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润滑油脂

采掘机械的润滑

第一节润滑剂的主要性能

一、常用润滑剂

润滑剂的主要作用是减低摩擦、磨损，此外还有冷却、防锈等作用。

润滑剂有液体的、半液体的、固体的和气体的四种。

液体的润滑油和半液体的润滑脂是最常用的润滑剂，在某些机器上有时也采用石墨、二硫化钼等固体润滑剂。

利用空气、氢气等作为润滑剂的气体轴承只用在高速、高温以及原子能工业等特殊场合下。

1.润滑油

润滑油有矿物润滑油和合成润滑油之分，其中以矿物油应用最为广泛。

矿物油是石油在提取燃油之后，将重油经减压蒸馏精制而获得所需要的不同粘度的润滑油，如机械油、齿轮油、汽轮机油等。

合成润滑油一般不是石油产品。

是用人工合成方法制成的有特殊性能（耐高温低温，抗氧化等）的润滑油。

合成润滑油成本高，只用于满足特殊要求的情况。

2.润滑脂

润滑脂又称黄油，是在液体润滑剂（基础油）中加入稠化剂制成的膏状润滑剂。

基础油多为矿物油，也用合成油（如二元酸脂和硅油）。

大多数稠化剂是金属皂，也用非皂类的石墨、二硫化钼及膨润土等。

金属皂是钙、钠、锂、铬等碱金属与脂肪和脂肪酸作用的产物，是纤维状结构。

按所用皂类的不同，分别称为钙基、钠基、锂基润滑脂。

以合成油为基础油制成的润滑脂称为合成脂，是为了适应特殊的性能要求。

润滑脂的性能取决于基础油和稠化剂。

钠基脂不耐水而耐高温；钙基脂不耐高温而耐水；锂基脂既耐高温又耐水。

为了改善润滑油或脂的某些方面的性能，在润滑剂中常常要加入适量的添加剂。

二、润滑剂的主要性能

（一）润滑油的主要性能

1.粘度

油液流动时，因油液分子与固体壁面之间的附着力和油液分子间内聚力的作用，导致油液分子间产生相对运动，从而在液体内部产生内摩擦力，使油液不能顺利流动，称为油液的粘性。

表示油液粘性大小的指标称为粘度。

粘度是润滑油最重要的物理性能指标，是选择润滑剂的主要依据。

（1）动力粘度

实验表明（牛顿摩擦定律），油液流动时相邻液层间的内摩擦力Ff与液层接触面积A、液层间的速度梯度du/dy成正比，如图3-1所示，可用下式表示

（3-1）

若用单位面积上的摩擦力（切应力）来表示，则式（3-1）可写成

（3-2）

式中，μ为比例系数，称为动力粘度。

图3-1液体粘度示意图

动力粘度μ的单位是N•s/m2，或称Pa•s（帕•秒）。

动力粘度的物理是：

使面积为1m2，相距为1m的两液层产生相对运动速度为1m/s所需要的切应力。

（2）运动粘度

油液动力粘度μ与密废ρ的比值，就成为油液的运动粘度υ。

即

（3-3）

运动粘度υ的单位在工程中常使用mm2/s，或称cSt（厘斯）来表示。

（3）相对粘度

相对粘度又称条件粘度，它是采用特定的粘度计在规定的条件下测出的液体粘度。

我国、德国、前苏联等国家采用恩氏粘度°E，美国用赛氏粘度SSU，英国则用雷氏粘度RS。

恩氏粘度用恩氏粘度计测定:

在某一温度下，将2OOmL的被测液体装入恩氏粘度计的容器内，由其下部直径为2.8mm的小孔流出，所需的时间t1（s），与2OOmL温度为20°C的蒸馏水在同一粘度计中流出所需的时间t2的比值就是该液体在该温度下的恩氏粘度:

