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潤滑油基礎知識潤滑油技術(shù)

粘性定義

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粘性

 viskositat.jpg

定義


粘度是液體抵抗其變形的性質(zhì)。

  •          使用低粘度油時(shí),變形阻力低,

  •          用粘性油,抗變形能力很強。


注意:
在較高粘度下,潤滑膜的承載能力比較低。

粘度也是溫度相關(guān)的量。冷油比溫油更粘稠。隨著(zhù)溫度變化的粘度變化的大小在油與油之間是不同的,并且由粘度指數(VI)來(lái)描述。

注意:
上下文:

  •          高粘度 - 粘性 - 更高的阻力

  •          低粘度 - 低粘度 - 易于運行的效果


通常,在真空蒸餾和隨后的精煉中產(chǎn)生三至五種不同粘度的基礎油餾分,即所謂的核心餾分。此外,還有一個(gè)渣油餾分,它由缸油和光亮油組成,是非常高粘度的產(chǎn)品。通過(guò)混合相鄰的粘性層,設定所需的中間粘度。






粘度測量


粘度是在所謂的粘度計中測量的。

基本上有三種類(lèi)型:

  •          毛細管粘度計

  •          球落式粘度計和

  •          旋轉粘度計

還有兩個(gè)粘度級別:

  •     運動(dòng)粘度,單位為mm2/ s(以前為cSt =St斯托克斯),

  •     動(dòng)態(tài)粘度,單位為mPa·smPa·s      =秒帕斯卡,以前的cP =厘泊)。

 

 

毛細管

viskoasitaet-kapillarviskosimeter (1).gif

 

一定量的油在試驗溫度下流過(guò)毛細管(一根長(cháng)而非常狹窄的管)的一定距離。粘度由流動(dòng)時(shí)間決定,測量有兩種選擇:

  • 只有很小的剪切梯度的油的純重力流動(dòng),測量運動(dòng)粘度,

  • 粘度計中油的外部加壓 ; 這導致剪切速率顯著(zhù)增加(更真實(shí)),測量動(dòng)態(tài)粘度。

 

毛細管粘度計的示意圖

Kugelfallviskosimeter

viskositaet-kugelfallviskosimeter.gif


在測試溫度下充滿(mǎn)測試油的傾斜玻璃管中,球落下一定距離。從測量時(shí)間開(kāi)始,動(dòng)態(tài)粘度通過(guò)設備常數得出。



落球粘度計的示意圖

 

 

旋轉粘度計

viskositaet-rotationsviskosimeter.gif


在轉子由電動(dòng)機驅動(dòng)的模型軸承中,測試油處于測試溫度。根據驅動(dòng)轉子所需的轉矩,計算動(dòng)態(tài)粘度。 

旋轉粘度計的示意圖




粘度 - 壓力的行為

油的粘度不僅隨著(zhù)溫度而變化,而且隨著(zhù)施加在潤滑膜上的壓力而變化。這種性質(zhì)對于摩擦學(xué)計算通常非常重要,因為可以使用不同基液的油。




粘度和剪切速率

對于含有VI改進(jìn)劑的多級機油,除溫度和壓力外,粘度還取決于剪切速率。

如果想像潤滑間隙并因此潤滑膜數千次膨脹,則直接位于不可移動(dòng)部件(例如軸瓦,缸孔)上的油粒將具有零速度。相反,應用于運動(dòng)部件的油粒將呈現該部件的速度(例如,曲軸軸承銷(xiāo)圓周速度或活塞速度)。這個(gè)過(guò)程理論上應該用速度三角形表示。

 

 

 

 

剪切速率

viskositaet-schergefaelle.jpg

定義:剪切速率
剪切速率是運動(dòng)部分的速度[m / s]除以潤滑油膜厚度[m]。

剪切速率是移動(dòng)部分的速度[m / s]除以潤滑膜厚度[m]。這導致主軸承內燃機的剪切速率[s-1]和怠速時(shí)的活塞和汽缸內徑范圍約為10-5s-1,最大速度時(shí)約為10-6s-1。

