润滑油知识全解析:二十三问助你深入了解
一、润滑油的基本概念
(一)什么是润滑油?
润滑是利用润滑剂来减少(或控制)两摩擦表面之间的摩擦力或其他形式的表面破坏作用,从而减轻摩擦。当两个不同表面接触时,会相互产生摩擦,并导致磨损、噪音、高温等后果。而润滑油作为润滑剂的一种,能够在机件表面形成油膜,介于两个互相接触的机件之间,使两者间的活动更顺畅、平滑、快捷,极大地降低摩擦所产生的损毁。因此,为使发动机达到最佳润滑效果,正确选择润滑油至关重要。
二、润滑剂的主要功能
(一)控制摩擦
在摩擦面之间添加润滑剂,可形成润滑膜,减少摩擦面之间金属的直接接触,从而降低摩擦系数,减少摩擦阻力,降低功率消耗。例如,在汽车发动机的曲轴与轴瓦之间,润滑油形成的膜有效降低了它们之间的摩擦,使发动机运转更高效。
(二)减少磨损
摩擦面之间具有一定强度的润滑膜,能够支承负荷,避免或减少金属表面的直接接触,从而减轻接触表面的塑性变形、溶化焊接、剪断再粘接等各种程度的粘着磨损。如在工业设备的齿轮传动中,合适的润滑剂可显著延长齿轮的使用寿命。
(三)冷却降温
润滑剂能够降低摩擦系数,减少摩擦热产生,起到冷却降温的作用。像机床主轴在高速运转时,润滑油带走大量热量,防止主轴因过热而损坏。
(四)密封隔离
润滑剂特别是润滑脂覆盖于摩擦表面或其它金属表面,可隔离水气、湿气和其它有害介质与金属的接触,减轻腐蚀磨损,防止生锈,保护金属表面。例如,在一些户外设备的金属关节处,润滑脂可有效防止雨水侵蚀导致生锈。
(五)减轻振动
润滑剂能将冲击振动的机械能转变为液压能,起到减缓冲击、吸收噪音的作用。如在汽车的悬挂系统中,润滑剂有助于减少颠簸带来的振动和噪音。
三、润滑油内添加剂的用途
(一)清净分散剂
具有增溶作用、分散作用、酸中和作用、吸附作用四种功能。它能使发动机内部的积碳、胶质等杂质分散在油中,防止其沉积在机件表面,保持发动机内部清洁。
(二)抗氧和抗氧抗腐添加剂
抑制油品的氧化过程,钝化金属对氧化的催化作用,延长油品使用时间并保护机器。在长期运行的机械设备中,该添加剂可有效防止润滑油氧化变质,减少对机件的腐蚀。
(三)降凝剂
降低油品的凝点,使油品在低温时保持良好的流动性,提高发动机的低温起动性能。在寒冷地区使用的车辆和设备,降凝剂可确保润滑油在低温下正常流动,保证设备顺利启动。
(四)粘度指数改进剂
增加油品的粘度,特别是满足油品的低温使用性能要求。使润滑油在不同温度下都能保持相对稳定的粘度,适应多种工况。
(五)油性剂和极压抗磨剂
与金属表面起化学反应生成化学反应膜,防止金属表面的磨损、擦伤和熔焊。在重载、高压的机械传动中,如工程机械的齿轮和液压系统,这类添加剂可提供额外的保护。
(六)防锈剂
在金属表面形成吸附性保护层,防止腐蚀介质与金属接触,起到防锈作用。对于长期存放或在潮湿环境中使用的设备,防锈剂可有效保护金属部件。
(七)抗泡剂
抑制泡沫的产生,它能吸附在泡膜上,形成不安定的膜,从而破坏泡沫。在高速搅拌或循环的润滑油系统中,抗泡剂可防止泡沫过多影响润滑效果和设备运行。
(八)抗乳化剂
改变油 / 水界面的张力,使油水分离,改善油品的抗乳化性能。在可能有水混入润滑油的设备中,如船舶发动机,抗乳化剂可确保润滑油性能不受水的影响。
四、润滑油的关键指标
(一)倾点
油品在标准规定的条件下冷却时,能够继续流动的最低温度称为倾点。选用润滑油时通常要考虑润滑油的倾点,润滑油的倾点应该比使用环境的最低温度低 5 至 10 度。例如,在寒冷地区冬季使用的润滑油,倾点需足够低,以保证在低温下仍能正常流动,为设备提供润滑。
(二)闪点
