1、润滑油基础知识,润滑油基础知识,一、润滑油的定义 二、润滑油的生产流程 三、润滑油的组成 四、润滑油的作用 五、润滑油的衡量标准 六、润滑油的理化指标 七、润滑油的选择,一、润滑油的定义,在相对运动的两个接触表面之间加入润滑剂，从而使两磨擦面之间形成润滑膜，将直接接触的表面分隔开来，变干磨擦为润滑剂分子间的内磨擦，达到减少磨擦，降低磨损，延长机械设备使用寿命的目的都称之为润滑油。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。,二、润滑油的生产流程,现代矿物润滑油生产的基本过程是原油先经过常压蒸馏，蒸馏出汽、煤、柴油等轻质馏分，在
2、常压塔底所得的常压渣油，再经减压蒸馏，分馏出轻、中、重质馏分润滑油油料，加压塔底渣油再经丙烷脱沥青后，制得残渣润滑油料，制备好的馏分及残渣润滑油料，分别再经过精制，得到润滑油基础油，最后进入成品油调和工序，与添加剂优化配伍，得到成品润滑油。如下图：,润滑油的生产流程,三、润滑油的组成,润滑油是由基础油和添加剂调合而成的。基础油是润滑油的主要构成原料，占据润滑油总量的70%95%，其质量的高低直接影响润滑油的使用性能。,基础油 7095%,添加剂 530%,润滑油,1、基础油,矿物基础油 合成基础油（半合成基础油） 全合成基础油,矿物基础油,依据习惯，把通过物理蒸馏方法从石油中提炼出的基础油称为
3、矿物基础油，加工流程是在原油提炼过程中，在分馏出有用的轻物质后，残留的塔底油再经提炼而成（溶剂精制、酮苯脱蜡、白土补充精制）。其中溶剂精制是去除芳烃等非理想组分，溶剂脱蜡是以保证基础油的低温流动性。生产过程基本以物理过程为主，不改变烃类结构，生产的基础油取决于原料中理想组分的含量与性质；矿物基础油在提炼过程中因无法将所含的杂质清除干净，因此流动点较高，不适合寒带作业使用。,全合成基础油,全合成基础油来自原油中的瓦斯气或天然气所分散出来的乙烯、丙烯，再经聚合、催化等繁复的化学反应才炼制成大分子组成的基础油。本质上它是原油中较好的成分，加以化学反应并通过人为控制达到预期的分子形态，其分子排列整齐，
4、抵抗外来变数的能力自然很强，因此合成基础油品质较好，其对热稳定、抗氧化反应、抗黏度变化的能力自然要比矿物基础油强得多。由于受天然气价格影响，合成型基础油的价格还是比较高的。,合成基础油（半合成基础油）,采用一定比例的矿物基础油与合成基础油混合制成。同矿物油相比，这种半全合成机油抗氧化能力强，具有天然清净剂作用，它能确保润滑油使用很长时间，其性能都不容易衰退，发动机不容易产生油泥。半合成基础油再加抗磨剂等添加剂，其超凡的抗磨损性能，有效延长发动机使用寿命的特征更明显。,API基础油分类(一),API基础油分类（二）,常的合成油通常为：PAO类，XHVI类，酯类。此外VHVI类基础油性能介于合成油
5、和矿物油之间，虽有人称其为合成油，但其性能(如粘温特性和抗氧化性等)较PAO,XHVI和酯类有较大差距。PAO和XHVI是最广泛用作发动机油的基础油，其中，XHVI是壳牌专利技术的合成型基础油，美孚的合成机油主要以PAO为原料，嘉实多的合成油多以酯类为基础油。XHVI与PAO性能相近，但酯类发动机润滑油在抗氧化性上性能与前两种有一定差距。,2、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。,常用添加剂种
6、类及作用,粘度指数改进剂,清净剂,分散剂,抗磨剂,抗氧化剂,防锈剂,消泡剂,摩擦改进剂,降凝剂,分散 燃料燃烧生成物,使发动机内部 保持清洁,防止 生锈,控制泡沫,保护 基础油,减少 发动机磨损,减少 燃油消耗,提高 低温流动性,减少 高温时油变稀,四、润滑油的作用（一）,1、抗磨 提供分离摩擦表面的润滑油膜，以减少磨损 2、清洁润滑油中之清洁剂, 能将引擎在高温下所产生的沉积物分散于油中, 而不致集聚结块而导致油道阻塞 3、冷却运转中的引擎高温部位, 会产生过多的热量, 可籍由润滑油加以冷却，通过循环系统带走从而达到冷却的目的,润滑油的作用（二）,4、防锈润滑油能使避免金属表面和空气, 水份
