浅谈运动粘度对润滑油的重要性

闽西职业技术学院

毕业论文

浅谈运动粘度对润滑油的重要性

系 别： 化学工程系

年 级：

专 业：

指导老师：

答辩日期： 2013年06月04日

浅谈运动粘度对润滑油的重要性

内 容 摘 要

粘度：粘度就是液体的内摩擦。石油产品受外力的作用而发生相对移动时，分子间产生的阻力为粘度。粘度反映油品的内摩擦力，是评价油品流动性的最基本指标，是各种润滑油 分类分级、质量鉴别和确定用途的重要指标。工业润滑油以40℃的运动粘度来划分， 内燃机油以100℃运动粘度来划分。必须正确选用粘度，过大，启动困难，消耗动 力，过小，降低油沫支撑能力，增加磨损。馏程增高粘度增加，精制加深粘度降低。

运动粘度（ν）：是油品在重力作用下流动内摩擦力的量度，是动力粘度与 密度之比，单位斯（St）,常用厘斯（cSt）。

关 键 词：粘度 摩擦力 重要指标

目 录

一 绪论……………………………………………………………………………………………4

1.1课题研究及背景 ................................................................................................................ 5

二 理化指标对润滑油性能的影响 ................................................................................................. 6

2.1 影响润滑油性能的主要指标 ........................................................................................... 6

2.1.1 水分 ....................................................................................................................... 6

2.1.2 倾点 ....................................................................................................................... 7

2.1.3 闪点 ....................................................................................................................... 7

2.1.4 氧化安定性 ........................................................................................................... 7

2.1.5 粘度指数 ............................................................................................................... 8

三 运动粘度对润滑油的重要性 ..................................................................................................... 8

3.1 运动粘度基本知识 ........................................................................................................... 8

3.1.1运动粘度 ................................................................................................................ 8

3.1.2 运动粘度的表示 ................................................................................................... 8

3.2 运动粘度等级与润滑油 ................................................................................................... 9

3.2.1 润滑油的分类 ....................................................................................................... 9

3.2.2 运动粘度对润滑油组成的意义 ........................................................................... 9

四 润滑油运动粘度实验 ............................................................................................................... 11

4.1 实验方法概要 ................................................................................................................. 11

4.2 实验仪器 ......................................................................................................................... 11

4.3.1设置恒温浴 .......................................................................................................... 11

4.3.2 清洗粘度计 ......................................................................................................... 12

4.3.3 开始试验 ............................................................................................................. 13

4.3.4 数据处理 ............................................................................................................. 14

4.3.5 注意事项 ............................................................................................................. 15

4.4 实验分析 ......................................................................................................................... 15

4.4.1 影响实验结果的因素 ......................................................................................... 15

4.4.2 运动粘度直接决定润滑油的等级 ..................................................................... 16

4.4.3 检测润滑油运动粘度的意义 ............................................................................. 17

五 小结……………………………………………………………………………………………17

六 参考文献………………………………………………………………………………………18

一 绪论

1.1课题研究及背景

据《2013-2017年中国润滑油行业市场需求预测与投资战略规划分析报告》显示，2002-2011年，我国润滑油消费量从409万吨增长到710万吨，年均增速为6.32%，是全球市场为数不多的一直保持增长的市场之一。2012年，受全球经济下滑的影响，国内润滑油需求下降，实际消费量较上年基本持平。

我国润滑油市场在未来5年中仍将以每年5%左右的速度增长，前瞻网预计到2015年，我国润滑油消费量有望超过800万吨;预计到2020年，我国的润滑油消费量会超过美国。

中国工业呈现直线上升的趋势，铁矿石、冶炼、精密仪器制造对润滑油的需求成倍增长，而在汽车后市场时代，中国成为了国际车用润滑油的必争之地。2012年润滑油行业，最令人兴奋的是本土品牌的兴起，打破了国际润滑油巨头及国内垄断企业一头独大的局面。

