第四节润滑品的性能.docx
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第四节润滑品的性能
第四节:
润滑油品的性能
、润滑油的性能：
1、润滑油的理化性能指标
（1）颜色：
润滑油的颜色与基础油的精制深度及所加的添加剂有关。
在使用或贮存过程则与油品的氧化、变质程度有关。
如呈乳白色，则有水或气泡存在；颜色变深，则氧化变质或污染。
润滑油颜色的测定可按B/T6540-86进行。
、粘度：
①、粘度的定义：
粘度是指润滑液体分子之间受外力作用时，而产生相对运动所发生的内摩擦阻力。
粘度的大小由润滑液体分子，内聚力的大小来决定。
粘度是润滑油最重要和最基本的性能指标。
大多数润滑油都按运动粘度来划分牌号。
润滑油的粘度越大，所形成的油膜越厚，有利于承受高负荷，但其流动性差，这也增加了机械运动的阻力，或者不能及时流到需要润滑的部位，以致失去润滑作用。
名称
定义
单位
动力粘度
η
表示液体在一定剪切应力下流动时，内摩擦阻力的量度，其值为所加于液体的剪切应力和剪切速率之比。
Pa.s或mPa.s（帕斯卡秒）
1Pa.s=1000mPa.s
一般常用mPa.s
运动粘度ν
动力粘度与同温度下液体密度的比值。
单位：
常用cm2/s也称“斯”是“斯托克斯”
m2/s或mm2/s（厘斯）
1m2/s=1000000mm2/s
②、运动粘度的测定：
在实验室里测定油品运动粘度是毛细管粘度计，测定方法是将一定量的试油，在夫定的温度（40℃、50℃、100℃）下，通过毛细管所需时间（S），再乘上毛细管粘度计校正系数，所得的值即为该试油的运动粘度。
测定方法按国际标准GB/T265—88石油产品运动粘度测定法进行。
③、粘度在使用上的意义：
粘度是润滑油的重要指标，粘度是各种润滑油分类分级的指标，对质量鉴别和确定有决定性意义。
粘度由油分子的内聚力大小决定，它是决定油膜厚度的主要因素，也是选用润滑油的主要依据。
粘度的表示方法有动力粘度、运动粘度、恩氏粘度、雷氏粘度和赛氏粘度。
我国与国际标准化组织均采用运动粘度。
GB/T265《石油产品运动粘度测定法和动力粘度计算》确定了运动粘度的测定方法和动力粘度的计算方法。
粘度是润滑油的重要质量指标，对润滑油的分级、质量鉴定和选用有着重要意义。
粘度又是润滑油掺合代用油品的主要测定指标，两种同类油品掺合后要测定粘度，符合要求后方能使用。
（3）、粘温特性；温度变化时，润滑油的粘度也随之变化。
温度升高则粘度降低，反之亦然。
润滑油粘度随温度变化的特性称为润滑油的粘温特性，它是润滑油的重要指标之一。
表示润滑油粘温特性的方法有两种：
一种是粘度比，另一种是粘度指数VI。
粘度指数是由两种标准油的假定粘度指数演算而得的。
一种油的VI值越大，表示它的粘度随温度的变化越小，通常认为该油品的粘温特性越好。
（4）、凝点和倾点；凝点是指在规定的冷却条件下油品停止流动的最高温度，一般润滑油的使用温度应比凝点高5～7℃。
凝点可按GB/T510-83规定的方法进行测定。
倾点是油品在规定的条件下冷却到能继续流动的最低温度，也是油品流动的极限温度，故能更好地反映油品的低温流动性，实际使用性比凝点好。
润滑油的最低使用温度应高于油品倾点30℃以上。
倾点可按GB/T3535-83规定的方法进行测定。
（5）、闪点；闪点是表示油品蒸发性的一项指标。
油品蒸发性越大，其闪点越低。
同时，闪点又是表示石油产品着火危险性的指标。
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确定。
一般认为，闪点比使用温度高20～30℃即可安全使用。
闪点可按GB/T267-88或GB/T261-83规定的方法测定。