潤滑油的粘度僅在溫度和壓力的影響下變化,但不受不同剪切速率的影響,被稱(chēng)為牛頓流體(油A)。這些包括沒(méi)有VI改進(jìn)劑的油。

如果粘度也取決于剪切速率,它被稱(chēng)為非牛頓或假塑性液體(油B)。這適用于所有具有VI改進(jìn)劑的多級油。

這些油的粘度在相同的溫度和壓力下降低,但根據VI改進(jìn)劑的類(lèi)型和量或多或少地增加剪切速率(高剪切升高速度)。這也被稱(chēng)為可逆或暫時(shí)的剪切損失。

 

 

 

 

粘溫特性

viskositaet-temperaturverhalten.gif








HTHS粘度


SAE1
,ACEA2和汽車(chē)制造商在他們的房屋標準中對機油溫度為150°C,剪切速率為106s-1的發(fā)動(dòng)機油施加最小的粘度。這是HTHS粘度(高溫高剪切)。

注意:
通過(guò)設定HTHS的極限值,它旨在確保具有VI改進(jìn)劑的多級機油即使在高油溫和高剪切速率(高速)下也能提供所需的潤滑安全性。

ACEA
19961月重新定義了HTHS的限值,并將其納入現行標準:

  •     A1 / A5 / B1 / B5
            
    分鐘。2.9至最大。3.5      mPa·s(低HTHS值)

  •     A2 / A3 / B2 / B3 / E2 / E3 / E4 / E5
             3.5 mPa·s
    (高HTHS值)

根據汽車(chē)制造商的要求,例如大眾,梅賽德斯 - 奔馳,歐寶,福特或寶馬的低或高HTHS值取決于發(fā)動(dòng)機的設計。


根據方法CEC-L-36-A-97,在旋轉粘度計中測量HTHS。


1SAE =
汽車(chē)工程師
協(xié)會(huì )2ACEA = 工程師協(xié)會(huì )Europeens de l'Automobile =歐洲機動(dòng)車(chē)制造商協(xié)會(huì )




粘度等級


發(fā)動(dòng)機和汽車(chē)齒輪油按SAE等級分類(lèi)。工業(yè)油分為ISO粘度等級(VG)。

SAE等級

SAE是美國汽車(chē)工程師協(xié)會(huì )汽車(chē)工程師協(xié)會(huì )的縮寫(xiě)。

該系統分為幾個(gè)數字劃分的類(lèi)別:SAE粘度類(lèi)別



  •     發(fā)動(dòng)機油0瓦至60

  •     傳動(dòng)油為70 W240


每個(gè)類(lèi)別中的特征主要是在低溫(冬季冷啟動(dòng)= W)和高油溫條件下的流動(dòng)特性。對于發(fā)動(dòng)機油,極限泵送溫度和HTHS仍然是標準化參數。

注意:
區別特征主要是在低油溫和高油溫時(shí)的流動(dòng)特性。
 

符合DIN 51511標準的發(fā)動(dòng)機油SAE等級


冷態(tài)下的參考溫度取決于SAE等級,在
-5°C
-30°C 盡管在發(fā)動(dòng)機中可能出現油溫顯著(zhù)更高的情況,但熱狀態(tài)下的參考溫度為100°C。

限制設置在低溫和100°CSAE等級除了較低的值外,還有字母“W”(如冬季)。
 

根據DIN 51512標準,汽車(chē)齒輪油的SAE等級


冷態(tài)下的參考溫度取決于SAE等級,在-12°C-40°C之間 在這里,動(dòng)態(tài)粘度為150,000 mPa·s,實(shí)際上傾點(diǎn)可能尚未達到。

冷粘度在Brookfield旋轉粘度計中測量。具有確定的低溫行為的SAE類(lèi)別帶有后綴“W”,與機油一樣。由于在較高溫度下的最小粘度仍然是在100下的極限


ISO VG


國際標準化組織(ISO)制定了一個(gè)粘度等級(VG)分類(lèi),覆蓋了40°C下的2個(gè)粘合劑等級,范圍從2mm2/ s1500mm2/ s。這是關(guān)于從瓦斯油(柴油)到高粘度汽缸油的范圍。

