道达尔+润滑油基础知识

1YuhaoZHOU道达尔润滑油基础知识周宇昊苏州YuhaoZHOU2什么是摩擦可分为•液体摩擦•固体摩擦•静摩擦•动摩擦•滚动摩擦简单的说摩擦就是阻碍运动的现象发生在两个或两个以上的接触面上YuhaoZHOU3为什么需要摩擦剂润滑剂的目的就是在运动部件表面形成隔离层使其相互分离，通过减少摩擦达到运动顺畅，并尽可能减少由此带来的部件变热和表面磨损。加入润滑剂!!没有润滑剂YuhaoZHOU4流体润滑状态受到油膜厚度和接触面的粗糙程度不同，润滑剂在摩擦副之间存在3种不同的状态混合润滑状态边界润滑状态为什么需要摩擦剂YuhaoZHOU5摩擦系数速度边界润滑混合润滑流体润滑添加剂油膜粘度为什么需要摩擦剂G=(油膜粘度)(转动速度)/(轴承载荷)油膜厚度（10-6m)活塞环与缸套0.3-15.7曲轴轴承与轴径3.25-3.75凸轮与挺杆0-1.0YuhaoZHOU6转动起动无油压全油压供油流体动力学润滑低油压负荷油压混合润滑边界润滑典型的设备润滑过程YuhaoZHOU7操作条件(负荷,速度,温度，压力，工作环境)设备(材料的几何外形)润滑剂(粘度,基础油,添加剂)影响润滑状态的因素YuhaoZHOU8润滑油脂的特性要求高温低温老化兼容性油损耗毒性黏附性可流动性负荷剪切摩擦磨损润滑油脂YuhaoZHOU9润滑剂的种类•固体润滑剂•半固体润滑剂•石墨•润滑脂•二硫化钼•气体润滑剂•液体润滑剂•空气•矿物基•油雾•合成基•动植物油YuhaoZHOU10润滑油/脂的功能•减少摩擦•减少磨损•降低温度•防腐、防锈•清洗•动力传动•防震•密封•导热•绝缘……YuhaoZHOU11润滑油的组成基础油添加剂+润滑油最终产品YuhaoZHOU12原油YuhaoZHOU13石油的用途YuhaoZHOU14炼油工艺流程原油沥青常压塔燃油减压塔油渣溶剂精制塔除蜡装置加氢精制塔溶剂提取物蜡轻油溶剂氢气最终产品基础油油渣YuhaoZHOU15什么是溶剂萃取？非理想成分理想成分提余液提取液溶剂基础油YuhaoZHOU16基础油生产过程生产工艺控制指标对产品质量的影响蒸馏粘度粘度，挥发性挥发性(闪点，颜色)溶剂精制(萃取)粘度指数高温粘度/低温粘度饱和物氧化稳定性(颜色稳定性)溶剂脱蜡倾点低温流动性加氢精制颜色外观硫(氧化稳定性，抗乳化性)YuhaoZHOU17矿物基础油的精制目的•矿物基础油是一种非常复杂的混合物，由几百种分子大小和形状不同的烃类和少量非烃类物质•润滑油范围内的烃类，由碳原子数为20~70，分子量为250~1000的烃分子组成•基础油精制的目的在于：-从基础油混合物中提炼出理想的润滑油组分-将非理想组分转化为理想组分YuhaoZHOU18链烷烃环烷烃/芳香烃矿物油矿物基础油成分基础油中也含有硫、氧、氮、金属化合物，如:SYuhaoZHOU19矿物基础油组分与性质正烷烃异烷烃环烷烃芳香烃VI倾点很高高高低中等低低低YuhaoZHOU20润滑油的组成-基础油矿物基础油(石蜡基)–传统加工法生产的基础油溶剂精制溶剂脱蜡白土补充精制–现代工艺法生产的基础油加氢精制加氢脱蜡（降凝）加氢裂化加氢异构化合成基础油通过化学合成的方法制备聚α烯烃(PAO)、酯类、聚乙二醇、磷酸酯等YuhaoZHOU21道达尔采用进口高度精炼基础油YuhaoZHOU22基础油-矿物油•矿物基础油的特点–从石蜡基原油中所提炼出来的基础油用途最广–粘度指数通常为90~100–倾点通常为－15℃~－6℃–有各种不同的粘度等级,如150SN、400SN、500SN、150BS等–粘度范围从4cSt(100℃)到30cSt(100℃)–选择合适粘度的基础油混和，可得到各种不同的粘度级YuhaoZHOU23基础油-合成油•与密封材料相容性差–有侵蚀油封的倾向•氧化稳定性好–油泥、沉淀少–换油期长合成基础油的特点•高粘度指数–需要较少的粘度指数改进剂，沉淀少–减少了活塞环的粘结和研磨现象，品质更稳定•不易挥发