（6）、酸值；酸值指中和1克油样中全部酸性物质所需的氢氧化钾的毫克数，单位是mgKOH/g。
对于新油，酸值表示油品精制的深度或添加剂的加入量（当加有酸性添加剂时）；对于旧油，酸值表示氧化变质的程度。
一般润滑油在贮存和使用过程中，由于在一定的温度下与空气中的氧发生反应，生成一定的有机酸，或由于碱性添加剂的消耗，油品的酸值会发生变化。
因此，酸值过大说明氧化变质严重，应考虑换油。
酸值可按GB/T264-83规定的方法进行测定。
（7）、水溶性酸碱（又称反应）；这主要用于鉴别油号在精制过程中是否将无机酸碱水洗干净；在贮存、使用过程中，有无受无机酸碱的污染或因包装、保管不当而使油品氧化分解，产生有机酸类，致使油品产生水溶性酸碱。
一般地讲，油品中不允许有水溶性酸碱，否则，与水、汽接触的油品容易腐蚀机械设备。
这是一项定性试验，可按GB/T259-88规定的方法进行。
（8）、机械杂质；机械杂质是润滑油中不溶于溶剂的沉淀物或胶状悬浮物的含量。
它们大部分是砂石和铁屑之类，或由添加剂带来的一些难溶于溶剂的有机金属盐。
机械杂质将加速机械设备的正常磨损，严重时将堵塞油路、油嘴和过滤器，破坏正常润滑。
此外，金属碎屑在一定的温度下对油起催化作用，会加速油品氧化变质。
机械杂质可按GB/T511-88规定的方法进行测定。
（9）、水分；水分指润滑油中含水量的重量百分数。
润滑油中的水分，一般以三种状态存在：
，①游离水；②乳化水；③溶解水。
润滑油中水分的存在会破坏润滑油膜，使润滑效果变差，加速有机酸对金属的腐蚀作用，还会使添加剂（尤其是金属盐类），发生水解反应而失效，从而产生沉淀，堵塞油路，妨碍润滑油的循环和供应。
此外，在使用温度接近凝点时，会使润滑油流动性变差，粘温性能变坏。
当使用温度高时，水汽化，这不但破坏油膜而且产生气阻，影响润滑油的循环。
水分测定可按GB/T260-88的规定进行。
（10）灰分；灰分是指在规定的条件下，灼烧后剩下的不燃烧物质，以重量百分数表示，测定可按GB／T508-85规定的方法进行。
灰分一般是一些金属元素及其盐类。
对基础油或不加添加剂的油品来说，灰分可用来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参照，此时的灰分不是越少越好，而是不得低于某个指标，如内燃机油的产品标准中，既规定了基础油的最高灰分，又规定了最低灰分。
、残炭和老化特性；油品在规定的试验条件下，将油样加热，把空气通入试样油品受热蒸发，燃烧后残余的炭渣称为残炭。
残炭值的大小与油品精制深度和使用过程中变质程度有关。
以残炭值表示润滑油的老化特性。
残炭较多的润滑油，时常会将油路堵塞，增加磨损。
所以对精确度高的机械，不可选用残炭较多的润滑油。
康氏残炭是用康拉德逊残炭测定器所测得的残炭。
2、润滑油使用性能指标；
润滑油使用性能指标是在试验室内模拟机械设备的工作状态和润滑油的使用条件，对油品的性能进行评估，是润滑油配方筛选和产品质量控制及评定的重要手段。
（1）、抗腐蚀性；一般采用金属片试验（如GB/T5096-85）来判断润滑油的抗腐蚀性。
为提高润滑油的抗腐蚀性，可适当加入防腐添加剂。
（2）、防锈蚀性；润滑油延缓金属零部件生锈的能力称为防锈蚀性，可按GB/T11143-89规定的方法进行试验测定。
由于基础油的防锈能力较低，为此常要加入防锈添加剂。
（3）、抗乳化性；润滑油的抗乳化性是指防止乳化，或一时乳化但经静置，油水能迅速分离的性质，一般可按GB/T7305-86或GB/T8022-87规定的方法进行测定。
液压油、齿轮油、汽轮机油等工业润滑油，在使用中常常不可避免地要混入一些冷却水，若其抗乳化性不好，将与混入的水形成乳化液，降低润滑性能，损坏机件，且易形成油泥。
油品精制深度差，或随着使用时间增长，发生氧化，酸值增大，混入杂质等，都会使抗乳化性变差。
