润滑脂知识培训09...ppt
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1、润滑脂产品知识讲座,一、摩擦、磨损与润滑二、润滑脂的定义与结构三、润滑脂的使用性能四、润滑脂的组成五、润滑脂的分类六、润滑脂的主要质量指标及其使用意义七、润滑脂的选用原则八、润滑脂的发展趋势九、公司润滑脂品种结构介绍十、五大类润滑脂的应用,一、摩擦、磨损与润滑,摩擦:两个相互接触的表面发生相对运动或具有相对运动趋势时,在接触表面间产生的阻止相对运动或相对运动趋势的现象称为摩擦。按摩擦副的运动形式分类(1)滚动摩擦 两物体沿接触表面滚动时的摩擦。(2)滑动摩擦 两接触表面间存在相对滑动时的摩擦。,球轴承,分为内圈、外圈、滚珠、保持架接触型式:点接触摩擦特性:四球机试验,圆柱轴承,特点:,滚子与滚
2、道为线接触,径向承载能力大,适用于承受重负荷与冲击负荷。摩擦特性:梯姆肯OK值,圆锥滚子轴承,圆锥滚子轴承主要用于承受以径向载荷为主的径向与轴向联合载荷。与角接触球轴承相比、承载能力大,极限转速低。,滑动轴承,特点:滑动轴承就是通常说的平面轴承,其形式简单,接触面积大,承载能力大,回转精度高。适用于低速重载场合。,磨损,1.粘着磨损 当摩擦表面的不平度凸峰在相互作用的各点产生结点后再相对滑移时,材料从运动副的一个表面转移到另一个表面,便形成了粘着磨损。滑动轴承中的“抱轴”和高速重载齿轮的“胶合”现象均是严重的粘着磨损。2.接触疲劳磨损 受变应力的摩擦副,在其表面上形成疲劳点蚀,使小块金属剥落,
3、这种现象称为疲劳磨损。接触疲劳磨损常发生在滚动轴承、齿轮、凸轮等零件上。3.磨粒磨损 从外部进入摩擦面间的游离硬质颗粒或摩擦表面上的硬质凸峰,在摩擦过程中引起材料脱落的现象称为磨粒磨损。4.腐蚀磨损 在摩擦过程中,摩擦表面与周围介质发生化学反应或电化学反应的磨损称为腐蚀磨损,腐蚀可在没有摩擦的条件下形成,而相对运动消除了化学反应的生成物,接着表面又受到腐蚀,如此不断反复。,润滑,流体润滑边界润滑混合润滑边界润滑剂,流体润滑,指摩擦副的两个运动面为连续不断的液体润滑剂膜所完全隔开,使金属表面间的摩擦转化成油膜分子间的内摩擦。摩擦系数极低,大约在0.0010.006之间,类似于在水上滑翔的阻力,磨
4、损轻微。包括流体动压润滑、流体静压润滑与弹性流体动压润滑。,流体动压润滑,特性:1。运动阻力取决于流体黏度2。楔形润滑膜提供承载,边界润滑,随接触面载荷的增大,润滑剂的流体润滑作用消失,载荷几乎全部通过微凸体及边界润滑膜来承受,摩擦系数迅速提高,磨损加剧。实际上完全的流体润滑是很少的,各种机械在启动、停止、慢速运转、负荷或速度突变时,往往处于边界润滑状态,采取有效的边界润滑剂十分必要。边界润滑状态下最重要的因素是在金属表面生成表面膜以降低磨损。,混合润滑,界于流体润滑与边界润滑之间的润滑状态。部分摩擦表面的润滑剂膜破裂,载荷由润滑剂和部分接触的表面微凸体共同承受。,边界润滑剂,摩擦改进剂:含极
5、性基团的长链化合物,强烈吸附在金属表面,防止金属直接接触。摩擦改进膜的摩擦系数在0.010.02,类似于在冰上滑冰的阻力。极压抗磨剂:在较高的接触温度和压力下,与金属表面反应生成化学膜,防止接触面胶合磨损,摩擦系数在0.10.2。干摩擦的摩擦系数在0.50.7。固体润滑剂:石墨、二硫化钼、金属粉末、PTFE等,提高承载能力,与液体润滑剂结合,能满足高温、低温、高真空、强辐射等特殊条件润滑的需要。,二、润滑脂的定义与结构,国际上公认的定义是由美国润滑脂协会(NLGI)提出的:润滑脂是将稠化剂分散于液体润滑剂中形成的一种固体或半流体的产品,其中也可能包含为改善其特性而加入的某些添加剂。结构:稠化剂
