高性能潤滑脂基礎(chǔ)與應(yīng)用詳細(xì)知識

高性能潤滑脂基礎(chǔ)與應(yīng)用詳細(xì)知識潤滑脂大家經(jīng)常使用，俗稱黃油，作為最常用的潤滑劑，潤滑脂廣泛用于機械零件的潤滑與保護，據(jù)統(tǒng)計，90%以上的軸承是用潤滑脂潤滑的。在潤滑脂使用中存在很多誤區(qū)，諸如：設(shè)備究竟多長時間加一次潤滑脂？每次加多少合適？能用一種黃油給所有設(shè)備潤滑嗎？如果是食品廠，潤滑脂對食品會有什么影響等等的問題?，F(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中設(shè)備趨向于集成化、小型化、應(yīng)用多樣化和高效化，以追求效率和利潤的最大化，同時潤滑脂在性能方面也面臨很多新的挑戰(zhàn)，譬如家用電器的噪聲主要是由旋轉(zhuǎn)的軸承發(fā)出的，使用什么潤滑脂有助于降低其噪聲？但是核電站，什么樣的潤滑脂能夠耐核輻射？對于化工廠，什么樣的潤滑脂能夠耐化學(xué)品腐蝕？天然氣泵站，潤滑脂總是被天然氣溶附，該采取什么措施？這樣的問題還有很多，要解決這些問題，應(yīng)需要從潤滑脂的基礎(chǔ)講解。一、潤滑脂基礎(chǔ)潤滑脂主要由基礎(chǔ)油、稠化劑與添加劑三部分構(gòu)成，其中基礎(chǔ)油占80%?85%，稠化劑占10%?15%，添加劑占5%?10%。1.基礎(chǔ)油礦物基礎(chǔ)油。傳統(tǒng)的基礎(chǔ)油以礦物油為主。石油經(jīng)過常壓、減壓蒸餾，脫蠟、脫瀝青，溶劑酸堿精煉等一系列工藝之后制礦物基礎(chǔ)油，如果再經(jīng)過加氫精制就得到精制礦物基礎(chǔ)油。有一種誤解認(rèn)為潤滑油是用石油煉制過程中的渣油制成的，實際上潤滑油的煉制工藝非常復(fù)雜，要求也相當(dāng)高，只有專門煉制潤滑油的工廠才可生產(chǎn)基礎(chǔ)油。（2）合成基礎(chǔ)油經(jīng)過復(fù)雜工藝提煉出的礦物基礎(chǔ)油能滿足絕大多數(shù)潤滑油的要求，而且具有經(jīng)濟性好、來源廣泛、添加劑容受性好等優(yōu)點但是礦物油也存在抗氧化性能（壽命）、高溫性能、抗輻射性能、抗化學(xué)品性能等不能滿足特殊工業(yè)要求的缺點，因此就出現(xiàn)了合成基礎(chǔ)油。常用的合成基礎(chǔ)油的種類很多，主要有：聚（烯烴、酷類、聚乙二醇、全氟聚醚、聚硅氧烷（硅油）氟硅油（氟硅氧烷、苯基醚等。合成油普遍具有赫度指數(shù)高、抗氧化性好、高溫穩(wěn)定性好等特點。聚a烯烴，簡稱PAO。為氫化合成烴質(zhì)基礎(chǔ)油，是一種使用最廣泛的合成油。兼具優(yōu)異的高溫、低溫性能，同時具有突出的抗剪切性、抗氧化性、抗乳化性和低揮發(fā)性等優(yōu)點。酯油。合成酯在結(jié)構(gòu)上與植物油有相似之處，氧化安定性優(yōu)于植物油，具有熱穩(wěn)定性及低溫性能好、閃點高、黏度指數(shù)高、生物降解性能好、毒性小等優(yōu)點。缺點是水解安定性較差。酯基是親水基團，易受微生物的侵襲，容易水解成有機酸和醇。用作潤滑油的合成酷一般是雙酯和多元醇酯。聚乙二醇，簡稱PAG。其特點是黏度指數(shù)高、潤滑性好、潤滑油膜穩(wěn)定（特別適合于重載齒輪的潤滑）。全氟聚醚，簡稱PFPE。不溶于水、酸、堿、以及所有的常見有機溶劑，而且無臭、無味、無毒，可以和氧氣兼容，能夠抗輻射，溫度范圍一57?343°C。特別適合石化、化工、核工業(yè)以及航天與軍事工業(yè)的嚴(yán)酷要求。聚硅氧烷，俗稱硅油。是一種聚硅氧烷液體油狀物，本身無毒、無嗅、無腐蝕，不易燃燒。