因此，为保证油品有良好的抗乳化性，就必须尽可能地提高基础油的精制深度，在调制、贮运和使用过程中，要尽量避免杂质的混入。
（4）抗泡性；润滑油的抗泡性，是指油中通入空气时或搅拌时发泡体积的大小及消泡的快慢等性能，可按GB/T12579-89规定的方法进行测定。
润滑油在使用过程中，由于受到振荡、搅拌作用，使空气混入润滑油中而形成泡沫。
这些泡沫造成润滑油的流动性变坏，润滑性能变差，甚至发生气阻而影响供油等。
因此，润滑油必须有一定的抗泡性能。
（5）、氧化安定性；润滑油在一定的外界条件下抵抗氧化作用的能力，称为润滑油的氧化安定性。
试验方法是在一定温度并有金属催化剂存在的条件下，向油品通入氧（纯氧气或空气），经过强烈氧化后测定油品质量的变化，以氧化后酸值、沉淀物数值或粘度增长百分数等表示。
氧化后酸值大，沉淀物多，粘度增长率大，则表明油的氧化安定性差，使用寿命不长。
此项试验对于长期循环使用的汽轮机油、液压油、工业齿轮油、压缩机油、变压器油、内燃机油等，均有重要意义；
润滑油氧化主要是油中溶解的氧与烃反应引起的。
氧化作用受油与氧接触程度的影响，因此，搅拌或强烈振荡的油比静止的油更易被氧化。
氧化的速度受温度的影响最大，大约温度每升高8～10℃，氧化速度即提高一倍。
铜、铁等金属和水的存在，可极大地加速氧化过程。
为了防止或减缓润滑油的氧化变质，即提高润滑油的氧化安定性，调制润滑油必须加入抗氧化添加剂。
润滑油在贮存和使用过程中，也应避免高温、混入水和杂质等。
（6）、极压抗磨性：
极压抗磨性是衡量润滑油在苛刻工况条件下防止或减轻运动副磨损的润滑能力指标。
评价油品极压抗磨性最为普遍的是四球试验机，其次为梯姆肯试验机和FZG齿轮试验机等。
（7）、热安定性；它表示油品的耐高温能力。
在隔绝氧气和水蒸汽的条件下，油品受到热的作用后发生性质变化的程度越小，其热安定性就越好。
热安定性的好坏，在很大程度上撒于基础油的组成和馏分。
很多分解温度较低的添加剂，往往对油品的热安定性有不利影响。
（8）、剪切安定性（抗剪切性）；润滑油在通过泵、阀的间隙及小孔或齿轮轮齿啮合部位、活塞与气缸壁的摩擦部位时，都受到强烈的剪切作用，这时油中的高分子物质就会发生裂解，生成分子量较低的物质，从而导致油品的粘度降低。
油品的抵抗剪切作用而使粘度保持稳定的性能，称为剪切安定性（抗剪切性）。
一般不含高分子添加剂（如增粘剂）的油品，其抗剪切性都比较好；而含高分子添加剂的油品，其抗剪切性就比较差。
3、润滑油品常见理化性能项目分析方法；
序
项目
国内标准
简要说明
1
密度
GB/T1884GB/T2540
是指在规定温度下单位体积内所含物质的质量，以g/cm3或kg/m3表示。
2
色度
GB/T3555GB/T6540
在规定下，油品的颜色接近标准色板的颜色时所测得的结果。
色度是用来初步鉴别油品精制深度和使用过程中氧化变质程度的。
3
运动粘度
GB/T265GB11137
是液体在重力作用下流动时内摩擦力的量度，其值为相同温度下液体的动力粘度与其密度之比，在国际单位制中以mm2/s表示。
序
项目
国内标准
简要说明
4
动力粘度
GB/T506，
动力粘度表示液体在一定剪切应力下流动时内摩擦力的量度，其值为所加于流动液体的剪切应力和剪切速率之比，在国际单位制中以Pa•s表示，习惯用cP表示。
1cP=10-3Pa•s。
在低温下测定的动力粘度可以表示油品的低温启动性。
5
粘度指数
GB/T1995和2541
粘度指数是表示油品随温度变化这个特性的一个约定量值。
粘度指数越高，表示油品的粘度随温度变化越小。
一般以VI表示。
6
腐蚀试验
GB/T391SH/T0195，
腐蚀试验是在规定条件下测试油品对金属的腐蚀作用的试验，以定性地判断油品中含酸性物质的多少。
7
闪点
