润滑油基本知识

润滑油基本知识
一、润滑油的历史
据推算, “润滑油”或“润滑剂(Lubricants)”这一概念是从人类使用工具时就存在的。润滑油可以防止碰触表面之间的摩擦和腐蚀, 抑制发热, 保持清洁, 再加上最近的绝缘及防锈功能, 是多种目的的必备产品。
据记载, 古代埃及建造巨大建筑物时, 石材或木材移动中作为润滑剂使用了“橄榄油”, 电车出现之后将动物性脂肪“牛脂(Tallow)”涂在轮轴上用作润滑剂。表示润滑剂的Grease源自意为脂肪的拉丁语Grussus, 这可能因为是刚开始的Grease跟脂肪很相像。
进入中世纪之后, 随着采用铁和铜的更加复杂的机械类广泛使用, 出现了鲸油(Sperm oil), 蓖麻油(Castor oil), 花生油(Peanut oil), 菜油(Rape oil)等原料更加多样的润滑产品, 但基本上不能摆脱动物性油脂或植物性油脂等油脂类, 使用也并不依靠科学性分析, 而是根据经验使用居多。
正式进入现代润滑油的历史起始于19世纪美国宾夕法尼亚的石油钻井。当时, 鲸油用于纺织机械的润滑油, 发现加入石油之后使用寿命能比过去延长10年以上。之后, 润滑油快速替代为以石油为基础的产品。

进入20世纪开始的批量生产时代需要更加复杂和铭记的机械设备, 因此润滑产品也开始要求在无法与过去相比的艰难环境下使用。特别是历经1, 2次世界大战之后, 汽车, 飞机, 柴油火车, 导弹, 大型船舶的快速发展带动了炼油及润滑产品的高度发展。1920年代发明了Solvent Refining工艺, 进入30年代之后, 提高润滑油产品性能的添加剂的做法逐步在整个产业推广。
之后, 1950年代随着喷气式客机的普及, 需要开发在零下50度以下的环境下也能顺利运行的润滑油产品, 于是出现了合成润滑油(Synthetic)和多用途润滑油(Multi-Purpose)产品, 1970年代出现氢化裂解(Hydrocracking)工艺, 1990年出现更加发展的加氢异构化(Hydroisomerization)工艺, 通过普通矿油也能开发和生产出接近于合成润滑油性能的优质润滑油。
最近, 不仅是润滑产品的性能, 影响环境的因素也被列入重点考虑项目, 很多化学家, 科学家, 工程师, 炼油企业人士, 金属学家等相关行业从事人员为不断提高润滑产品的性能而进行持续不断的研究。

二、润滑油的功能
为了选择符合自身用途的润滑油, 首先要准确了解润滑油的作用。只有准确了解和掌握, 才能根据目的选择和管理润滑油。

减少摩擦的功能

在金属表面形成油膜, 将固体摩擦变为液体摩擦, 以减少摩擦, 这是润滑油最为普遍而重要的功能。随着摩擦减少, 同时防止发热, 限制了摩擦面的磨损。

冷却功能

产生摩擦的部位一定会产生摩擦热, 特别是金属之间其程度更加严重。因此, 必须吸收该热量或排放到外部, 否则将形成系统的破损及变形, 负责其抵抗作用的就是润滑油。特别是对液压油, 切削油, 内燃机油是极为重要的功能。

减震功能

对于齿轮, 轴承等部分的接触作业, 接触面如果限制为点或线, 瞬间承受高负荷, 会出现设备破损及设备间粘着的危险。如果喷洒润滑油, 润滑油油膜会起到将负荷分散到油膜内的功能, 保护系统不受高负荷伤害。

清洗功能

如果长期使用系统, 装备腐蚀或老旧可能导致异物的产生, 特别是液压油, 齿轮油由于热化产生污泥等, 会产生润滑油本身的堆积物。特别是内燃机, 会产生大量烟炱, 这种腐蚀物会影响系统, 缩短其寿命或无法执行正常工作。因此, 润滑油起到通过自身性能如肥皂般清洗这些异物的功能。