–耗油量低，排放少–品质更稳定•低倾点–低温流动性好–启动性能好，磨损低•成本高–几倍于矿物基础油•溶解性差–需采用特选的添加剂YuhaoZHOU24合成油&矿物油YuhaoZHOU25基础油对比100120-130140-150135135+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++矿物基础油加氢裂化加工矿物基础油高粘度指数特高粘度指数合成基础油聚烯烃酯可变粘度指数抗氧化能力低温流动性挥发性价格YuhaoZHOU26A02-18.PPT为什么我们需要添加剂？•加强基础油的某些方面的性能•赋予基础油某些天然并不具备的特性润滑油添加剂YuhaoZHOU27产品性能的特性取决于基础油:来自于添加剂:挥发性降解性热稳定性低温流动性水的分离性粘度稳定性氧化稳定性沉积物的控制密封的相容性磨损保护防锈保护毒性YuhaoZHOU28润滑油添加剂清净剂分散剂抗乳化剂防磨和抗极压剂抗氧化剂防锈及抗腐蚀剂倾点抑制剂还有粘度指数改进剂YuhaoZHOU29添加剂类型目的典型的化合物抗磨剂减少摩擦和磨损磷、硫、Cl化合物、ZDDP(二烃基二硫化磷酸锌)清净剂防止表面沉积钠、钙、镁化合物、磺化物分散剂保持不溶物的悬浮酯抗氧化剂抑制氧化分解ZDDP，芳香胺防腐剂防止金属部件生锈ZDDP，脂肪酸，胺摩擦改良剂提高摩擦性能有机脂肪酸添加剂YuhaoZHOU30添加剂类型目的典型的化合物解乳化剂使油水分离倾点抑制剂提高低温流动性异分子聚酯抗泡沫剂减少泡沫（油中的硅酮空气）的形成粘度指数改良剂改良粘度-温度特性聚合物和共聚物EP添加剂控制极大负荷条件磷、硫、氯化合物，ZDDP下的磨损添加剂YuhaoZHOU31添加剂膜滑动表面静止表面抗磨剂•抗磨剂附着在金属表面,形成一层保护性油膜,减低表面磨损•多用于经常发生金属与金属接触的情况,如边界润滑抗磨添加剂YuhaoZHOU32清净剂•清净剂的极性端附着在沉积物上,将其从金属表面移去,使金属表面清洁•在高碱性清净剂中,极性端呈碱性,中和燃烧形成的酸MCO3SO3亲油端高碱性成分极性端添加剂YuhaoZHOU33清净剂的作用过程汽缸壁润滑油沉积物活塞清净剂YuhaoZHOU34分散剂•分散剂有极性端和亲油端•极性端自身吸附于氧化金属(如:积炭和油泥)上并包围它,而亲油端使之保持溶于油中,这就防止了杂质在金属表面上的聚集和黏附琥珀酸聚胺酸极性端亲油端油泥分散剂分散作用过程YuhaoZHOU35抗氧化剂油过氧化物漆膜油泥胶质稳定的化合物醇,醛,酮有机酸等聚合物空气热抗氧化剂•所有石油产品都会氧化，导致油品组分的变化及性能的下降•在水、酸或者固体污染物的存在下，氧化过程会因热、光的作用、金属(如：铜)的催化作用而加速•油品氧化的危害：-聚合物的沉积将形成油泥、漆膜和胶质，从而严重影响设备的运行-生成的有机酸会腐蚀金属部件YuhaoZHOU36•抗氧化剂是一种添加剂，少量地加入石油产品中可以提高油品的抗氧化性，从而延长油品的储存及使用寿命•抗氧化剂的三种作用机理：1)与过氧化物发生反应,形成稳定性的无害化合物2)分解过氧化物3)将氧化催化剂(金属或金属离子)转变成惰性成分抗氧化剂YuhaoZHOU37油品抗氧化性的提高•基础油的选择•基础油的炼制方法•添加氧化抑制剂•在使用过程中，对油品及设备的良好维护(如防止油品污染、过热)可最大限度地减缓氧化过程抗氧化剂YuhaoZHOU38防锈蚀剂•防锈剂的极性端吸附在金属表面上,形成一层薄膜•长尾部使防锈剂溶于油中,并阻止腐蚀性化合物与金属表面发生反应金属表面油溶性尾部极性头部YuhaoZHOU39粘度指数改进剂•粘度指数改进剂用于改进油品的粘温特性•在高剪切区域,例如轴承,不良的粘度指数改进剂被剪切而断裂,导致粘度指数和粘度的降低•用于需要高粘度指数的场合,如温度范围宽广的油品熔焊熔焊熔焊熔焊低温时蜷缩,呈球状,易于流动高温时伸展,相互缠绕,阻止流动YuhaoZHOU40粘度指数改良剂温度加温时起作用加稠冷温时不起作用不增稠粘度指数改良剂用以减少因温度的改变产生的粘度变化1005001020304060708090100500102030406070809010050010203040607080901005001020304060708090YuhaoZHOU41剪切力对粘度指数改良剂的影响被挤推，分开，暂时性变稀一般剪切力时暂时粘度损失碾碎，断裂，永久性变稀高剪切力时永久粘度损失YuhaoZHOU42配方取舍的两难VI改良剂较好的粘度发动机的沉积剪切变稀清洁剂引擎干净多灰分提前点火抗泡剂较少泡空气释放性差YuhaoZHOU43降凝剂静止•低温时,基础油中的蜡质结晶析出,析出更大的晶体,使油品固化•降凝剂作用于结晶过程,使蜡质形成小的晶体,因此基础油在低温时仍然保持流动•降凝剂用于降低基础油的倾点无降凝剂有降凝剂晶体生长晶体形成YuhaoZHOU44抗乳化剂和抗泡剂抗乳化剂•改变油和水之间的表面张力的特殊添加剂•可促使油和水迅速分离抗泡剂•改变油/气界面的表面张力的特殊添加剂•可促使油品表面气泡迅速破裂YuhaoZHOU45极压添加剂•极压添加剂在高温、高压条件下与金属表面起反应，生成一层软性薄膜，防止金属焊接•用于低速和冲击负荷的场合极压添加剂YuhaoZHOU46润滑油的组成–配方是关键！抗氧化/防锈/抗磨添加剂缓和油变质/变稠防止轴承的腐蚀防止气阀机构的磨损清净剂提供总碱值中和燃烧所产生的酸减少活塞的沉积物粘度指数改进剂增加高温粘度更快供应油到运行的部位低温抗磨容易起动分散剂控制油泥及清洁分散烟炱从而降低油的稠化润滑油配方：是经过大量实验室试验及发动机台架试验后制定出来的YuhaoZHOU47一些常见的协会缩略语API美国石油学会ILSAC国际润滑油标准化和批准委员会ACEA欧洲汽车制造商协会JASO日本汽车标准化组织ISO国际标准化组织NLGI美国润滑脂学会DIN德国工业标准SAE美国汽车工程师学会ASTM美国材料试验学会YuhaoZHOU48油品主要指标•主要物理化学指标-粘度-粘度指数-倾点-闪点-起泡性-水分离性-等等•性能测试-氧化安定性-四球试验YuhaoZHOU49运动粘度(毛细管)-ASTMD445流动起始点流动截止点测定时间40oC&100oCVk=ktk:毛细管常数t:时间•粘度(阻止液体流动的能力)•动力粘度(单位:泊P，通常用厘泊cP为单位)•运动粘度(单位为厘斯，即cSt或mm2/s)运动粘度=动力粘度/油的密度•其它表示方法有雷氏粘度/恩氏粘度/赛氏粘度•影响粘度的因素•温度•温度升高，粘度下降•压力•受压升高，粘度增大•剪切率•剪切率增大，粘度变小YuhaoZHOU50粘度级别比较40°C粘度mm2/s10204060851151401752052402803153654004505005506257007508001442403836343230282624222018161210864246032022015010068463222151068085044465048100095090010004030605020/15W10W0W/5W85N100N150N330N500N600N100°C粘度mm2/sBSSISO粘度级别2501409085W80W75WSAE齿轮油粘度级别SAE发动机粘度级别基础油粘度级别YuhaoZHOU51粘度指数-ASTMD2270运动粘度(mm2/s)40100VI=150VI=100温度(℃)温度添加剂分子•粘度指数改进剂用途•保证机油有足够的:-在高温条件下的粘稠性:避免运动部件之间的接触-在低温条件下的流动性:有利于发动机的启动(在冬季)YuhaoZHOU52调制配方的两难低粘度高粘度•冷起动良好•减少燃料消耗•循环良好–冷却好•曲轴轴承需要高粘度油的润滑•润滑较好，轴封效果较好YuhaoZHOU53如何选择润滑油–速度、负荷和温度是选