在规定的条件下,加热润滑油,当油温达到某温度时,润滑油的蒸气和周围空气的混合气,一旦与火焰接触,即发生闪火现象,最低的闪火温度,称为润滑油的闪火点。选用润滑油时,应根据使用温度考虑润滑油的闪点高低,一般闪点应比使用温度高 20 至 30 度,以保证使用安全和减少挥发损失。比如在高温环境或靠近热源的设备中,需选择闪点较高的润滑油,防止火灾隐患。
(三)酸值
润滑油的酸值是表示润滑油中有机酸总含量(在大多数情况下,油品中不含无机酸)的质量指标。中和 1g 石油产品所需的氢氧化钾毫克数称为酸值。润滑油酸值的大小,对润滑油的使用有很大影响。酸值大表示润滑油的有机酸含量高,可能对机械零件造成腐蚀,尤其是有水存在时。另外,润滑油在贮存和使用过程中被氧化变质,酸值也逐渐增大,常用酸值变化的大小来衡量润滑油的氧化安定性,或作为换油指标。例如,在一些精密机械中,对润滑油酸值要求严格,需定期检测,确保酸值在合适范围内。
五、润滑油的储存注意事项
(一)室内储存
室内储存是最理想的方式。将油桶集中储存于厂内指定地方,方便搬运和管理。油桶绝不能储存在靠近蒸汽管道或加热器的区域,以免温度过高影响润滑油质量。若厂内无法容纳待用的润滑油,可利用附近仓库暂时存放,但应安装货架,并在附近设起吊台,将油桶平稳安放。各类别的润滑油应系统地排列,方便取用。遵循先进先用原则,优先使用已储存较久的润滑油,降低因存放过久而使油质变坏的机会。
(二)户外储存
将润滑油储存于户外虽不理想,但若因空间原因必须存放于室外时,应采取预防措施。临时架起帐篷或防水帆布保护油桶免受雨水侵蚀,油桶需储存在离地面十多厘米的架子上,防止受潮损坏。油桶应横放,使其桶盖上的两个桶塞在同一水平线上;当油桶必须桶塞朝上摆放时,应以木条垫着油桶一边底部使其倾斜,且两个桶塞联起之直线要与木条平行,使积水远离桶塞开口处。
六、润滑脂的组成与特性
(一)润滑脂的组成
润滑脂由基础油、稠化剂、添加剂三部分组成,其中基础油约占 70%-90%,稠化剂占 10%-20%,添加剂含量在 5% 以下。
1、基础油:是润滑脂的重要组成部分,润滑脂的润滑性质取决于基础油的润滑质,正确选择基础油极为重要。例如,在高温环境下使用的润滑脂,需选用高温性能良好的基础油。
2、稠化剂:在润滑脂中形成骨架,将基础油吸附和固定在骨架上形成胶体。稠化剂的性质和含量决定了润滑脂的粘稠程度以及耐水性和耐热等使用性能。如锂基稠化剂制成的润滑脂具有良好的耐水性和高低温性能。
3、添加剂:作用是改善润滑脂的某些性能。加入极压添加剂可提高润滑脂的极压性能,用于重载设备;加入防锈添加剂可提高润滑脂的防锈性能,适用于潮湿或有腐蚀环境的设备。
(二)滴点
滴点就是润滑脂在规定的条件下加热,随温度升高而变软,从脂杯中滴下第一滴的温度称滴点。一般说来,润滑脂的使用最高温度界限应低于其滴点 30℃-50℃。然而,对低转速的使用情况,润滑脂的最高使用温度界限可以低于滴点 15℃-30℃。需要注意的是,滴点不是确定润滑脂最高使用温度界限的唯一参数;确定一个润滑脂的最高使用温度界限,除滴点外,还应参看高温下润滑脂的稠度、基础油和稠化剂的抗氧化能力、高温下的胶体安定性等参数。例如,在高温低速的轴承中,除考虑滴点外,还需综合评估其他因素来确定润滑脂的适用性。
(三)针入度
又称锥入度,是衡量润滑脂的稠度(即软硬程度)的指标;在规定温度和载荷下,锥入度计的标准圆锥体在 5s 内垂直沉入润滑脂试样的深度。当选用润滑脂时不能仅考虑锥入度,例如对重载低速的机械需使用较软的润滑脂(不过脂的基础油的粘度应该大些),而不是认为锥入度越小(即越稠)的脂耐高温性越好,也不能将锥入度理解为同润滑油粘度相当的一个参数。比如在一些大型矿山设备的低速重载关节处,选择合适针入度的润滑脂可确保良好的润滑效果。
