润滑基础知识

– 环烷基
• DN(中低粘度，低粘度指数)，150DN • DNZ(残渣高粘度，低粘度指数重质)，如90DNZ
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基础油简介及分类标准 表1-1 按照赛氏粘度（秒）分类标准（1985） 类别 石蜡基 赛氏通用秒粘度命名 75SN 、 100SN 、 150SN 、 200SN 、 350SN 、 500SN 、 650SN、150BS 粘度指数 ≥95
影响机器的质量，减低设备的使用寿命。如齿轮齿面的磨 损，破坏了渐开线齿形，传动中导致冲击振动。如机床主 轴轴承磨损，影响零件的加工精度。 降低机器的效率，消耗能量。如柴油机缸套的磨损，导致 功率不能充分发挥。 减少机器的可靠性，造成不安全的因素。如断齿、钢轨磨 损。
零件损坏
5% 15%
磨损失效
腐蚀失效 80% 断裂失效
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润滑与摩擦的基本知识
1.2 磨损
定义：摩擦副相对运动时，表面物质不断损失或产生残余变形的现象。表面
物质运动主要包括机械运动、化学作用和热作用。
机械运动
机械作用使摩擦表面发生物质损失及摩擦表面的 物理变形。
分类
化学作用
化学作用使摩擦表面发生性状的改变。
热作用
热作用使摩擦的表面发生形状的改变。
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半干摩擦和半流 体摩擦的统称。
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润滑与摩擦的基本知识
1.1 摩擦
两个物体在相互接触并做相对滑动时，干摩擦的摩擦系数最大（0.1 ～1），危害 也最严重，流体摩擦的摩擦因数（0.001 ～ 0.01）最小，边界摩擦也具有较低的摩擦 因数（ 0.01 ～ 0.1 ）。其中流体摩擦的油膜厚度在 2μ m 以上，边界膜的厚度一般在
润滑基础知识
2017.08 中国科学院兰州化学物理研究所青岛研发中心 青岛中科润美润滑材料技术有限公司
前言/PREFACE
润滑的历史
埃及用冰搬运雕像，2400 BC
润滑油用于中国指南车，255 BC
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前言/PREFACE
润滑的历史
3
前言/PREFACE
为何我们要用润滑产品？
润滑脂 被认为是轴承第五大组件 内圈
边界润滑
类型
-摩擦副间发生接触，极压抗磨剂在接触点上发生化学反应生成 润滑性物质； -形成条件：有极压抗磨剂时的设备启停瞬间，振动，粘度低。
干摩擦
-摩擦副间发生接触； -摩擦副发生剧烈摩损，很短时间即损坏； -形成条件：无极压抗磨剂时的设备启停瞬间，振动，粘度低。
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润滑与摩擦的基本知识
1.3 润滑
经跑合后，摩擦表面硬化，微观几何形状改变， 从而建立了弹性接触的条件，此时磨损趋于稳 定，磨损量与时间成正比缓慢地增加。
“急剧”磨损阶段
经过较长时间的稳定磨损后，摩擦表面之间的间 隙和表面形状的改变，以及产生金属晶格疲劳等 情况，磨损极具增加，机械效率下降，精度降低， 出现异常噪音及振动，最后导致零件完全失效。 17
消耗材料, 造成机械材料的大面积报废。
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润滑与摩擦的基本知识 润滑
润滑是防磨的有效手段。改善润滑
技术，包括正确运用润滑原理，合 理设计润滑方式和润滑系统，研制 开发新型有效的润滑材料等等。
1.2 磨损
选用耐磨材料
防磨 措施
进行表面改性 20
润滑与摩擦的基本知识
1.3 润滑
定义：润滑是摩擦学研究的重要内容。改善摩擦副的摩擦状态以降低
中间基
60ZN、75ZN、100ZN、150ZN、200ZN、300ZN、500ZN、 600ZN 、 750ZN 、 900ZN 、 90ZNZ 、 125/140ZNZ 、 ≥60 200/220ZNZ 60DN 、 75DN 、 100DN 、 150DN 、 200DN 、 300DN 、 500DN、750DN、900DN、1200DN、90DNZ
润滑与摩擦的基本知识
1.2 磨损
常见的磨损类型：
粘着磨损
接触表面相对运动时，由于 分子间的吸引力作用而产生 粘附连接 ( 固相局部焊接 ) ， 致使材料从一个表面转移到 另一个表面而造成的一种磨 损。
磨粒磨损
摩擦过程中，硬的颗粒或硬 的凸出物冲刷摩擦表面引起 材料脱落的现象。磨粒是摩 擦表面互相摩擦产生或由介 质带入摩擦表面。
重要性—血液
Βιβλιοθήκη Baidu
保持架
滚子
外 圈 润滑脂
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前言/PREFACE
对于机械设备而言，摩擦通常将造成能量利 用效率的降低，而磨损是机械设备损坏或报 废的主要原因。因此通过各种技术手段降低 摩擦、抑制或减小磨损是设备运行及维护的 首要问题。
