润滑原理、轴承润滑剂、润滑脂组成

2010-05-21 ©SKF Slide 12 [Code] SKF [Organisation]
选用润滑油还是润滑脂
油
+ 冷却 +过滤和可以控制质量
润滑脂
+使用方便 (便宜) +轴承保护(阻挡灰尘和水汽)
~80% 轴承的润滑采用润滑脂润滑
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• 良好的低温性能
是哪种润滑脂 ?
LGLT 2
合成酯
• • 良好的低温性能 易于降解
PFPE
• • 良好的高温性能 低挥发性
MaPro grease ?
LGGB 2
MaPro grease ?
LGET 2
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发展历史 (1940以前)
钙基 工业革命中出现的第一种润滑脂----不能用于温度高于80℃的地方
问题: 蒸汽机工作的温度大于100℃
钠基
使用温度可以达到110 ℃ 问题: 容易被溶解(蒸汽机)
铝基
不溶解，温度使用更高 问题: 机械稳定性差
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润滑脂 – 锂基脂的电镜图
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稠化剂的皂纤维形状
稠化剂 硬脂酸锂皂 12羟基硬脂酸锂 脂肪酸钠皂 脂肪酸钙皂 复合钙皂 改性膨润土 聚脲 酞菁酮
皂纤维形状 短棒状纤维 麻花状纤维 短/长细纤维 短细状纤维 细棒状纤维 不规则的片状 纤维团 棒状
基础油类型
大类 矿物油 小类
石蜡基油 环烷基油
特点
常用、便宜 极压性好，低温性好，粘度指数差 高粘度指数 极好粘度指数，橡胶相容性好 低温、高粘度指数、可降解 高粘度指数、低/高温性能好 极高温、化学稳定性好 食品级、可降解
价位
1 2 3 3 10 100 500 3
合成油
SHC 或 PAO 二醇类化合物 合成酯 硅油 PFPE
稠化剂
复合磺酸钙 • • • • 抗水性 负荷范围宽 宽温 参与摩擦成为极压剂
聚脲基 • • • 聚合物稠化剂，使用更高温度(160-170 C), 高速，低噪音(电机，风机) 化学惰性 (极好的抗腐蚀性能) 可以参与摩擦
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基础油类型- 矿物油
A – 矿物油
• • 最为常用，价格也是最低的 直接从石油中提取而来
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基础油类型- 合成油
B – 合成油
• • • • 比矿物油要贵得多 没有 “天然的”，是人工合成的 用于特殊环境（如低温、生物可降解…） 只有一种化学成分
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基础油类型- 合成油
Polyalphaolefin (PAO)油
稠化剂的类型
PTFE（聚四氟乙烯） • 耐极高温 (250 C) • 极稳定 (Teflon) • 不易分油 • 中到重载、低到中速 以及其它 (粘土, PP, …)
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稠化剂决定润滑脂的主要特性
不同的稠化剂具有不同的形状和相转变温度，稠化剂在润滑脂中存在的形态、形状、大小及 其分布影响润滑脂的胶体安定性/分油、机械安定性。
皂或增稠剂
金属皂基 (~70%) 锂、钙等 聚脲基 (~20%) 代替金属皂基 硅 / 粘土 (~5%) 宽温性能好 PTFE (‘Teflon’) 增稠剂 (~1%) 耐极高温,昂贵!
2010-05-21 ©SKF Slide 26 [Code] SKF [Organisation]
稠化剂 – 金属皂基
添加剂
可溶性添加剂：
•抗氧化剂－延长润滑脂的使用寿命 •极压/抗磨添加剂－防止其发生冷焊 •防腐蚀剂－防止锈蚀 •抗水添加剂 •增粘剂－增加粘度指数 •聚合物 •摩擦改进剂－降低摩擦系数增加油膜 强度
固体添加剂：
•二硫化钼 •MAC氰脲酸三聚氰胺盐 •聚四氟乙烯 •碳酸钙 •石墨 •云母 •氟化钙
稠化剂 – 金属皂基
发展历史(上世纪40年代以后)
•
复合稠化剂如复合锂，复合铝，复合钙等出现了….
复合锂基
(150 C, 热稳定性等..)
比较大的提高
复合钙基 (150 C, 极压性，抗水性..) 比较大的提高
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润滑油膜
1 微米 油膜厚度
头发直径 50微米
污染物的小颗粒 10 微米
0.2 微米
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油膜被破坏
油膜被破坏引起轴承的失效过
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基础油类型
矿物油 (~90%) 标准应用 合成油 (~10%) 专门应用,很昂贵 天然油 (~ 1%) 食品级的, 可降解的
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稠化剂 – 金属皂基
发展历史(上世纪30-40年代) • • 研制的目的是找换一种皂基，它高温性能，抗水性能和机械稳定性更好 此外，能应用于各种复杂的工况下 (30年代应用于飞机上) – 更好性能的润滑脂。
锂基 (120 C)
•
今天, 超过60 % 的润滑脂为锂基脂 !!!
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弹性液动润滑
EHL 是一种 表面弹性形变 润滑剂的压力和粘度会显著增大
流体 压力 尖峰
在重载作用下，在滚动接触面间的润滑油变得像“固体”一样!
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油膜的承载能力
润滑剂膜厚为一张纸的 百分之一
在一个指甲盖的面积上可承受 10辆汽车的压力
消除磨损 减少摩擦