七、润滑系的使用与维护要点
(一)使用适当质量等级的润滑油
如果使用发动机润滑油的质量等级低于要求的等级,无论怎样先进的汽车及如何精心保养,都不能发挥汽车的性能和延长汽车的使用寿命。例如,高性能发动机需要使用符合其规格的全合成润滑油,若使用普通矿物油,可能导致发动机磨损加剧、动力下降等问题。
(二)润滑油的贮存
润滑油的贮存容器必须清洁、密封,防止水分混入,最好存放在室内,避免高温、阳光直射而氧化;不同品牌的机油,不要混合贮存。因为水分会使润滑油乳化变质,高温和阳光直射会加速润滑油氧化,不同品牌机油成分不同,混合贮存可能产生化学反应,影响润滑性能。
(三)定期换油
任何质量等级的润滑油,在使用过程中都会发生变化,到一定行驶里程后,其性能恶化,会给发动机带来种种故障。应按汽车说明书中规定的正常换油周期或结合使用条件定期换油。例如,经常在恶劣路况或重载工况下行驶的车辆,可能需要缩短换油周期。
(四)油面高度检查
要经常检查油底壳的油面高度,保证油面高度正常。油面过高可能导致发动机运转阻力增大、漏油等问题;油面过低则会使润滑不足,造成机件磨损。
(五)油压和油温监测
在运转中,应注意观察油压和油温,发现不良现象时应及时找出原因并排除故障。油压异常可能表示润滑系统存在泄漏或油泵故障;油温过高可能是散热不良、润滑油量不足或油品质量问题等。
(六)机油消耗量记录
注意观察并记载机油消耗量,当出现不正常消耗时应及时找出原因并排除故障。机油消耗过多可能是发动机内部磨损、密封件损坏或油气分离器故障等原因导致。
(七)曲轴箱通风维护
保持曲轴箱通风良好。由燃烧室窜出的气体有腐蚀性,能促使机油的氧化变质并污染发动机,因此必须及时换入新鲜空气。良好的曲轴箱通风可降低曲轴箱内压力,减少机油氧化和污染。
(八)发动机操作规范
发动机熄火时,切不可连续轰油门,否则缸内残存的燃气冲刷缸壁油膜加速磨损,或漏入曲轴箱内使润滑油稀释污染。轰油门会使发动机转速瞬间升高,增加机件负荷和磨损,同时影响润滑油质量。
(九)空气滤清器保养
经常保养空气滤清器。空气滤清器要经常保持清洁并及时更换滤芯。脏污的空气滤清器会使进入发动机的空气含尘量增加,加速活塞、气缸等机件的磨损,同时杂质进入润滑油会降低其润滑性能。
(十)润滑系机件清洗
经常清洗润滑系机件。如果油污将润滑系机件堵塞,则不能保证润滑系油路畅通而影响发动机正常工作和加剧润滑油的污染。定期清洗可去除机件表面的污垢、积碳等,确保润滑系统正常运行。
八、不同类型润滑油的选择方法
(一)齿轮油的选择
选择齿轮油主要根据以下情况:齿轮种类,齿轮转速,传动比,环境温度及运行温度,输入功率,负载特性(恒载、冲击、负载大小),驱动形式,润滑方式(飞溅、压力),水份污染,油品泄漏等。例如,在高速齿轮传动中,应选择低粘度的齿轮油以减少摩擦和发热;在重载、冲击负载的齿轮装置中,需选用含有极压添加剂、高粘度的齿轮油。
(二)液压油的选择
在选用液压油时需考虑液压系统所处环境条件、工况条件,如油泵工作压力、温度等及油泵类型。液压元件使用的金属材料、密封材料和涂料性质,液压油、液压的性能以及经济性等。不同的液压系统对液压油的粘度、抗磨性、抗氧化性等性能要求不同,如高压液压系统需要抗磨性能好的液压油,高温环境下的液压系统则要求液压油有良好的高温稳定性。
(三)液力传动油的选择
液力传动油是液力传动的专用油品,应根据制造厂的规定选用相应品种牌号的油品,使用时避免与其他油品相混。因为不同厂家的液力传动系统对油品的要求有差异,混合使用可能导致传动效率下降、机件磨损等问题。