GB/T3536
开口闪点是用规定的开口温度是在闪点测定器所测得的闪点，以℃表示。
油品在规定的试验条件下加热，其油蒸气与周围空气形成的混合物与火焰接触时发生闪火时的最低温度。
一般说，闪点越高，油品的使用温度也越高。
但是，闪点不等于高温使用极限。
8
倾点和凝点
GB/T3535倾点和GB/T510凝点
倾点是在规定的条件下被冷却的试样能流动时的最低温度，以℃表示。
凝点是试样在规定的条件下冷却至停止移动时的最高温度，以℃表示。
倾点或凝点是一个条件试验值，并不等于实际使用的流动极限。
但是，倾点或凝点越低，油品的低温性越好。
9
酸值
GB/T264
中和lg油品中的酸性物质所需的氢氧化钾毫克数称为酸值，以mgKOH/g表示。
酸值用来反映油品中所含有机酸的总量，如环烷酸和油品¾¬氧化而生成的有机酸性产物。
油品氧化越严重，其酸值增值越大，因此，它是油品变质的主要指标。
10
中和值
GB/T4945
中和值是油品酸碱性的量度，油品的酸值或碱值习惯统称，是以中和一定重量的油品所需的碱或酸的相当量来表示的数值。
11
总碱值
SH/T0251
中和存在于lg油品中全部碱性组分所需的酸量，以相当的氢氧化钾毫克数表示。
总碱值是测定润滑油中有效添加剂成分的一个指标，表示内燃机油的清净性与中和能力。
12
皂化值
GB/T8021
皂化值表示在规定条件下，中和并皂化lg物质所消耗的氢氧化钾毫克数。
13
氧化安定性
GB/T12581
氧化安定性是油品抵抗大气（或氧气）的作用而保持其性质不发生永久变化的能力。
14
水分
GB/T260
水分是指油品中的含水量。
油品中一般不允许含水。
15
灰分
GB/T508
油品被碳化后的残留物燃烧所得的无机物，以%表示。
油品中的灰分会增加发动机内的积炭，加大机件的磨损。
16
机械杂质
GB/T511
机械杂质是存在于油品中所有不溶于溶剂的杂质。
17
不溶物
GB/T8926
将油品溶解于有机溶剂中，通过过滤残留在滤纸上的杂质即为不溶物
18
泡沫性
GB/T12579
在规定条件下测定的油品泡沫的倾向性和泡沫的稳定性，可判断其中混入空气后油气的分离能力。
19
抗乳化性
GB/T8022和7305，
抗乳化性是油品和水形成的乳化液分为两层的能力。
4、合成润滑油性能
合成油是用化学方法制备的并可含有添加剂的润滑剂。
它具有独特的使用性能，可以胜任一般矿油所不能胜任的要求，如可用于高温、低温、真空和辐射、防燃等环境工况以及需要与橡胶、塑料元件相接触的场合。
特别在军事工业、宇航、原子能等尖端技术领域中，合成油成为不可缺少的润滑剂。
合成油与矿油相比，具有以下特性：
（1）、良好的低温性能；合成油的凝点一般都低于-40℃,双酯可在-60℃以下工作，乙二酸双酯可在-70℃下正常工作。
（2）、良好的高温性能；由于合成油的分子结构较为整齐了，蒸发损失小并具有良好的热安定性和氧化安定性，适宜在高温下工作。
如合成烃、酯类油、硅油分别可在175～230℃、175～190℃,220～275℃内长期工作。
（3）、良好的粘温特性；大多数合成油的粘度指数较高，在145以上，而且在低温下粘度不过高，高温下粘度不过低，因而适应的温度范围很广，如硅油可在-60～275℃内长期工作。
（4）、抗燃性好；不少合成油抗燃性好，如水一乙二醇液的自燃点为650℃,磷酸酯达700℃,全氟醚在纯氧中也不燃。
（5）、化学安定性好； 有些合成油的热安定性和氧化安定性及水解安定性都优于矿油，全氟油与强酸、强碱等均不起作用。
烷基苯的抗辐射性好，能抗多种射线照射。
大多数合成油的抗磨性、润滑性都优于矿油（硅油的润滑性差），而且不少合成油的粘度范围较广，可适应各种载荷和速度的工况，但合成油的价格昂贵，比一般矿油贵1-2倍甚至几百倍。