7、及酸性物质直接接触, 防止金属生锈及腐蚀 5、密封在引擎工作的过程中, 润滑油能提供活塞和汽缸壁之间的气密效果, 防止压缩气窜气, 提升引擎效率 6、缓冲柴油机润滑油减少机件摩擦时起到缓冲和减震的,1、润滑与减摩,发动机的曲轴转速在2000-5000r/min，活塞的平均线速度达10-15m/s，在摩擦表面形成油膜很困难。随着发动机功率不断提高，承受负荷也越来越大，发动机的主要摩擦副曲轴与主轴瓦、连杆与连杆轴瓦、活塞环与缸套、凸轮与挺杆等，它们因摩擦而损失的能量比例如图4-2所示。由于油膜覆盖使摩擦副之间的相对运动具有较低的阻力，并使其磨损减至最低程度，从而保证摩擦副的正常运动。,2、清洁,发
8、动机运转过程中会产生油泥和漆膜沉积物，油泥如沉积在油泵的滤网上，能破坏正常的供油量；活塞环聚集漆膜会产生粘环。机油中的清净分散剂能清洗掉部件表层的漆膜，使油泥和其它污染物分散成细小颗粒，悬浮在油中，保持机件清洁。,3、冷却,发动机直接受燃料燃烧和摩擦所承受的热量影响，运行温度较高，如活塞顶环槽、汽缸盖和汽缸壁的温度大多在 280-320，因此要求机油能及时导出摩擦热和燃烧传导的热量，使机件保持适当的温度，保证发动机正常运转。一般内燃机的热效率为3040%，一部分热量被循环的机油带走，另一部分被冷却系统散掉。,4、密封,活塞环与缸套、活塞环与环槽之间有一定间隙，活塞运动时，如果间隙得不到密封，燃
9、气会通过间隙窜入曲轴箱，产生“窜气”，既降低了发动机功率，又加速了机油的氧化衰变。辅助活塞环密封，防止燃气窜入曲轴箱，以保持汽缸压力，减少功率损失并避免曲轴箱受燃气污染。,五、润滑油的衡量标准,质量等级 API (美国石油学会) JASO (日本汽车标准协会) ACEA (欧洲汽车制造商协会) ILSAC（国际润滑剂标准和批准委员会） VW 50x_x:德国大众汽车润滑油认证标识：500、501、502、503、503.1、504 我国的质量分类与API相同。,汽油机油质量等级的分类,SA,SB,SC,SD,SE,SF,SG,SH,SJ,SL,SM,高表 现 水 平低,我国是按照API标准来分
10、类：SASN 以S开头，后面跟上字母A、B、C、D，顺序越往后，质量等级越高，使用性能越好。,SN,汽油机油质量等级的发展,柴油机油质量等级的分类,我国是按照API标准来分类：CA CJ-4 以C开头，后面跟上字母A、B、C、D，顺序越往后，质量等级越高，使用性能越好。,CA,CB,CC,CD,CE,CF,CF-4,CG-4,CH-4,CI-4,CJ-4,高表 现 水 平低,柴油机油质量等级的发展,SAE(美国机动车工程师协会),粘度的定义,粘度的表示,“W” 指的是“冬天”winter的首字母 “W” 之前的数字表示0W(零下35度)、5W(零下30度)、10W(零下25度)、15W(零下2
11、0度)、20W(零下15度)、25W(零下10度)，数字越低低温流动性能越好 W” 之后的数字表示20（粘度5.6-9.3）、30（粘度9.3-12.5）、40（粘度12.5-16.3）、50（粘度16.3-21.9）、60（粘度21.9-26.1），数字越大粘度越高耐高温性能越好 “W”之前分别有0W 10W 15W 20W 25W 对应最低温度为-35 -30 -25 -20 -15 -10,机油粘度与环境温度的关系,低温性能,燃油经济性低温启动性,高温性能,高温下的润滑性能高温下的减噪性能,不同粘度等级在同温下的表现,0W-30 5W-30 10W-30 10W-40 15W-40-35
12、时不同粘度润滑油的表现,六、润滑油的理化指标,外观（色度） 密度 粘度及粘度指数 闪点 凝点 倾点 酸值 碱值 水分 机械杂质 灰分和硫酸灰分 残炭,外观（色度）,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，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，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。,密度,密度是润滑油最简单、最常用的物理性能指标。 润滑油的密度随其组成中含碳、氧、硫的数量的增加而润滑油的粘度增大，因而在
