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粘性定义

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粘性

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定义


粘度是液体抵抗其变形的性质。

  •          使用低粘度油时,变形阻力低,

  •          用粘性油,抗变形能力很强。


注意:
在较高粘度下,润滑膜的承载能力比较低。

粘度也是温度相关的量。冷油比温油更粘稠。随着温度变化的粘度变化的大小在油与油之间是不同的,并且由粘度指数(VI)来描述。

注意:
上下文:

  •          高粘度 - 粘性 - 更高的阻力

  •          低粘度 - 低粘度 - 易于运行的效果


通常,在真空蒸馏和随后的精炼中产生三至五种不同粘度的基础油馏分,即所谓的核心馏分。此外,还有一个渣油馏分,它由缸油和光亮油组成,是非常高粘度的产品。通过混合相邻的粘性层,设定所需的中间粘度。






粘度测量


粘度是在所谓的粘度计中测量的。

基本上有三种类型:

  •          毛细管粘度计

  •          球落式粘度计和

  •          旋转粘度计

还有两个粘度级别:

  •     运动粘度,单位为mm²/ s(以前为cSt =St斯托克斯),

  •     动态粘度,单位为mPa·smPa·s      =秒帕斯卡,以前的cP =厘泊)。

 

 

毛细管

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一定量的油在试验温度下流过毛细管(一根长而非常狭窄的管)的一定距离。粘度由流动时间决定,测量有两种选择:

  • 只有很小的剪切梯度的油的纯重力流动,测量运动粘度,

  • 粘度计中油的外部加压 ; 这导致剪切速率显着增加(更真实),测量动态粘度。

 

毛细管粘度计的示意图

Kugelfallviskosimeter

viskositaet-kugelfallviskosimeter.gif


在测试温度下充满测试油的倾斜玻璃管中,球落下一定距离。从测量时间开始,动态粘度通过设备常数得出。



落球粘度计的示意图

 

 

旋转粘度计

viskositaet-rotationsviskosimeter.gif


在转子由电动机驱动的模型轴承中,测试油处于测试温度。根据驱动转子所需的转矩,计算动态粘度。 

旋转粘度计的示意图




粘度 - 压力的行为

油的粘度不仅随着温度而变化,而且随着施加在润滑膜上的压力而变化。这种性质对于摩擦学计算通常非常重要,因为可以使用不同基液的油。




粘度和剪切速率

对于含有VI改进剂的多级机油,除温度和压力外,粘度还取决于剪切速率。

如果想像润滑间隙并因此润滑膜数千次膨胀,则直接位于不可移动部件(例如轴瓦,缸孔)上的油粒将具有零速度。相反,应用于运动部件的油粒将呈现该部件的速度(例如,曲轴轴承销圆周速度或活塞速度)。这个过程理论上应该用速度三角形表示。

 

 

 

 

剪切速率

viskositaet-schergefaelle.jpg

定义:剪切速率
剪切速率是运动部分的速度[m / s]除以润滑油膜厚度[m]

剪切速率是移动部分的速度[m / s]除以润滑膜厚度[m]。这导致主轴承内燃机的剪切速率[s-1]和怠速时的活塞和汽缸内径范围约为10-5s-1,最大速度时约为10-6s-1

润滑油的粘度仅在温度和压力的影响下变化,但不受不同剪切速率的影响,被称为牛顿流体(油A)。这些包括没有VI改进剂的油。

如果粘度也取决于剪切速率,它被称为非牛顿或假塑性液体(油B)。这适用于所有具有VI改进剂的多级油。

这些油的粘度在相同的温度和压力下降低,但根据VI改进剂的类型和量或多或少地增加剪切速率(高剪切升高速度)。这也被称为可逆或暂时的剪切损失。

 

 

 

 

粘温特性

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HTHS粘度


SAE¹
ACEA²和汽车制造商在他们的房屋标准中对机油温度为150°C,剪切速率为106s-1的发动机油施加最小的粘度。这是HTHS粘度(高温高剪切)。

注意:
通过设定HTHS的极限值,它旨在确保具有VI改进剂的多级机油即使在高油温和高剪切速率(高速)下也能提供所需的润滑安全性。

ACEA
19961月重新定义了HTHS的限值,并将其纳入现行标准:

