.能密封防尘；,4.具有较好的防锈和抗腐蚀性；,5.适应性能强；,6.使用寿命长。,润滑脂不像润滑油那样能给润滑部件提供冷却清洁作用除此之外它具有润滑油的其他全部功能。,润滑脂的组成,润滑脂是由稠化剂(分散相)、液体润滑剂(分散介质)和添加剂三部分组成，其中液体润滑剂占比例最多，一般占润滑脂总配方的3090%，稠化剂含量为1020%，添加剂占5%以下。,1 液体润滑剂（分散介质）,润滑脂的润滑性能基本上取决于它所含有的液体润滑剂，由于它在润滑脂中所占比例最大，因此，制备润滑脂时，正确地选用液体润滑剂是很重要的。润滑脂中液体润滑剂的类型和组成能决定润滑脂的高温蒸发性能，其低温泵送性和相似粘度则取决于液体润滑剂的粘度和凝固点，液体润滑剂的粘温性能决定润滑脂的温度使用范围。,2 稠化剂（分散介质）,制备润滑脂所用稠化剂有两大类皂基稠化剂即脂肪酸金属皂(包括单皂或混合皂及复合皂)、非皂基稠化剂(包括烃类、无机类及有机类)。皂基稠化剂制备的润滑脂占润滑脂总量的90%左右。,3 胶溶剂,胶溶剂是一种极性或半极性物质，如有机酸、醇、醚、胺类等化合物。水也是胶溶剂。这类物质的存在使皂油的相态发生改变，所以叫结构改善剂。在制脂中胶溶剂是十分重要的，某些脂如果没有胶溶剂(即使很微量)就不能成酯。,在制脂过程中，过程本身就有胶溶剂，如水、脂肪分解出的甘油、半皂化的脂肪酸等。,4 添加剂,为了改善润滑脂的某些性能，要在润滑脂中加入各种添加剂(抗氧剂、防锈剂、结构改善剂、极压抗磨剂等)。,(二)润滑脂的种类及应用,润滑脂按基础油分类可分为矿物油润滑脂和合成润滑脂;,按稠化剂来分可分为皂基润滑脂和非皂基润滑脂;,按用途分类可分为抗磨润滑脂、防护密封润滑脂和专用润滑脂。,目前广泛应用的润滑脂都属于抗磨润滑脂。从生产工艺出发，按稠化剂类型分类情况如,润滑脂的主要质量指标有:,滴点,是指润滑脂在规定条件下加热时，从标准食品的脂杯中滴下第一滴液体(或流出液柱长25mm)时的温度。它反映出该温度下润滑脂已由半固态转变为液态。滴点是润滑脂规格中的重要指标，用它可以大致区别不同类型的润滑脂、粗略估计其最高使用温度以及检验润滑脂的质量。通常皂基润滑脂的使用温度要比其滴点低1030.滴点的高低主要取决于皂或高分子烃等稠化剂的性质。,锥人度,是指在规定的温度(25士0.5)、负荷（150g士0.2g)和时间(5s)的条件下，锥体刺入润滑脂的深度。润滑脂的商品牌号通常是以锥入度的大小来划分的。,析油量,润滑脂的析油量评价润滑脂的胶体安定性的指标。当油的析出量越大，说明胶体的安定性越差，当润滑脂的析油量超过5%20%时，则不能使用。,润滑脂其他质量指标还有抗磨性、贮存安定性、抗水淋性、高温性等。,合成润滑油,合成润滑油是通过有机合成方法制备的液体润滑剂。以石油为原料，经分馏、精制和脱蜡等通用润滑油加工过程而得到的润滑油料(一般称为矿物油或石油基润滑油)，均系碳氢化合物的混合物，而合成润滑油的分子结构中，除了含碳、氢元索外，还分别含有氧硅、磷、氟、氯等元素。,根据化学结构的不同，合成润滑油又分为几大类。计有酯类油、聚醚、聚硅氧烷(硅油和硅酸酯)、含氟油、磷酸酯和聚a一烯烃。每类合成润滑油都有其独特的化学结构、特定的原料和制备工艺、特殊的性能和应用范围。,与矿物油相比，一般说来，合成润滑油具有优良的粘温性和低温流动性，良好的热氧化安定性、润滑性和低挥发性，以及其他一些特殊性能，如化学安定性和耐辐射性等，而且各类合成润滑油的性能又各具特色，因而能够满足矿物油所不能满足的使用要求。这就是合成,润滑油虽然价格较贵仍能不断发展的重要原因。,我国已研制和生产的合成润滑油有酯类油、聚醚、聚硅氧烷、含氛润滑油、磷酸酯和合成烃。此外还发展了用于合成油的各种添加剂。,产品系列有合成航空润滑油脂、精密仪表油脂、抗化学油脂、液压及制动液、内燃机油、齿轮油、压缩机油、金属加工液和各种高低温润滑脂等，基本满足了我国国防工业和其他工业不断发展的需要。,润滑油基础油,润滑油一般以基础油和添加剂调合而成。就体积而言，基础油是润滑剂的最重要成分。,按所有润滑剂的质量平均计算，基础油占润滑剂配方的95%以上。有些润滑剂系列(如某些,液压油和压缩机润滑油)，其化学添加剂仅占1%。因而基础油决定着润滑油的基本性质。,基础油分为矿物油和合成油两大类。所谓矿物油，就是以原油的减压馏分或减压渣油为原料，并根据需要经过脱沥青、脱蜡和精制等过程而制得的润滑油基础