°E=tl/t2。

一般以20°C、40°C、50°C及10O°C作为测定液体粘度的标准温度，由此而得到的恩氏粘度分别用°E2O、°E40、°E50和°E100来标记。

液体粘度的测定可用旋转粘度计或运动粘度测定器直接测定，也可以先测出液体的相对粘度，然后再根据关系式换算出动力粘度或运动粘度。

恩氏粘度与运动粘度υ（m2/s）间的换算关系式为

（3-4）

油液粘度对温度的变化十分敏感，温度升高时，油液分子的运动加剧，粘度随温度的升高而大幅度减小，这种性质称为油液的粘温特性。

油液粘度的变化直接影响液压系统的性能和泄漏量，因此希望粘度随温度的变化越小越好，即粘温特性要好。

粘温特性用粘度指数（Ⅵ）表示。

粘度指数高，表示其粘度随温度的变化小，粘温性能好，在温度升高时能保持较稳定的流体润滑性能。

采煤机液压油的粘度指数都应大于90。

润滑油的粘度除随温度变化外，还随压力大小而变化。

但当压力变化不太大时，由压力所引起的变化可以忽略不计。

表3-1新旧粘度牌号对照表

过去，我国润滑油的牌号一般是以50°C时的运动粘度平均值为标准的，例如10,20,30号等就是指在50°C时油的平均粘度为10,20,30cst。

高温用的润滑油（压缩机油、汽缸油、液力油等）则以1OO°C时的粘度作为标准。

根据国际标准，我国于1982年规定了新的液压油粘度国家标准GB3141-82，它是以40°C时的运动粘度平均值为标准作为液压油的牌号。

新旧粘度牌号对照见表3-1。

表中Ⅵ代表粘度指数。

表中的长方格表示牌号。

对照使用时，用一横尺横跨在牌号上，就可读出新旧牌号的对照。

表中的点划线表示横尺，可见旧牌号20号的润滑油相当于新牌号N32。

按规定1990年以前，新牌号前加以字母“N”；1990年变牌号的过程结束以后，附加的字母“N”自动去掉。

2.油性

油性是指润滑油在金属表面上的吸附能力，它的大小与润滑油中脂肪酸的含量和摩擦表面金属材料的种类有关。

在工业用的矿物油中，加入适量的动、植物油可以提高油性。

（二）润滑脂的主要性能

（1）针入度

针入度是衡量润滑脂稠度的指标。

将一个标准形状、尺寸、重量为150g的圆锥体置于25°C的润滑脂表面，5s内沉入润滑脂中的深度（以0.1mm为单位）值称为该润滑脂的针入度。

针入度越高则稠度越低。

稠度高的润滑脂承载能力强，密封性能好，但摩阻大，适于低速重载。

（2）滴点

滴点表明润滑脂的耐高温能力。

在规定的条件下将润滑脂加热，润滑脂自容器孔口滴下第一滴油时的温度称为该润滑脂的滴点。

选用的润滑脂的滴点应比工作温度高15~20°C。

（3）抗水性

抗水性是润滑脂遇水后不分解或乳化的性能。

在各类润滑脂中，脲基、膨润土基、合成复合铝基和铝基脂的抗水性好；钡基、合成锂基、复合钙基、钙基脂的抗水性尚好，钙钠基的较差，钠基脂的抗水性最差。

第二节采掘机械润滑剂的选择

一、常用润滑剂的种类和适用条件

1.润滑油的种类和适用条件

润滑油的品种一般均按其用途命名，其牌号中的数值一般表示40°C时的平均运动粘度值。

例如：

22号机械油，40°C时的运动粘度为19.8~24.2mm2/s（平均22mm2/s）。

（1）机械油

机械油属于中等粘度的润滑油，按其在40°C运动粘度，分为N5、N7、NlO、N15、N22、N32、N46、N68、NlOO、Nl50等10个牌号。

机械油的性能一般，其粘温性、高温抗氧化性、抗磨性较差，只适用于轻载和没有冲击的部位使用。

机械油的价格低廉。

（2）汽轮机油（透平油）。

汽轮机油的质量较机械油好，有较高的纯度和较好的抗氧化性与抗乳化性，其价格也高于机械油。

汽轮机油按国际标准可分为N32、N46、N68、NlOO等牌号。

在煤矿机械中，它主要用于某些要求较高的机械传动，以及一般的液压系统中。

（3）齿轮油

