【润滑知识】润滑脂常用知识

润滑脂的定义

A grease is a "THICKENED" oil 


润滑脂是“将稠化剂分散在液体润滑剂内形成的固体至半流体产品;另外还可加入其它组分,使之赋有特殊的性质。也可以简单地称为:“润滑脂是由稠化剂、基础油和附加物组成的塑性润滑剂”。

润滑脂含有一种(或几种)稠化剂及一种(或几种)基础油。润滑脂的添加物包括各种添加剂和填料,它们可以改善或提高润滑脂的性能。

润滑脂是具有结构骨架的两相分散体系,基础油是这种分散体系中的分散介质。基础油为液体,但在润滑脂中,它被保持在稠化剂所形成的结构骨架内,以致失去流动性,从而整个体系在常温呈半固体或固体状态。

润滑脂的微观结构

润滑脂是具有纤维或其它网络结构的胶体。不同的稠化剂具有不同的胶体结构,其一般具有以下特点:

1、通常为三维网状结构

2、稠化剂颗粒细微而均匀

3、稠化剂的网状结构具有很大的比表面积来吸附基础油。

4、稠化剂应当对油有良好的亲和吸咐力。


润滑脂的指标

怎样判断一个润滑脂的好坏,及其使用的温度范围及工况,首先我们要知道润滑脂的技术指标。

润滑脂的重要的技术指标有:锥入度,滴点,基础油性质,基础油粘度,稠化剂类型,低温相似粘度等。

稠度


稠度是指象润滑脂一类塑性物质,在受力作用时,抵抗变形的程度。稠度是塑性的一个特征,正如粘度是流动性的一个特征一样。但稠度并无明确的物理意义,它仅是反映润滑脂对变形和流动的阻力的一笼统的概念。

润滑脂具有结构分散体系所显示的一系列复杂的流变性能。在受外力小时,由于皂纤维结构骨架在起作用,润滑脂的流变性能主要表现为弹性、粘弹性和塑性。随着外力的增大,润滑脂结构骨架逐渐瓦解,润滑脂的粘弹性转为占主导地位。 

稠度测试-锥入度

润滑脂的稠度常用锥入度(又称针入度)表示。

锥入度是在规定的测定条件下,一定重量和形状的圆锥体,在五秒钟内落入润滑脂中的深度,以1/10mm表示。实际上锥入度测定的数值大小和稠度大小相反,润滑脂锥入度越小,稠度越大,润滑脂越硬;锥入度愈大,稠度越小,越软。


稠度的标准



滴点

润滑脂在规定条件下加热,达到一定的流动性的温度,称为滴点,用摄氏度表示。 

润滑脂的滴点只是有条件地表征润滑脂的熔点,因此没有物理意义,对于滴点在100℃以下的润滑脂,都规定它们能够工作的温度上限要比滴点低15-20℃。

但是,由于出现了滴点比100℃高得多的润滑脂,例如:锂基润滑脂(170-200℃),复合钙基润滑脂(230-260℃),复合锂基润滑脂(大于260℃)和复合铝基润滑脂(250-260℃)等,这个指标已经失去它的实际意义。例如,锂基润滑脂能够工作的温度上限为110-130℃,复合钙基润滑脂能够工作的温度上限为150-160℃。

润滑脂的滴点主要取决于稠化剂的种类及含量。

非皂基润滑脂滴点高,如澎润土.硅胶等无机润滑脂无滴点;而聚脲、酞青铜、阴丹士林等有机稠化剂制成的润滑脂滴点可高达250℃,甚至300 ℃以上;复合皂基润滑脂比一般皂基脂的滴点高得多,可达250—300℃;普通皂基脂的滴点随皂的种类及含量而不同。

析油(胶体稳定性)

胶体稳定性是润滑脂的一项重要指标,对储存和使用都有很大的影响。

在油库贮存润滑脂时,胶体稳定性较差的润滑脂常会出现分油现象,例如在桶装的润滑脂表面凹处积有润滑油,一部分润滑脂储存过久就会在桶缝隙处往外流油。在炎热地区储存过久的润滑脂更容易出现分油。

润滑脂在储存中分油后.其分油程度不同,对润滑脂品质的影响也不同。

润滑脂出现微量分油,对润滑脂的品质几乎没有什么影响,只要润滑脂的滴点、锥入度没有变化,就能继续使用。但是出现分油的润滑脂,不宜在继续存储,以免大量分油,引起润滑脂的变质。