其特點是耐高低溫、抗氧化、閃點高、揮發(fā)性小、絕緣性好，但潤滑性不如礦物油。苯甲基硅油是硅油的一種，常用作特種潤滑劑。氟硅油，學(xué)名氟硅氧烷。特點是分子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、耐輻射、低蒸發(fā)性、極佳的低溫流動性和很寬的使用溫度范圍。作為潤滑劑主要用于要求較高的特殊環(huán)境，如核工業(yè)、航天、航空機械、儀表以及溫度變化很大、腐蝕性介質(zhì)的化工機械。聚苯醚，也叫苯基醚。因為具有耐高溫與抗輻射的特點，聚苯醚潤滑劑主要用于汽車電器、受輻射以及高溫場合的潤滑。2.稠化劑稠化劑起到容留基礎(chǔ)油以及維持潤滑脂結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的作用，其作用類似于海綿吸水，當(dāng)然實際情況要復(fù)雜得多。稠化劑有很多類型，如金屬皂、有機稠化劑、無機稠化劑等。常用的金屬皂有鋰皂、鈣皂以及復(fù)合鏗、復(fù)合鈣與復(fù)合鋁等。鋰皂的耐溫性、抗水性、機械穩(wěn)定性等綜合性能比較好，所以應(yīng)用也最為廣泛。復(fù)合鋰皂基中含有復(fù)合劑，使得皂分子之間的吸引力增強，從而具有更高的耐溫性和承載能力。鈣皂的最大特點是抗水性好，因為水在其中起到穩(wěn)定劑的作用，所以鈣基脂能在潮濕與多水環(huán)境中很好地工作。但是當(dāng)溫度升高到70°C以上時，水分很快蒸發(fā)，鈣基脂就會失效。復(fù)合鈣的耐高溫性能要比鈣基脂好很多。復(fù)合鋁皂主要用于食品級潤滑脂。有機稠化劑使用最多的是聚脲，它具有可恢復(fù)性與白潤滑性，因此聚脲潤滑脂的耐高溫性、剪切穩(wěn)定性與使用壽命都非常突出。常用的無機稠化劑有硼潤土、碳黑等，主要用干低速、重載或高溫潤滑脂。3.固體添加劑潤滑脂中的添加劑通常包括抗氧化劑、抗磨劑、極壓添加劑、防銹抗腐蝕劑、固體潤滑劑等。固體潤滑添加劑是提高潤滑脂性能的有效手段，特別是為了提高耐高低溫性能、應(yīng)急潤滑性能、承載能力等，最常用的固體潤滑添加劑有三種：二硫化鉬、石墨、聚四氟乙烯。二硫化鈕分子式為MoS，六方層狀結(jié)構(gòu)，是一種天然潤滑劑。2摩擦因數(shù)低0.006?0.25。承載能力高，在3000MPa的壓力下潤滑膜依然完整、不會出現(xiàn)咬死或冷焊現(xiàn)象。而一般潤滑劑最大在2000MPa的壓力下就會出現(xiàn)油膜破裂、金屬與金屬接觸的十摩擦現(xiàn)象。金屬表面黏附力強，MoS2的S原子附著在金屬表面，具有很強的附著力。當(dāng)金屬表面相對滑動時，Mo%層與層之間就會產(chǎn)生滑動，從而起到減小摩擦與保護金屬表面的作用。使用溫度一270~350°C，在423T快速生成三氧化鋁和二氧化硫。抗大多數(shù)酸的腐蝕，而且能耐PHW10的堿溶液。遇水則潤滑性變差，因為MoS2分子易與水結(jié)合，影響其層間滑動性能。(2)石墨石墨中的碳原子排列成六邊形，形成平面的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，層與層之間的結(jié)合力很弱，容易滑動，因而是天然潤滑劑。摩擦因數(shù)很低，一般0.05?0.19?；瘜W(xué)穩(wěn)定性優(yōu)異，不受溶劑、腐蝕性化學(xué)品的侵蝕。熔點很高，在2500C之內(nèi)，其抗拉、抗壓強度隨溫度上升而增加，因而可用作高溫潤滑劑。不受水的影響，可用于潮濕和多水環(huán)境。聚四氟乙烯簡稱PTFE，用途廣泛。用作潤滑劑是利用其(F-C-F)與(F-C-F)鏈節(jié)之間內(nèi)聚力較弱、容易滑動的特點。