6、的分子或聚结体(皂纤维)在液体润滑剂中形成三维的结构骨架,液体润滑剂被保持在这些骨架的空隙处润滑脂实质上是一种稠化了的润滑油,由稠化剂以胶团或纤维形式均匀地分散在基础油中,形成胶体分散体系。稠化剂胶团或纤维,其三维中至少有一维或两维的尺寸在0.11m内,它们通过彼此的吸引力组成网状结构。稠化剂的这种结构通过范德华力和毛细管作用,吸附住基础油,形成脂。,三、润滑脂的使用性能,润滑脂的结构决定了它同液体润滑油有不同的特性,即具有流变特性(非牛顿性或触变性),主要表现在:1、不受外力作用时,能保持一定形状,不会自动流失。受微弱外力作用,产生弹性形变;移去外力,又恢复原来的位置和形状;2、外力增大到足
7、以使脂发生形变和流动而不能再自动恢复到原来的位置和形状,这个作用力的大小称为脂的强度极限,它是影响轴承内润滑脂流失性的主要因素;3、在脂流动过程中,随剪切应力的增大,体系粘度随之减小,易形成流体润滑;4、在经受极高的剪切应力的情况下,润滑脂的流动宛似理想液体,即相似粘度保持在一个恒定值。5、当剪切作用停止时,脂的稠度得到恢复。6、不同润滑脂的流变性能各不相同,它直接影响成品脂的使用性能,如:泵送性、剪切安定性、漏失量、启动和运转力矩、使用寿命。,用脂润滑的优点(与润滑油比):1、承载能力强,并能适用于苛刻条件。2、使用温度范围更广3、黏附性好,简化润滑系统设计。4、润滑周期长,减少润滑剂消耗5
8、、密封防护性能好6、具相当的防锈性和腐蚀抑制作用缺点:启动力矩大;流动性较差,散热不好;供脂、换脂不便;对高转速不适应。,四、润滑脂的组成,液体润滑剂 6095%稠化剂 535%添加剂 05%,液体润滑剂(基础油)脂的润滑性能主要取决于基础油的润滑性能。基础油的类型和组成也是决定脂的高温性能、低温流动性的主要因素。,润滑脂基础油分三类:矿油、合成油、植物油,矿物油(石油润滑油)作为润滑脂的基础油,用得最多、最普遍、最价廉。它是由原油的重质部分加工精炼而成。石油润滑油的性质很大程度上取决于原油特性,也取决于加工工艺。一般分为三类:1、石蜡基密度小,含硫量低,倾点较高,粘度指数高;2、环烷基密度大
9、,倾点低,粘度指数低;3、石蜡-环烷中间基介于上述两者之间。它们都能用于制脂,只是应根据润滑脂的不同使用工况和要求来选择。,合成油,利用一些化学单体(-烯烃、硅氧烷、二元酸、醇类等)在催化剂存在下经化学反应(如聚合、缩合、酯化、水解等)而制成。由于合成工艺不同,性能有差异,但与石油润滑油相比,基本上都具有优异的热稳定性、低温性能和抗氧化性。由于原料及工艺的复杂性,价格大大高于矿油,只有在矿物油作润滑脂基础油而某些性能达不到时才采用。,植物油,由于环保和生态平衡的要求,生物降解润滑脂是近年开发的新一代润滑剂,是一类对环境友好的润滑材料。植物油代替矿油作脂的基础油是解决环境污染,制造生物降解润滑脂
10、的主要途径。它的生物降解率可达80100%。具有良好的润滑性和油膜承载能力。缺点是耐热性和氧化安定性差。,稠化剂,作用:1、通过对油的吸附和结合组成脂的结构;2、给脂提供不同的性质和性能类型耐温性、抗水性、流动性、稠度等;3、增强润滑膜。稠化剂分为两大类:皂基稠化剂 非皂基稠化剂目前皂基稠化剂制成的脂仍占总量的90%。,添加剂,润滑脂常用的添加剂有:1、结构改善剂改善脂的皂油结构,提高机械安定性、胶体安定性等脂已有性质,进入脂结构中形成一体。常用的有甘油、环烷酸、高级醇、乙二醇、水等。2、功能添加剂可赋予原来不具有的性质而不改变其结构的添加剂,主要种类用抗氧剂、防锈剂、抗磨剂、极压剂、金属钝化
