潤滑脂基礎(chǔ)知識(shí)講座

1、潤滑與摩擦 -粘度粘度n-速度速度p-單位負(fù)荷單位負(fù)荷摩摩擦擦系系數(shù)數(shù)MLHL0.0010.150n/p油膜厚度油膜厚度10-9 10-8 10-510-5mBLEHLBL=BL=邊界潤滑邊界潤滑ML=ML=混合潤滑混合潤滑EHL=EHL=彈性流體潤滑彈性流體潤滑HL=HL=流體潤滑流體潤滑流體潤滑金屬表面能被潤滑油完全分隔開，摩擦表面間存在0.00010.1mm厚的連續(xù)潤滑油膜，支撐負(fù)荷流體潤滑潤滑油膜潤滑油膜彈性流體潤滑入口區(qū)入口區(qū)赫茲接觸區(qū)赫茲接觸區(qū)潤滑油潤滑油彈性流彈性流體油膜體油膜v出口區(qū)出口區(qū)赫茲壓力赫茲壓力彈性流體潤滑 負(fù)荷負(fù)荷不含添加劑的潤滑油邊界潤滑油膜極薄或不連續(xù)，存在微小

2、局部金屬摩擦面接觸。潤滑分子膜僅有幾層，摩擦系數(shù)達(dá)到0.010.1。邊界潤滑含添加劑的潤滑油添加劑產(chǎn)生的保護(hù)膜負(fù)荷負(fù)荷ASTM潤滑脂的定義 潤滑脂是將一種或幾種稠化劑分散到一種或幾種液體潤滑劑中而形成的固體到半固體的產(chǎn)物 可以包含其它能增加特殊性能的成份 涵蓋礦物油與合成油以及所有種類的稠化劑 不包括無稠化劑的產(chǎn)品，例如固體石蠟，盡管其外觀類似于潤滑脂潤滑脂的組成基礎(chǔ)油基礎(chǔ)油80-85%80-85%稠化劑稠化劑10-15%10-15%添加劑添加劑5-10%5-10%潤滑脂潤滑脂潤滑脂的基礎(chǔ)油 潤滑脂的潤滑性能主要取決于基礎(chǔ)油，包括礦物油及合成油。 基礎(chǔ)油粘度低的潤滑脂適合于高速和低溫應(yīng)用 基礎(chǔ)

3、油粘度高的潤滑脂適合于高溫和重載應(yīng)用 潤滑脂基礎(chǔ)油礦物基礎(chǔ)油主要有三種：鏈烷、環(huán)烷和芳香族基礎(chǔ)油性能連烷環(huán)烷芳香族XHVIHVI/MVIMVILVI低溫流動(dòng)性良有限良良*高溫性能優(yōu)良有限有限揮發(fā)性非常低低高高粘度脂數(shù)非常高高中等低溶解力低中等良優(yōu)橡膠相容性良良中等差氧化溫穩(wěn)定性優(yōu)良差差*取決于粘度指數(shù)潤滑脂基礎(chǔ)油95%以上的潤滑脂以礦物油為基礎(chǔ)油，礦物油潤滑脂可以滿足絕大多數(shù)應(yīng)用的要求，而且非常經(jīng)濟(jì)。用于潤滑脂的礦物基礎(chǔ)油主要有兩種 鏈烷（石蠟）基：抗氧化性能，泵送性能好，粘度指數(shù)高，對(duì)抗氧化劑的感受性好 環(huán)烷基：溶皂性能好、機(jī)械安定性好 CH2CH2CHRCH2CH2 環(huán)烷基CH3-(CH2

4、)n-R鏈烷R炭化氫基潤滑脂基礎(chǔ)油合成油 以合成油為基礎(chǔ)的潤滑脂主要用于溫度極高或極低，或者溫度范圍非常寬的場(chǎng)合。 聚烯烴（PAO） 酯油 硅油 聚乙二醇、聚苯醚 氟油RO(CH2 CHO)nR” R聚乙二醇 CH3 R CH3RCHCHCHnH聚烯烴潤滑脂基礎(chǔ)油合成油合成油的性能油品性能PAO酯硅油聚乙二醇（醚）礦物油粘度指數(shù)100-140 140-175 190-500 150-17080-100凝點(diǎn)-50-20-70-37-80-30-56-23-40-10抗氧化性優(yōu)良優(yōu)良普通熱穩(wěn)定性優(yōu)良優(yōu)良普通潤滑性良良差適當(dāng) 優(yōu)良橡膠相容性良差良差良良潤滑脂稠化劑最常用的稠化劑是金屬皂。皂是一種有機(jī)