润滑脂出现大量的分油,必然会造成润滑脂的质量发生变化,因而对润滑脂的使用是不利的。大量分油后,由于稠化剂和基础有的比例发生了变化,从而造成了润滑脂的稠度、强度极限以及相似粘度等发生改变。

润滑脂在长期贮存和使用中,抵抗分油的能力叫做润滑脂的胶体安定性。润滑脂的胶体安定性好则不易分油,胶体安定性差则易分油。

润滑脂是一个稠化剂和基础油形成的结构分散体系,它的基础油在有些情况下会自动从体系中分出。例如:当形成结构骨架的分散相聚沉时,结抅骨架空隙中的基础油就会有一部分被挤出;在结构骨架被压缩时,也会有一部分基础油被压出;当分散相聚结程度增大(皂纤维本身收缩)时.稠化到皂纤维内部的基础油也会有一部分被挤出,从而使润滑脂出现分油。

分油和润滑脂的使用关系很大。

润滑脂在机械部件中使用时,微量的分油是有利的。

润滑脂使用多的机械部件是滚动轴承。在滚动轴承中实际需要的润滑指的量很小,但希望润滑脂的使用寿命长,特别是在密封轴承中预先加好润滑脂,要求与轴承的使用寿命相同。因而润滑脂的分油量越小越好,但是不能不分油。当润滑脂分出的油量达到润滑脂的一半时,润滑脂就失去了作用。

润滑脂在使用时,分油是影响使用寿命的一个重要因素.在一定的使用条件下,润滑脂要有适当的分油速率。如果分油速率太快,在规定的时间内分油量过大.则润滑脂中基础油损失过多.会缩短润滑脂的使用寿命。反之,如分油量过少.则摩擦部位得不到足够的润滑,也会影响使用。

胶体安定性的测定方法有很多种,常见的就是压力分油和钢网分油两种。

压力分油是利用加压分油器将油从润滑脂内压出.然后测定压出的油量,以重量百分数表示。

钢网分油是用60目镍制圆锥网(角度为60)盛样品10g,在100℃温度下,试验30小时,测定润滑脂从锥网中分出油量,结果用重量百分数表示。

触变性(胶体稳定性)

润滑脂的触变性是指润滑脂受到剪切作用时(在一定剪速下,随着剪切时间的增加)稠度下降发生软化,而在剪切作用停止后就开始稠度上升(硬化)的性能。

 

润滑脂所具有的基本的特性,就是触变性。当施加一个外力时,润滑脂的稠度逐渐变小,表现粘度降低,但是一旦处于静止,经过一段时间(很短)后,稠度再次增加(恢复),这种特性称为触变性。润滑脂的这种特性,决定了其可以在不适于润滑油润滑的部位润滑,而显示它优良的性能。 

触变的恢复程度是不完全可逆的,润滑脂经剪切后放置:其表观粘度(或稠度等)不一定能恢复到剪切前同样的程度.多数是低于剪切的原来的数值,也有和剪切前相等或更高的情况。此外,触变恢复的速度是开始时较快后来较缓慢缓慢的,而且恢复是一个校长的过程,这与剪速降低时粘度瞬时上升是不同的。

润滑脂的触变性对润滑脂的使用有实际的意义,润滑脂有轻微的触变性是有益的,因为润滑脂在机械作用下产生轻微的触变。强度极限,稠度,粘度下降,可使润滑脂容易被泵送,而且在机件中运动时阻力减低.但当外力停止时,润滑脂的结构逐渐恢复,它的强度极限,稠度,粘度又加大,使它在机械不转动时或在机件不运动的部位上不易流失。但过大的触变会使润滑脂在剪切作用下流失。

目前润滑脂的触变性能测试还没有好的方法。大多只是采用锥入度的测试方法来进行综合分析。

强度极限(胶体稳定性)

润滑脂的强度极限实际上反应了润滑脂的结构骨架的强度。因而主要受稠化剂(种类、含量)。添加剂及生产工艺的影响。

强度极限对润滑脂的使用有较大的意义:由于润滑脂具有一定的强度极限,所以润滑脂用于不密封的摩擦部件中不会流失;在垂直的摩擦表面上使用的润滑脂,如所受的剪应力大于其强度极限时,就会滑落;在高速旋转的机械中使用的润滑脂,如果强度的极限过小,就会被离心力甩出;此外润滑脂的高低温性能也和前度极限有关,在高温下,润滑脂的强度极限会减小,如果能在高温条件下保持适当的强度极限,润滑脂就不易滑落,如果强度极限变得过小,则使用温度上限就会受到限制。在低温下使用的润滑脂,强度极限不应过大,如果强度极限过大,就会引起机械的启动困难,或消耗过多的动力。因此润滑脂在较高温度时,规定其强度极限不小于某一数值;而在低温使用的润滑脂,规定其强度极限不能大于某一数值。

