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1、设备润滑与油液监测制作单位：重庆亚宗科技有限公司 甘小波：18702348822设备润滑与油液监测第一部分摩擦学基础第二部分润滑与润滑材料第三部分设备管理与油液监测 第一部分 摩擦学基础 摩擦的定义、产生原因及类型 两个表面相互接触的物体在发生相对运动或具有相对运动趋势时，在接触面间产生的运动阻力叫摩擦力，这种现象叫摩擦。产生摩擦的原因有两个方面：1、表面不平。2、运动阻力。按摩擦副的运动形式分为：滑动摩擦、滚动摩擦、旋转摩擦和复合摩擦。按摩擦副表面的润滑状态分为：干摩擦、边界摩擦、流体摩擦和混合摩擦。磨损过程 磨损是指摩擦副表面相对运动时，工作表面物质不断损失或产生残余变形的现象。磨损过程是
2、因对偶表面间的机械、化学与热作用而产生。运动副的磨损过程可分为：跑合阶段、稳定磨损阶段和剧烈磨损阶段。粘附磨损 粘着磨损是指两个紧密接触表面相对运动时，在分之间引力作用下所形成的粘结点发生剪切断裂，被剪切的材料或脱落成磨屑，或由一个表面转移到另一个表面而造成的一种磨损。粘着磨损是一种常见的磨损形式，它的发生与发展十分迅速，容易使机器发生突然事故，造成巨大损失。粘 附 磨 损 机 理和 磨 损 零 件粘附磨损 磨粒磨损 磨粒磨损是接触表面作相对运动时由外界硬颗粒或对磨表面上硬的微凸体，在摩擦过程中引起的表面擦伤和表面材料脱落的现象。磨粒磨损是最常见的磨损现象。据统计，在生产中因磨粒磨损所造成的损
3、失约占磨损总数的一半左右。一般说来，磨粒磨损有三种磨损机理：高应力磨料磨损、低压力磨损和冲击磨损。磨 粒 磨 损 机 理 和 磨 损 颗 粒 磨料磨损类型 表面疲劳磨损 表面疲劳磨损，有时称为疲劳磨损。可以定义为“当两个接触体相对滚动或滑动时，在接触区形成的循环应力超过材料的疲劳强度的情况下，在表面层将引发裂纹，并逐步扩展，最后使裂纹以上的材料断裂剥落下来的磨损过程”。表面疲劳磨损与前两种磨损存在本质区别，它发生在两金属没有直接接触且两表面间不存在其它磨粒的情况下。疲 劳 磨 损 机 理、磨 损 颗 粒 和 磨 损 零 件 腐蚀磨损 在气体或液体的腐蚀环境中进行摩擦，摩擦表面与周围介质发生化学
4、或电化学反应而生成反应物，这些反应物继续摩擦就会剥落，这个过程反复进行所造成的表面损伤，称为腐蚀磨损。因此，腐蚀磨损必须兼有腐蚀和摩擦。常见腐蚀磨损的环境包括：潮湿空气、酸性环境、氮化合物等。锈 蚀 颗 粒 和 腐 蚀 磨 粒设备磨损提示：（1）影响设备磨损的因素众多，要具体分析；（2）设备磨损是个渐进过程，短时难以察觉；（3）通过合理润滑降低磨损速率可带来长期经济效益，不会立竿见影。影响磨损的因素v 润滑；v 材料；v 表面加工质量；v 机件的工作条件：载荷、速度、温度、周围环境、机件运动副的结构特点及运动性质。第二部分 润滑与润滑材料1、润滑 润滑的作用 降低摩擦系数、减少磨损、降低温度、
5、防止腐蚀、保护金属表面、清洁冲洗、减震和密封等。润滑的类型 按润滑剂的物质形态可分为：气体润滑、流体润滑、半固体润滑和固体润滑。根据润滑膜的形成机理和特征可分为以下五种：流体动力润滑、流体静力润滑、弹性流体动力润滑、边界润滑和干摩擦状态。边界润滑 流体润滑润滑形式滑动轴承流体动力润滑流体动力润滑 流体动力润滑是由摩擦面间的相对运动，使收敛缝隙中的粘性液体产生压力，用以平衡外载荷，并使液体形成足够厚的油膜将两摩擦表面完全隔开。流体静力润滑 流体静力润滑是指利用外部的流体压力源（如供油装置），将具有一定压力的流体润滑剂输送到支承的油腔内，形成具有足够静压力的流体润滑膜来承受载荷，并将表面分隔开这样
