姜 勇 刘 鹏 杨申仲

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一、润滑材料

在机械的摩擦副之间加入某种介质，使其减少摩擦和磨损，这种介质称为润滑材料，有润滑油、润滑脂等，也称为润滑剂。由于摩擦副的类型和性质不同，对相应润滑材料的要求和选用也有所不同。现代的高精度、高速度、高效率的生产设备，对润滑材料的耐高温、高压、高速和耐腐蚀的要求越来越高。按摩擦副对润滑材料性能的要求，合理选用润滑材料，才能减小摩擦、降低磨损、延长设备使用寿命，从而达到节省能源、保证设备正常运转、提高企业经济效益的目的。

二、润滑油选用因素

每台设备说明书对设备润滑用油或用脂都作了明确规定，必须参照执行。如有可能自选油品，可参照下列因素。

1.运动速度

速度愈高愈易形成油膜，可选用低黏度的润滑油来保证油膜的存在，若选用的黏度高，则产生的阻抗大，发热量多，会导致温升过高。低速运转时，靠油的黏度承载负荷，应选用黏度较高的润滑油。往复运动和间歇运动时速度变化较大，不利于形成油膜，也应该用黏度较高的润滑油。

2.承载负荷

一般负荷越大选用油的黏度应愈高，低速重负荷应考虑油品的允许承载能力，边界润滑和重负荷摩擦副应选用极压性好的油。

3.工作温度

温度变化范围大时，应选用黏度高的油品。高温条件下工作应选用黏度和闪点高、灰分低以及残炭低的油品。低温条件下工作应选用黏度低、水分少、凝固点低的耐低温油。

4.工作环境

潮湿环境及有汽雾的环境应选用抗乳化性强、防锈性好的油品。尘屑飞扬的环境应注意防尘密封，并采用有效的过滤装置。有腐蚀性气体的环境应改善通风系统，并选用抗腐蚀性好的油品。

5.摩擦副的表面硬度、精度与间隙

当表面硬度高、精度高、间隙小时，应选用黏度低的油品；反之，则选用黏度较高的油品。

6.摩擦副的位置

对垂直导轨、丝杠、外露齿轮、链条、钢丝绳等，因润滑油容易流失，应选用黏度较高的油品。

7.润滑方式

循环润滑因供油量大，要求散热快，应选黏度较低的油品。人工间歇浇油时则选用黏度较高的油品。用油线、油芯、油毡及滴油杯等润滑时，应选用有抗氧化添加剂的油品。

8.液压系统

为了保证液压系统循环良好，运行稳定，应采用液压油或液压导轨油。选用时，要考虑工作温度、工作压力和油泵类型对黏度的影响。温度或压力高时，液压油的黏度应较高，反之应较低。工作温度较高时，齿轮泵、柱塞泵应选用黏度较高的液压油。

三、润滑技术的进展

多年来润滑技术取得很大进展，高效、节能、环保是今后润滑研究的发展方向，也是金属磨损表面技术的重要发展方向。

1.薄膜润滑

随着制造技术的发展，流体润滑的设计膜厚正在不断减少以满足高性能的要求。滑动表面间的润滑膜厚可达到纳米级或接近分子尺度，这时就在弹流润滑和边界润滑之间出现一种新的润滑状态即薄膜润滑。薄膜润滑的另一个特性是时间效应。在静态的接触区内的润滑膜厚度随时间基本不变；在高速情况下，膜厚度随时间增加而略有降低；在低速下，膜厚度随时间增加而不断增加。

2.润滑油添加剂

近20年来，润滑油添加剂的研制已取得了重大进展，为研究和应用高性能润滑剂奠定了基础，促进了润滑方式的改进。由于摩擦学和摩擦力化学的突破性进展，使润滑油添加剂的种类得以不断增加，性能不断提高，而且润滑油的复配技术也得到不断改进和成熟。

3.高温固体润滑

高温固体润滑主要体现在两个方面：高温固体润滑剂和高温自润滑材料。常用的高温固体润滑剂主要有金属和一些氧化物、氟化物、无机含氧酸盐、如钼酸盐、钨酸盐等，另外，还有一些硫化物，如PbS、CrxSy也可作为高温固体润滑剂。高温自润滑材料可分为金属基自润滑复合材料，自润滑合金和自润滑陶瓷等。金属基自润滑复合材料是指按一定工艺制备的以金属为基体，其中含有润滑组分的具有抗磨减摩性能的新型复合材料，它将润滑剂与摩擦副合二为一，赋予摩擦副本身以自润滑性能。自润滑合金是对合金组元进行调整和优化，使合金在摩擦过程中产生的氧化膜具有减摩特性。自润滑陶瓷包括金属陶瓷和陶瓷两大类。