11、剂、增粘拉丝剂等。3、填充剂指固态微细分散,且本身具有固体润滑剂特性的物质。加入的目的是对基础脂的润滑膜遭重负荷、振动、冲击负荷或高温情况下起补强作用。常用二硫化钼、石墨、氮化硼、铜、铅、铝等金属粉末。,五、润滑脂的分类,1、按稠化剂类型分;2、按使用性能分;3、按主要用途分;4、按使用部门和应用部位分;,按稠化剂类型分,1、皂基润滑脂:单皂基:钙基、钠基、锂基润滑脂混合皂基:锂钙基、钙钠基润滑脂复合皂基:复合钙、复合锂、复合铝基脂2、非皂基润滑脂:烃基:工业凡士林无机:膨润土、硅胶润滑脂有机:聚脲、酰铵、酞菁铜润滑脂,按使用性能分,国际标准化组织ISO6743,按照润滑脂的使用性能最低使用温
12、度、最高使用温度、抗水和防锈水平、极压抗磨性能和稠度牌号等进行分类命名(GB7631.8)。表示方法:L-X后面接四个英文字母,再加一稠度牌号。(见附表),按主要用途分:减磨、防护、密封润滑脂。按使用部门和应用部位分:1.航空、汽车、食品、仪表、铁路等专用脂。2.万向节脂、轮毂脂、电动阀门脂、中小型电机脂、枪械脂、微型轴承脂等。,六、分析和评定,一、目的:1、控制生产,确保产品具有稳定的质量和性能。2、预测润滑脂在应用时所能得到的功效。二、分类:1、理化分析 2、组成分析 3、性能试验 4、模拟试验,1、理化分析 外观,滴点,锥入度,腐蚀2、组成分析 水份含量,灰分,游离酸和游离碱 机械杂质3
13、、性能试验 氧化安定性,蒸发损失,胶体安定性 机械安定性,相似粘度(表观粘度),防锈性4、模拟试验 极压抗磨性能,轴承防锈 抗水淋和水喷雾性能,滚筒试验 漏失量,低温转矩 齿轮磨损试验,轴承寿命试验 高频线性振动试验 微动磨损试验,润滑脂的主要质量指标及其使用意义,1.滴点2.锥入度 3.机械安定性4.胶体安定性5.氧化安定性6.抗水性 7.极压抗磨性 8.机械杂质9.相似粘度,1.滴点,润滑脂从不流动态转变为流动态的温度,这个温度就叫做滴点。润滑脂的滴点主要取决于稠化剂的种类及含量。从滴点大致可以了解润滑脂的类别、组分和使用温度。一般润滑脂最高使用温度比其滴点低3050,如果润滑脂使用温度达
14、到或高于其滴点时,便会熔化流失。测试方法:GB/T4929,2.锥入度,锥入度是润滑脂稠度的常用指标,锥入度值愈大,就表示这个润滑脂体系的结构力愈弱,即稠度愈小,反之稠度愈大。常见的润滑脂锥入度的范围对照表:,测试方法(GB/T269):润滑脂的锥入度一般用锥入度计测定稠度。锥入度计的锥是由两个不同顶角所并成的圆锥体组成。锥的角度及高度都有严格的规定,锥和杆的总重量也有一固定值(150克)。锥的下滑时间为5秒。在25时,当锥以自由滑落插入脂杯内的润滑脂时,在固定的剪力下将引起体系变形。体系的变形的程度以锥所入的深度来表示,每0.1mm的深度为一个锥入度单位。锥入度随温度而发生变化。,3.机械安
15、定性,机械安定性又称剪切安定性,它是指润滑脂在机械工作条件下抵抗稠度变化的能力,也是估计润滑脂的寿命的一个指标。润滑脂的机械安定性与其纤维强度和纤维间的吸附力有关,因此,润滑脂的强度可以用稠度来衡量。润滑脂受到反复剪切作用,稠化剂的分散状态发生变化而使稠度改变,这种变化,一般是趋于软化。如果剪切后润滑脂稠度变化小,说明机械安定性好。,最简单的测定机械安定性的方法(GB/T269),是以锥入度工作器将润滑脂来回工作若干次,并测定其工作前后的锥入度。机械安定性通常用十万次和六十次工作锥入度的差值来表示。这个差值越小,机械安定性越好。一般来说,差值小于30次为优,差值为3060为良,差值为60 10