  •     A1 / A5 / B1 / B5
            
    分钟。2.9至最大。3.5      mPa·s(低HTHS值)

  •     A2 / A3 / B2 / B3 / E2 / E3 / E4 / E5
             3.5 mPa·s
    (高HTHS值)

根据汽车制造商的要求,例如大众,梅赛德斯 - 奔驰,欧宝,福特或宝马的低或高HTHS值取决于发动机的设计。


根据方法CEC-L-36-A-97,在旋转粘度计中测量HTHS


¹SAE =
汽车工程师
协会²ACEA = 工程师协会Europeens de l'Automobile =欧洲机动车制造商协会




粘度等级


发动机和汽车齿轮油按SAE等级分类。工业油分为ISO粘度等级(VG)。

SAE等级

SAE是美国汽车工程师协会汽车工程师协会的缩写。

该系统分为几个数字划分的类别:SAE粘度类别



  •     发动机油0瓦至60

  •     传动油为70 W240


每个类别中的特征主要是在低温(冬季冷启动= W)和高油温条件下的流动特性。对于发动机油,极限泵送温度和HTHS仍然是标准化参数。

注意:
区别特征主要是在低油温和高油温时的流动特性。
 

符合DIN 51511标准的发动机油SAE等级


冷态下的参考温度取决于SAE等级,在
-5°C
-30°C 尽管在发动机中可能出现油温显着更高的情况,但热状态下的参考温度为100°C

限制设置在低温和100°CSAE等级除了较低的值外,还有字母“W”(如冬季)。
 

根据DIN 51512标准,汽车齿轮油的SAE等级


冷态下的参考温度取决于SAE等级,在-12°C-40°C之间 在这里,动态粘度为150,000 mPa·s,实际上倾点可能尚未达到。

冷粘度在Brookfield旋转粘度计中测量。具有确定的低温行为的SAE类别带有后缀“W”,与机油一样。由于在较高温度下的最小粘度仍然是在100下的极限


ISO VG


国际标准化组织(ISO)制定了一个粘度等级(VG)分类,覆盖了40°C下的2个粘合剂等级,范围从2mm²/ s1500mm²/ s。这是关于从瓦斯油(柴油)到高粘度汽缸油的范围。

与汽车润滑油相比,这里的粘度范围更受限制。

40°C的参考温度下,粘度仅为±10%。未指示粘度指数。

在相同的ISO VG下,不同油品在高温或低温下的粘度差异也是可能的。然而,在实践中,这种差异是次要的,并且会是你的。U.补偿±10%的容差







边界泵送温度

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即使在非常低的起始温度下,油仍然必须是可泵送的油泵必须能够吸入并输送。因此必须有足够的油能够从油池通过油滤器流到油泵没有空气可能被困住。

如果情况并非如此,则可能导致润滑不足,从而导致严重的发动机损坏。

注意:
根据粘度等级,发动机油必须达到某些极限泵送温度,在该温度下油泵仍然自行运行。

相关的特性粘度是60,000mPa·s





蒸发损失

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该参数允许关于油 - z的蒸发行为的结论。B.在热的引擎。

具有这样的低粘度的SAE 10W油,由于其较小的分子尺寸,因此低沸点温度,在高温下(例如,250)的显著较高的蒸发损失为显著较大分子较高沸点的SAE 50油的集合。

ACEA
将蒸发损失限制在<= 13%和<= 15%之间。





Purpoint(冷行为)

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用倾点来描述润滑油的冷行为。倾点与之前使用的倾点非常相似,并提供了达到屈服点的提示。脱蜡后,基础油的倾点为约-9至约-15 

注意:
倾点描述了润滑油的冷态行为。它也提供了达到屈服点的线索。

通过添加称为倾点抑制剂的所谓流动改进剂可获得更低的值。这些旨在防止小石蜡晶体一起生长成较大的石蜡晶体,从而使油保持较长的流动性。






闪点

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闪点标志着首次成为易燃蒸气 - 空气混合物来源的任何油(和其他碳氢化合物)的最低温度。