不少合成油有一些毒性，对皮肤、眼睛、呼吸道有一定的刺激作用，因而使其应用受到限制。
5、几种常用的合成油及其主要特点如下：
（1）有机酯类 它们是由醇和有机酸反应生成。
它较矿油能耐更高的温度，因此是用量最大的一类合成油，几乎所有的航空发动机都用酯类油润滑。
（2）合成烃类 它们是由石蜡裂解所得的低分子烯烃聚合而成。
我国原油石蜡的含量较高，蜡裂解工艺也不复杂，故用来制熔α-烯烃的前景广阔。
由于合成烃具有良好高、低温性能，其热安定性较双酷好，并有一定抗燃性，主要作航空用润滑油，或制成抗燃液压油。
（3）磷酸酯类 它们是由醇和磷酸反应而成。
它们具有难燃性，主要用作抗燃润滑液。
它们的润滑性很好，由于其热安定性不够好，所以使用温度不宜超过150℃。
其缺点是对橡胶密封材料有溶胀性，还具有一定毒性。
（4）硅油类 它也称硅酮，其种类较多，有甲基硅油、甲基苯基硅油、甲基氯苯基硅油和乙基硅油等。
其高温性能较好。
硅油还有其它优点：
化学惰性好、抗水、无毒、电气绝缘性好，可以获得的粘度范围很广，硅类的表面张力极小，只有矿油的2/3，能在金属表面迅速蠕流，易通过密封而渗漏，故宜用作塑料加工脱模剂；硅油可作为矿油的抗泡剂。
硅油的主要缺点是润滑性差。
（5）聚乙二醇类 它包括聚乙二醇和聚乙二醇醚。
其主要优点是，当加热到200℃以上而分解时，不会生成油垢和沉淀。
它们可用于工作温度很高（如400℃以上）的摩擦副，此时所有液体润滑剂均将分解，而聚乙二醇不会残留积炭和灰分。
其分子结构可以根据需要而改变，使其成为水溶性或油溶性，或半亲水半亲油，因此用作工业抗燃液压油。
（6）氯化或氟化化合物 它们包括氯化联苯、氟碳油、氯硅油、氟硅油、全氟醚等。
它们的化学惰性好，特别是全氟醚，在纯氧中也不燃烧，热安定性好，但其粘度范围窄，润滑性不够好，价格昂贵，因而应用受到限制。
6、合成润滑油的主要用途
种类
主要用途
合成烃，如聚烯烃
燃气轮机油，航空液压油，冷冻机油，真空泵油，压缩机油，内燃机油，齿轮油。
双酯和多元醇醋
喷气发动机油，齿轮油，精密仪表油，自动传动液，寒区内燃机油，高温液压油，真空泵油
磷酸醋
抗燃液压油，压缩机油，连续铸造设备用油
聚甲基硅氧烷
航空液压油，精密仪表油，压缩机油，精密机床油，扩散泵油，化学工厂泵用油，
苯甲基硅氧烷
高温液压油，高温热载体，武器用油
聚乙二醇
高速轴承油，齿轮油，液压油，航空发动机油，冷冻机油，真空泵油，
聚苯醚
核反应堆用油，液压油，内燃机油，
7、运动粘度的IOS分类
SAE粘度级别
粘度中间值mm2/s，40℃
运动粘度界限mm2/s，40℃
最低值
最高值
ISOVG2
2.2
1.98
2.24
ISOVG3
3.2
2.88
3.52
ISOVG5
4.6
4.14
5.06
ISOVG7
6.8
6.12
7.48
ISOVG10
10
9.00
11.0
ISOVG15
15
13.5
16.5
ISOVG22
22
19.8
24.2
ISOVG32
32
28.8
35.2
ISOVG46
46
41.4
50.6
ISOVG68
68
61.2
74.8
ISOVG100
100
90.0
110
ISOVG150
150
135
165
ISOVG220
220
198
242
ISOVG320
320
288
352
ISOVG460
460
414
506
ISOVG680
680
612
748
ISOVG1000
1000
900
1100
ISOVG1500
1500
1350
1650
8、国标运动粘度等级（国标GB/T14906-94）
国家标准GB/T14906—94把内燃机油的粘度分为十一个级号。
其中六个含W即0W、5W、10W、15W、20W、25W，是低温粘度级号，不含W的有五个级号，即20、30、40、50、60，系100?