国内汽车工业对高档润滑油的旺盛需求带动了技术研发和产品的不断升级。确定自己的市场竞争能力，在强手如林的中国车用润滑油行业立于不败之地，这是广大的车用润滑油企业发展的方向和努力的目标所在，车用润滑油企业参与市场活动，在市场竞争中要取得主动权，必须依据市场营销环境的现状、发展趋势和企业自身的主客观条件，科学而合理地制定企业的发展策略和努力目标。将品牌建设、产品优化与市场拓展三方关系协调统一并形成战略部署，以品牌为保障，以产品带市场，成为国内润滑油市场的发展趋势。

1.2 课题研究内容

本文根据润滑油国家标准、润滑油行业标准的相关理论知识，以及对润滑油相关试验的分析。对于润滑油影响性能主要方面有40℃运动粘度、100℃运动粘度、水分、倾点、闪点、氧化安定性、粘度指数、铜片腐蚀、抗泡性能、剪切安定性、最大无卡咬负荷（Pb）、烧结负荷（PD）及抗磨性能等。其中，运动粘度是决定润滑油的油品性能及种类的最关键因素。

本文主要分为五大部分：

第一部分：绪论。阐述润滑油在国内的行业前景，介绍本课题研究背景及研究内容。

第二部分：阐述理化指标对润滑油性能的影响。

第三部分：说明运动粘度对润滑油的重要性

第四部分：运动粘度的实验过程及计算。根据实验过程对润滑油的运动粘度对油品性能及粘度等级分类进行分析。

第五部分：总结。对本文的理论知识以及实验分析进行总结。

二 理化指标对润滑油性能的影响

2.1 影响润滑油性能的主要指标

2.1.1 水分

水分的危害：

1）水分会加速油品的老化和胶化；

2）水分蒸发时要吸收热量，所以燃料油中水分降低其热效应；

3）水分使燃烧过程恶化，造成气缸结炭增多，气缸磨损；

4）低温下，燃料油中的水分易结冰，堵塞输油导管和滤清器；

5）润滑油中水分不仅引起发动机零件腐蚀，而且会破坏润滑油膜。

水分在燃料油和润滑油中主要以溶解水、乳化水和游离水的形式存在。对于润滑油中的水分分离方法主要是以加热升温，使水蒸发。

2.1.2 倾点

润滑油的倾点是油品规格项目中的一项重要指标,所谓倾点是试样在规定的条件下冷却时,能够流动的最低温度。倾点对于润滑的效果有一定的影响，不同的润滑油的性能指标不一样，使用时要注意，有时候同一种油的性能也会发生变化。倾点偏高，油品的低温流动性就差。人们可以根据油品倾点的高低，考虑在低温条件下运输、储存、收发时应该采取的措施，也可以用来评估某些油品的低温使用性能。

2.1.3 闪点

石油产品在规定的条件下加热到它的蒸气与空气形成的混和气，接触火焰发生闪火时的最低温度。闪点可表示油品的蒸发性，用以判断油品馏分组成的轻重。闪点是一个安全指标，用以鉴定油品发生火灾的危险性。闪点≤45℃属于易燃液体，闪点＞45℃属于可燃液体。测定闪点可检查是否混油或使用过的润滑油是否被轻质燃料稀释。

2.1.4 氧化安定性

氧化安定性是石油产品抵抗大气或氧气的作用而保持其性质不发生永久变化的能力。油品在储存和使用过程中，和空气接触而氧化是不可避免的。接触的时间越长，温度越高，氧化的程度就越深，使油品的某些性质发生不可逆转的变化，如酸值增高、粘度增大、沉淀物增多、颜色变深等等，这些变化大大缩短了油品的使用寿命。油品的氧化安定性的所用基础油的性质、精制深度、添加剂的特性及质量、配伍性、调制工艺有密切关系。

2.1.5 粘度指数

粘度指数表示一切流体粘度随温度变化的程度。粘度指数越高，表示流体粘度受温度的影响越小，粘度对温度越不敏感。粘度指数是由40℃运动粘度和100℃运动粘度计算得出。

三 运动粘度对润滑油的重要性

3.1 运动粘度基本知识

3.1.1运动粘度

运动粘度即流体的动力粘度与同温度下该流体密度ρ

(m^2)/s。 之比。单位为

3.1.2 运动粘度的表示

在温度t℃时，运动粘度用符号ν表示，在国际单位制中，运动粘度单位为斯，即每秒平方米（m2/s），实际测定中常用厘斯，（cst）表示厘斯的单位为每秒平方毫米(即 1cst=1mm2/s）。运动粘度广泛用于测定喷气燃料油、柴油、润滑油等液体石油产品。深色石油产品、使用后的润滑油、原油等的粘度，运动粘度的测定采用逆流法.