16、0尚可,而差值大于100为劣。,4.胶体安定性分油,润滑脂的胶体安定性是指润滑脂抵抗温度和压力的影响而保持其胶体结构的能力,即阻止从润滑脂中析出润滑油的能力。分油是润滑脂的一种特性,任何一种润滑脂都有分油现象。分油并不是越小越好,过小的分油不利于润滑,当然分油过大表明脂的胶体安定性不好,会缩短使用寿命。常用的测试方法有:1.压力分油法(GB/T392):测定室温下30分钟内脂在一定压力作用下分出的油占试验样品总量的百分数。这种方法可以预测润滑脂在储存过程中分油的趋势。2.钢网分油法(SH/T0324):测定100、24小时下润滑脂从钢网内析出的油的质量百分数。定性表示润滑脂在使用温度下的分油倾
17、向。,5.氧化安定性,指润滑脂在贮存和使用中抵抗氧化的能力,又称抗氧化性。主要取决于基础油的抗氧化性。润滑脂氧化产生腐蚀性物质,破坏脂的结构,引起金属腐蚀和缩短脂的使用寿命。测试方法(SH/T0325):润滑脂装在密封的氧弹内,通氧至0.77MPa,测定100、100小时下氧气的压力降。,6.抗水性,润滑脂的抗水性表示润滑脂在大气湿度条件下的抗吸水性能。主要取决于稠化剂的抗水性。润滑脂吸水后,会使稠化剂溶解而改变结构,降低滴点,引起腐蚀和脂的流失、,从而降低润滑保护作用。有的润滑脂,例如一些复合钙基脂,因吸收大气中的水分而变硬,逐步丧失润滑脂的润滑能力,影响实际使用。测试方法(SH/T0109
18、):测定38经1小时运转后,润滑脂从滚珠轴承内被水淋洗出的抵抗能力,用流失脂的百分比表示。此外,还有使用GB/T269中延长工作锥入度测定法。在工作器中加入10%的水,工作10万次后以锥入度值的变化来衡量润滑脂的抗水性。,7.极压抗磨性,涂在相互接触的金属表面的润滑脂所形成的脂膜,能承受来自轴向和径向的负荷。脂膜承受负荷的特性叫做润滑脂的极压性。测定方法:1.目前普遍使用四球试验机来测定极压抗磨性(SH/T0202)。,在球的四周添加润滑脂,在下面三个球与上面的第四个球之间可施加负荷,第四球可在固定的速度下旋转。在固定的转速、负荷、温度和时间下观察四个球点接触的摩擦阻力之历程。测量球与球之间的
19、磨痕直径,可评价润滑脂的抗磨性。根据试验中承受负荷的大小,可评价润滑脂的极压性。外加轴向载荷在脂膜将破裂前的负荷叫最大无卡咬负荷,以PB表示。此时试验由于磨损增大而出现的磨迹直径突然增大。润滑脂膜抗擦伤的极限工作负荷叫做烧结负荷,以PD表示。此时,由于外加轴向负荷达到如此之大,以至使脂膜破裂而出现干摩擦并产生的热量,导致球接触点上的温度急剧上升,试验球就烧结在一起。,2、评价润滑脂极压性的另一种试验方法是使用梯姆肯试验机测定润滑脂膜的破裂负荷(SH/T0203)。梯姆肯试验机是轴承环对试验块的摩擦,为线接触,环以800转/分钟的速度旋转,脂用加脂器加到试验块上,观察不同负荷下试块的磨损,未出现
20、擦伤的最大负荷(OK值)。,8.机械杂质,润滑脂中杂质的来源:未反应的金属化合物、磨损的金属、外界杂质进入。测定方法1.显微镜法(SH/T0336)2.酸分解法(GB/T513)3.抽出法(SH/T0330),9.相似粘度,润滑脂在一定温度下的粘度随着剪切速率而变化,这种粘度称为相似粘度。一般可根据低温下脂的相似粘度确定其低温使用极限。脂的粘-温特性比油好很多。测定方法(SH/T0048):用液压系统带动活塞迫使样品通过毛细管,通过流速和施加的力计算相似粘度。,七、润滑脂的选用原则,1、应明确用脂的目的。按润滑脂所起的作用,大致可分为三类:即减摩、防护、密封。视用脂的部位,润滑脂所起的作用以哪