密封功能

表示填充系统内细微缝隙的作用。密封内燃机或空气压缩机的活塞, 汽缸缝隙等, 阻断燃烧气体的泄漏和外部异物流入内部, 保护系统保持当初设计时的内部压力等。特别是在油压装置中, 润滑油的油压膜形成本身就能起到防止润滑油漏油的作用。

防锈功能

选择和了解润滑油产品需要基本了解润滑油的性状是什么, 即表现润滑油性质的术语有哪些, 描述哪些内容。

三、润滑油的分类
1. 根据原料分类基本上, 承担润滑作用的物质就叫润滑剂, 其中占约80%的就是液状(体)润滑油。润滑油主要以原油精炼过程中产生的基础油(Base oil)为原料, 根据使用目的研发配合比及添加剂等, 或者通过聚a烯烃(PAO)等化学合成的过程进行开发。
< 润滑剂 >

液态 : 润滑油
- 石油系 : 矿油
  - 纯矿油
  - 纯矿油+添加剂
- 动植物系 : 脂肪油
- 合成油 :聚α-烯烃(PAO),
  烷基苯, 磷酸酯,
  聚二乙醇等
半流体润滑剂 : 润滑脂
固体润滑剂 : MoS2, PbO, Graphite 等

2. 根据用途分类润滑油根据用途分为汽车用油, 工业用油, 产业用油, 船舶用油, 大致分类如下。
运输机油

– 汽机油
– 柴机油
– 柴油电力机油
– 航空机油
– LPG机油
– CNG机油
– 摩托车机油
– 二行程机油
– 自动变速油
– 车用机油
工业机械油

– 液压油
– 机械油
– 工业用机油
– 涡轮油
– 循环油
– 压缩机油
– 冷冻机油
船舶用油

– 密封油
– 筒式活塞机油
– 系统油
金属加工油

– 切削油
– 压延油
– 热处理油
– 防锈油
其他

– 过程油
– 电绝缘油
– 润滑脂
3. 根据粘度分类为了了解润滑油产品中的机油, 首先要学会查看机油中标注的SAE (Society of Automotive Engineers-美国汽车工程师学会)指数。SAE是美国汽车技术协会对机油粘度的规定, 是全世界共同使用的标准。
单级粘度油
SAE 10W, SAE 30等, 只用一个数字表示的等级产品, 根据下列SAE表Viscosity Grades, 可以了解相应粘度。

多级粘度油
SAE 5W30, SAE 10W40等, 同时用两种数字等级表示的产品, 是同时满足SAE粘度分类表中明示条件的产品。
多级粘度油在高温下的粘度下降比单级粘度油优秀, 其经济性比单级粘度油要好, 多级粘度油在低温下流动性大, 用于内燃机时, 燃油效率改善方便要比单级粘度油好。并且, 大部分多级粘度油比单级粘度油防磨损性能好, 具有延长内燃机零部件寿命的效果。
4. 根据性能分类美国石油协会API(American Petroleum Institue)自1900年度汽车大众化时期就正式制定了符合各个发动机的机油标准, 并用记号进行表示, 大致分为汽油, 柴油两种, 汽油缩写为“S” (Service Category的缩写), 柴油缩写为“C”(Commercial Category的缩写), 后面加”A, B, C, D……”的方式分等级。越是近期出现的发动机型号, 越要求苛刻的环境下的运行, 更加严格环境规定下的运行, 所以越是最新发动机性能等级, 越能满足更加严格的规定。
汽机油柴机油SN PLUS2018年CK-42016年SN2011年FA-42016年SM2004年CJ-42007年SL2001年CI-42002年SJ1996年CH-41998年SH1993年CG-41995年SG1989年CF/CF-21994年SF1980年CF-41990年SE1972年CD-Ⅱ1985年SD1968年CE1984年SC1964年CC1961年SB1930年CD1955年SA1900年CB1949年CA1900年
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