润滑油基础知识

SAE发动机油粘度等级
润滑脂NLGI等级
齿轮油等级选用
条件 齿面接触应力σн/（N/mm²）
＜350
350～500（轻负荷齿轮）
齿轮使用工况 一般齿轮传动 一般齿轮传动 有冲击的齿轮传动
推荐使用的工业 闭式齿轮润滑油
抗氧防锈工业齿轮油（L-CKB） 抗氧防锈工业齿轮油（L-CKB） 中负荷工业齿轮油（L-CKC）
500～1100（中载荷齿轮）
矿井提升机、露天采掘机、水泥磨、化 工机械、水力电力机械、冶金矿山机械、
航舶海港机械等的齿轮传动
中负荷工业齿轮油（L-CKC）
＞1100（重载荷齿轮） ＜500 ≥500
冶金轧钢、井下采掘、高温有冲击、含 水部位的齿轮传动等
重负荷工业齿轮油（L-CKD）
在更低的、低的或更高的环境温度和轻 负荷下运转的齿轮传动
参数
基础油类别 运动粘度）
100℃
方法
PAO 4
4
ASTM D445 3.84
矿物油 100N
1
3.81
40℃
ASTM D445 16.7 18.6
-40℃
ASTM D445 2390 固体
• PAO4：100℃运动粘度~4cSt
VI
124
89
• VHVI极高粘度指数油
Pourpoint/℃ ASTM D97 -72
环氧乙烷 环氧丙烷 环氧丁烷
天然气
• 高氧化稳定性和热稳定性 • 所有润滑油中化学稳定性最高 • 使用温度范围宽，低温流动性 • 低挥发性 • 与密封材料、塑料和涂料相容 • 抗燃 • 好的擦伤和磨损保护 • 低表面张力，润湿性好 • 燃烧清洁性
• 与其他油不混溶 • 中等粘温性能 • 高温分解物有毒 • 非常高的价格
• 应用最多，滑动轴承, 大多数 滑动表面，滚动轴承
• 阻隔摩擦副，减少直接摩擦
薄膜–边界
1.0
混合膜
全流体膜
摩擦系数 弹性流体润滑
流体动力润滑
0.001 0.0001
1
5
10
15
膜 (Duty) 参数
膜 (Duty) 参数 = ZN/P Z粘度 N滑动速度 P压力 (载荷) 20
清洗清洁
250-500°C积炭 清
合成油脂/特殊油脂
GTL PAO PAG PIC Polymer Esters
挥发度 粘温性能 抗氧化性能
特殊应用 较高要求
基础油分类-API
分类 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ
分类 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ
硫含量/%
饱和烃/%
粘度指数
＞0.03
＜90
80～120
≤0.03
≤90
80～120
≤0.03
≥90
＞120
聚α烯烃
Ⅰ- Ⅳ类以外的其它基础油
溶剂加工工艺生产 加氢精制 加氢异构 PAO 其他
合成油优势
分子可设计 合成可控制
结构决定性质
特殊用途 热氧化性能好 沉积物形成倾向低
分子量可控制 分子量更均一 分子链更一致
内摩擦力小 粘指高
低温性能好 流变性好 挥发度低
杂质更少或无
耐高温，寿命长 油泥少，清洁
节能 使用温度范围广
460矿物齿轮油(89℃)
合成齿轮油 降低泵温高达 14℃ (FLIR 公司提供资料)
PAG特点与矿物油相比——每个优点可以用来做什么
• 较低的积碳和油泥倾向 • 溶解性好、溶解范围宽（水溶性）、特有
的逆溶性（浊点） • 较高的粘指 • 较低的倾点（从-20到-60不等，与分子结
构分子量都有关） • 阻燃性能 • 低灰分和金属含量
高温高剪切粘 度（HTHS）：
机油在规定的高温高剪切条件下 测得的动力粘度
模拟发动机高剪切部位（如主轴承、 连杆轴承）机油粘度变化的状况 反映油膜的承载能力