5、酸鹽，是脂肪酸與堿反應(yīng)的產(chǎn)物。常用作稠化劑的皂有鋰基、鈣基、鈉基和鋁基等 脂肪 + NaOH = 脂肪酸鈉 + H2O 脂肪+ Ca(OH)2 = 脂肪酸鈣 + H2O應(yīng)用溫度Li130=C, Na100=C, Ca60=CM堿金屬R碳化氫基粒度0.1100m(RCO) n M=OOHO MOH堿堿脂肪酸OMO H2O水水（金屬）皂潤滑脂稠化劑化學(xué)反應(yīng)式：化學(xué)反應(yīng)式：fat + base = soap + water皂分子網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)皂分子網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)潤滑脂稠化劑 混合皂基潤滑脂是由不同的皂基混合而制成的，鋰鈣混合基是最常見的。 復(fù)合皂使用金屬皂與所謂復(fù)合劑配制而成，復(fù)合劑使皂分子牢固結(jié)合在一起。常用

6、種類有鋰復(fù)合、鈣復(fù)合、鈉復(fù)合及鋰復(fù)合 復(fù)合劑是用同一種堿與一種簡(jiǎn)單的有機(jī)酸制得的鹽。鋰復(fù)合基脂用的是無機(jī)酸，硼酸。 復(fù)合脂皂分子之間的聯(lián)結(jié)比傳統(tǒng)皂基脂更牢固，因而也更耐用潤滑脂稠化劑復(fù)合皂基脂的結(jié)構(gòu)復(fù)合劑復(fù)合劑皂分子皂分子潤滑脂稠化劑 非皂基（有機(jī)） 聚脲 陰丹士林 聚四氟乙烯( )R1NCNR2NCNR3NCNR4H O H H O H n H O H =聚脲的分子結(jié)構(gòu)(R碳化氫基)使用溫度-65+200=C潤滑脂稠化劑 非皂基（無機(jī)） 物理/化學(xué)表面處理的硅膠 粒度0.01 m，溫度-65+250=C 粘土（膨潤土bentonite/漢克特hectorite） 粒度0.5m，溫度-7030

7、0=C 亞硝酸硼 B(NO2)3，溫度-65250=C潤滑脂添加劑添加劑添加劑典型組成典型組成作用作用極壓添加劑硫、氯和磷化合物，有時(shí)混以石墨或MoS2保護(hù)金屬表面避免冷焊抗磨添加劑有機(jī)磷酸鹽或亞磷酸鹽，二硫代磷酸鋅，石墨， MoS2減少金屬表面的磨損抗腐蝕添加劑含有活性硫、磷或氮的有機(jī)化合物，硫酸苯酚，二硫代磷酸鋅防腐抗氧化添加劑苯酚，芳香胺，硫酸苯酚，二硫代磷酸鋅延緩氧化分解減摩添加劑（摩擦緩和劑）高分子重組分化合物如脂肪油，氧化石蠟或石墨和MoS2減少邊界摩擦和混合摩擦粘性改進(jìn)劑聚異丁烯，石蠟聚合物，乳膠改善粘附性潤滑脂的特性 當(dāng)潤滑脂處于靜態(tài)并且無外力干擾時(shí)，它能夠保持自身的形態(tài)，而且