4.绿色润滑油

绿色润滑油是指润滑油不但能满足机器工况要求，其油及其耗损产物对生态环境不造成危害。因此，以绿色润滑油取代矿物基润滑油将是必然的趋势。围绕绿色润滑油研究工作主要集中在基础油和添加剂上。基础油是生态效应的决定性因素，而添加剂在基础油中的相应特性和对生态环境的影响也是必须考虑的因素。从摩擦角度而言，绿色润滑油及其添加剂，必须满足油品的性能规格要求；而从环境保护的角度出发，它们必须具有生物可降解性，较小的生态毒性累积性。

5.纳米润滑材料

将纳米材料应用于润滑体系中，纳米材料具有表面积大、高扩散性、易烧结性、熔点降低、硬度增大等特点，不但可以在摩擦表面形成一层易剪切的薄膜，降低摩擦因数，而且可能对摩擦表面进行一定程度的填补和修复。

四、润滑油添加剂

为改善油品的性能及质量而添加一种或几种少量的化学物质，这种物质称为添加剂。添加剂的种类很多，从作用来看主要分为两类：一类用以改善润滑油物理性能；另一类用以改善润滑油化学性质。

1.润滑油添加剂工作原理

由于润滑油中加入了高效添加剂，而绝大多数添加剂是极性物质，这些极性物质与金属表面发生反应，形成化学吸附膜，代替了后来润滑膜，使膜更加牢靠，润滑性能更好。另外，摩擦副在局部高温度压下，添加剂分解出硫、磷、氯等极性物质，这些极性物质与金属反应，也会生成反应物，防止了胶合的发生。同时，由于添加剂的存在增加了接触面积，降低了接触应力；使表面逐渐趋于光滑，从而大大地改善了润滑状态。

2.润滑油添加剂的开发

长期以来，国内润滑油产品的开发，主要依靠国外添加剂公司提供核心技术，国内企业对国外技术进行适当调整以符合国内产品竞争的需要，没有自主的技术体系已经成为制约润滑油行业稳定发展的关键问题。

近年来采用合资方式与国外知名添加剂公司共同研发的新型多功能添加剂，不断跟进世界润滑油发展新潮流，同时不断与汽车制造商，液压泵等专业厂商合作开发高档润滑油产品，为满足类似南极、北极、航空航天等苛刻应用条件的符合API IV/V标准的PAO、酯类等合成型基础油也在小批量应用。

自从20世纪90年代末期开始，中国一些润滑油公司一起对国外生产的复合汽油机油添加剂与国内研制的同类产品进行使用性能的研究，试验结果表明通过调整国产润滑油添加剂的组成和比例，可以获得较优的试验结果。由于国际润滑油添加剂公司的核心技术是拥有一套先进合理的添加剂评价和筛选手段，确保在众多化合物中成功找出适宜在润滑油中使用的产品。中国润滑油企业在这方面的工作起步较晚，技术储备也不丰富。还要不断努力改变相对落后的局面。

3.添加剂的作用

（1）改善润滑材料的性能，降低油的凝固点，迅速消除油中的泡沫、改善黏温、黏滑特性、增加油膜强度等。

（2）保护油脂不氧化变质，延长油脂的使用寿命，提高抗氧化能力，提高抗腐能力，提高抗乳化性能。

（3）保护金属不受腐蚀，提高油的防腐性，钝化金属提高防锈能力。

（4）增强润滑油脂在恶劣工作条件下的工作能力，增强极压抗磨性，提高机件的抗擦伤能力，提高机件的磨损自修复能力。

润滑油添加剂按作用可分类成清净剂、分散剂、抗氧抗腐剂、极压抗磨剂、油性剂、摩擦改进剂、黏度指数改进剂、降凝剂等。添加剂的使用方法和用量应根据添加剂的出厂说明。有时需要配制成母液再混合于油中，有的需要用时加以稀释后再兑入润滑油里。如硅油需用10倍左右的煤油稀释后再兑入润滑油里。油溶性好的添加剂也可直接按比例掺入油中。通常要先进行少量试配，经过检验和试用，确认性能符合方可批量调配。