(四)导轨油的选择
按导轨的滑动速度和平均压力来选择润滑油粘度。高速轻载导轨可选用低粘度导轨油,低速重载导轨则需高粘度导轨油。
同时用作液压介质的导轨润滑油,需兼顾液压系统和导轨润滑的要求。
根据国内外机床导轨润滑实际应用参考选择润滑油,考虑导轨的材质、加工精度等因素。例如,高精度机床导轨对导轨油的清洁度和润滑性能要求更高。
(五)冷冻机油的选择
在选用制冷机的润滑油时,应根据制冷机的产品类型、所使用的制冷剂的类型及其蒸发温度以及制冷机的具体工作条件(如速度高低、负荷大小、工作环境等)加以综合分析比较,以便确定选用冷冻机油的具体规格或牌号。不同制冷剂与冷冻机油的相容性不同,如氨制冷系统和氟利昂制冷系统对冷冻机油的要求有较大差异。
(六)机械加工设备用油的选择
直接查找机器上的润滑油推荐铭牌,这是最直接准确的方法。
查阅设备使用说明书上的润滑油推荐表,了解设备制造商对润滑油的要求。
与油品销售人员或工程师联系进一步确认有关产品,获取专业的建议和技术支持。例如,在选择数控机床的润滑油时,需综合考虑机床的主轴转速、切削负荷、导轨类型等因素。
九、润滑油质量的识别与变质判断
(一)润滑油质量的识别方法
1、外观和气味
机油洁净清澈,仍保持新油原用的金黄色或深褐色,表示污染很轻。
雾状或浑浊,表示机油被水或防冻液污染。雾状含水量少,浑浊或乳化含水量多。
颜色变灰,可能被含铅汽油污染;燃料燃烧不完全会使润滑油很快变成深黑色。
润滑油静置一段时间后,如果油色保持不变是正常。
气味异常是润滑油污染的特征之一。润滑油高温氧化带有灼烧的刺激气味,严重稀释的润滑油带有汽油或轻柴油的气味。
2、爆裂响声
用铝箔或其它金属薄片制成小碟子,加热 1--2 分钟后滴上 3--4 滴摇匀的润滑油。如润滑油发泡飞溅,说明油内含用较多的水份;如立即就有爆炸声,则说明含有微量水;响声的强弱和持续的次数与含水量有关。通过这种方法可初步判断润滑油中是否含水。
3、油流观察
没有污染的润滑油流动时油流应是细长、均匀、连绵不断;如出现油流忽快忽慢,时而有大块液体流下,则说明油已变质。正常的油流状态表明润滑油的粘度等性能正常,变质的润滑油其内部结构和性能发生变化,导致油流异常。
4、油滴痕迹
取一张干净的白色滤试纸,滴数滴油在纸上,等油渗透后,若表面有黑色粉末,用手触摸有阴涩感,就说明油里面杂质较多;而没污染的油无粉末,且呈黄色痕迹。此方法可直观地检测润滑油中的杂质含量。
(二)润滑油变质的判断
1、润滑油呈深黑(指润滑油中无清净分散添加剂)。颜色变黑可能是由于长期使用后,润滑油中的杂质、积碳等增多,或者发生了氧化变质。
2、泡沫多且已出现乳化现象。泡沫多可能是因为润滑油中混入了空气或水分,乳化现象则表明水与油混合形成了乳状液,这都会严重影响润滑油的润滑性能。
3、用手指捻搓,无粘稠感,发涩或有异味。正常的润滑油应有一定的粘稠度,当失去粘稠感且有发涩或异味时,说明润滑油的化学组成发生了变化,可能已变质。
4、滴在白色纸张上呈深褐色,无黄色浸润滑区或者黑点很多。这表示润滑油中的添加剂已耗尽,杂质含量过高,润滑性能大幅下降。
通过对润滑油基本知识的全面了解,包括其概念、功能、添加剂用途、关键指标、储存要求、各类润滑油的选择方法以及质量识别与变质判断等方面,能够帮助我们在实际应用中正确选择、使用和维护润滑油,确保机械设备的正常运行、延长使用寿命、提高工作效率并保障安全。
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