3.2 运动粘度等级与润滑油

3.2.1 润滑油的分类

润滑油是广义的，润滑油包含了机油、黄油、齿轮油、黑油、液压油等等，都是起润滑作用的，减小机械摩擦阻力，减缓磨损，防止机件过热，确保机械能正常运转。根据机械工作的环境要求，确定使用不同种类及不同型号的润滑油。比如：汽油发动机，就得使用汽油机油；柴油发动机，就得使用柴油机油。就汽油发动机来说，发动机压缩比不同也要选择不同型号的汽油机油。

3.2.2 运动粘度对润滑油组成的意义

1） 润滑油由基础油和添加剂经调和、搅拌后形成了成品油。不同的运动粘度调和出来的油品就是不同等级的润滑油。所以，运动粘度对润滑油的等级分类起了决定性因素。

2） 润滑油等级主要由质量等级和粘度等级决定。如汽机油而言，API(美国石油协会) 采用的是机油品质等级的评定标准，将润滑油分成汽油机用(S)和柴油机用(C)两大类。汽油机油用代号“S”表示，后面紧跟另一位英文字母(如SA、SB、SC、SD、SE、SF、SG、SH、SJ、SL、SM、SN)，字母排序越后，润滑油的品质越高。柴油机油用润滑油--用代号“C”表示，后面紧跟另一位英文字母(如CA、CB、CD、CE、CF、CG、CH、CI、CJ)字母排序越后，润滑油的品质越高。SAE（美国汽车工程师协会）采用的是粘度等级分类法。将润滑油分成夏季用的高温型、冬季用的低温型和冬夏通用的全天候型。具体含义如下：

(1)高温型5个(如SAE20、30、40、50、60)---其标明的数字表示100℃时

的粘度，数字越大粘度越高。

(2)低温型6个(如SAE0W、5W、10W、15W、20W、25W)：W是Winter(冬天)的缩写，表示仅用于冬天，数字越小粘度越低，低温流动性越好。

(3)全天候型(如SAE15W／40)：表示低温时的粘度等级符合SAE15W的要求、高温时的粘度等级符SAE40的要求，属于冬夏通用型。

3） 影响润滑油运动粘度的因素。通常影响运动粘度的主要因素有基础油本身的粘度、添加剂对基础油影响而改变了润滑油的运动粘度及实验过程中影响了润滑油的运动粘度。

4） 运动粘度的计算意义。首先用来确定润滑油的牌号。润滑油的牌号绝大部分是以某一温度下运动粘度的平均值或近似值来决定的，同时粘度也是选用润滑油的主要依据。其次粘度也是轻质燃料油，如喷气燃料和柴油的质量指标之一。还有生产上从粘度变化来判断润滑油的精致程度。而且粘度对于油料的输送有重要意义。测定不同温度下的粘度可以表示润滑油的粘温特性。粘温特性指润滑油粘度随温度变化的特性，常用粘度比、粘度系数和粘度指数来表示。

5） 运动粘度高的润滑油会形成比较厚的油膜，对机械的摩擦会起到保护的作用。为了防止发动机运动零件间的接触面磨损，润滑油必须有足够的黏度，以便在各种运转温度下都能在运动零件间形成油膜，从而使得汽车发动机顺畅运转；但是，过犹不及，润滑油黏度过大会事倍功半，甚至会造成以下几方面的不良影响：发动机低温启动困难、启动过程零件磨损加剧、功率损失大、清洗作用差和冷却作用差等。