與汽車(chē)潤滑油相比,這里的粘度范圍更受限制。

40°C的參考溫度下,粘度僅為±10%。未指示粘度指數。

在相同的ISO VG下,不同油品在高溫或低溫下的粘度差異也是可能的。然而,在實(shí)踐中,這種差異是次要的,并且會(huì )是你的。U.補償±10%的容差







邊界泵送溫度

grenzpumptemperatur.jpg


即使在非常低的起始溫度下,油仍然必須是可泵送的油泵必須能夠吸入并輸送。因此必須有足夠的油能夠從油池通過(guò)油濾器流到油泵沒(méi)有空氣可能被困住。

如果情況并非如此,則可能導致潤滑不足,從而導致嚴重的發(fā)動(dòng)機損壞。

注意:
根據粘度等級,發(fā)動(dòng)機油必須達到某些極限泵送溫度,在該溫度下油泵仍然自行運行。

相關(guān)的特性粘度是60,000mPa·s。





蒸發(fā)損失

verdampfungsverlust.jpg

 

該參數允許關(guān)于油 - z的蒸發(fā)行為的結論。B.在熱的引擎。

具有這樣的低粘度的SAE 10W油,由于其較小的分子尺寸,因此低沸點(diǎn)溫度,在高溫下(例如,250)的顯著(zhù)較高的蒸發(fā)損失為顯著(zhù)較大分子較高沸點(diǎn)的SAE 50油的集合。

ACEA
將蒸發(fā)損失限制在<= 13%和<= 15%之間。





Purpoint(冷行為)

pourpoint.jpg

 

用傾點(diǎn)來(lái)描述潤滑油的冷行為。傾點(diǎn)與之前使用的傾點(diǎn)非常相似,并提供了達到屈服點(diǎn)的提示。脫蠟后,基礎油的傾點(diǎn)為約-9至約-15 

注意:
傾點(diǎn)描述了潤滑油的冷態(tài)行為。它也提供了達到屈服點(diǎn)的線(xiàn)索。

通過(guò)添加稱(chēng)為傾點(diǎn)抑制劑的所謂流動(dòng)改進(jìn)劑可獲得更低的值。這些旨在防止小石蠟晶體一起生長(cháng)成較大的石蠟晶體,從而使油保持較長(cháng)的流動(dòng)性。






閃點(diǎn)

flammpunkt.jpg

 

閃點(diǎn)標志著(zhù)首次成為易燃蒸氣 - 空氣混合物來(lái)源的任何油(和其他碳氫化合物)的最低溫度。

注:
閃點(diǎn)取決于分子大小或分子量,因此取決于粘度。

潤滑技術(shù)中,閃點(diǎn)是無(wú)關(guān)緊要的。出于安全原因,對于VbF / TRbF超過(guò)100°C的閃點(diǎn),GGVS超過(guò)61°CGefStoffV超過(guò)55°C,沒(méi)有特別規定。

例外:地下采礦。







密度

dichte.jpg

 

密度主要取決于

  •          分子大小或分子量

  •          也來(lái)自分子結構。

這是機器設計師在滑動(dòng)軸承計算中的一個(gè)特點(diǎn)。在實(shí)際操作中,高密度意味著(zhù)性能的損失。







摩擦,磨損,潤滑

 

定義

reibung.jpg


工業(yè)中的潤滑是應用潤滑劑以減少摩擦并減少或防止磨損。

為了更好地理解,有必要首先考慮摩擦。

沒(méi)有摩擦,我們星球上的生命將是不可想象的。
我們在行走時(shí)(鞋與地面之間),駕駛時(shí)(輪胎與道路之間),車(chē)輛中的聯(lián)軸器,接通同步器環(huán)時(shí)使用它們。在這里,摩擦是正常功能的先決條件。

但也有些情況下,我們盡量保持它們盡可能小。當滑雪z。B.通過(guò)某些涂層材料改善滑雪板的滑動(dòng)性能。在氣墊船中,車(chē)輛下方會(huì )產(chǎn)生氣墊,以便盡可能減少向前移動(dòng)的能量,或者移動(dòng)試圖降低摩擦力的機柜時(shí)。B.用肥皂潤滑。