摩擦因數(shù)低，一般使用條件下比MoS和石墨還低。優(yōu)異的耐高2低溫性，使用溫度范圍一190?260C。化學(xué)穩(wěn)定性突出，卓越的耐腐蝕性，能夠承受強酸、強氧化劑、還原劑和各種有機溶劑的作用。耐大氣老化，長期暴露于大氣中，表面及性能保持不變。二、潤滑脂的生產(chǎn)潤滑脂的生產(chǎn)是一個復(fù)雜的工藝過程，而且金屬皂基潤滑脂、有機稠化劑潤滑脂和無機稠化劑潤滑脂的生產(chǎn)工藝過程各不相同。一般金屬皂基脂的生產(chǎn)步驟如下。皂化一一形成皂體。將動物油或植物油與少量基礎(chǔ)油均勻混合，加入適當(dāng)?shù)膲A液，形成的混合物在高壓釜內(nèi)進行反應(yīng)，生成皂基。整個反應(yīng)過程中壓力與溫度的控制非常重要，直接關(guān)系到皂化的程度和皂基的質(zhì)量。脫水與重整一一對濕皂基進行加熱脫水，繼續(xù)趁熱加入基礎(chǔ)油。冷卻一一混合物一邊冷卻一邊攪拌，冷卻速度對潤滑脂結(jié)構(gòu)的形成至關(guān)重要，因此必須精確控制。添加劑一一當(dāng)潤滑脂冷卻到80r左右時，加入改善性能的添加劑，潤滑脂經(jīng)過徹底處理形成均勻、一致的組成。完成一一經(jīng)過進一步的研磨、脫氣（去除其中的氣泡）、過濾之后，分包封裝。對于一些特殊潤滑脂，還要增加特別的工序，以實現(xiàn)特定的性能指標(biāo)，比如低噪聲脂就必須在無塵車間生產(chǎn)，并經(jīng)過精細(xì)研磨和過濾以去除其中的顆粒，避免這些顆粒引起異音。三、高性能潤滑脂的要素高性能潤滑脂都有特殊的配方，典型組成包括精制礦物基礎(chǔ)油或者合成基礎(chǔ)油，加上精選的添加劑（包括固體潤滑劑）高性能潤滑脂需要經(jīng)過復(fù)雜、嚴(yán)格的工藝才能制成，金屬皂潤滑脂特別強調(diào)稠化劑的選擇與稠化工藝的精確控制高性能潤滑脂著眼于滿足設(shè)備潤滑的特定需要，包括長效潤滑，耐高溫、低溫，高速，重載、沖擊振動載荷，惡劣環(huán)境（如潮濕、流體沖刷、化學(xué)品、輻射）等。四、潤滑脂的選擇LETS原則LETS是指載荷（Load）、環(huán)境（Environmen）、溫度（Tempera-ture）和速度（Speed）等與潤滑相關(guān)的四個因素。通盤考慮這四個因素就可以選擇對設(shè)備“稱心如意”的潤滑脂。載荷的大小與基礎(chǔ)油的黏度有關(guān)，載荷越大，基礎(chǔ)油的黏度應(yīng)該越大，反之越小。對于重載和沖擊載荷，要求潤滑油膜強度大、承載能力高，所以必須選擇基礎(chǔ)油黏度高的潤滑劑，而且通常含有固體潤滑劑。對輕負(fù)荷來說，基礎(chǔ)油黏度過大會造成油膜太厚、摩擦阻力太大而浪費能源。環(huán)境因素包括灰塵、潮濕、水、腐蝕性介質(zhì)、核輻射等。對于多塵土的環(huán)境，通常選擇基礎(chǔ)油黏度較大、含固體推進劑的潤滑脂。潮濕、多水的環(huán)境應(yīng)該選擇抗水型號的（復(fù)合）鈣基脂、合成脂?；ば袠I(yè)存在腐蝕性介質(zhì)的場合要選擇抗化學(xué)品侵蝕的潤滑劑。存在輻射的場合應(yīng)選擇抗輻射的潤滑劑。溫度越低所選擇的基礎(chǔ)油的黏度應(yīng)該越低，反之越高。同時應(yīng)考慮稠化劑的耐高溫性能。一般而言，速度越高，要求基礎(chǔ)油黏度越低。對于軸承速度的高低不僅要考慮其轉(zhuǎn)速，還應(yīng)考慮其尺寸大小。DN值就是綜合考慮了轉(zhuǎn)速與軸承尺寸大小的一個參數(shù)。DN=DXN其中D為軸承外徑(mm),N為轉(zhuǎn)速(『而訕)。