注:
闪点取决于分子大小或分子量,因此取决于粘度。

润滑技术中,闪点是无关紧要的。出于安全原因,对于VbF / TRbF超过100°C的闪点,GGVS超过61°CGefStoffV超过55°C,没有特别规定。

例外:地下采矿。







密度

dichte.jpg

 

密度主要取决于

  •          分子大小或分子量

  •          也来自分子结构。

这是机器设计师在滑动轴承计算中的一个特点。在实际操作中,高密度意味着性能的损失。







摩擦,磨损,润滑

 

定义

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工业中的润滑是应用润滑剂以减少摩擦并减少或防止磨损。

为了更好地理解,有必要首先考虑摩擦。

没有摩擦,我们星球上的生命将是不可想象的。
我们在行走时(鞋与地面之间),驾驶时(轮胎与道路之间),车辆中的联轴器,接通同步器环时使用它们。在这里,摩擦是正常功能的先决条件。

但也有些情况下,我们尽量保持它们尽可能小。当滑雪zB.通过某些涂层材料改善滑雪板的滑动性能。在气垫船中,车辆下方会产生气垫,以便尽可能减少向前移动的能量,或者移动试图降低摩擦力的机柜时。B.用肥皂润滑。

例如摩擦:轮胎
其中,轮胎的任务是将加速,减速(刹车)和转弯力传递到汽车的道路上。这种效果越好,道路越干燥,摩擦越高。尽管如此,当急剧加速或急刹车时,以及在急转弯时,轮胎可能会发出吱吱声在这里,干摩擦不再足以传递动力,轮胎擦除。高轮胎磨损和道路磨损(车辙)是结果。

在潮湿的道路上 - 在这里,湿气起着润滑油膜的作用 - 启动时车轮通过速度更快,制动距离更长,并且使车辆在曲线上而不是在干燥路面上折断。这种情况可以称为混合摩擦。

摩擦和润滑:滑水
轮胎和道路之间的完全流体摩擦导致滑水。在这里,在车轮前方80100公里/小时的潮湿道路上,楔形件(润滑膜形式)在其上浮动。加速,制动和转弯力量的传输不再可能,车辆失控失控。然而,后一种现象可能导致汽车和乘员在轮胎和道路相互作用中产生最坏的后果,这是机器每个润滑点的理想状态。

发动机润滑
它在发动机中的外观如何?在显微镜下,即使是最细的机加工金属表面(轴承壳,轴,缸孔,活塞,活塞环,齿面)也显示为山脉。两个滑动配合件都有可能被抓住的粗糙度峰值。

为了说明原理,为了清楚起见,在三种类型的摩擦下面。








类型摩擦

 

干摩擦

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在这里,金属表面无需直接相互摩擦润滑油膜。摩擦阻力和磨损很高。当地可能会出现非常高的温度,导致接触部件被卡住并被破坏。只有在极端情况下,这种摩擦状态才能在润滑机器中使用。B.如果润滑油供给摩擦点组失败。

 

 

 

 

干摩擦

混合摩擦

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金属表面之间没有相干润滑膜,各个粗糙度峰值可以相互接触。启动和停止时,此情况始终通过滑动轴承传递。

发动机在活塞环与缸膛之间的上下死点范围内,阀门控制范围内,凸轮与挺杆上,阀导向装置上以及齿面上的所有机器上均存在恒定的低混合摩擦。因此,润滑剂必须能够在滑动配合件的表面上形成添加剂保护层和反应层,从而使摩擦和磨损最小化。


 

 

混合摩擦

流体摩擦

reibung-fluessigkeitsreibung.gif


两个金属表面完全被润滑膜分开,摩擦(功率损失)低,磨损为零。这是理想的状况。必须满足以下条件才能形成完美稳定的液膜:

  •          变窄的润滑间隙,

  •          足够的滑动速度,

  •          足够的润滑剂粘度


这会产生1000 bar甚至更高的润滑层压力(流体动压)。油泵产生的油压高达6巴仅为纯输送压力,与润滑膜的承载能力无关。
 

 

 

流体摩擦

 

 

 














 

 

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