6、一种润滑状态。它的主要优点：起动摩擦阻力小；使用寿命长；抗振性能好；运动精度高；可适应较广的速度范围。但需要专用的流体压力源。流体静力润滑系统按供油方式可分为：定压供油系统和定量供油系统。弹性流体动压润滑 当滚动轴承、齿轮、凸轮等高副接触时，实际承载面积极窄小，使得接触区内产生高达几千MPa的压力，导致较大的弹性变形。由于接触压力极高，润滑油粘度由于粘压效应会增加许多倍，因此弹性流体动压润滑就是考虑了摩擦副接触面的弹性变形和润滑油的粘压特性。弹性流体动压润滑 边界润滑 在不满足流体润滑的条件下，将润滑油加入到摩擦副表面所形成的表面膜也具有降低摩擦和减少磨损的作用，广义而言，这种润滑状态被统称为
7、边界润滑状态。边界润滑是介于流体动力润滑和固体摩擦之间的一种润滑状态，是一种润滑膜很薄的很不完整、摩擦表面有部分固体接触的润滑状态。在边界润滑条件下，润滑油的粘度对其润滑效果影响很小。此时起决定作用的是润滑油（尤其是润滑油中的添加剂）和摩擦副材料的物理化学性质，以及彼比相互作用形成的边界润滑膜的性质。边界润滑膜通常是通过物理吸附、化学吸附和化学反应的方式形成的。物理吸附膜 化学吸附膜化学反应膜典型零件的油膜厚度滚动轴承 0.13m齿轮 0.11m发动机滑动轴承 0.550m 其它滑动轴承 0.5100m头发直径：7580m；肉眼可见的最小尺寸：40m 2、润滑材料 润滑材料类型发动机油分类 S
8、AE粘度等级低温动力粘度mPa.s最大低温泵送温度下的粘度，mPa.s最大运动粘度(100)mm2/s最小 最大高温高剪切粘度(150,106s-1)mPa.s最小0W5W10W15W20W25W2030404050603250(-30)3500(-25)3500(-20)3500(-15)4500(-10)6000(-5)-30000（-35）30000（-30）30000（-25）30000（-20）30000（-15）30000（-10）-3.8-3.8-4.1-5.6-5.6-9.3-5.6 9.39.3 12.512.5 16.312.5 16.316.3 21.921.9 26.1
9、2.62.92.9(0W/40,5W/40,10W/40级)3.7(15W/40,20W/40,25W/40,40级)3.73.7试验方法ASTM D5293 ASTM D3829 ASTM D445ASTM D4683(ASTM D4741)SAE J3001994粘度分类 美国API汽油机油使用性能分类 API分类使用性能说明SH此类油1992年被认可，取代SG，与SG区别是采用CMA规则及基础油和粘度互换原则，比SG性能全面提高，用于推荐使用SG级油及较早的车辆。SJ 1996年认可，其性能与SH相同，但SJ加上GM过滤试验、150抗泡、高温沉积、凝胶指数等试验、磷含量从SH的0.12降
10、至SJ的0.10，适用于排放要求更严的汽车，也用于推荐使用SH、SG级油的车。SL 适用于2001年以后生产的新型高档轿车及赛车,如奔驰、宝马、法拉利等，满足欧III排放标准。GF-3同时加上节能（新油和运转6400公里后的油）要求。SM适用于2004年以后生产的新型高级轿车及赛车，如奔驰、宝马、法拉力等，满足欧IV排放标准。卓越的积碳、油泥抑制能力和抗氧化能力，降低机油消耗。GF-4同时加上节能（程序B）要求。美国API柴油机油使用性能分类 API分类使用性能说明CF用于1990年后生产的重负荷柴油机，比CE有更好的改善机油耗及活塞沉积物，也可用于推荐用CE的柴油机CF-4用于预燃式柴油机，