四 润滑油运动粘度实验

4.1 实验方法概要

本方法是在某一恒定温度下，测定一定体积的液体在重力下流过一个标定好的玻璃毛细管粘度计的时间，粘度计的毛细管常数与流动时间的乘积，即为该温度下测定液体的运动粘度。在温度t时运动粘度用符号Vt表示。

4.2 实验仪器

1.粘度计（每根粘度计都有对应的毛细管系数）

2.恒温浴

3.玻璃水银温度计

4.秒表

4.3 实验步骤

4.3.1设置恒温浴

在实验开始之前，应调节恒温浴里液体为100℃（或者40℃）。并使温度始终保持在此温度。

运动粘度测定仪 运动粘度测定仪

4.3.2 清洗粘度计

在开始测试运动粘度时，首先要清洗粘度计。在测试运动粘度之前，必须将粘度计用溶剂油或石油醚洗涤。洗干净后将粘度计放入烘箱中烘干水分。

毛细管粘度计 毛细管粘度计

4.3.3 开始试验

1. 在装试样之前，把洗耳球接进支管7内，并用手堵住管身6的管口，同时倒置粘度计，粘度计管身1装入试样中。这时利用洗耳球将试样吸到标线b，当液面到达标线b时，就从试样里提出粘度计，并迅速恢复其正常状态，同时将管身1的管端外壁所沾着的多余试样擦去，并从支管7取下洗耳球。将试样放入恒温浴中预热20分钟（本实验以100℃运动粘度为例）。

毛细管粘度计的取样

2. 将粘度计调整为垂直状态，要利用铅垂线从两个互相垂直的方向去检查毛细管的垂直情况。将恒温浴调整到100℃，试样温度必须保持恒定到±0.1℃。

3. 利用洗耳球套入管身1，把试样吸入粘度计中，使试样液面高于标线a，并且注意不要让粘度计扩张部分3的液体产生气泡。

4. 此时观察试样在管身中流动情况，液面正好到达标线a时，开动秒表；液面正好流到b时，停止秒表。试样液面扩张部分3在流动时，注意恒温浴中正在搅拌的液体要保持恒定温度，而且扩张部分不应出现气泡。

5. 用秒表记录下来的流动时间，应重复测定至少四次，其中各次流动时间与其算术平均值的差数应符合如下要求：在温度100～15℃测定粘度时，这个差数不应超过算术平均值的±0.5%；在低于15～-30℃测定粘度时，这个差数不应超过算术平均值的±1.5%；在低于-30℃测定粘度时，这个差数不应超过算术平均值

的±2.5%。然后，取不少于三次流动时间所得的算术平均值，作为试样的平均流动时间。

322.4322.6321.0100322.0s4.3.4 数据处理 3

4.3.4.1 数据处理

温度t时，试样的运动粘度νt（mm2/s）

νt= c ·τt

c —— 粘度计常数 (mm/s)

