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【每周一读】《规范化的设备润滑管理》（三）

2024-12-06 10:16设备大视野人气：1

第二章 润滑剂

第一节 润滑剂的分类

润滑剂的品种繁多，分类因依据不同而异，但一般按其物理状态可分为液体润滑剂，半固体润滑剂、固体润滑剂与气体润滑剂四大类，每类均有其性能特点与适用范围，其分类情况见图2-1。

根据GB/T 498-1987的规定，将润滑剂和有关产品，归类为L类产品，因而润滑剂总的代号为L，即所有润滑剂代号的第一个字母均为L。

1．液体润滑剂

在上述四类润滑剂中，液体润滑剂是用量最大、品种最多的一类润滑剂，如图2-1所示，包括有矿物润滑油、合成润滑油、动植物油和水基液体等。液体润滑剂的特点是具有较宽广的粘度范围，因而对不同的负荷、速度与温度的工作条件的摩擦副提供较宽的选择余地。其中矿物润滑油是目前使用最多的液体润滑剂，约占90%左右，但随着科技的发展，各种苛刻工作条件的摩擦副对润滑剂的要求越来越高，因而适于特殊用途的合成润滑油的应用范围不断扩大，发展愈来愈来快，上世纪八、九十年代就比矿物润滑油快一倍以上。

动植物油是人类最早使用的润滑剂，而现在使用的动植物油主要是菜籽油、蓖麻油、花生油、葵花籽油等植物油，其优点是油性好；缺点则是氧化安定性、热稳定性较差，低温性能也比矿物油差。不过，随着不可再生的石油资源的逐渐短缺和环保要求的日益严格，矿物油将受到制约，而动植物油将重新得到重视，可以预料，当科技发展至可以改善其热氧化安定性与低温性能之时，将会更多地应用这类可以再生的植物油来代替矿物油，并可能成为重要的润滑剂之一。

矿物润滑油通常也简称为润滑油，是从原油经多道工序提炼而成。先由原油在常压蒸馏分得汽油、煤油、柴油与重油，再用重油通过减压蒸馏得各种馏分，并进一步精制加工得馏分润滑油，余下的残渣经再进一步的精炼得残渣润滑油，而馏分润滑油与残渣润滑油按不同比例调配则是调合润滑油。因而由原油炼制的矿物润滑油就有馏分润滑油、残渣润滑油与调合润滑油三类，规格品种甚多，应用场合广泛，在这基础上再加入诸如抗氧化、极压抗磨等等的添加剂后，将会大幅度改善矿物润滑油的性能（如在汽轮机油中加入0.1~1%的抗氧化添加剂可使其工作寿命由几百小时提高到数千小时），从而使有添加剂的矿物润滑油的应用范围更广。

合成润滑油是通过化学合成的办法制成的润滑油，目前已工业化生产的合成润滑油有合成烃、有机酯、聚醚、聚硅氧烷（硅油）、含氟油、磷酸酯等六大类，每类都有其独特的化学结构，特定的原材料与制备工艺，并具有特殊的性能，但成本较高，价格较贵，故目前多在矿物润滑油不能满足要求的特殊润滑条件下使用，特别是航空、航天、原子能、国防工业与尖端科学技术等部门的苛刻润滑条件要求的场合使用。不过随着科技发展，一方面制作成本不断下降，一方面对润滑要求越来越高，合成润滑油近来发展迅速，据一些资料介绍，在美、日、西欧等发达国家，如聚α一烯烃等合成烃的年增长率达30%左右。

水基液体是含水的润滑剂，由水、油、乳化剂与添加剂组成。其中水是主要原料，而水是无毒、不燃、不污染环境，价格低、来源丰富、贮运方便的物质，具冷却性能力，代替油可以节约能源，使用安全，有利保护环境，且成本低，这是其优点。但缺点则是表面张力大、粘度低、摩擦系数大、润滑性能差、冻结后膨胀、使用温度范围窄、易腐败变质、易使金属锈蚀等。因此，水基液体的使用范围受到限制，其中使用较多的乳化液亦主要是用于液压油以及金属加工中的切削、研磨、压延、冲压、拉拔等加工油液。不过，由于世界石油资源枯竭，节油要求日益重要、迫切，与合成润滑油一样，水基液体也将会成为一种很有发展前途的润滑剂，用以代替矿物润滑油。

2．润滑脂

润滑脂在常温常压下呈半流动状态的油膏，故又称半固体润滑剂，是由基础润滑油和稠化剂按一定的比例稠化而成。按使用的稠化剂种类，润滑脂可分为皂基脂，烃基脂、无机脂和有机脂四类。

润滑脂的优点是能可靠地填充于诸如滚动轴承的滚动体间的空隙，不需特殊的密封装置也不会流失，工作持续时间长，即可以较长周期更换或添加，维护管理方便、适应面广等；其缺点则是流动性小、散热性差、高温下易产生相变分解，换脂时甚至有些摩擦副在添加脂时也要拆卸零部件。