11、宽的柴油质量，包括含硫0.5，有效控制沉积物、磨损及含铜零件腐蚀，用于1994年后的柴油机及推荐用CD油的柴油机。CF-2 用于二冲程柴油机控制气缸和活塞环表面擦伤和沉积物，此油于1994年认可，也可用于推荐用CD油的柴油机。CG-4 用于高速重负荷四冲程公路（燃料含硫0.05）非公路（燃料含硫0.5）柴油的柴油机，尤其是符合欧排放要求的柴油机，可完全替代CD、CE、CF4、CG4级油。CI-4适用于采用废气再循环装置（EGR）的各种柴油发动机驱动的所有载重车型，满足欧排放法规的高速四冲程柴油发动机，可完全替代API CH-4、CG-4、CF-4使用。CI-4+适用于采用废气再循环装置（EGR
12、）的各种柴油发动机驱动的所有载重车型，满足欧排放法规的高速四冲程柴油发动机，在控制烟炱导致的粘度增长方面比CI-4更胜一筹，可完全替代API CI-4、CH-4、CG-4、CF-4使用。CJ-4适用于采用废气再循环装置（EGR）、选择性催化还原（SCR）、粒子捕捉器（DPF）等发动机尾气排放处理技术的各种柴油发动机驱动的所有载重车型，燃料的硫含量15g/g以下的车用柴油发动机润滑，满足欧排放法规要求。燃气发动机油的分类 燃气发动机油的分类 灰分%分类 分类无灰 0.15 0.1低灰 0.15灰分0.6 0.1灰分0.5中灰 0.6灰分1.5 0.5灰分1.0高灰 1.5 1.0 工业润滑油分类
13、标准：GB/T7631.1（按应用场合）：(等效:ISO6743/0-1981)组别 应用场合 组别 应用场合ABCDEFGHM全损耗系统脱模工业齿轮压缩机（含冷冻机和真空泵）内燃机主轴、轴承和离合器导轨液压系统金属加工NPQRTUXYZS电器绝缘风动工具热传导暂时保护防腐蚀汽轮机热处理用润滑脂的场合其它应用场合蒸汽汽缸特殊润滑剂应用场合 工业润滑油粘度等级GB/T3141-94(等效：ISO3448-1992)ISO粘度等级中间点运动粘度（40）mm2/s运动粘度范围（40）mm2/s最小 最大23571015223246681001502.23.24.66.8101522324668100
14、1501.982.884.146.129.0013.519.828.841.461.290.01352.423.525.067.4811.016.524.235.250.674.8110165品种数字类ISO粘度等级中间点运动粘度（40）mm2/s运动粘度范围（40）mm2/s最小 最大220320460680100015002200320022032046068010001500220032001982884146129001350198028802423525067481100165024203520以上表格中的粘度等级分类标准不适用于内燃机油和车辆齿轮油。润滑油产品的名称的一般形式：例：
15、LAN 32粘度对照表基于95 VI单级润滑油的粘度。ISO级别适用于摄氏40 C时。AGMA级别适用于华氏 100 F时。SAE 75W、80W、85W和5及10W适用于低温（低于 17 F=0 C)。100 F和210 F的相应粘度在表中列出。SAE90到250及20到50适用于 210 F(100 C)。v 理化性能指标：外观、色度、密度、粘度、粘度指数、闪点、凝点和倾点、水分、机械杂质、残碳、灰分、水溶性酸碱、酸碱值和中和值、氧化安定性、热安定性、油性和极压性、腐蚀和锈蚀、空气释放性、泡沫特性、抗乳化性、水解安定性、蒸发损失、馏程、苯胺点、橡胶适应性、剪切安定性等。润滑油的主要质量指标