DN值可以從潤滑劑供應(yīng)商那里得到。也有的公司使用DN值，m其中Dm表示軸承的內(nèi)外徑平均值。查閱時應(yīng)特別注意兩者的區(qū)別。LETS原則能夠準(zhǔn)確界定潤滑劑與軸承的對應(yīng)關(guān)系，以便科學(xué)地選擇潤滑脂。對于設(shè)備維護人員來說，LETS顯得過于理論化，在實際工作中很難操作。為便于日常的維護、維修與操作，源于實踐的一些常用的潤滑脂選擇原則，更為適用。潤滑脂的一般選擇原則稠度的選擇，2號、3號脂是最常用的，2號脂可以涵蓋絕大多數(shù)應(yīng)用要求。3號脂主要用于立軸和振動較大的場合。對于集中潤滑系統(tǒng)、齒輪箱等，可以選擇00號、0號或1號脂。電機、風(fēng)機等轉(zhuǎn)速較高的設(shè)備要選擇基礎(chǔ)油黏度比較低的潤滑脂，一般基礎(chǔ)油黏度W100mm/s(40°C)。(3)機床主軸、精密儀器等超高速設(shè)備需要選擇基礎(chǔ)油赫度更低的潤滑脂，基礎(chǔ)油黏度20?30mm2/s(40C)，DN值達(dá)到100萬以上。高溫場合要選擇復(fù)合皂基脂、聚脈脂、合成脂、含固體潤滑劑的脂。低溫場合要選擇基礎(chǔ)油黏度低的潤滑脂或合成脂如苯甲基硅脂(摩力克33，—73C)、氟硅脂(摩力克1292，—40C)、聚苯醚脂(摩力克G—6000，—40C)、合成烴類脂(摩力克PG—65，—55C)等。長效潤滑要選擇復(fù)合皂基脂、聚脈脂、合成脂或含固體潤滑劑的脂。潮濕、水沖刷的場合要選擇復(fù)合鈣基脂、合成脂。重載和受沖擊負(fù)荷的設(shè)備要選擇基礎(chǔ)油黏度大含有固體添加劑的潤滑脂。化學(xué)腐蝕環(huán)境要選擇抗化學(xué)腐蝕的全氟聚醚脂、氟硅脂。核電站、放射性醫(yī)療器械和儀器等存在輻射的場合則要選擇聚苯醚脂、全氟聚醚脂。食品與飲料生產(chǎn)、灌裝、分裝以及包裝設(shè)備，尤其是偶然接觸食品和飲料的部位，應(yīng)該選擇食品級潤滑劑(通常符合美國USDA與NSF的H1規(guī)范)。開式齒輪、鏈條要選擇添加了增黏劑(如聚異丁烯)、黏附性好的潤滑脂。五、潤滑脂的使用加油量潤滑脂的量對軸承的工作狀態(tài)有直接影響潤滑脂太少可能造成潤滑不足，太多可能散熱不良和浪費。(1)初次加注潤滑脂。安裝軸承時可以在內(nèi)外圈之間抹滿潤滑脂，并在軸承座內(nèi)加入占其空間30%?55%的潤滑脂，可以起到補充和防止軸承內(nèi)潤滑脂流失的作用。同時也提醒，帶密封和防塵蓋的軸承無需添加潤滑脂。(2)定期補加潤滑脂。軸承工作中需要經(jīng)常添加潤滑脂，添加量可以用公式(1)計算。G=0.005XDXB (1)式中G—潤滑脂添加量，gD一軸承外徑，mmB—軸承寬度，mm這個公式計算出的添加量讓很多人吃驚，因為它可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于實際工作中的加脂量。對這個公式與計算結(jié)果不用有什么懷疑，這是眾多知名軸承廠家，長期研究并經(jīng)過數(shù)十年實踐檢驗證明行之有效的方法。在實際操作中，首先根據(jù)軸承的參數(shù)計算出加脂量，再估算一下黃油槍擠壓一次的出脂量，然后換算出擠壓黃油搶的次數(shù)，每次加油時只要照此辦理就可以了。加油周期設(shè)備維護的加油周期沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，一般應(yīng)遵循OEM的要求，高性能潤滑脂的加油間隔可以達(dá)到普通脂的2~5倍。