道达尔+润滑油基础知识

膜，防止金属焊接
• 用于低速和冲击负荷的场合
极压添加剂
Yuhao ZHOU
45
润滑油的组成 – 配方是关键！
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
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
分散剂 控制油泥及清洁 分散烟炱从而降低 油的稠化
49
粘度级别比较
1000 950 900 850 800 750 700 625 550 500 450 400 365 315 280 240 205 175 140 115 85 60 40 20 10 ISO 粘度级别 150 85W 100 68 46 32 22 15 10 80W 30 40 600N 500N 330N 220 90 320 60 460 680 140 BSS 1000 250 50 48 46 44 42 40 38 36 34 32 30 28 26 24 22 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2
12
石油的用途
Yuhao ZHOU
13
炼油工艺流程
常压塔 燃油 减压塔 原油
精制塔 除蜡装置 加氢精制塔
最终产品 基础油
油渣 油渣 沥青
溶剂
溶剂 蜡
氢气
溶剂提取物
轻油
Yuhao ZHOU
14
什么是溶剂萃取？
溶剂
提余液
基础油
提取液
非理想成分
Yuhao ZHOU
理想成分
15
基础油生产过程
生产工艺 控制指标 对产品质量的影响
无降凝剂
静止
晶 体 生 长
晶体形成
有降凝剂
Yuhao ZHOU
43
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
Yuhao ZHOU
44
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
• 矿物基 • 合成基 • 动植物油
Yuhao ZHOU
9
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 ……
Yuhao ZHOU 10
润滑油的组成
基础油
+
添加剂
润滑油最终产品
Yuhao ZHOU
11
原油
Yuhao ZHOU
蒸馏
粘度
挥发性
粘度，挥发性
(闪点，颜色) 高温粘度/低温粘度 氧化稳定性 (颜色稳定性)
溶剂精制(萃取)
粘度指数 饱和物
溶剂脱蜡 加氢精制
倾点 颜色 硫
低温流动性 外观 (氧化稳定性，抗乳化性)
Yuhao ZHOU
16
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，
• 不易挥发 –耗油量低，排放少 –品质更稳定 • 氧化稳定性好 –油泥、沉淀少 –换油期长 • 溶解性差 –需采用特选的添加剂
合成油 & 矿物油
Yuhao ZHOU
24
基础油对比
加氢裂化加工矿物基础油 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
粘度指数 抗氧化能力 低温流动性 挥发性 价格
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
Yuhao ZHOU
17
矿物基础油成分
链烷烃 环烷烃/芳香烃
矿物油
基础油中也含有硫、氧、氮、金属化合物，如:
S
Yuhao ZHOU 18
矿物基础油组分与性质
VI
正烷烃 很高
Yuhao ZHOU
36
抗氧化剂
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
Yuhao ZHOU
37
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
NLGI
DIN SAE ASTM
Yuhao ZHOU
美国润滑脂学会
德国工业标准 美国汽车工程师学会 美国材料试验学会
47
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
Yuhao ZHOU
氧化安定性 四球试验
48
-
运动粘度(毛细管)-ASTM D445
Yuhao ZHOU
30
抗磨添加剂 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
滑动表面 添加 剂膜 静止表面
Yuhao ZHOU
31
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 极性端 亲油端
MCO3
SO3
添加剂
高碱性成分
Yuhao ZHOU
32
清净剂
清净剂的作用过程
汽缸壁
润滑油
活塞
沉积物
Yuhao ZHOU
33
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
Yuhao ZHOU
22
基础油 - 合成油
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 • 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 • 与密封材料相容性差 –有侵蚀油封的倾向
Yuhao ZHOU 23
道达尔
润滑油基础知识
周宇昊 苏州
Yuhao ZHOU
1
什么是摩擦
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 可分为
• 液体摩擦
• 固体摩擦 • 静摩擦
• 动摩擦
• 滚动摩擦
Yuhao ZHOU
2
为什么需要摩擦剂
没有 润滑剂
加入润滑剂 !!
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。
26
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
Yuhao ZHOU 27
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
边界润滑 混合润滑
流体润滑
速度
G=(油膜粘度)(转动速度)/(轴承载荷)
Yuhao ZHOU 5
典型的设备润滑过程
起动 无油压 供油 低油压 转动 全油压
负荷
百度文库
油压
边界润滑
混合润滑
流体动力学润滑
Yuhao ZHOU
6
影响润滑状态的因素
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)
高温时伸展, 相互缠绕, 阻止流动
Yuhao ZHOU
39
粘度指数改良剂
粘度指数改良剂用以减少因温度的改变产生的粘度变化
100 90 80 70
60
温度加温时 起作用加稠
50 40
30
20 10
0
100 90
80
70 60
冷温时不起 作用不增稠
50 40 30
20 10
0
Yuhao ZHOU
40
剪切力对粘度指数改良剂的影响
Yuhao ZHOU
20
道达尔采用进口高度精炼基础油
Yuhao ZHOU
21
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
Yuhao ZHOU 3
为什么需要摩擦剂
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
流体润滑状态
混合润滑状态
边界润滑状态
Yuhao ZHOU
4
为什么需要摩擦剂
油膜厚度（10-6m)
摩 擦 系 数
油膜粘度
添加剂
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 0-1.0
润滑剂 (粘度, 基础油, 添加剂)
Yuhao ZHOU
7
润滑油脂的特性要求
高温
磨损
低温
摩擦
老化
剪切
润滑 油脂
兼容 性
负荷 可流 动性 黏附 性
Yuhao ZHOU
油损 耗
毒性
8
润滑剂的种类
• 固体润滑剂 • 石墨 • 二硫化钼
• 半固体润滑剂 • 润滑脂
• 气体润滑剂
• 空气 • 油雾
• 液体润滑剂
流动起始点
流动截止点
Vk= k t
k: 毛细管常数 t: 时间
Yuhao ZHOU
40oC & 100oC
• 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 测定时间 • 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
Yuhao ZHOU
29
添加剂
添加剂类型