润滑是降低摩擦、减小或避免磨损的最 有效技术，其对设备的安全高效运行， 提高生产效率具有至关重要的影响。润 滑通常是通过使用恰当的润滑剂来实现 5 的。
润滑与摩擦的基本知识
1.2 磨损
磨损是机械运转中普遍存在的一种现象，不仅是材料消耗的主要原因，也是 影响设备使用寿命的重要因素。
01
典型的磨损分为三个阶段：
“跑合”阶段
在设备使用初期，有载荷的作用下，摩擦表面逐 渐被磨平，实际接触面积逐渐增大，磨损速度开 始加快，然后减慢。
02
03
“稳定”磨合阶段
0.1 ～ 1μ m以下，磨损量为干摩擦的1%。因此，应力求避免干摩擦，尽量保持
流体摩擦，即使在苛刻的工作条件下也要保持边界摩擦。
各种摩擦状态下的摩擦系数范围 摩擦状态 干摩擦（无润滑） 边界摩擦 流体摩擦 弹性流体动力润滑 混合摩擦 <0.1 μm >0.1μm 0.01～1.0μm 润滑膜厚度 摩擦系数 >0.1～1 0.01～0.1 0.001～0.01 0.001～0.01 0.01～0.5
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基础油简介及分类标准
润滑油基础油分类（2005）
“协议标准”按饱和烃含量、硫含量和粘度指数，将基础油分为6大类，分别是0、Ⅰ、 Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ，其中Ⅰ类、Ⅱ类又进行了细分，合计9个小类； 在6大类中，0 、Ⅰ类为溶剂精制基础油， Ⅱ、Ⅲ类为加氢基础油， Ⅳ类为PAO合成基础 31 油， Ⅴ类为除PAO之外的其它合成基础油。
类别 Ⅰ类 Ⅱ类 Ⅲ类 Ⅳ类 Ⅴ类 试验方法 ASTM D2007 饱和度/ % ˂ 90 ˃ 90 ˃ 90 粘度指数（Ⅵ） 80 ~ ˂ 120 80 ~ ˂ 120 ˃ 120 聚 α - 烯烃（PAO） 所有非Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ或Ⅳ类基础油 ASTM D2270 ASTM D2622/D4294/D4927/D3120 硫含量/ % ˃ 0.3 ˂ 0.3 ˂ 0.3
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润滑与摩擦的基本知识
1.3 润滑
润滑的目的：减少设备老化，延长设备寿命。 减少设备故障从而提高设备利用
率和节省成本。
01 02 03
减少摩擦、节省动力消耗 减低磨损、延长机械使用寿命 减低机械故障、提高生产效率 减低成本、增进生产利润
润滑的投入产出比很高一般在百倍以上
04
但必须注意的是：某种手段对某工况下适 用、有效，并不等于它对任何工况都适用。
摩擦阻力减缓磨损的技术措施。一般通过润滑剂来达到润滑的目的。
随着现代工业的发展，润滑问题显得更为重要，现代设备向着高精度、高效率、 超大型、超小型、高速、重载、节能、可靠性等方面发展，导致机械中摩擦部分的工 况更加严酷，合理润滑变的极为重要。实践证明:“盲目的使用润滑材料，光凭经
验做润滑是不行的，必须掌握摩擦、磨损、润滑的本质和规律，实行严格科 学的管理。” 因润滑不当。左图：齿 轮箱结焦；右图：齿轮 断齿，“因此，润滑剂 的选择尤为重要。”
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润滑与摩擦的基本知识
1.1 摩擦
摩擦的分类
摩擦按摩擦副运动状态可分为： 静摩擦
两物体表面产生接触，有相对运动趋势但尚未产 生相对运动时的摩擦。
01 02 02
动摩擦
两相对运动表面之间的摩擦。
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润滑与摩擦的基本知识
1.1 摩擦
按相对运动的位移特征分类：
01 02 03
滑动摩擦
两接触物体接触点具有不同速度和(或)方向时的摩擦。
磨损
润滑
人们用来减少摩擦与磨损的重要措施和手段，一般来说， 它是利用润滑剂在摩擦表面形成一层具有低摩擦阻力的 润滑薄膜，来减少摩擦件的摩擦和磨损。
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润滑与摩擦的基本知识
1.1 摩擦
定义：
两个接触物体表面在外力作用下相互接触并 作相对运动或有运动趋势时，在接触面之间 产生的切向运动阻力称为摩擦力，这种现象 就是摩擦。
润滑与摩擦的基本知识 基础油简介及分类标准 润滑剂添加剂概述 润滑产品作用及性能指标
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01
润滑与摩擦的基本知识
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润滑与摩擦的基本知识
摩擦 几个重要 概念
相互接触的物体在相对运动时或具有相对运动趋势时， 接触面间所产生阻碍其相对运动的阻力称之为摩擦力， 发生此现象称之为摩擦。 相互接触的物体在相对运动时，表层材料不断发生损耗 的过程或者产生残余变形的现象。
摩擦接触表面在交变接触压 应力的作用下，材料表面因 疲劳损伤而引起表面脱落的 现象。有两种基本类型，即 宏观和微观疲劳磨损。