目前我国生产的齿轮油有普通齿轮油、工业齿轮油、极压工业齿轮油和双曲线齿轮油等多种油品，以适应不同要求齿轮传动的润滑，从而达到减磨的目的。

极压工业齿轮油是在普通齿轮油中加入适量的极压添加剂以及抗氧化、抗泡沫和防锈等添加剂制成的各种工业齿轮油，具有较高的承载能力和较好的氧化安定性、防腐性和抗磨性。

特别适用于重载、冲击载荷的煤矿机械的齿轮传动润滑。

按加入极压添加剂的种类不同，极压工业齿轮油分硫磷型和硫铅型两种。

硫铅型适用于无水环境，而硫磷型适用于潮湿有水环境。

工业齿轮油按40°C运动粘度分为N68、NlOO、Nl5O、N220、N320、N460和N680等7个牌号。

它可用于齿面接触应力在6OkN/cm2左右的摩擦表面。

采掘机械各种减速器大多采用工业齿轮油。

（4）液压油

液压油包括普通液压油和抗磨液压油。

普通液压油（机床液压油）是在经深度精制的石蜡基矿物油中加入适量抗氧化、抗磨、抗泡、防锈等添加剂制成的。

它的氧化安定性、抗泡性、防锈性和粘温性均较好，具有中等程度的耐磨性，但凝点较高，只能在环境温度0°C以上的条件使用。

一般适用于要求较高的中、低压液压系统。

抗磨液压油是在普通液压油中加入高效抗磨添加剂制成的。

它的显著特点就是有特别高的抗磨性。

我国抗磨液压油有N22、N32、N4O、N68、NlOO和Nl50等6个牌号，主要用于压力16MPa以上的高压系统。

例如采煤机牵引部的高压液压系统中就采用该油品。

采掘机械常用润滑油质量指标见表3-2。

表3-2采掘机械常用润滑油质量指标

油品

牌号

运动粘度（mm2/s）

闪点下限（开口）（°C）

粘度指

数下限

凝点上

限（°C）

酸值上限（KOHmg/g）

残炭上

限（%）

灰分

上限（%）

水分上

限（%）

机械杂

质上限

（%）

40°C

50°C

100°C

机

械

油

GB443-84

N10

N15

N22

N32

N46

N68

N100

N150

9.0~11.0

13.5~16.5

19.8~24.2

28.8~35.2

41.4~50.6

61.2~50.6

90.0~110

135~165

126

165

170

180

190

210

220

-10

-15

-10

0.15

0.25

0.5

0.005

0.007

GB443-64

HJ-10

HJ-20

HJ-30

HJ-40

HJ-50

HJ-70

HJ-90

7-13

17-23

27-33

37-43

47-53

67-73

87-93

165

170

180

190

200

210

220

-15

-10

0.14

0.16

0.20

0.35

0.15

0.25

0.30

0.50

0.60

0.007

无

痕迹

0.005

0.007

汽

轮

机

油

ST1230-83

N32

N46

N68

N100

28.8~35.2

41.4~50.6

61.2~74.8

90.0~110

180

195

-7

0.3

0.005

无

GB2537-81

HU-20

HU-30

HU-40

HU-45

HU-55

18~32

28~32

37~43

43~47

53~57

180

195

-15

-10

-5

0.005

0.01

0.02

0.03

无

齿轮油

SY1103-77

HL-20

HL-30

2.7~3.2

（恩氏）

4.0~4.5

（恩氏）

170

180

-20

-5

痕迹

0.10

中负荷工业齿轮油GB5903-86

N68

N100

N150

N220

N320

N460

N680