预示发动机能否顺利热启动和高速 高负荷运转的指标
雷范费尔特法 ASTM D4741-87 锥形轴承模拟机法ASTM D 4683-95
毛细管粘度法ASTM D 4624-93
-15
Flashpoint/℃
NOACK损失 %
ASTM D92 DIN51581
213 11.8
200 37.2
VHVI 3
3.75 16.2 固体 121 -27 206 22.2
合成油应用举例
壳牌Omala S4 GX：摩擦系数比Omala S2 G低35% 有效降低能耗，有效降低设备温度
460合成齿轮油 ( 75℃)
ENIAC
1946
矿物油
合成油脂/特殊油脂
组成
■ 润滑油=基础油+添加剂
润滑油 车用 工业用 船用
■ 润滑脂=基础油+添加剂+稠化剂
基础油 80-90%
基础油 85-95% 97-99%
75%
添加剂 Hale Waihona Puke Baidu%
添加剂 5-15% 1-3%
25%
稠化剂 10-20%
规格 参数
行业规格 OEM认证
规格 参数 闪点/倾点/密度
• 100%异构烷烃，少杂质
• • • •
不含芳烃、硫和氮 加工工序少，苛刻度低 成本低（比PAO 低）。 氧化安定性、低温性能优异，挥发性低，
• • •
倾点（-20~-30℃） CCS 没有大粘度
粘度指数极高。
Omala S4 WE Shell gas compressor oil S4 PY /S4 PV /S4 RN
粘度
粘度
简介
意义
测量
动力粘度 Dynamic viscosity
厘泊，cP N·s/㎡(牛顿秒每米方）即Pa·s
（帕秒）
定义为应力与应变速率之比 在流体中取两面积各为1平方米，相 距1米，相对移动速度为1m/s时所 产生的阻力称为动力粘度。
毛细管粘度计或旋转粘度计
运动粘度 Kinematic viscosity
极温工业齿轮油（L-CKS）
在更低的、低的或更高的环境温度和重 负荷下运转的齿轮传动
极温重负工业齿轮油（L-CKT）
作用
润滑 减摩
冷却 降温
清洗 清洁
密封 防漏
防锈 防腐
润滑减摩-斯特里贝克曲线
• 凸轮轴/挺柱（抗磨） • 准双曲线/后桥驱动（极压） • 水力叶片泵（抗磨）
• 工业齿轮组 • 抗磨添加剂物理吸附 • 粘度对润滑很重要
低温泵送粘度 （MRV）
预示在低温下机油能否及时、连续、
指机油在一定低温下（如-35C） 充分地泵送至各润滑部位的指标，
能够连续被机油泵泵送时的粘度。 使主油道油压不小于133 kPa,如果
有时测边界泵送温度 (MRV)
机油粘度过大，机油泵抽空，机油
泵送失败，导致事故。
ASTM D4684 MRV: mini rotary viscosity 最小旋转粘度
Bumper to Bumper
润滑油基础知识培训
• 润滑油概论 • 基础油和添加剂 • 车用油规格与发展 • Q&A
历史
历史
古埃及
西周 罗马时
代
2000 BC
动植物油脂
1000BC
珍妮纺纱机 瓦特蒸汽机
内燃机 奔驰
戴姆勒
一战 二战
1765 1769 1866-1895-1896
1914/1939
PAG在壳牌产品中应用-压缩机油
• 石油气体（如甲烷乙烯）对矿物油稀释，为保证润滑需要提高粘度， 粘度升高导致低温启动困难保护作用差。
• 烃类气体在PAG中溶解度极低，因此压缩机油多采用PAG。 • 壳牌气体压缩机油S4PY/S4PV/S4RN 采用PAG，空压机油确能立S4R
采用PAO，S4P采用聚酯，其他均为矿物油。
SAE发动 机油粘度 等级
美国汽车 工程师学 会
100℃运 Rimula 动粘度 等 R3 Turbo
15W-40
?