C运动粘度级号。
和国际通用的美国汽车工程师协会（SAE）分级相同。
这十一个级号的油品，均为单级油。
各级号的粘度范围如下表：
9、粘度换算表
、粘度表示的方法
粘度的大小可用动力粘度、运动粘度和条件粘度等单位来表示。
我国标准中常用运动粘度（所以本书以后所讲的粘度等级，均指运动粘度的等级），也有用条件粘度表示的见下表：
名称
定义
单位
动力粘度
η
表示液体在一定剪切应力下流动时，内摩擦阻力的量度，其值为所加于液体的剪切应力和剪切速率之比
Pa.s或mPa.s
1Pa.s=1000mPa.s
一般常用mPa.s
运动粘度ν
动力粘度与同温度下液体密度的比值。
单位：
Cm2/s也称“斯”是“斯托克斯”
m2/s或mm2/s
1m2/s=1000000mm2/s
条件粘度
用各种粘度计所测得的粘度，以条件单位表示。
如用恩氏所测得的粘度为恩氏粘度，用雷氏所测得的粘度为雷氏粘度，用赛氏所测得的粘度为赛氏粘度。
、动力粘度单位换算表
制
单位制
国际单位制（SI）
物理单位制（CGS）
单位符号
Pa·s
mPa·s
P
cP
换算系数
单位名称
国际单位制（SI）
帕斯卡·秒
毫帕斯卡·秒
1
0.001
1000
1
10
0.01
1000
1
物理单位制（CGS）
泊
厘泊
0.1
0.001
100
1
1
0.01
100
1
工程单位制
千克力·秒，每平方米
9.80665
9.80665×103
98.0665
9.80665×103
英制工程单位制
磅达秒每平方英尺
磅力秒每平方英尺
磅力小时每平方英尺
雷恩
磅力秒,每平方英寸
1.48816
47.8803
1.72369×105
6.89476×103
6.89476×103
1.48816×103
4.78803×104
1.72369×108
6.89476×107
6.89476×107
14.8816
478.803
1.72369×106
6.89476×105
6.89476×105
1.48816×103
4.78803×104
1.72369×108
6.89476×107
6.89476×107
英制
绝对单位制
磅每英尺小时
斯勒格每英尺秒
4.13379×10-4
47.8803
0.413379
4.78803×104
4.13379×103
478.803
0.413379
4.78803×104
备注
推行
不采用
、运动粘度单位换算表
单位制
国际单位制（SI）
物理单位制（CGS）
工程单位制
单位符号
m2/s
mm2/s
St
cSt
m2/h
换算系数
单位名称
国际单位制（SI）
二次方米每秒
二次方毫米每秒
1
1×10-6
1×106
1
1×104
0.01
1×106
1
3600.00
3.6×10-3
物理单位制（CGS）
斯托克斯
厘斯托克斯
1×10-4
1×10-6
100
1
1
0.01
100
1
0.3600
3.6×10-3
工程单位制
二次方米每小时
2.77778×10-4
277.778
2.77778
277.778
1
英制
绝对单位制
二次方英寸每秒二次方英尺每秒
二次方英寸每小时
二次方英尺每小时
6.4516×10-4
9.2903×10-2
1.7921×10-7
2.5806×10-5
645.160
9.29×104
0.179211
25.8064
6.4516
929.030
1.792×10-3
0.2580
645.160
9.29×104
0.179211
25.8064
2.32257
334.451
6.451×10-4
0.092903
备注
推行
不采用
不采用
、润滑脂的性能
1、润滑脂的常用质量指标；
、外观：
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