16、润滑脂由80-90%的润滑油10-20%的增稠剂5%的添加剂填料可以把增稠剂想象成吸取润滑油的海绵润滑脂润滑脂 润滑脂是一种油膏状的润滑剂，在常温、常压下呈半固态油性软膏状。润滑脂是除润滑油外的另一类应用范围很广的重要润滑剂，广泛用于汽车、坦克、舰船、飞机以及其他机械，其组成与润滑油大不相同。润滑脂具有液态润滑油所没有的很多特性，例如：耐压性强。润滑脂在金属表面上的附着能力很强，它能在润滑油无法润滑的部位形成牢同的润滑膜，并承受很大压力。缓冲性能好。润滑脂用于做往复运动的机械中在很大冲击力和震动时能起缓冲作用，减弱或消除机械的震动，保证必要的润滑。不易流失。由于润滑脂能用于垂直表面或不密封的摩
17、擦部位，能保持足够的厚度，即使在离心力的作用下，也不至于流失，所以能保证可靠的润滑。密封性能和防护性能好。润滑脂的密封性能优于润滑油，它可以防止水分、灰尘、杂质和腐蚀性物质进入摩擦表面，保持摩擦表面清洁，防止其被锈蚀。粘温性能好。润滑脂的粘度受温度变化的影响比润滑油小，这是润滑脂特有的优良性能，因而适用于运动速度和温度变化幅度较大情况下的润滑。润滑脂虽具有很多优点，但它并不能完全取代液态的润滑油。由于润滑脂没有流动性，导热系数很小，因而不能进行循环润滑；它没有冷却和清洗作用；它的摩擦阻力较润滑油大，影响机械的效率；润滑脂的抗氧化安定性不如润滑油；润滑脂更换时比较麻烦，常需停机或拆卸机件，影响工
18、作。因此，润滑脂的使用范围受到一定的限制。润滑脂基础油的性能对比 基础油 粘温性 耐高温性低温流动性氧化安定性润滑性 抗燃性抗辐射性矿物油 一般 一般 一般 一般 优 差 一般超精制矿物油 一般良 良 良 良 优 差 差聚烯烃 优 良 优 良 优 差 差酯类 优 良 优 良 优 差 差硅油 优 优 优 良优 差 良 一般聚二乙二醇醚 差 优 差 优 良 一般 优聚苯醚 差 优 差 优 良 一般 优氟碳油 差 优 差 优 优 优-全氟醚 一般良 优 一般良 优 优 优-皂基润滑脂 单皂基（钙、钠、锂、钡、铝等）混合皂基（钙-钠）复合皂基（复合钙、复合铝、复合锂）非皂基润滑脂（无机和有机脂）无机脂
19、：如醇、胺 有机脂：有机脲、有机氟等润滑脂分类润滑脂按使用性能和用途分类润滑脂减摩润滑脂防护润滑脂密封润滑脂分散润滑脂通用减摩润滑脂高温减摩润滑脂低温减摩润滑脂极压减摩润滑脂专用减摩润滑脂通用防护润滑脂专用防护润滑脂封存防护润滑脂通用密封润滑脂专用密封润滑脂一般切削膏防锈切削膏增摩润滑脂润滑脂分类 等级锥入度外观 用途 0.1 毫米 000 445-475 流性极强 00 400-430 流体开式齿轮、变速箱0 355-385 半流体 等1 310-340 极软2 265-295 软轴承3 220-250 中等硬度4 175-205硬5 130-160 很硬 密封件、球磨机轴颈6 85-115
20、 极硬第三部分设备管理与油液监测设备管理现代设备的特点大功率、小体积、重量轻、高速化、精密化、功能多样化及高级化、微电子化、自动化、高可靠性、环境友好 对设备管理提出了更高的要求润滑是设备管理的重要方面设备管理、润滑与维修 设备维修是设备管理的重要内容 设备润滑是设备维修的重要组成部分 油液监测是设备润滑管理中的重要环节 油液监测是设备状态监测的主要手段之一设 备润 滑可维修性可 靠 性设计 制造用户全寿命装置、方式、材料、管理、监测 设备合理润滑（GB/T13608-92“合理润滑技术通则”）：在技术、经济允许条件下，为实现设备的可靠运行、性能改善、降低摩擦功耗、减少温升和磨损及润滑剂的消耗
