评估添加剂性能的实验
四球磨损实验机
点接触 高载荷
试验后测量磨损痕迹直径
评估润滑油的抗磨损性能以及极压添加剂的有效性
润滑材料和系统
机械设计专业
环块试验机（抗磨损试验）
线性接触 中等载荷
试验后测量重量的损失和磨痕的宽度
润滑材料和系统
机械设计专业
润滑脂及其主要性能
润滑脂是一种凝胶状润滑剂，俗称黄油 组成：基础油+稠化剂+添加剂+澎润土
性能指标：针入度、滴点、析油量、机 械杂质、灰分、水分
优点：密封简单、不易流失、维护简单；对速度和温 度不敏感 缺点：摩擦损耗大、机械效率低，不适宜高速场合
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机械设计专业
润滑脂及其主要性能
针入度：表征润滑脂稀稠
承载 针入度 脂变稠 摩擦阻力
滴点：润滑脂受热后开始滴落的温度，表征耐高温的能力
温度 (F)
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润滑油的粘压特性
粘度－压力关系 压力 粘度
Barus粘压方程
0e
ap
原因：分子引力加大
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润滑油的理化特性
• 油性(润滑性)—表面吸附性能(边界润滑和粗糙表面) • 闪点(安全性)—瞬时燃烧和碳化温度 (闪点-使用温度>30~40℃) • 燃点(高温性)—长时间连续燃烧的温度 • 凝点(低温性)—冷却，液体不能流动的临界温度 • EP值(极压性)—重压下油膜破裂的最大接触载荷(PB)
纯合成油：粘度稳定，良好的润滑膜，冬夏都润滑良好， 用于航空、航天、军工、原子能等重要场合 先进炼制工艺，分子排列整齐，分子链稳固抗外力强 热稳定性、抗氧化性
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润滑油的理化特性
(1) 粘度 流体抵抗变形的能力称为粘度，以流体内摩擦阻力表示
两平行板之间的油：层流流动 各油层以不同速度
cSt(厘斯)
1 cSt 10 2 St 10 6 m 2 / s
相对粘度 动力/运动粘度难测，常用特定粘度计测定相对粘度 1）恩氏粘度 2）雷氏粘度 3）赛氏粘度 中国+俄+欧盟多数国家 英国 美国
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润滑油的粘温特性
粘度－温度关系 润滑油粘度 VS 温度: 指数关系
1 Pa s 1 N s / m
2
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运动粘度 & 相对粘度

运动粘度 (润滑油的粘度) 用于流体动力学计算 定义：动力粘度 与同温下该流体密度 的比值
国际单位制 单位换算
m2 / s
2
物理单位 cm / s
2 mm /s 常用单位
称为 St (斯)
第五讲
润滑材料
合肥工业大学机械设计专业
润滑材料和系统
机械设计专业
润滑材料是用来减少摩擦表面间的摩擦、磨损和表 面损伤的材料。
润滑油
润滑材料
润滑脂
润滑材料和系统
机械设计专业
你的车用什么油？
一些机油四升装售价达几百元：统一经典纯合成、美孚一号 昂贵的润滑油有什么特殊地方？ 润滑油由基础油和各类添加剂构成，基础油分合成油和矿物油
滴点-润滑脂工作温度 > 20~30℃
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润滑脂分类
以皂基分类
钙基脂：中度耐水，轻中载荷； ----应用最广 钠基脂：高温，但不耐水； 锂基脂：多用途，性能最好； 铝基脂：高度耐水性，航运机械 特种润滑脂：特种合成油、添加剂、稠化剂
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固体润滑剂
固体润滑 在摩擦面间用粉状或薄膜状固体进行润滑 不能用润滑油的场合：高温、低速重载；真空、辐射等 种类：MoS2、 PTFE、 石墨、 氟化石墨、 WS2、 纳米材料
u 移动
u V0 u0贴近移动源自的油层速度贴近静止板的油层速度
油层间剪应力
与油层速度梯度

du dy
du dy
成正比
( 牛顿流体粘性定律)
比例常数，即动力粘度
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动力粘度
流体剪切应力和速度梯度之比 使长宽高各 1m 的流体上下两面 产生 1m/s 的相对滑动所需施加 的力为 1N ，则为 1 个国际单位 制的动力粘度，记为 Pa.s
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3.连续润滑
3、油浴、油环和溅油润滑 —中速、中载的重要机械 连续供油，冷却 转动件的圆周速度为1m/s ≤ v ≤ 10～15m/s
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4.强制送油润滑
用泵将压力油送到润滑部位，克服旋转零件表面的离心力
优点：给油量大，冷却效果好。易控制供油量，可靠性好 用于大型、重载、高速、精密、自动化设备
• 酸值(腐蚀性)—含酸性物质指标(润滑剂变质)
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润滑油添加剂
添加剂----为了改善润滑剂品质和性能而添加的物质 作用----提高油性、极压性、延长使用寿命、改善性能
油性添加剂 极压添加剂 种类
分散净化剂 消泡添加剂 抗氧化添加剂 降凝剂 增粘剂
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Slotte粘温方程
100000 10000 1000 100 10 1 -30 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300
t 0 t0 / t
m
温度
粘度
气体：相反
粘度 (cSt)
环烷烃 ISO 68 (低 粘度指数)
PAO ISO 68 (高粘度指数)
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2.滴油润滑
油杯润滑，靠油的自重滴向润滑部位 优点：构造简单、使用方便 缺点：给油量不易控制，振动、温度和液面的高低 都会改变滴油量。
油绳、油垫润滑
油绳浸在油中，利用毛细管虹吸作用进行供油。 优点：过滤，连续均匀。 缺点：油量不易调节，会停止供油(水分>0.5％); 油绳易被卷入摩擦面。用于低、中速机械
三种方式：
全损耗性润滑：柱塞泵把油送至润滑点，经过摩擦副后不再循环。需 油量较少的设备。无冷却、清洗效果，浪费严重 循环润滑：油池内油通过泵从送至摩擦副后又回流到油池内循环使用 集中润滑：由一个中心油箱向数个润滑部位供油。用于有大量润滑点 的机械设备：整个车间或工厂。可手工操作，也可自动配送油量。 优点：可任意连接多润滑部位，适应润滑部位的改变，精确分配润滑剂， 易实现自动化，预润滑，控制润滑剂流动状态，简化维修 缺点：集中润滑系统发生故障可致整机停车，结构复杂。
使用方式：
1.作为添加剂调和在润滑油中 2.涂覆、烧结或沉积在表面形成覆盖膜 3.混入金属或塑料粉末中烧结成型
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润滑方式
1、手工定期润滑(用油量少) —低速、轻载或不连续运转 设备：油枪
油注入油孔，沿着摩擦副对偶表面扩散以进 行润滑。 优点：最普遍、最简单，用油量少。 缺点：油量不均、不连续、无压力，不可靠 (人工)，适用于开式齿轮、链条、钢丝绳及矿 山农用机械