8、不流動(dòng)。 當(dāng)施加足夠的外力時(shí)，潤滑脂開始流動(dòng)，作為潤滑劑在運(yùn)動(dòng)表面之間形成油膜，減少摩擦。 潤滑脂的觸變性“當(dāng)施加外力時(shí)，潤滑脂逐漸變軟，表觀粘度降低，但是一旦處于靜止，經(jīng)過很短的一段時(shí)間后，稠密度再次增加（恢復(fù)），這種特性稱為觸變性?！?潤滑脂不同尋常的流動(dòng)性 使之不大可能從機(jī)器上泄漏，與潤滑油比較 使之不大可能從潤滑表面流失，即使在重力或離心力的作用下 使之能夠起到有效的密封作用，防潮防塵潤滑脂的作用與特性潤滑脂的稠化劑分子團(tuán)一端帶有極性基，另一端為非極性基含有羧基(-COOH)、羥基(-OH)的高級(jí)脂肪酸/醇的極性端牢固的相互聯(lián)結(jié)，在金屬力場(chǎng)的作用下極性端分子與金屬表面作定向排列羥基端又

9、與另一吸附層相互聯(lián)結(jié)，形成二聚體的疊合，在金屬表面形成潤滑脂膜，當(dāng)金屬表面做相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)起到潤滑作用潤滑脂的內(nèi)部結(jié)構(gòu)皂皂油的結(jié)構(gòu)體系油的結(jié)構(gòu)體系基礎(chǔ)油分子皂基潤滑脂的微觀結(jié)構(gòu)鋰皂基脂鋰復(fù)合基脂典型脂的微觀結(jié)構(gòu)聚二脲基脂聚四/二脲基脂潤滑脂工作機(jī)理 潤滑脂的作用可以簡(jiǎn)單的比作海綿，受到擠壓時(shí)釋放出稀油。當(dāng)然，實(shí)際情況比這要復(fù)雜得多。 靜態(tài)時(shí)，稠化劑因分子引力而聚集在一起，形成相對(duì)穩(wěn)定的固體結(jié)構(gòu)。所以常溫與靜態(tài)條件下潤滑脂粘附在被潤滑的表面。 當(dāng)受壓或受熱時(shí)，稠化劑之間的聯(lián)結(jié)逐漸松開，潤滑脂會(huì)變軟以至流動(dòng)，從而潤滑摩擦表面。外力停止作用之后，稠化劑之間的聯(lián)結(jié)重新形成，潤滑脂逐漸恢復(fù)原來的稠度。 如果

10、潤滑脂受到太大的外力作用，稠化劑會(huì)完全破碎，潤滑脂則徹底被破壞。（聚四脲脂有所不同，他們具有不尋常的特性，可以從明顯的破壞狀態(tài)恢復(fù)到原來的結(jié)構(gòu)。）潤滑脂工作機(jī)理靜止?fàn)顟B(tài)靜止?fàn)顟B(tài)纖維網(wǎng)纖維網(wǎng)流動(dòng)狀態(tài)流動(dòng)狀態(tài)纖維分離纖維分離纖維順向排列纖維順向排列恢復(fù)靜止恢復(fù)靜止纖維重新聯(lián)結(jié)纖維重新聯(lián)結(jié)潤滑脂工作機(jī)理靜止?fàn)顟B(tài)靜止?fàn)顟B(tài)纖維網(wǎng)纖維網(wǎng)流動(dòng)狀態(tài)流動(dòng)狀態(tài)纖維斷裂纖維斷裂不可恢復(fù)不可恢復(fù)（失效）（失效）潤滑脂的類型 傳統(tǒng)皂基脂 鋰基脂 鈣基脂 鈉基脂 鋁基脂 鋰鈣混合基脂 復(fù)合皂基脂 鋰復(fù)合脂 鈣復(fù)合脂 鋁復(fù)合脂 非皂脂 無機(jī)稠化劑脂 有機(jī)稠化劑脂潤滑脂的主要類型鋰基脂 鋰基脂研制成功于二戰(zhàn)期間，用于飛機(jī)的潤

