CN102455354A

CN102455354A - 润滑油性能的评价方法

Info

Publication number: CN102455354A
Application number: CN2010105205137A
Authority: CN
Inventors: 何晓瑛; 杨云飞; 益梅蓉; 周霞; 俞巧珍; 周杰; 王雁; 丁悦; 孔吉霞
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp
Priority date: 2010-10-26
Filing date: 2010-10-26
Publication date: 2012-05-16
Anticipated expiration: 2030-10-26
Also published as: CN102455354B

Abstract

本发明涉及润滑油性能的评价方法，主要解决现有技术存在不能较好地反映润滑油的实际使用性能的问题。本发明通过采用依次包括以下步骤：a)将润滑油和水的混合物，在温度10～185℃、气体流量50～400毫升/分钟条件下老化反应50～3000小时；其中，润滑油与水的体积比为(1～10)∶1，所述气体选自空气或氧气；b)将a)步骤得到的老化产物脱除其中的水，得到老化后的润滑油；c)测试老化后的润滑油的抗乳化性和极压抗磨性，以评价所述润滑油的性能的技术方案较好地解决了该问题，可用于润滑油特别是齿轮油的评价中。

Description

润滑油性能的评价方法

技术领域

本发明涉及一种润滑油性能的评价方法。

背景技术

齿轮机构是主要的机械传动装置之一，其具有传递功率范围大、传动效率高等特点，可广泛应用于冶金、采矿、化工等各行各业。随着齿轮制造技术的进步及应用条件的多样化，齿轮传动设备正逐渐向大功率、小型化发展。冶金、矿山、水泥等行业是齿轮设备应用的重要行业之一，其齿轮的变速比和齿面接触应力大，齿面的接触状态与负荷在运动中也会随时发生非连续性变化，并导致齿面间局部温度超高，部分场合甚至可高达几百度。但是，冶金、矿山等行业设备常处于重载、高温、多水及多粉尘污染的环境条件下，这些应用条件都对润滑齿轮的油品提出更高的性能要求，特别是对其在潮湿、多水、高温等环境下的抗乳化性、极压抗磨性提出了更高的要求。

目前，国内外有单独用于评价工业齿轮油抗乳化性和极压抗磨性的试验方法。评价工业齿轮油的性能时，均是采用工业齿轮油新油，分别测试其抗乳化性和极压抗磨性。各试验方法如下：

1、抗乳化试验方法

GB/T 8022《润滑油抗乳化性能测定法》，等同采用美国试验与材料协会标准ASTM D2711-74(79)《润滑油抗乳化性能测定法》。

2、极压抗磨性试验方法

GB/T 3142《润滑剂承载能力测定法(四球法)》；

GB/T11144《润滑油极压能力测定法(梯姆肯试验机法)》，参照采用美国试验与材料协会标准ASTM D 2782-77(82)《润滑油极压性能测定(Timken试验法)》；

SH/T0189《润滑油抗磨损性能测定法(四球机法)》，参照采用美国试验与材料协会标准ASTM D 4172-82《润滑液抗磨性能试验方法(四球法)》；

SH/T 0306《润滑剂承载能力测定法(CL-100齿轮机法)》，参照采用英国石油学会标准IP 334-80《润滑剂承载能力测定法)》。

但是，采用上述方法进行评价，符合相关标准要求、且质量相当的工业齿轮油产品在实际工况齿轮设备上应用时，出现了不同的应用结果，尤其在抗乳化性能方面差异很大。说明上述评价方式不能较好地反映齿轮油的实际使用性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有评价技术存在不能较好地反映润滑油的实际使用性能的问题，提供一种新的润滑油性能的评价方法。该方法能较好地反映润滑油的实际使用性能，特别是能较好地反映润滑油的抗乳化性能。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种润滑油性能的评价方法，依次包括以下步骤：

a)将润滑油和水的混合物，在温度10～185℃、气体流量50～400毫升/分钟条件下老化反应50～3000小时；其中，润滑油与水的体积比为(1～10)∶1，所述气体选自空气或氧气；

b)将a)步骤得到的老化产物脱除其中的水，得到老化后的润滑油；

c)测试老化后的润滑油的抗乳化性和极压抗磨性，以评价所述润滑油的性能。

上述技术方案中，温度优选范围为50～80℃。气体流量优选范围为150～200毫升/分钟。老化反应时间优选范围为100～2000小时。润滑油与水的体积比优选范围为(2～6)∶1。a)步骤的老化反应优选方案在催化剂存在的情况下进行，所述催化剂选自铜、钢、铝、镁或银中的至少一种，催化剂表面积与润滑油量之比为0.05～0.4厘米²/克润滑油，优选范围为0.1～0.3厘米²/克润滑油。所述润滑油选自齿轮油、液压油、汽轮机油、船用油或车用油，优选方案为选自齿轮油。