τt —— 试样的平均流动时间 (s) 22

4.3.4.2 计算

例：粘度计常数为0.4780mm2/s2，试样在100℃时的流动时间为318.0，322.4，322.6和321.0s，问该油的运动粘度为多少？

解：

各次流动时间与平均流动时间的允许差数为（321.0×0.5）/100=1.6s

因为318.0与平均流动时间之差已超过1.6s，所以这个读数应舍去。计算平均流动时间时，只采用322.4、322.6和321.0s的观测读数，它们与算术平均

值之差，都没有超过1.6s。

于是平均流动时间为

所以，试样的运动粘度测定结果为

ν100=С·τ100=0.4780×322.0=154.0mm2/s

4.3.5 注意事项

1、正确选择粘度计，使其油品流动时间不小于200s；

2、粘度计必须清洁干燥；

3、恒温准确，控制在测定温度的±0.1℃范围；

4、装油量要适量，测定时试油不应有气泡；

5、粘度计必须垂直，深度要适当；

6、测定时应准确记录时间。

318.0322.4322.6321.0100321.0 74

8、由不同操作者，在两个实验室提出的两个结果之差，不应超过其再现性。

9、粘度测定结果的数值，取四位有效数字。

4.4 实验分析

4.4.1 影响实验结果的因素

1、润滑油内部含有水分。水分对润滑油的影响是非常大的，水分过多会导致润滑油添加剂析出，破坏润滑油结构，导致其发生性能发生变化。

2、气泡。气泡对润滑油的影响主要在于油膜上，气泡会破坏油膜的形成，导致机器得不到润滑油的保护而造成磨损。且气泡浮力影响了润滑油的流速。

3、垂直情况。在实验过程中，粘度计的垂直是至关重要的，垂直条件下，可以保证润滑油不会受到除重力外的其他外力作用。

4、恒温浴温度。大量实验表明，恒温浴对实验结果影响很大，润滑油的粘度会随温度的升高而变小，温度如改变，则实验数据变小，影响效果很明显。

4.4.2 运动粘度直接决定润滑油的等级

运动粘度的大小直接决定了润滑油等级，其中主要是以100℃运动粘度为主，个别油以40℃运动粘度为主（如液压油，320#工业用油等等）。

4.4.3 检测润滑油运动粘度的意义

由于运动粘度对润滑油的等级起决定性作用，所以对运动粘度的检测就显得更加的重要了。粘度适当的润滑油能形成较好的油膜，将机械设备摩擦部件的两金属表面相互隔开,从而避免金属材料的直接接触,起到降低机器摩擦阻力和减小部件磨损，进而有效的保护机械的磨损。

小结

1）润滑油是由基础油和添加剂经调和、搅拌到一定温度后形成成品油。

2）影响润滑油的主要理化指标有：40℃运动粘度、100℃运动粘度、粘度指数、水分、倾点、闪点、氧化安定性、粘度指数、铜片腐蚀、抗泡性能、剪切安定性、抗乳化、空气释放值、最大无卡咬负荷（Pb）、烧结负荷（PD）及抗磨性能等。其中，运动粘度对润滑油等级起决定性作用。

3）润滑油实验过程中的主要影响因素有：水分、气泡、垂直条件、恒温浴等等。水分含量会影响到润滑油与添加剂之间的溶解，水分含量过多会导致添加剂析出，从而影响了润滑油的性能。气泡的产生会让润滑油的油膜遭到破坏，甚至丧失润滑效果，同时气泡所产生的浮力也会对润滑油的流速造成影响。垂直条件也是实验的重要影响因素，粘度计的垂直会避免润滑油收到除重力以外的其他外力，这些外力的存在，会使油的流速更慢，使实验数据更大，进而影响了实验结果。恒温浴中的液体温度是至关重要的，只有固定在某温度下测试出来的数值才是它的运动粘度，温度的变化可以直接改变润滑油的流动时间。

综上所述，适合的粘度是磨擦表面建立油膜的首要条件，粘度大，则流动性差，起动瞬间更易磨损；粘度低则润滑不足，发动机运转后，也会造成磨损。新车和大修的车应使用粘度较低的润滑油，因为这时的发动机各部分配合间隙较小，粘度高流动性不好，会使发动机润滑和散热不良，磨损加剧； 而老旧车辆由于长期磨损导致机油压力不足时，就应加入粘度高的机油以增高油压。

根据所在地区的气温来决定机油的粘度，一般来说冬季应选用多级油来保证机油的低温流动性能，中国南方地区可选用SAE 20W/50级粘度的机油，北方冬季地区可选用SAE 5W/30或10W/30粘度一般可以满足要求。夏季主要是考虑机油的粘度保持，因为夏季温度较高粘度太低的机油不能保持足够的机油压力，使发动机得不到润滑，夏季中国大部分地区可选用SAE 15W/40或SAE40机油,温度过高地区可选用SAE20W/50、SAE 50机油。

总而言之，运动粘度对润滑油的品质影响是很大的，也是至关重要的。选择润滑油也是以它的运动粘度作为标准。

参 考 文 献

1.《GB 265-88石油产品运动粘度测定法和动力粘度计算法》

2.《GB 11121-2006 汽油机油》

3.《润滑油应用技术问答》 中国石化出版社

4.《石油和石油产品试验方法国家标准汇编》 中国石油化工股份有限公司科技开发部