11、滑，其質(zhì)地光滑、狀似黃油 主要特性： 高溫性能良好，可長期工作于110120=C 適合于低溫環(huán)境（可達(dá)-50=C，在基礎(chǔ)油低溫流動(dòng)性好的情況下） 機(jī)械穩(wěn)定性良好 泵送性好 良好的金屬表面粘附性 抗水性良好潤滑脂的主要類型鈣基脂 鈣基脂是最古老的工業(yè)潤滑脂，質(zhì)地光滑、狀似黃油 以水為穩(wěn)定劑的鈣基脂使用溫度上限為70=C 高品質(zhì)的鈣基脂可使用到100=C，其穩(wěn)定劑為低揮發(fā)性成份 機(jī)械穩(wěn)定性中等 抗水性優(yōu)異 常用于65=C以下的滑動(dòng)軸承和關(guān)節(jié)點(diǎn)潤滑脂的主要類型其它金屬皂基脂 鈉基脂 高熔點(diǎn)，纖維質(zhì)地，泵送性較差 溫度范圍寬：-20+130=C 機(jī)械穩(wěn)定性合用 吸水能力，防銹性好，不適合太潮濕的環(huán)境

12、有脂結(jié)構(gòu)破例和分油傾向 鋁基脂 粘附性極佳 熱穩(wěn)定性較差 機(jī)械穩(wěn)定形適中 抗水性好 鋇基脂 高溫應(yīng)用潤滑脂的主要類型混合脂 鋰鈣混合脂 最常見的混合脂，性能可通過兩種皂的混合比例進(jìn)行調(diào)節(jié) 溫度范圍合用 抗水性好 機(jī)械穩(wěn)定性好 泵送性適中（劣于同級(jí)鋰基脂） 其它：鋰鈉、鈉鈣、鈉鋁等混合脂潤滑脂的性能 SAE對(duì)潤滑脂性能的要求 提供充分的潤滑以減小摩擦和減少磨損 防腐蝕 密封作用，防塵防水 抵抗泄漏、滴漏或甩出 抵抗長期工作中產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)或稠密度的不良變化 在寒冷天氣條件下不會(huì)太硬而阻礙運(yùn)轉(zhuǎn) 合適的物理特征，便于使用 與橡膠及其它材料相容 容忍一定程度上污染（如潮濕）而不喪失主要性能 適當(dāng)?shù)难趸蜔?/p>

13、穩(wěn)定性潤滑脂的主要類型復(fù)合皂基脂 鋰復(fù)合脂鋰復(fù)合脂 溫度范圍寬于普通鋰基脂溫度范圍寬于普通鋰基脂 抗水性好，機(jī)械穩(wěn)定性優(yōu)異抗水性好，機(jī)械穩(wěn)定性優(yōu)異 鈣復(fù)合脂鈣復(fù)合脂 高溫可至高溫可至130= =C 長期儲(chǔ)存或暴露于高溫會(huì)變硬長期儲(chǔ)存或暴露于高溫會(huì)變硬 鋁復(fù)合脂鋁復(fù)合脂 熱穩(wěn)定性優(yōu)異，最高可用于熱穩(wěn)定性優(yōu)異，最高可用于180= =C 抗水性和熱穩(wěn)定性很好抗水性和熱穩(wěn)定性很好 抗磨性劣于其他復(fù)合脂抗磨性劣于其他復(fù)合脂潤滑脂的性能 機(jī)械穩(wěn)定性（抗剪切） 熱穩(wěn)定性 膠體安定性（分油性） 氧化穩(wěn)定性 防銹性和抗腐蝕性 噪音阻尼特性 稠度和泵送性 滴點(diǎn) 流動(dòng)性 粘溫性能 防水性 相容性皂基潤滑脂性能的對(duì)比

14、性能性能類型類型 使用溫度使用溫度熱穩(wěn)定性熱穩(wěn)定性機(jī)械穩(wěn)定性機(jī)械穩(wěn)定性 抗水性抗水性鋰基脂-50120C鈣基脂-2070C鋰鈣混合脂 -20120C鈉基脂-20130C鋰復(fù)合基脂 150C鈣復(fù)合基脂 150C鋁復(fù)合基脂 150C潤滑脂性能比較常用名常用名稱稱鋰基脂鋰基脂稠化劑鋰皂基礎(chǔ)油礦物油雙酯、多元酯油硅油滴點(diǎn)C170190170190200250工作溫度C-20+110-50+130-50+160工作速度%7010060機(jī)械穩(wěn)定性優(yōu)良良抗壓性良良差抗水性良良良防銹性良良差應(yīng)用應(yīng)用范圍很寬，常用于滾動(dòng)軸承。低溫、扭矩特性好，抗磨性能突出，常用于小電機(jī)和儀器軸承。適用于高溫和低溫，但油膜強(qiáng)度低