一般可以根據(jù)軸承的工作狀態(tài)調(diào)整加油周期，如果出現(xiàn)振動增大、溫升等現(xiàn)象則應(yīng)及時加油，如果狀態(tài)良好則可以延長加油時間，這樣做的前提是要有密切的狀態(tài)檢查與檢測。經(jīng)過一段時間的摸索，有經(jīng)驗的維修人員都可以總結(jié)出合理的加油周期。其他注意事項(1)清潔衛(wèi)生。潤滑脂的加注工具、加注過程一定要保持清潔，任何污染都可能造成嚴(yán)重的故障。維護人員也要注意自身的清潔衛(wèi)生，既避免污染潤滑脂，也避免潤滑脂污染身體。雖然潤滑脂通常是安全的，偶然接觸也不會出現(xiàn)什么問題，但長期、頻繁的直接接觸對健康可能產(chǎn)生潛在的危害。潤滑脂的儲存。一般建議潤滑脂室內(nèi)儲存。沒用完的潤滑脂一定要蓋好，并保持商標(biāo)清晰，避免誤用、混用。未用完的潤滑脂不宜儲存時間太長，避免變質(zhì)、干結(jié)。析油的處理。潤滑脂是由基礎(chǔ)油、稠化劑和添加劑組成的，在運輸、儲存過程中受到振動、環(huán)境的影響，會有少量基礎(chǔ)油析出，這是正常現(xiàn)象。如果析出油量較多，比如在上面浮著一層油，將稀油倒出即可。如果只有少量析出，只需攪拌就可以了。以上兩種情況都不影響潤滑脂的使用。六、潤滑故障的排除振動當(dāng)軸承出現(xiàn)振動異常時，除了檢查軸承本身是否完好、安裝是否正確之外，還應(yīng)檢查潤滑脂是否缺失、是否有污染物進入潤滑脂、是否加錯了潤滑脂等等。發(fā)熱軸承發(fā)熱的原因有很多，除了軸承的質(zhì)量、游隙、安裝等因素之外，潤滑脂是否合適、是否缺油、是否油太多、是否有污染等都要逐一排查。流失潤滑脂流失的原因可能是長時間沒有添加、潤滑脂耐高溫性能不好、潤滑脂品質(zhì)不佳。解決的辦法是定期添加、更換耐高溫的潤滑脂、更換長效潤滑脂。變十潤滑脂變十通常是因為潤滑脂耐高溫性能不好或潤滑脂品質(zhì)不佳，需要更換性能更好的潤滑脂。變黑由于金屬的磨損，潤滑脂在使用一段時間后會出現(xiàn)顏色變深、變黑的現(xiàn)象，如果沒有其他異常，對此不必?fù)?dān)憂。如果伴隨有溫度升高、振動、噪聲增大，則應(yīng)檢查潤滑脂中是否有污染物。可以用手指搓捻潤滑脂，看看是否有異物顆粒。如果出現(xiàn)污染，應(yīng)及時清理干凈舊的潤滑脂，并重新添加新的潤滑脂，同時杜絕污染。發(fā)臭潤滑脂發(fā)臭的現(xiàn)象不多見，通常是因為潤滑脂品質(zhì)不佳或者有機物污染造成的。七、常見問題解答選擇2號脂好還是3號脂好潤滑脂的稠度表示其軟硬程度，不代表性能的優(yōu)劣，NLGI將潤滑脂的稠度分為9個等級，其中2、3號脂是最常用的，3號脂一般用于立軸、振動大的場合，而2號脂可以用于絕大多數(shù)場合。食品生產(chǎn)企業(yè)一定要用食品級潤滑劑嗎食品、飲料生產(chǎn)及包裝過程中可能與食品接觸的潤滑點必須用食品級潤滑劑，這在HACCP的相關(guān)規(guī)定中有明確要求。食品級潤滑劑并不是可以食用的潤滑劑，通常指的是符合美國農(nóng)業(yè)部USDA與國家衛(wèi)生基金NSF的H1規(guī)范、可以偶然接觸食品的潤滑劑，偶然接觸的極限是10Mg/go得到H1類認(rèn)可的潤滑劑可以在NSF網(wǎng)站上查到。這類潤滑劑的成分符合美國聯(lián)邦食品與藥物管理局法規(guī)FDA21CFR178.3570的規(guī)定。潤滑脂有沒有兼容性問題不同潤滑脂之間確實存在兼容性的問題，主要是稠化劑的兼容性，相關(guān)信息從供應(yīng)商或網(wǎng)上都可以得到。實際工作中可以有兩種解決辦法，第一是在維修時將零件拆