相似粘度

润滑脂在所受剪应力超过它的强度极限时.就会产生流动.润滑脂流动时也会出现内摩擦.润滑脂的内部摩擦特性是用相似粘度来表征的。

润滑脂的粘度和普通液体的粘度不完全一样,普通液体的粘度在一定温度时是一个常数,不随液层间的剪切速度而改变,普通液体是按牛顿流体流动定律运动的。润滑脂的流动不服从牛顿流体流动定律,它流动时的粘度,在一定温度时不是一个常数.而是一个随脂层间剪速而改变的变量。在剪速小时,它的粘度大:剪速增大时,它的粘度变小;在剪速很大时,它的粘度小至一定程度而保持恒定。

润滑脂的相似粘度是润滑脂一项重要的基本特性.对润滑脂在机械中的使用性能中有很大关系。

润滑脂在轴承和其它摩擦部件上进行润滑时,是以它的内部摩擦代替机件摩擦表面之间的固体摩擦。因此,润滑脂的粘度对使用润滑脂的机械的动力消耗有很大的影响。如果使用的润滑脂的相似粘度较大,显然摩擦损失也会较大,润滑脂粘度随剪速变化的性质,使它在速度经常变动的机械上使用时有特跦的适定性。当速度高时.要求润滑脂的粘度低,这时润滑脂纤维定向结构破坏得厉害,相似粘度变低。当转速慢时要求润滑脂的粘度度较大.而润滑脂在剪速低时粘度也较大。润滑脂粘度随剪速的变化基本符合机械转速变化对润滑脂粘度的要求。

润滑脂在剪速很小时的粘度与被润滑的摩擦部件的启动有很大关系;由于润滑脂在剪速小时粘度大,所以此时如果润滑脂的粘度过大会增加启动阻力。特别是在低温下润滑脂的相似粘度增大,更会使低温启动受到影响,甚至启动困难;实际上机械启动时,克服润滑脂在剪速小时的流动阻力所需的力比克服强度极限所需的力大得多。

润滑脂的组成


从润滑脂的定义中,我们可以看出润滑脂的主要成分有稠化剂和液体润滑剂。另外润滑脂还有很少的添加物。

稠化剂是一些有稠化作用的固体物质,在润滑脂中可以形成的特殊结构骨架。

液体润滑剂(基础油)是这种分散体系中的分散介质。基础油为液体,但在润滑脂中,它被包裹在稠化剂所形成的网络结构的骨架内,以致失去流动性,从而整个体系在常温呈半固体或固体状态。

润滑脂添加剂是添加到润滑脂中以改进其使用性能的物质,它可以改进润滑剂本身固有的性质或增加其原来不具有的性质。

基础油的类型


差异


基础油的粘度



增稠剂的类型

类似“海绵”的作用


金属皂基  (~70%)

Lithium, also Calcium and others

聚脲基 (~20%)

代替金属皂基

硅 / 粘土 (~5%)

宽温性能好

PTFE (‘Teflon’) thickener (~1%)

耐极高温,昂贵

添加剂的类型


可溶性添加剂:

抗氧化剂-延长润滑脂的使用寿命

极压/抗磨添加剂-防止其发生冷焊

防腐蚀剂-防止锈蚀

抗水添加剂

增粘剂-增加粘度指数

聚合物

摩擦改进剂-降低摩擦系数增加油膜强度

固体添加剂:

二硫化钼

MAC氰脲酸三聚氰胺盐

聚四氟乙烯

碳酸钙

石墨

云母

氟化钙

润滑脂的组分对润滑脂性能的影响

液体润滑组分影响

液体润滑组分主要是基础油,它对润滑脂的润滑性能有重要影响。基础油的类型和性质主要决定或在不同程度上影响润滑脂的某些性能。

稠化剂组分的影响

不同的稠化剂制成的润滑脂具有不同的特性,而每一种稠化剂都可以赋予润滑脂以某些特殊的性能。另外稠化机本身的特性也可以影响润滑脂的某些性能。

添加物组分的影响

在润滑脂中,添加物的作用主要是改善或增强或赋予润滑脂某些特性,但是如果添加物用量不当或搭配不当也会对润滑脂的性能造成影响。

什么是润滑不当

填充量错误:

过多

过少

润滑脂的选型错误:

性能质量达不到要求

不能适应实际的应用需要污染:

杂质混入润滑脂中

操作不当(例如工作环境脏污)

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