4.润滑油添加剂的应用

（1）某发电机分厂C61125A大型卧式车床由于原设计顶尖、活动托架载荷达18t，由于载荷加大，致使转速降低。长期以来，一直影响分厂的生产能力，降低分厂的生产效率，造成产品质量下降，（表面粗糙度达不到工艺要求；Ra3.2）只能加工重量在2000～5000kg的发电机，励磁机等转子。对于重量在8900～9800kg的发电机转子，由于主轴轴承负载过重，造成主轴转速下降，为了减轻主轴轴承的载荷，以使主轴转速升高，在转子中间增加一个滚动托架，但增加了调整卡钳，滚动托架找正时间，延长了产品的加工周期，而且转速只能达到40～50r/min，加工出的产品质量（表面粗糙度）不能满足工艺要求。后采取措施：在机床主轴箱机油（30#机械油）内，按润滑油油量比例添加5%的“万灵霸”润滑油添加剂。经过8个月试运行，主轴载荷重量在200～5000kg的发电机、励磁机转子，加工试验效果很好，机械、电器均未发现异常，加工出的产品精度达到工艺要求（表面粗糙度Ra1.6）。而后又对主轴载荷重量在8900～9800kg的发电机转子进行加工试验，低速40r/min逐渐升至80r/min，检测电机的启动电流、升速电流、运载电流的变化，均在正常范围内。后来又把转速上升到140～160r/min，用同样方法对机械、电器检测，均未发现异常变化，加工出的产品的质量满足工艺要求（表面粗糙度提高一级达到Ra1.6）。对机床主轴轴承用CMJ-1型冲击脉冲计检测，均无异常，证明机械磨损明显减小，轴承使用寿命延长。

（2）齿轮加工设备的工作台传动蜗轮副是齿轮加工设备的心脏。在厂家生产时蜗轮与工作台是配套加工制造，在更换时也必需是整套更换，该套备件价格一般占全机价格1/10以上。特别是加工多头（四头以上）蜗轮时，由于齿数少，工作台转动比一般要加快四倍以上，因此在专门滚齿机进行加工。从使用情况看。一般蜗轮副2～3年就要更换一次。针对这种情况，工厂将万灵霸添加剂加入滚齿机工作台润滑油箱中使用，3年多时间，蜗轮副磨损很小，从目前直观的情况看，可再使用2～4年，即加入添加剂后，蜗轮副比原来耐磨2～3倍。按一台滚齿机蜗轮副价值1.2万元计算，每年可节省费用4000元，而消耗2kg添加剂仅需600元左右。

（3）用滚齿机加工多头少齿的蜗轮，不仅蜗轮副磨损严重，同时滚齿机工作台的旋转导轨副磨损也是非常严重的，因此每2～3年在更换蜗轮副时，同时将工作台也一起更换。

在使用万灵霸后，对滚齿机工作台旋转导轨也出现非常明显的耐磨效果。从使用两年后拆卸情况看，精度仍然合格，没有明显的研痕出现，因此也不需要再刮研修复。这说明万灵霸添加剂对两个滑动导轨副表面起到了很好的润滑耐磨作用。

此外，万灵霸添加剂在插齿机、剃齿机、珩齿机，特别是精密磨齿机上，减少停修时间和修理工作量，应用均取得明显效果。

（4）提高齿面加工光洁度。工厂在加工钢坯齿轮时，对齿轮齿面光洁度有一定的要求。因此在切齿时，要求切削液具有良好的润滑、冷却、清洗和防锈作用。

两年来工厂在滚齿、插齿、磨齿机床的冷却液中添加3%～5%左右的万灵霸添加剂，使齿轮表面粗糙度比以前有明显提高。添加剂对齿面粗糙度的影响见表1。

表1 添加剂对齿面加工光洁度效果

（5）提高齿轮加工设备刀具耐用度。在加工钢质齿轮时，合理选用切削液可以有效地减少切削过程中的摩擦，改善散热条件，降低切削力和切削温度。因此，使用万灵霸添加剂对提高齿轮刀具耐用度，也是有效果的。

一般刀具的磨损可以分为三个阶段，即初期、正常期和急剧磨损期。其中正常期占使用时间的90%以上。使用万灵霸添加剂，利用其对金属不氧化的性能，达到延长刀具正常期。从工厂多年齿轮加工设备刀具使用规律来看，与采用添加剂的设备对比见表2

表2 提高齿轮加工设备刀具耐用度比较表

按每台设备每年消耗1kg冷却液添加剂计算，平均增加投资约300元，但由于刀具寿命延长，每台设备每年可节省刀具费用 1500～1800元。

5.万灵霸添加剂

为了适应生产设备不断向高效、高速、精密的发展方向和需求。万灵霸润滑油添加剂系列的型号也不断在增加。至2009年其系列由FORMULA 4-10至FORMULA 8-10至LB T-16是最新一代的型号。

该添加剂是通过化学工程技术制成，它是靠分子极化生成的油膜（万灵霸油膜厚度是1/100头发的厚度，在不改变油黏度的情况下，提高油膜强度10倍以上）来达到减少摩擦因数的，是一种强力抗磨节能减排的环保产品。产品不含任何腐蚀性，不含塑料微粒、聚四氟乙烯、二硫化钼、石墨和铅，不会对密封件有任何损害。