常见的磨 损类型
金属表面在摩擦过程中与周 围介质在化学或电化学作用 下产生的磨损，分为氧化磨 损与特殊介质腐蚀磨损两类。
疲劳磨损
腐蚀磨损
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润滑与摩擦的基本知识
1.2 磨损
磨损的危害
前言/PREFACE
工业是骑在10微米厚的油膜上
间隙尺寸颗粒 能够造成更多 的磨损！
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前言/PREFACE
润滑理念
润滑是设备管理和维修人员所能把握的最大机 会! -- 你不能改变设备的设计、操作规程、材质 等，但你能控制或改变你的润滑剂！
10 微米油膜
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目录/Contents
01
02 03 04
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基础油简介及分类标准
矿物油分类 国际：API Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ 中国
– 石蜡基
• SN(中低粘度，溶剂精制中性油)，如150SN • BS(残渣高粘度，光亮基础油)，如150BS
– 中间基
• ZN(中低粘度，中等粘度指数)，如150ZN • ZNZ(残渣高粘度，中等粘度指数重质)，如125ZNZ
通用基础油 低凝基础油 深度精制基础 油
VI≥140
UHVI UHVIW UHVIS
VI≥120
VHVI VUVIW VHVIS
VI≥95
HVI HVIW HVIS
VI≥60
MVI MVIW MVIS
基础油
基础油是润滑油的主要原材 料，润滑油是用基础油和添 加剂调和而成。 润滑油基础油主要分矿物基 础油、合成基础油以及植物 油基础油三类。
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基础油简介及分类标准
天然获取
矿物型基础油
人工合成
合成型基础油
植物油
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基础油简介及分类标准
这一标准主要按基础油的品质、成分分类，可参见表2-1。
表2-1 美国石油协会基础油分类标准（API-1509）
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润滑与摩擦的基本知识
1.3 润滑

润滑是降低摩擦、减少或避免磨损的最主要技术途径
边界 润滑
按摩擦面 间的润滑 形态
流体动力润滑
流体 润滑 固体 润滑
流体静力润滑
弹性流体动力润滑 23
润滑与摩擦的基本知识
1.3 润滑
流体润滑
润滑剂的减摩抗磨原理
-摩擦副间被一层润滑油隔开，不直接接触；
-无摩损，摩擦力取决于润滑油液的内摩擦，与粘度相关； -形成条件：高速，低负荷，适宜粘度。
滚动摩擦
两接触物体接触点的速度之大小和方向相同时的摩擦。
自旋摩擦
两接触物体环绕其接触点处的公法线相对旋转时的摩擦。
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润滑与摩擦的基本知识
1.1 摩擦
按表面润滑状态分类：
干摩擦
边界摩擦
流体摩擦
混合摩擦
两表面之间即无 润滑剂又无湿气 的摩擦。
边界膜隔开相对 运动表面时的摩 擦。
以流体层隔开相 对运动表面时的 摩擦，由流体的 粘性阻力或流变 阻力引起的摩擦。
润滑剂的分类：
气体润滑剂 液体润滑剂 半固体润滑剂 固体润滑剂 润滑油 润滑脂 石墨、二硫化钼 25
按润滑剂的 物质形式
如在摩擦面间放入一 种物质，而能减低摩 擦者, 此种物质, 称之 为润滑剂
润滑剂的组成：
润滑剂
=
基础液
+
添加剂
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（基础油、水）（稠化剂、其他添加剂）
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基础油简介及分类
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基础油简介及分类标准
基础油简介及分类标准
基础油产品代号意义
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基础油简介及分类标准
2.1 矿物油的定义
链烷烃 环烷烃 芳香烃
什么是矿物油？
• 从石油直接提炼而得 • 组成复杂 使用量最大：～90% • 最便宜 • 生物可降解率低于70%
矿物油 33
基础油简介及分类标准
矿物基础油生产技术发展史
溶剂精制、 溶剂脱蜡、 补充精制
环烷基
—
注：SN 油的粘度以 40℃的运动粘度划分，BS 则以 100℃的运动粘度划分；BS 是指残渣油 36 制得的高粘度油，称为光亮油。ZNZ-重质基础油。
基础油简介及分类标准 表1-2 按照粘度指数大小分类标准
润滑油基础油 超高粘度指数 很高粘度指数 高粘度指数 中粘度指数 低粘度指数
粘度指数