保护轴承
避免腐蚀 避免杂质的影响

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润滑工作原理
就象水平面一样!
•滚子表面一层极薄的油膜 •避免金属面之间的直接接触
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稠化剂的类型
类型 金属皂基 子类 锂基 钙基 铝基 复合类 非皂类 聚脲基 粘土 硅 PTFE
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原因 标准的，有效 防水性 热稳定性 用于提高性能 高、宽温 无滴点、宽温 无滴点、宽温 热稳定性、高温
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润滑脂的成分
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润滑脂的基本组成
Grease = 基础油 (70-95 %) + 稠化剂 (5-30 %) + 添加剂
稠化剂 普通钙皂 复合钙皂
滴点 90~100 > 250
最高使温度C < 80 150 120 150
抗水性 优 优 良 良
机械安定性 好 良 优 优
热定性定性 差 好 良 良
12羟基硬脂酸锂皂 170~200 复合锂皂 >250
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润滑脂的氧化
脂肪酸皂的金属离子是氧化反应的促进剂，润滑脂润滑部件的金属磨屑是氧 化催化剂，润滑脂在高温下工作氧化速度将加快。
润滑基本原理
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轴承组成-润滑是轴承的源自文库本组成部分
润滑
密封 外圈
滚动体 保持架
内圈 密封
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润滑的作用

分隔开轴承的接触面
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轴承润滑知识
四、润滑原理、轴承润滑剂、润滑脂组成
Presented to: Presented by:
12/13/2010
2010-12-13 ©SKF Slide 2 [Code] SKF [Organisation]
剂 化 抗氧 剂 蚀 抗腐 抗磨 极压， 添加剂
GREASE LGMT 3/180
Grasa Grease Fett Grasso Graisse
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润滑脂的成分在润滑脂中的作用
基础油
基础油在轴承运行时起到润滑作用
天然油
菜籽油、牛油
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基础油类型
三大类
• • • 矿物油 合成油 天然油（动植物油）
练习 :在SKF润滑脂产品范围内，请找出
哪些润滑脂的基础油是矿物油：
哪些润滑脂的基础油是合成油： 哪些润滑脂的基础油是天然油：
2010-05-21 ©SKF Slide 21 [Code] SKF [Organisation]
基础油类型
三大类
• • • 矿物油 合成油 天然油（动植物油）
练习 :在SKF润滑脂产品范围内，请找出
哪些润滑脂的基础油是矿物油： LGMT 2 - MT 3 - EP 2 - EM 2- WM 1 - WA 2 - HB 2 - HP2 哪些润滑脂的基础油是合成油： LGLT 2 - LGGB 2 - LGET 2 哪些润滑脂的基础油是天然油： 没有
润滑脂还是润滑油?
润滑剂性质
边界润滑 冷却性质 减磨性能 注入轴承难易程度 在轴承上保持能力 防止外界污染 温度范围 蒸发性 燃烧性 防润滑剂泄漏 容许回转速度 容许负荷
润滑油
劣～优 极优 可～良 良 劣 劣 可～优 极高～低 极高～极低 一般 低～高 低～高
润滑脂
良～优 劣 可～良 可 良 极优 良～优 一般～低 一般～低 良～优 低～中 低～中
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轴承润滑剂
2010-05-21 ©SKF Slide 11 [Code] SKF [Organisation]
轴承中使用的润滑剂
润滑油
- 油浴润滑<20%
润滑脂
- 脂润滑>80%
固体润滑剂
- 固体润滑<%
长/μm 0.5~2.0 ~25 1~100 0.5~1.5 0.5~1.5 0.3~1.0 0.01~0.05 0.2~1.0
宽/μm 0.1~0.20 0.05~0.25 0.1~1.0 ~0.1 0.01~0.1 0.1~1.0 0.01~0.05 0.02~0.05
2010-05-21 ©SKF Slide 31 [Code] SKF [Organisation]
稠化剂
稠化剂赋予了润滑脂的典型特性
添加剂
添加剂赋予润滑脂某些特殊性能
2010-05-21 ©SKF Slide 17 [Code] SKF [Organisation]
基础油对润滑脂性能的影响
润滑脂的高、低温性能、粘温性、润滑性、化学安 定性以及胶体安定性都受基础油性质的影响
基础油性质 粘度和粘度指数 凝点 氧化安定性 烃组成 蒸发损失 润滑性 对润滑脂性能的影响 影响润滑脂泵送性和粘温性 影响润滑脂低温泵送性和设备启动性 影响润滑脂高温使用寿命和贮存安定性 影响润滑脂胶体结构和胶体安定性 影响润滑脂高温使用寿命 影响润滑脂润滑性能