本发明方法中所使用的金属催化剂，以金属丝为好。实验时，可将金属丝绕制成螺旋状，使之能全部浸入待评价润滑油和水的混合物中。

本发明方法实施时，将润滑油样与水装入试验管，然后将其置于加热油浴中，通过电子控温仪恒定油浴温度，通过搅拌桨均匀油浴温度，确保试验管中的水一油混合物低于加热油浴液面。将玻璃空气导管插入到试验管中，调节气体流量达到稳定状态，记录试验开始时间。根据试验方案，固定时间停止全部试验并评价各油品的抗乳化性和极压抗磨性；也可以阶段性停止试验，取用单一或多个油样进行油品的抗乳化性、极压抗磨性测试。试验结束后，采用静置或者离心等方式将试验油样中的水脱除，以评价油品在老化后的抗乳化性、极压抗磨性变化情况，以及与实际运行的相关性。其中，采用GB/T 7305《石油和合成液水分离性测定法》测定油品的抗乳化性能；采用GB/T 3142《润滑剂承载能力测定法》测定烧结负荷、综合磨损指数，采用SH/T0189《润滑油抗磨损性能测定法(四球机法)》测定油品的磨斑直径，以这两个指标反映油品的极压抗磨性能。

本发明方法中与润滑油混合的水，可以是蒸馏水；自来水，自来水中可以加入阻垢剂、絮凝剂；海水，包括天然海水、合成海水；工业水，包括工业原水，工业原水中可以加入阻垢剂、絮凝剂。本发明方法中使用的铜可为电解铜丝，钢可为优质碳素结构钢。

本发明方法通过将润滑油老化后再进行抗乳化性、极压抗磨性的性能测试，模拟了工业润滑油特别是工业齿轮油潮湿、多水的运行环境，对采用常规的抗乳化性、极压抗磨性试验方法进行评价且性能相当，但在工业设备实际运行效果尤其是抗乳化性能差异较大的不同润滑油，具有较好的区分性；并与实际应用效果具有良好的相关性，取得了较好的技术效果。

下面通过实施例对本发明作进一步阐述。

具体实施方式

【实施例1】

将某320工业齿轮油1、320工业齿轮油2、320工业齿轮油3、320工业齿轮油4等各300毫升分别和75毫升自来水(油∶水＝4∶1)倒入试验管中进行试验；每间隔7天补自来水40毫升；油浴温度控制在60℃，空气流量为167毫升/分钟；试验1800小时后停止试验，静置放置，并分离下层水分获得上层油样。

油样分析采用GB/T 7305《石油和合成液水分离性测定法》测定油品的抗乳化能力；采用GB/T 3142《润滑剂承载能力测定法》测定烧结负荷、负荷磨损指数，以及采用SH/T0189《润滑油抗磨损性能测定法(四球机法)》测定油品的磨斑直径，以这两个指标反映油品的极压抗磨能力。试验评价结果见表1。

按照GB5903-1995《工业闭式齿轮油》产品标准规定，要求采用GB/T8022抗乳化试验方法进行工业齿轮油的抗乳化性能测试。由于GB/T8022试验方法较为复杂，试验周期较长，在工业齿轮油研究及应用中部分也采用GB/T7305试验方法进行工业齿轮油的抗乳化性能测试。大量试验经验证明：不同工业齿轮油采用GB/T7305抗乳化试验测试如其试验结果在10～30分钟内，其采用GB/T8022方法测试的油品抗乳化性能相当。

从表1的数据可以看出，320工业齿轮油1和其他工业齿轮油在新油状态时其抗乳化时间均在10～30分钟左右，说明它们的抗乳化性能相当。此外，从各新油的烧结负荷、磨斑直径和负荷磨损指数看，各油品新油的极压抗磨性能也相当。但在老化试验后320工业齿轮油1抗乳化性能、极压性能下降较快。320工业齿轮油3和320工业齿轮油4的抗乳化性能、极压性能变化不大。通过【实施例1】的试验，可以看出320工业齿轮油3和320工业齿轮油4的抗乳化性能、极压性能相当，性能最好，其次是320工业齿轮油2，最差的是320工业齿轮油1。

【实施例2】

将某320工业齿轮油1、320工业齿轮油2、320工业齿轮油3、320工业齿轮油4各300毫升分别和75毫升工业水(油∶水＝8∶2，自来水中加入5ppm工业阻垢剂羟基亚乙基二膦酸和5ppm混凝剂聚合氯化铝)倒入试验管中进行试验；每间隔7天补工业水(自来水加入5ppm工业阻垢剂羟基亚乙基二膦酸和5ppm混凝剂聚合氯化铝)40毫升；油浴温度为70℃，空气流量为180毫升/分钟；试验1000小时后停止试验，静置放置，并分离下层水分获得上层油样。