粘度指数VI
• 粘度随温度变化的程度 • VI越高，粘度随温度变化越小
运动粘度 (cSt)
0 VI 100 VI 200 VI
40
100
温度 C
ISO粘度等级
AGMA粘度等级
SAE车用齿轮油粘度等级
环烷烃 Tellus S4VX 聚酯 Corena S4P
原料 优势
劣势
Shell
PAO
癸烯（C10） • 可得到许多粘度级
和十二烯 • 粘指高，低温流动性佳， 倾点低于-
（C12）
60℃
辛烯（C 8） • 高粘度时与矿物油和密封材料相容性好
• 抗腐蚀
• 低粘度与许多密封材料相容性中等，
与氟橡胶相容
NYNAS T22
CROSS B200
克拉玛依 KW68
ERGON L500
运动粘度40
9.63
22
41.08
69.78
99.6
ASTM D445
运动粘度100
2.31
37
5.39
6.762
8.7
ASTM D92
闪电（开）
149
倾点
-46
178
166
188
229
ASTM D97
-42
-35
-33
-32
• 价格贵 • 没有矿物油的调配自由度
PAG 各种应用
• 抗燃液压油——阻燃 • 纺织润滑剂——可洗去，无斑渍。 • 金属加工液——逆溶性，润滑性、冷却性。 • 二冲程发动机油——清洁燃烧特性，解决沉积物和排气口堵塞。 • 曲轴箱油——清洁燃烧特性，油泥少，沉积物少，火花塞跨连少。 • 压延辊润滑油——高温沉积少，维修工作量少。
斯St，厘斯cSt (m^2)/s
动力粘度除以密度
IP 71 /75 ASTM D445 GB/T256-88
低温动力粘度 （CCS）
多级油在规定的低温高剪切条件 下测得的动力粘度
冷启动模拟机(CCS)测试 模拟发动机气缸——活塞区域冷启
动的工矿 预示发动机在低温下能否顺利启动
的指标
GB/T506-82
法 是一种测量低温泵送粘度 的方法。
粘度分类
分类名称 分类机构 分类依据 产品举例
ISO粘度 国际标准 40℃
Omala
等级
化组织 运动粘度 S2G 150
AGMA粘 度等级
美国齿轮 制造商协 会
40℃ 运动粘度
SAE车用 齿轮油粘 度等级
美国汽车 工程师学 会
100℃运 动粘度 等
Spirax S6 AXME 75W-90
净
175-260°C 漆膜
剂
R
分
< 90°C 油泥
散
剂
冷却降温
主油道
机油旁 滤器
涡轮增 压器 回油管路
高压燃 油泵
机油滤 清器
机油冷 却器
机油泵
油底壳
本章小结
润滑油历史简介 润滑油组成简介 润滑油参数-粘度、粘度指数 润滑油作用-摩擦原理、曲线
• 润滑油概论 • 基础油和添加剂 • 车用油规格与发展 • 常见润滑油问题
耐低温 低温启动好
蒸发损失小，少浪费
满足排放法规 防止催化剂中毒
合成油优势
壳牌产品中的特殊基础油
PAO
Omala S4GX Omala S4Wheel Corena S4R Gadus S5 V150 XKD Gadus S5 V110KP
PAG
Omala S4WE Tellus S4ME Shell gas compressor oil S4PY /S4PV /S4RN
Omala S4 GX
• 擦伤和磨损的保护不如矿物油、 PAG和酯类
Omala S4 Wheel Corena S4 R Gadus S5 V150 XKD
• 对极压和抗磨添加剂的溶解性中等 Gadus S5 V110KP
• 低粘度的生物降解性中等，高粘度 Tellus S4 ME
的则较差
PAG GTL
• 来自环烷基原油-价格便宜 • 凝点低-低温流动性好 • 苯胺点低-溶解特性好 • 供应商：Nynas, ERGON， Calumet
粘度指数 苯胺点/oC 链烷碳含量/%
环烷基基础油 <0 85 42
中间基基础油 50 90 54
石蜡基基础油 95 101 62
典型数据
San JOAQUIN N60HT
基础油种类-按材料分
动植物油脂
牛油、猪油、羊油、鱼油 豆油、菜籽油、蓖麻油、棉 籽油、棕榈油……
硬脂酸、棕榈酸、油酸
轻巧机械 润肤剂 特殊/环保应用
矿物油
白色油、白油。 I 类 II类油 III类油（不准确）
250～400℃的轻质润 滑油馏分 链烃、环烃、芳香烃
90%以上润滑油 工艺油、化工行业 食品级应用、危害
大部分合成油 如Helix Ultra Rimula R6
Napht hene
原油
• 如果来自环烷基原油-价格便宜 • 凝点低-低温流动性好 • 苯胺点低-溶解特性好
• 矿物油的许多缺点
Tellus S4 VX
PAO、 矿物油、XHVI对比（仅供参考）
• 比GTL倾点低， • 挥发度(小)。 • 擦伤和磨损的保护略差
ASTM D611
苯胺点
75
81
98.2
87.8
ASTM D2622
硫含量/%
<0.003
0.03
0.1
碳型
4
10
54
46
42
44
0.078
ASTM D2140
0
12
48
38
52
50
主要应用
• 变压器油-绝缘/冷却/稳定/便宜 • 橡胶油-相似相容，毒性低，饱和度高。 • 金属加工液-高溶解度，低芳烃 • 冷冻机油：倾点低，溶解性好，成本低 • 压缩机油/低倾点液压油/减震器油等。
气体
溶解性 %
PAG 甲烷
2.9
PAO 甲烷
5.8
PAG 氮气
4.3
PAO 氮气
8.8
4000psig 、50℃时的数据 PBT ：聚对苯二甲酸已二醇酯 Psig ：pound per square inch gauge 磅 每平方英寸
PAG 乙烯
7.8
矿物油 乙烯
14.1
PBT 乙烯
13.8
环烷烃