只要将3%～5%的（LB T-16）添加剂直接加入润滑油箱内，它就会发生化学分子反应，在机件表面产生一层柔韧的附着力超强的持久保护油膜，使内部部件之间接近零摩擦，从而释放动力极限，并延长机械工作寿命。该添加剂可以直接添加到新、旧内燃机和新、旧设备，以及高速车辆使用。

该添加剂在美、加等地区被广泛应用，加拿大万灵霸国际有限公司于1989年引进中国，多年来在国内企业的应用效果显著。

“万灵霸”系列润滑油添加剂根据不同的型号（包括FORMULA 4-10、FORMULA 8-10、LBT-16），分别适用于矿物油、合成油、润滑脂及润滑液中。

“万灵霸”可延长机器设备的使用寿命，对不同工具和设备，有2～5倍以上不同的的提高值。能减低磨损，能将内燃机和其他机械使用寿命延长。由于形成的特殊化学反应膜，对摩擦副表面有极优的保护作用，从而使机体磨损量降低80%以上。

提高润滑功能，从而减少机器的内部摩擦功，结果在输出同样功率的前提下减少消耗的能量，内燃机的油耗通常可节省5%～15%，对一些重型工程机械甚至可达30%～40%。经使用实例的测定，内燃机输出功率一般情况下可提高7.5%～11%。减少内燃机或压缩机的活塞和活塞环的积炭，改善燃烧过程，从而降低废气的污染程度，减少对环境的污染。

添加剂与润滑油按比例混合后，其黏度改变甚微。当在-40～310℃温度范围内发挥极佳的的润滑作用；当在310℃及以上温度时运转，可降低机械转动部位的温升；当在-40℃以下时仍可随意流动，发挥润滑作用，使发动机在寒冷地带仍能便于启动。

降低金属表面滑动接触时所产生的噪声。在液压系统中应用时，可降低运行的温升和噪声，减少密封件的磨损。

当油泵损坏或油管堵塞而导致润滑点缺油时，已形成的润滑膜仍能支持机器安全运转，不会突然“咬死”。用循环水冷却的内燃发动机，由于水箱或水泵突然损坏而导致冷却水断流时，机器的温升不会过分增高，仍可保证机器安全运转一段时间（有一例可长达40h）。

“万灵霸”添加剂内含适度的碱性，能延缓油的氧化和酸化，从而延长其工作寿命，一般可达2～3倍，延长润滑油的储存周期。特别能抗止内燃机因高硫量燃油（如重柴油）不完全燃烧后产生的含硫化合物，通过活塞和活塞环之间而进入曲轴箱的润滑油中所引起的酸化腐蚀作用和导致油黏度变化变质的不良作用。添加剂中含有清洁剂和弥散剂，有极优的清洁功能，能将粘附于机件上的积垢油泥、残渣、积炭等清洁干净，并通过极性化的作用，使之聚集于油箱底部，便于清理。也可以减少润滑油不洁而产生的颗粒性磨损。添加剂的化学反应膜附着力特强，其柔韧的油膜形成一层垫子作用，从而吸引机器运转时所产生的振动，减少振动。

6.“万灵霸”添加剂适用范围

（1）各类内燃发动机、空气压缩机、蒸汽机、水泵等的曲轴箱，特别是在极寒冷地区使用的发动机要在低温下起动、极为有利。汽轮机、燃气轮机、水轮机、发电机、电机、离心机、离心泵等高速运转机器设备。

（2）汽车、运输设备的变速箱和传动机构、前后桥差速箱。手控或自动控制的动力传动机构。鼓风机和压缩机、风动工具和设备。工业用的齿轮箱、蜗杆蜗轮传动机构，及终端传动机构。特别是在蜗杆蜗轮传动机构中，对降低发热、减少磨损有明显效果。

（3）各种型式的滑动轴承和滚动轴承（包括用稀油润滑及润滑脂润滑）。据协和式超音速机使用后，高速滚动轴承的疲劳寿命提高至7倍，而温升、噪声和振动也显著地降低。

（4）液压系统（包括以油剂或水剂作液压介质的）能显著地降低运行噪声、发热和磨损。

（5）农业、林业、及木材加工机械，矿山设备等。

（6）金属切削机床，能有效地保护精密的丝杠、导轨，可以消除爬行现象。金属切削加工用冷却剂，可以成倍地提高刀具寿命和提高工件的光洁度。

（7）航海轮机及海轮的附属设备（具有很好的防蚀作用，适用于在海水的强腐蚀气氛环境中工作。

（8）高温作业机械，如冶金、9LUM等设备和低温作业机械。

（9）“万灵霸”系列润滑油添加剂不宜用于摩擦无级变速器、锁紧式差动机构，迭片或带式传动系统，摩擦式调速器等，以及要靠摩擦力传递动力功能的地方（但可用于油浸片式离合器）。