21、一方面为主,来选用符合要求的脂。2、用脂部件的温度、速度、负荷等要求。3、供脂方式4、使用环境,1、考虑润滑部位的工作温度,按最高温度选择润滑脂的类型:,2、考虑润滑部位的负荷,重型机械设备的齿轮、轴承、蜗轮蜗杆等都承受较大的负荷,必须考虑使用加有抗磨极压添加剂的润滑脂。为了提高抗磨作用,增强抗振动、抗冲击负荷的能力,还可考虑选用加有二硫化钼、石墨或其它固体润滑剂的脂。,3、考虑到润滑部位速度,运动速度越大,脂受的剪切应力越大,稠化剂结构受到的破坏作用越大,使用寿命就会缩短。因而,在负荷、温度相同情况下,速度是影响润滑脂应用的主要因素。对于轴承,一般来说:内径50mm,当DN值300000时,
22、采用脂润滑;当DN值 300000时,采用油润滑;内径 50mm,当DN值300000时,采用脂润滑;(d/50)1/2当DN值 300000时,采用油润滑;(d/50)1/2上式中:D 轴承内径,mm N 轴承转速,rpm一般情况下,同种轴承转速越快,应选用稠度较小的脂,反之亦然。个别性能优异的轴承脂可用于ND值5000001000000的轴承。,4、环境条件因素,1、潮湿或易与水接触的部位,不能选用钠基脂;易接触大量水或经常浸泡在水中的部位,甚至不宜使用锂基脂,应考虑选用抗水性更好的复合铝、锂-钙基脂或聚脲脂。2、与酸或酸性气体接触的部位,不能使用普通的锂基脂、复合钙、复合铝、膨润土脂等,
23、否则易变稀流失。可选用抗酸性能较好的复合钡基脂或聚脲脂。若接触强酸性或强氧化性介质,应使用全氟润滑脂。3、与海水、食盐水接触的部位,可选用复合铝基脂;与橡胶接触的部位,可选用以石蜡基基础油或酯类油-硅油组成的基础油制成的脂。4、接触燃料油类或矿物润滑油介质的部位,可选用由无机稠化剂(如膨润土)稠化硅油等合成油的脂。5、耐甲醇脂一般由膨润土或聚四氟乙烯(PTFE)稠化白矿油制成。,5、根据脂的加注方式,6、润滑脂失 效 分 析,失效的主要表现形式:1、氧化变质2、脂胶体结构破坏3、基础油发挥4、脂分油和流失5、异物混入6、脂老化(硬化、丧失润滑作用),润滑脂失 效 判 别,符合下述其中之一,即为
24、失效:1、稠度变化,达到(1520)%时,一般需换脂;2、滴点变化,对皂基脂,下列即判为老化失效:锂基脂140以下,钠基脂120以下 钙基脂 50以下,复合铝180以下 复合锂200以下,其它,变化超过20%3、酸值变化 润滑脂酸值3mgKOH/g即失效4、机械杂质含量,下列为失效 Fe1%或Cu3%或灰分含量变化率50%,我国尚未制订换脂标准,使用者可根据实际情况确定,以便控制;一般也可参考日本丸善石油推荐的换脂标准:,八、润滑脂的发展趋势,1.努力发展多效、长寿命润滑脂,如复合锂、复合聚脲、复合磺酸钙基脂等,增加比例,扩大市场,从而达到简化品种,减少用错的可能性。2.不断改进基础油(矿物油
25、和合成油)的性能,使之适用于更宽的温度范围,挥发性更小,氧化速率更低,达到长期密封润滑,与轴承同寿命。3.不断发展和提高润滑脂用添加剂的品种和质量,包括纳米材料的应用,促进润滑脂各项性能改进提高。,4、大部分润滑剂由于渗透、泄漏、溢出及处理不当,对土壤、空气和水造成污染。生物降解润滑脂是近年开发的对环境友好的新一代润滑剂,已在舷外发动机、林业机械(链锯)、农业机械等领域有很好的应用。但在改善氧化安定性、提高使用寿命、降低成本方面还有很多工作要做。5、研制和发展新的特殊品种,以满足IT产业、家电行业、OA设备等新的应用领域的要求。6、通过对润滑脂弹性流体动力润滑(EHL)理论研究的加深和进展,改
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- 润滑脂 知识 培训 09.
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