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润滑油基础油的特性

信息来源: 尊龙凯时·中国官方网站(YOUHE)  /  发布日期:2022-06-06 08:53:16  /  浏览量:981

基础油是指主要用于生产各种润滑油产品的精制原料油品,是润滑油的主体。润滑油基础油主要有三个来源:原油、化学合成和不同于原油的天然资源(脂肪、蜡、植物等)。目前,大部分润滑油基础油是由原油经过蒸馏及进一步的加工而得到的矿物型基础油。基础油可以单独直接使用,也可以和其他基础油品或(和)添加剂掺合使用。由于它占油品的主要部分并对油品的主要性能或基础性能起到主导作用,人们习惯称它为基础油。另外,从当今油品发展情况来看,各类油品均由基础油与各种添加剂调制而成,基础油在油品中的重要性显而易见。因为基础油在油品中大多占到70%~99%,视油品种类和性能要求而有所调节。如高档发动机油中可含80%左右的基础油;液压油及许多工业润滑油中基础油的比例更可高达90%以上。从宏观上讲,基础油为润滑油的理化性质和使用性能提供最基本的作用,可以在润滑性、冷却性、清洗性、防腐性、环保要求等性能上提供最基本的保证。

(1)润滑性

基础油的润滑和减摩作用,集中体现在基础油的黏度分布方面。以40℃运动黏度为例,它的黏度分布可以从4m㎡/s一直到150m㎡/s,说明了可以根据机械设备各个摩擦副接触面的间隙和运转速度提供在操作条件下所需黏度的油品。这点在摩擦学设计中就是机器摩擦副段所需的油膜厚度。以发动机为例,曲轴与主轴瓦、活塞环与缸套、凸轮与挺杆等,各摩擦副均以一定速度做相对运动,为了减少功率损失和摩擦,保证摩擦副正常动作,必须在摩擦副接触面之间注满润滑油,保持足够的油膜厚度,因为在一定的油膜厚度条件下,可以使机件运动处在液体润滑状态。此时,机件的摩擦系数可以维持在0.001~0.01之间,保证机件的顺利运转而且功率损失降低,磨损也很小。基础油的这种作用可以说是独有的,几乎无法取代的。基础油黏度对于润滑作用的贡献还表现在低温(例如-30℃左右)时能具有足够的流动能力,以便当机具启动时,能在极短时间内,使润滑油抵达摩擦副之间,使其维持一定油膜厚度,以减缓发生在启动时的剧烈磨损。例如黏度指数在120以上的基础油,便可以调制各种多级发动机油,在油品中可以不加或少加黏度指数改进剂,仍使油品的其他性能有所得益。

(2)冷却性利用水作为机件设备的冷却传媒是大家都熟知和得到广泛使用的,因为水的比热和导热系数比油类大而且黏度也比油的小,因此水的冷却性能比油优越。但是,利用油类的循环或直接溅流作为一些机械的冷却传媒仍有一定使用范围和起到重要作用。以内燃发动机为例,燃料燃烧后产生的热能并不能完全转变为机械能,一般来说,内燃机的热效率只有30%40%,其余部分消耗于摩擦使燃机发热并通过排气进入大气。随着内燃发动机不断运转,必须使冷却系统带走各种热量。通过水箱循环(即冷却系统)能冷却发动机上部-汽缸盖、汽缸套和配气系统的热量,约占60%。但是,主轴承、连杆轴承、摇臂和其轴承、活塞以

及在发动机下部的其他部件,均要由内燃机油来冷却,约占40%。又如金属加工中的切削过程,由于切削区很。攘考,切削区的温度可高达800℃,磨削时更会高达1400℃。但是,刀具在长期高温条件下,其硬度和强度大幅度下降,刀具使用寿命也急剧缩短。以前金属加工过程中,根据加工要求,除了利用水、各种乳化液外,有时也要利用低黏度油类冷却剂吸收的高热量,才能保证金属加工全过程顺利进行。