13、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密度最大，含环烷烃多的居中，含烷烃多的最小。,粘度及粘度指数,粘度粘度反映油品的内摩擦力，是表示油品油性和流动性的一项指标。在未加任何功能添加剂的前提下，粘度越大，油膜强度越高，流动性越差。粘度指数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。,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
14、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2030，即可安全使用。,凝点,凝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。,倾点,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。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
15、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57。 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23，但也有例外。,酸值,是表示润滑油中含有酸性物质的指标，单位是mgKOH/g。酸值分强酸值和弱酸值两种，两者合并即为总酸值（简称TAN）。我们通常所说的酸值,实际上是指总酸值（TAN）。在内燃机油中，新油的酸值反映了ZDDP加入量的多少，使用中油品的酸值反映了ZDDP的降解及氧化程度。,碱值,是表示润滑油中碱性物质含量的指标，单位是mgKOH/g。碱值亦分强碱值和弱碱值两种，两者合并
16、即为总碱值（简称TBN）。我们通常所说的碱值实际上是指总碱值（TBN）。在内燃机油中，新油的碱值主要反映了金属清净剂加入量的多少，使用中油品的碱值反映了金属清净剂的降解程度。,水分,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。,机械杂质,机械杂质是指存在于润滑油中不溶于汽油、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
17、在0.005%以下被认为是无）。,灰分和硫酸灰分,灰分是指在规定条件下，灼烧后剩下的不燃烧物质。灰分的组成一般认为是一些金属元素及其盐类。灰分对不同的油品具有不同的概念，对基础油或不加添加剂的油品来说，灰分可用于判断油品的精制深度。对于加有金属盐类添加剂的油品（新油），灰分就成为定量控制添加剂加入量的手段。国外采用硫酸灰分代替灰分。其方法是：在油样燃烧后灼烧灰化之前加入少量浓硫酸，使添加剂的金属元素转化为硫酸盐。,残炭,油品在规定的实验条件下，受热蒸发和燃烧后形成的焦黑色残留物称为残炭。残炭是润滑油基础油的重要质量指标，是为判断润滑油的性质和精制深度而规定的项目。润滑油基础油中，残炭的多少，不
18、 仅与其化学组成有关，而且也与油品的精制深度有关，润滑油中形成残炭的主要物质是：油中的胶质 、沥青质及多环芳烃。这些物质在空气不足的条件下，受强热分解、缩合而形成残炭。油品的精制深 度越深，其残炭值越小。一般讲，空白基础油的残炭值越小越好。现在，许多油品都含有金属、硫、磷、氮元素的添加剂，它们的残炭值很高，因此含添加剂油的残炭已失去残炭测定的本来意义。,润滑油的理化指标,机械杂质、水分、灰分和残炭都是反映油品纯洁性的质量指标，反映了润滑基础油精制的程度。润滑油的生产过程主要以来自原油蒸馏装置的润滑油馏分和渣油馏分为原料。在这些馏分中，即含有理想组分，也含有各种杂质和非理想组分。通过溶剂脱沥青、溶剂脱蜡、溶剂精制、加氢精制或酸碱精制 、白土精制(见石油产品精制)等工艺，除去或降低形成游离碳的物质、低粘度指数的物质、氧化安定性差的物质、石蜡以及影响成品油颜色的化学物质等非理想组分，得到合格的润滑油基础油，经过调合并加入适当添加剂后即成为润滑油产品,谢 谢 2017、7、18,