例如摩擦:輪胎
其中,輪胎的任務(wù)是將加速,減速(剎車(chē))和轉彎力傳遞到汽車(chē)的道路上。這種效果越好,道路越干燥,摩擦越高。盡管如此,當急劇加速或急剎車(chē)時(shí),以及在急轉彎時(shí),輪胎可能會(huì )發(fā)出吱吱聲在這里,干摩擦不再足以傳遞動(dòng)力,輪胎擦除。高輪胎磨損和道路磨損(車(chē)轍)是結果。

在潮濕的道路上 - 在這里,濕氣起著(zhù)潤滑油膜的作用 - 啟動(dòng)時(shí)車(chē)輪通過(guò)速度更快,制動(dòng)距離更長(cháng),并且使車(chē)輛在曲線(xiàn)上而不是在干燥路面上折斷。這種情況可以稱(chēng)為混合摩擦。

摩擦和潤滑:滑水
輪胎和道路之間的完全流體摩擦導致滑水。在這里,在車(chē)輪前方80100公里/小時(shí)的潮濕道路上,楔形件(潤滑膜形式)在其上浮動(dòng)。加速,制動(dòng)和轉彎力量的傳輸不再可能,車(chē)輛失控失控。然而,后一種現象可能導致汽車(chē)和乘員在輪胎和道路相互作用中產(chǎn)生最壞的后果,這是機器每個(gè)潤滑點(diǎn)的理想狀態(tài)。

發(fā)動(dòng)機潤滑
它在發(fā)動(dòng)機中的外觀(guān)如何?在顯微鏡下,即使是最細的機加工金屬表面(軸承殼,軸,缸孔,活塞,活塞環(huán),齒面)也顯示為山脈。兩個(gè)滑動(dòng)配合件都有可能被抓住的粗糙度峰值。

為了說(shuō)明原理,為了清楚起見(jiàn),在三種類(lèi)型的摩擦下面。








類(lèi)型摩擦

 

干摩擦

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在這里,金屬表面無(wú)需直接相互摩擦潤滑油膜。摩擦阻力和磨損很高。當地可能會(huì )出現非常高的溫度,導致接觸部件被卡住并被破壞。只有在極端情況下,這種摩擦狀態(tài)才能在潤滑機器中使用。B.如果潤滑油供給摩擦點(diǎn)組失敗。

 

 

 

 

干摩擦

混合摩擦

reibung-mischreibung.gif

金屬表面之間沒(méi)有相干潤滑膜,各個(gè)粗糙度峰值可以相互接觸。啟動(dòng)和停止時(shí),此情況始終通過(guò)滑動(dòng)軸承傳遞。

發(fā)動(dòng)機在活塞環(huán)與缸膛之間的上下死點(diǎn)范圍內,閥門(mén)控制范圍內,凸輪與挺桿上,閥導向裝置上以及齒面上的所有機器上均存在恒定的低混合摩擦。因此,潤滑劑必須能夠在滑動(dòng)配合件的表面上形成添加劑保護層和反應層,從而使摩擦和磨損最小化。


 

 

混合摩擦

流體摩擦

reibung-fluessigkeitsreibung.gif


兩個(gè)金屬表面完全被潤滑膜分開(kāi),摩擦(功率損失)低,磨損為零。這是理想的狀況。必須滿(mǎn)足以下條件才能形成完美穩定的液膜:

  •          變窄的潤滑間隙,

  •          足夠的滑動(dòng)速度,

  •          足夠的潤滑劑粘度


這會(huì )產(chǎn)生1000 bar甚至更高的潤滑層壓力(流體動(dòng)壓)。油泵產(chǎn)生的油壓高達6巴僅為純輸送壓力,與潤滑膜的承載能力無(wú)關(guān)。
 

 

 

流體摩擦

 

 

 














 

 

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ARAL  AG 德國亞拉股份公司創(chuàng )立于1898年成立,百年的石油公司,為德國境內最大的燃料及潤滑油供應商??偣驹O于德國漢堡(Hamburg),分支機構遍布歐洲各地,是德國石油科技的權威。

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