15、，不適于、高速、低速及重載。潤滑脂性能比較常用名常用名稱稱鈉基脂（纖維脂）鈉基脂（纖維脂）鈣基脂（杯脂）鈣基脂（杯脂） 鋁基脂鋁基脂稠化劑鈉皂鈣皂鋁皂基礎(chǔ)油礦物油礦物油礦物油滴點(diǎn)C17021070907090工作溫度C-20+130-20+60-10+80工作速度%704070機(jī)械穩(wěn)定性優(yōu)或良差或良良或差抗壓性良差或良良抗水性差良良防銹性良或差良差-良應(yīng)用長或短纖維，長纖脂不適于高速，有些鈉脂遇水會(huì)起泡?？垢邷匦阅芟鄬?duì)較好?？顾酝怀?，但耐溫性差。適于低速和重載粘附性突出，適于承受振動(dòng)的軸承潤滑脂性能比較常用名稱常用名稱混合皂基脂混合皂基脂復(fù)合基脂復(fù)合基脂非皂基脂非皂基脂稠化劑鈉+鈣皂鋰+鈣皂

16、鈣復(fù)合皂、鋁復(fù)合皂、鋰復(fù)合皂等膨潤土，聚脲，石墨基礎(chǔ)油礦物油礦物油礦物油合成油滴點(diǎn)C160190180300=250=250使用溫度C-20+80-20+130-10+130-50+200工作速度%70707040100機(jī)械性能良良良良抗壓性良良良良抗水性差良良良防銹性良良差-良應(yīng)用常用于滾子軸承和大型球軸承適于極壓，機(jī)械穩(wěn)定應(yīng)用范圍從低溫至高溫，常用于滾動(dòng)軸承。潤滑脂的DIN編號(hào)K P E 2 K -20 DIN 51502潤滑脂類型添加劑合成油類型（礦物油缺省）NLGI稠度最高工作溫度最低工作溫度（可省略）標(biāo)準(zhǔn)號(hào)潤滑脂的DIN編號(hào)Lubricating grease DIN 51 825

17、- K 1 G - 20名稱DIN標(biāo)準(zhǔn)號(hào)潤滑脂類型NLGI稠度最高工作溫度最低工作溫度潤滑脂相容性稠化劑鋁復(fù)合皂鋇復(fù)合皂硬脂酸鈣12羥基鈣鈣復(fù)合皂復(fù)合磺酸鈣粘土基硬脂酸鋰12羥基鋰鋰復(fù)合皂聚脲(傳統(tǒng))聚脲(穩(wěn)剪切)鋁復(fù)合皂XIICIBIIICIC鋇復(fù)合皂IXICICIIIIIB硬脂酸鈣IIXCICCCBCIC12羥基鈣CCCXBBCCCCIC鈣復(fù)合皂IIIBXIIIICCC復(fù)合磺酸鈣BCCBIXIBBCIC粘土基IICCIIXIIIIB硬脂酸鋰IICCIBIXCCIC12羥基鋰IIBCIBICXCIC鋰復(fù)合皂CICCCCICCXIC聚脲(傳統(tǒng))IIIICIIIIIXC聚脲(穩(wěn)剪切)CBCCCCBCCCCX皂基潤滑脂制造過程混合皂化熔化冷卻研磨脫氣過濾成品基礎(chǔ)油脂肪堿添加劑潤滑脂的制造皂化脫水脫氣完成反應(yīng)釜基礎(chǔ)油 皂堿添加劑成品潤滑脂真空再結(jié)晶FAG所有的潤滑脂都經(jīng)過嚴(yán)格測(cè)試，非常適合滾動(dòng)軸承應(yīng)用場(chǎng)合所有的FAG A