61.2~74.8

90~110

135~165

198~242

288~352

414~506

612~748

180

200

-8

痕迹

0.02

双曲线齿轮油SY1102-77

HL57~22

Hl.57~28

16.1~28.4

24.5~32.4

-20

-5

硫分≥1.5

无

0.1

HM级高级抗磨液压油

N22

N32

N46

N68

N100

N150

100

150

160

180

200

-15

-9

痕迹

无

低凝5号液压油

5~7

125

-20

无

2.润滑脂的种类和适用条件

润滑脂是采煤机械润滑的主要材料之一。

常用的润滑脂主要有钙基润滑脂、钠基润滑脂、锂基润滑脂及二硫化钼润滑脂等。

采掘机械常用润滑油的质量指标见表3-3。

其中锂基脂的综合性能较好，在采掘机械中应用广泛。

表3-3采掘机械常用润滑脂质量指标

名称

外观

代号

滴点下限（°C）

针入度（25°C）

皂分上限（%）

灰分上限（%）

水分上限（%）

杂质上限（%）

备注

钙基润滑脂GB491-87

浅黄色至暗褐色均匀油膏

ZG-1

ZG-2

ZG-3

ZG-4

310~340

265~295

220~250

175~205

1.0

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

4.5

复合钙基润滑脂SYB1047-75

淡黄色至暗褐色均匀油膏

ZFG-1

ZFG-2

ZFG-3

ZFG-4

180

200

220

240

痕迹

钠基润滑脂GB492-77

深黄色至暗褐色均匀油膏

ZN-2

ZN-3

ZN-4

140

150

265~295

220~250

175~205

10-18

14-22

18-26

0.4

4.0

4.5

4.0

无

钙钠基润滑脂GB1043-77

黄色至深棕色均匀油膏

ZGN-1

ZGN-2

120

135

250~290

200~240

0.7

锂基润滑脂GB7324-87

黄色至深褐色均匀光滑油膏

ZL-1

ZL-2

ZL-3

175

180

310~340

265~295

220~250

二硫化钼复合钙基润滑脂Q/SY8009-77

黑色透明油膏

1号

2号

3号

4号

180

200

220

240

310~315

260~300

210~250

160~200

无

二硫化钼锂基脂

黑色均匀油膏

1号

2号

3号

4号

5号

175

310~340

265~295

220~250

175~205

130~160

无

矿用托辊锂基脂

黄色至深褐色均匀油膏

Ⅰ号

Ⅱ号

175

二、采掘机械润滑剂的选择

采掘机械工作条件恶劣，负载大，受冲击，空间窄小，通风差，散热不良，还受煤尘、水的污染。

因此，对润滑油、脂的选择、管理和使用应特别重视。

1.齿轮油的选择

选择润滑油包括油的品种和油的粘度的选择。

润滑油的品种根据用途选用，油的粘度选择的一般原则是：

摩擦表面相对速度愈大时，润滑油的粘度应愈小，以减少功耗；当载荷愈大，工作温度愈高、工作情况愈不稳定（变载、变速、反转等）时，润滑油的粘度应愈大。

油的品种和粘度的具体选择依据是:

（1）齿面接触应力的大小

接触应力σH600~10OOMPa时，选用极压工业凿轮油；σH>20OOMPa时，选用车辆齿轮油中的双曲线齿轮油。

（2）比功（pv值）的大小

比功pv<6.4×1O3MPa•m/s时，选用普通工业齿轮油；pv≤8.4×1O3MPa•m/s时，选用低中极压齿轮油；pv≤10.7×1O3MPa•m/s时，选用极压齿轮油。