根据润滑脂的这些特点，一般是在有特殊条件要求的场合使用润滑脂是合理的。例如要求有良好的粘附性以免润滑剂流失或滴落的开放式润滑部位；在有尘埃、水分或有害气体侵蚀的情况下，要求有良好的密封性、防护性和防腐蚀性的摩擦副；由于运转条件限制要求长期不换润滑剂的摩擦副等等。因此，虽然润滑脂只占润滑剂总产量的2%左右，但仍得到广泛应用，尤其是中、小功率的电动机的滚动轴承，特别是单独润滑的滚动轴承，几乎全是用润滑脂润滑的，一般只有传动齿轮箱的滚动轴承才依齿轮副的要求选用相应的润滑剂润滑。

3．固体润滑剂

固体润滑剂是以固体形态存在于摩擦界面间起润滑作用的物质，有软金属、金属化合物、无机物与有机物等四类，但其在摩擦界面的形状则可分为固体粉末、薄膜和自润滑复合材料三种。

固体润滑剂是为解决一些极端状态下的润滑需要而出现的一类新型润滑剂，目前已发展成润滑剂的一大分类，其突出优点是耐高温、耐低温、抗辐射、抗腐蚀、不污染环境，并可以在无封闭有尘土的环境中使用等。其缺点则是摩擦系数较高、冷却散热性能差，且防锈与排除磨屑都不如液体润滑剂。因此，固体润滑剂主要用于那些不适宜用润滑油、脂或给油不方便，装拆困难等场合，例如航空航天飞行器中工作温度很高或温度变化范围大的摩擦副、有很强的高能辐射的核电站原子反应堆的摩擦副，高真空工作的摩擦副，若使用润滑油脂会可能造成污梁的食品机械与纺织机械等。在一般工业设备润滑中最常用的固体润滑剂是金属氧化物的二硫化钼、无机物的石墨与有机物的聚四氟乙稀。

二硫化钼是良好的固体润滑材料，是从辉钼矿经化学提纯并多级粉碎后获得的呈黑灰色粉剂。具有良好的粘附性、抗压性和减摩性能，摩擦系数f=0.03~0.15；能在高温（350℃）和低温（-180℃）下使用，对酸、碱、石油、水等不溶解，与金属表面不发生化学反应，也不侵蚀柏胶材料。二硫化钼粉制目前有MF-0、MF-1、MF-2三个品种供选用。

石墨是一种较好的固体润滑剂，呈黑色鳞片状晶体物质，在常压、高温（达400℃）下可长期使用，摩擦系数f=0.05~0.19。石墨粉剂有F-1、F-2、F-3、F-4四个品种供选用。

聚四氟乙烯（PTFE）是低摩擦系数（比MoS2及石墨都低），极好化学稳定性的固体润滑材料，工作温度范围大，在-195℃到250℃都能保持良好的性能。缺点是摩擦时磨损量较大。一般是做成自润滑复合材料的机件来使用，如用于活塞环、活塞杆密封圈等。

4．气体润滑剂

与液体一样，气体也是流体，同样符合流体的物理规律，因此在一定条件下气体也可以像液体一样成为润滑剂。常用的气体润滑剂有空气、氦、氮、氢等，其优点是摩擦系数小，工作温度范围广，形成的润滑膜比液体薄，因而气体支承间隙小，回转精度高，在放射性和其他特殊环境中也能保持正常工作，不存在密封、堵塞和污染的问题。缺点则是气体密度低，承载能力低，对使用设备的精度要求很高，甚至要用价高的特殊材料制成，且排气噪音高。因此只能用在30~70KPa的空气动力装置摩擦副与不高于100KPa的空气静力学装置摩擦副中，如医用牙钻、精密磨床主轴、惯性导航陀螺等，其中空气适用在650℃以下使用，而氮、氦等情性气体则可在1000℃以上使用，转速可高达10000至600000rpm甚至更高，目前在诸如精密光学仪器、测量仪器、电子计算机、精密研磨设备等高速低负荷摩擦副中的应用有增加的趋势。不过，总的来说，目前气体润滑剂在润滑剂的总产量中所占的比例仍是很少。

5．各类润滑剂的性能比较

上述四大类润滑剂的性能比较如表2-1。

从表中可以看到，四大类润滑剂性能各异且各有特色，适应范围广阔，对于各种工作条件的摩擦副，总可以找到适用的相应品种的润滑剂，以达到减摩降磨的目的。但从总的结合性能看，第一、二类的液体、半固体润滑剂则有明显优势，兼之其品种众多，从而得到广泛应用而占润滑剂总量98%以上，而第三、四类固体与气体润滑剂只按其某些特殊性能在特殊场合使用。因此，后面将对润滑油、脂作进一步的介绍。

来源：《规范化的设备润滑管理》

主编：李葆文

出版社：机械工业出版社