(3)清洗性或清洁性

基础油的清洗性或清洁性,表现在选用合适的黏度和一定循环流量情况下,保持机具摩擦副的洁净和运行灵活,不发生黏结或金属表面被污染等不良现象。例如在金属磨削加工时,所产生的金属屑和砂粒以及粉末等,就是依据油的渗透,使之在碎屑之间以及碎屑与刀具之间保持一定的油膜厚度,达到减少摩擦,脱除碎屑,降低温升等有利于加工操作的效果。又如在内燃发动机运转过程中,通过油的循环,防止了油泥和漆膜的沉积,保护发动机零部件的清洁。另外,由于油泥颗粒小于油的油膜厚度,可以防止磨损或其他伤害。可以这样说:油的清洗性或清洁性,实质上也是油的润滑性能的补充,这二者是相辅相成的关系。

(4)防腐性

基础油的防腐性(包括防锈性)在于用油膜覆盖或浸泡使金属隔绝周围环境,防止化学污染和大气、水的电化学作用产生的破坏。另外,基础油的防腐作用还体现在基础油自身的良好氧化安定性,即在油品使用中,能抑制氧化生成腐蚀性物质的倾向,从而起到防腐作用。当然,尽管一些油品中均另加有防腐或防锈添加剂,可以强化油品的防腐效果,但是,即使在加有这些添加剂的油中,基础油仍然从机理上对防腐(或防锈)效果有不可或缺的作用。

(5)密封性

根据机械结构参数和操作工况,选用合适黏度(包括质量)的油,以减少不必要窜渗或泄漏,在机械操作中是经常遇到的。例如内燃发动机的活塞与缸套、活塞环与环槽之间均有一定间隙,而且金属表面均留有一定的加工粗糙度,若得不到密封,燃气就会窜入曲轴箱内,使燃烧室压力降低,从而降低发动机的功率。润滑油在这些部位能起到密封作用,防止窜气,保证发动机正常工作。

(6)环保性

从20世纪70~80年代起,润滑剂面临新的变革和更高要求,除了保持原有的减少机械摩擦、磨损、提供润滑等基本功能外,对于满足环保要求或对环境少污染或无害化方面提出了一些要求。对此基础油也承担着一定使命并也可以有所贡献。矿物基础油的蒸发性,涉及柴油发动机的颗粒物排放(PM)和耗油量(耗油量直接和PM有关)。例如油的蒸发性指标从20%~22%改进为只有15%,此时,耗油量可减少35%~

40%,PM值可以降低50%以上。另外,基础油是影响润滑剂生物降解性或对环境无污染或少污染的决定性因素。采用各种植物油、酯类油可使生物降解性能接近100%。改变烃类结构的特定基础油也可以提高生物降解水平。21世纪是向更高层次可持续发展的时代,对于环保性能的要求和目的将随着时间推移不断明确和加深。基础油作为润滑剂的主要成分,承担一定的压力。但是,经过不断努力,从基础的角度解决环保性能的水平和技术会日趋深化,取得的效果会更加明显,而且其前景非常看好。例如在有些国家,环保性能好的润滑剂平均以10%的速度递增。可以预计,随着技术的成熟和环保法的强化,它的开发和应用会成为现实。从以上所述基础油性质在油品中的作用,可以看出基础油在油品研制中处于重要地位,其中有些是添加剂不能代替的,当然添加剂可以强化这些作用。总之,在润滑剂研究和开发过程中,基础油和添加剂之间具有相辅相成、相互补充的关系。但是,随着润滑剂的发展,一种长寿命、无污染、环保无害化、高燃料经济性的油品,将随着机械使用工况的变化而日益受到关注,目前这种以石油基润滑油基础油占90%以上的局面将会打破,各种非常规基础油和酯类油等合成型基础油将被广泛采用。显然,在油品向高新开发过程中,基础油的作用将更为明显和重要。

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