油样分析评价条件同【实施例1】，试验评价结果见表2。

从表2的数据可以看出，与【实施例1】相比，随着老化试验温度、通入的气体流量的增加，虽然试验时间降低到1000小时，但各油品老化后的抗乳化时间、极压抗磨性能均发生了更大变化，尤其是320工业工业齿轮油1，其老化后油品已经无法分层，说明其抗乳化性能已变差，磨斑直径也增加较大。通过【实施例2】的试验，可以看出各齿轮油抗乳化性能等区分性更大，其中320工业齿轮油3仍维持了较好的抗乳化性能、极压抗磨性能，相比较而言最优；其次是320工业齿轮油4，其与320工业齿轮油3相比抗乳化性能差一些，但仍可维持较好的极压性能；而320工业齿轮油2的抗乳化性能和极压性能也下降较快，其抗乳化性能介于320工业齿轮油1和320工业齿轮油4之间，极压性能下降至与320工业齿轮油相当水平。因此，各齿轮油抗乳化性能和极压性能优劣为：320工业齿轮油3最优，其次是320工业齿轮油4，再次者为320工业齿轮油2，320工业齿轮油1最差。

【实施例3】

将300毫升某320工业齿轮油1、320国产320工业齿轮油2、320工业齿轮油3、320工业齿轮油4分别和130毫升工业水(油∶水＝7∶3，自来水加入5ppm工业阻垢剂羟基亚乙基二膦酸和5ppm混凝剂聚合氯化铝)倒入试验管中进行模拟试验，试验管中同时加入铜丝和钢丝(钢丝：优质碳素结构钢，符合GB 699中08号的要求，直径1.6毫米，长3.00米。铜丝：电解铜丝，纯度99.9％，符合GB 466中二号铜的要求，直径1.6毫米，长3.00米，两根金属丝并排绕制成螺旋状，使之能全部浸入齿轮油中)；每间隔7天补水(自来水加入5ppm工业阻垢剂羟基亚乙基二膦酸和5ppm混凝剂聚合氯化铝)65毫升；油浴温度70℃，空气流量为180毫升/分钟；试验时间500小时，试验停止后，采用离心方式进行分水并取得上层油样。

油样分析评价条件见【实施例1】，试验评价结果见表3。

从表3的数据可以看出，在老化试验中加入铜丝和铁丝催化剂后，油品老化速度加快，在500小时试验后320工业齿轮油1在大于120分钟的情况下油水不能得到有效分离，说明其抗乳化性能已经变差。通过【实施例3】的试验，可以看出各齿轮油性能优劣为：320工业齿轮油3最好，320工业齿轮油4次之，再次者为320工业齿轮油2，而320工业齿轮油1最差。

【实施例4】

各320工业齿轮油在实际工况的应用情况：上述各工业齿轮油均在某钢厂的轧机设备(该设备为上世纪八十年代从日本引进设备)上进行过使用，具体的使用情况见表4。

从表4的数据可以看出，320工业齿轮油1等四个油品其新油抗乳化性能、极压性能相当，但在现场齿轮设备上实际运行的效果有较大差异。320工业齿轮油1在使用2个月后油品就出现了大量乳化现象，不能分层，水含量高达27％，并导致设备停机；320工业齿轮油2和320工业齿轮油3也分别在使用7个月和13个月后出现了类似问题；而320工业齿轮油3在实际运行18个月后油品仍能保持较好的抗乳化性能和极压抗磨性能，是四个油品中最好的。即四个油品的实际使用效果优劣为：320工业齿轮油3最好，320工业齿轮油4次之，再次者为320工业齿轮油2，而320工业齿轮油1最差。这与【实施例2】和【实施例3】中各油品性能优劣排序一致，说明本发明与实际应用效果具有良好的相关性。

Claims

1.一种润滑油性能的评价方法，依次包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述润滑油性能的评价方法，其特征在于温度为50～80℃。

3.根据权利要求1所述润滑油性能的评价方法，其特征在于气体流量为150～200毫升/分钟。

4.根据权利要求1所述润滑油性能的评价方法，其特征在于老化反应时间为100～2000小时。

5.根据权利要求1所述润滑油性能的评价方法，其特征在于润滑油与水的体积比为(2～6)∶1。

6.根据权利要求1所述润滑油性能的评价方法，其特征在于a)步骤的老化反应在催化剂存在的情况下进行，所述催化剂选自铜、钢、铝、镁或银中的至少一种，催化剂表面积与润滑油量之比为0.05～0.4厘米²/克润滑油。

7.根据权利要求6所述润滑油性能的评价方法，其特征在于催化剂表面积与润滑油量之比为0.1～0.3厘米²/克润滑油。

8.根据权利要求1所述润滑油性能的评价方法，其特征在于所述润滑油选自齿轮油、液压油、汽轮机油、船用油或车用油。

9.根据权利要求8所述润滑油性能的评价方法，其特征在于所述润滑油选自齿轮油。