目的 使油水分离 提高低温流动性 减少泡沫（油中的 空气）的形成 改良粘度-温度特性 控制极大负荷条件 下的磨损
典型的化合物
解乳化剂 倾点抑制剂 抗泡沫剂 粘度指数改良剂 EP添加剂
异分子聚酯 硅酮 聚合物和共聚物 磷、硫、氯化合物， ZDDP

Yuhao ZHOU 35
油
醇,醛,酮 有机酸等
聚合物
漆膜 油泥 胶质
抗氧化剂
• 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
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
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
Yuhao ZHOU
46
一些常见的协会缩略语
API ILSAC ACEA JASO ISO 美国石油学会 国际润滑油标准化和批准委员会 欧洲汽车制造商协会 日本汽车标准化组织 国际标准化组织
Yuhao ZHOU
28
添加剂
添加剂类型

目的 减少摩擦和磨损
典型的化合物 磷、硫、Cl化合物、ZDDP (二烃基二硫化磷酸锌)
抗磨剂

清净剂
分散剂 抗氧化剂 防腐剂 摩擦改良剂
防止表面沉积
保持不溶物的悬浮 抑制氧化分解 防止金属部件生锈 提高摩擦性能
钠、钙、镁化合物、磺化物
酯 ZDDP，芳香胺 ZDDP，脂肪酸，胺 有机脂肪酸
油泥
亲油端
分散剂
极性端
分散作用过程
Yuhao ZHOU
34
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 空气 热 过氧化物 抗氧化剂 稳定的化合物
油溶性尾部 极性头部
金属表面
Yuhao ZHOU
38
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
100
120 - 130
140 - 150
135
> 135
可变
+
+
++
++
+
+ ++++
+
++ ++++
++
++ +++
+++
+++ ++
+++
+++ +
Yuhao ZHOU
25
润滑油添加剂
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
A02-18.PPT
Yuhao ZHOU
暂时粘度损失 一般剪切力时
被挤推，分开，暂时性变稀 高剪切力时 永久粘度损失
碾碎，断裂，永久性变稀
Yuhao ZHOU
41
配方取舍的两难
VI 改良剂 清洁剂
较好的粘度 引擎干净
发动机的沉积 剪切变稀 多灰分 提前点火 空气释放性差
抗泡剂
较少泡
Yuhao ZHOU
42
降凝剂
• 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
倾点
高
异烷烃
高
低
环烷烃
中等
低
芳香烃
低
低
Yuhao ZHOU
19
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 加氢精制 加氢脱蜡（降凝） 加氢裂化 加氢异构化
– 现代工艺法生产的基础油
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