21、量，对设备的润滑设计、润滑系统的运行操作和使用润滑剂的品种、性能等所采取的各种技术措施，国外称之为设备全优润滑。由于投资回报率，日本也称之为“润滑经济”。合理润滑需要投入，但投资回报率高-节约创造财富设备合理润滑主要技术内容（1）评估设备润滑当前存在的问题；（2）根据设备类型/工况/环境等条件合理选用润滑剂和润滑装置；（3）控制设备油液污染，实现主动维护；（4）对关键设备及需要按质换油的设备进行定期油液分析，了解设备润滑磨损状态，实现预知性维修；（5）建立规范的润滑管理制度并强化执行。设备合理润滑-企业有待开发的大金矿（1）提高设备可靠性，保障运行安全，减少停机损失和维修费用；（2）延长设备使
22、用寿命，降低购置费用；（3）降低能源消耗；（4）延长油品寿命，降低润滑油油耗；（5）减少对环境的污染，建设资源节约型、环境友好型社会。设备维修方式的进步失 效 后 修 理定 期 维 修 制先进的 预知性维修 状态监测传统的 主动维修 污染控制企业的部分润滑问题 润滑规程不清晰或没有；买最便宜的或最贵的润滑油；润滑知识老化或仅仅来自于润滑油厂商；润滑停留在几十年以前的水平，例如：使用机械油、有油就行；按时换油，而不是按质换油；类似的润滑问题重复出现。润滑污染控制的重要性 英国流体协会的液压系统寿命研究表明：液压油污染度为10/7时的系统寿命为24/21时的系统寿命的100倍。SKF的轴承寿命研究
23、表明：轴承润滑的污染状况可使轴承的寿命相差500倍。润滑新理念 工业骑在10um的润滑油膜上 润滑油（脂）是最重要的机械零部件，是维修工唯一能控制的部件 合理润滑可产生巨大的经济效益油液监测 通过定期检测设备中的在用润滑剂，来早期预报润滑剂劣化、润滑剂污染和部件异常磨损，以便及早采取措施，预防事故的发生。油液监测服务于设备维修 支持预防维修：延长维修周期、换油期 支持预知维修：早期预报故障，避免失 修和过修 支持主动维修：发现并消除故障的根本 原因，延长设备、零部件和油品的寿命上海润凯 外观、色度、密度、粘度、粘度指数、闪点、凝点和倾点、水分、机械杂质、残碳、灰分、水溶性酸碱、酸碱值和中和值、
24、氧化安定性、热安定性、油性和极压性、腐蚀和锈蚀、空气释放性、泡沫特性、抗乳化性、水解安定性、蒸发损失、馏程、苯胺点、橡胶适应性、剪切安定性等。润滑油的主要质量指标 润滑脂的主要质量指标 锥入度、滴点、蒸发性、氧化安定性、胶体安定性、水分、机械杂质、抗腐蚀性等。设备润滑状态异常停机警告 维修决策 油液监测设备磨损状态润滑油分 析 磨损颗粒成分与形貌分析 设备运转的真实状态正常 定期 注 意警 告强化方案 基础油添加剂变化表观、本质变化磨损金属污染金属添加剂油品常规理化分析油品质量合理选油按质换油设备润滑状态分析污染度测试液压系统其它系统红外光谱发射光谱直读铁谱分析铁谱旋转铁谱 磨损方式磨损类型磨
25、粒识别设备磨损状态分析直读铁谱分析铁谱滤膜分析计算机数据处理系统 专家经验监测数据 综合结论 分析判断监 测 报 告反馈信息用 户PQ指数磨损金属总磨损值红外光谱图发射光谱趋势图铁谱照片切削磨损切削磨损铁谱照片铝合金磨粒铝合金磨粒铁谱照片腐蚀磨粒腐蚀磨粒油液监测的成功关键采用状态监测系统获得有代表性的油样报告内容准确而完整对所报告信息正确诊断及时进行维护工作及时反馈用户的主要受益减少意外停机时间降低维修成本延长设备使用寿命提高投资回报实现按质换油，延长换油周期防止突发性重大设备事故和人身伤亡事故有利于节能和环保实现设备现代化科学管理1油液监测油品常规理化指标检测2油液监测铁谱分析或铁谱光谱分析3油液监测只适用于大设备4强调趋势分析和异常磨损分析，忽视理 化与油质分析5测试方法不规范，数据不准确油液监测的误区1不是多种检测方法的简单组合2摩擦学领域多学科综合应用技术3以最经济的手段获取最大的经济效益4强调“临床”实践经验积累和诊断准确性油液监测的实质 谢谢大家！演讲完毕，谢谢观看！