（3）工作温度

工作温度高时，选用高粘度的油。

（4）载荷性质

有冲击载荷时，用极压齿轮油；载荷平稳时，用普通工业齿轮油。

（5）水的浸入情况

有水浸入的场合，要选用分水性好的硫磷极压型齿轮油。

采煤机的齿轮传动载荷重、有冲击，工作温度变化大，又往往有水浸入，因此都选用运动粘度150~460mm2/s（40°C）的极压工业齿轮油，最常用的是N220,N320和N460三种硫磷型极压工业齿轮油，其中N220、N320用得最多。

以上油品也适用于输送机、转载机、破碎机和泵站的齿轮传动润滑。

引进采煤机的代用油品，西德采煤机（EDW-170-L、EDW-300-L型）用N320型极压齿轮油。

英国采媒机（AM-50O、BJD-300）用N460极压齿轮油。

法国采煤机用N460极压齿轮油。

波兰采煤机用N2220或N320极压齿轮油。

2.润滑脂的选择

润滑脂选择的主要依据是机器的工作温度、运转速度、轴承负荷和工作条件。

选择的原则是：

压强高、速度低时，选针入度低的脂；反之，应选针入度高的脂。

脂的滴点应比工作温度高15~20°C，以免润滑脂流失过快。

润滑脂的牌号可根据轴承内径d（mm）、转速n（r/min）工作条件从表3-4中选择。

表3-4润滑脂牌号的选择

轴承工作温度

速度因数

dn（mm•r/min）

干燥环境

潮湿环境

0~60°C

≤8×105

>8×105

2号（钠基、钙基）

3号（钙基、钠基、锂基）

2号（钙基、锂基）

3号（锂基）

40~100°C

≤8×105

>8×105

3号或2号（钠基、锂基）

3号或4号（钠基、锂基）

3号（锂基）

注：

当dn>3×106mm•r/min时，不宜用润滑脂。

三、润滑油、脂使用中的注意间题

1.必须根据以上原则合理选择润滑油的品种和牌号，或根据说明书规定选用，尽量避免代用，更不允许乱代用。

必须代用时，应以优代劣，粘度一定要相当，同时还应考虑工作温度。

还要尽量避免混用，特别是极压齿轮油不能和不加添加剂的油品混用，以免降低极压性能。

2.给采煤机注油时，一定要按照说明及规定，按时、按量加注，注油量过多会引起过度发热，过少会影响正常润滑。

3.煤炭行业标准MT148-88“刮板输送机”中规定：

传递功率16OkW（包括16OkW）的减速器应采用N220工业齿轮油，传递功率200（包括2OokW）的减速器应采用N390极压工业齿轮油。

减速器输入轴水平或向上抬起25°时，大弧齿锥齿轮的1/3必须浸入油中；当输入轴向下倾斜25°时，输出轴大齿轮的1/3必须浸入油中。

4.润滑油使用一段时间后，由于本身氧化和外来因素影响，油会变质，故必须及时更换。

新制造或大修后的减速器，在工作250h后应更换新油，以后每隔3~6个月彻底清洗换油。

当出现下列情况时也必须换油:

（1）油的外来杂质含量达到2%，而被磨损的金属颗粒含量超过0.5%时；

（2）除油包水齿轮油外，油中水含量高于2%时。

换油时，将废油放净后要用同类油品冲洗，然后加注新油。

5.必须防止油和脂污染、混用、错用事故发生，要设专人管理，严格把关。

习题

3-1.什么是油液的粘度？

粘度有哪几种表示方式？

3-2.运动粘度和动力粘度的关系是什么？

运动粘度的常用单位是什么？

3-3.油液的牌号与粘度有什么关系？

新旧润滑油的牌号怎样对照使用？

3-4.什么是粘温特性？

什么是粘度指数VI？

采煤机液压油的粘度指数值应为多少？

3-5.润滑脂的主要性能有哪些？

3-6.极压齿轮油有哪些良好的性能？

选择齿轮润滑油的依据是什么？

如何根据功率来选择润滑油的牌号？

3-7.采煤机常用哪些齿轮润滑油和滑润脂?

3-8.润滑油和润滑脂在使用中应注意哪些问题?

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