润滑脂及其选用

任务3　润滑脂及其选用

【学习目标】

通过本任务的学习，了解车用润滑脂的分类及其主要使用性能指标，熟悉常用润滑脂使用性能和特点，掌握车用润滑脂的选择和使用方法。

【基础知识】

一、车用润滑脂的组成与分类

润滑脂是将稠化剂分散于液体润滑剂中形成的一种固体或半流体的产品，其中也可能包含为改善其特性而加入的某些添加剂。润滑脂的主要作用是润滑、保护和密封。绝大多数润滑脂用于润滑，称为减摩润滑脂。

1．润滑脂的基本组成

润滑脂主要由基础油、稠化剂、添加物（添加剂和填料）三部分组成。一般润滑脂中基础油的质量分数为75%～90%，稠化剂的质量分数为10%～20%，添加剂和填料的质量分数在5%以下。

1）基础油

基础油是润滑脂分散体系中的分散介质，对润滑脂的性能有较大影响。一般润滑脂多采用中等黏度及高黏度的石油润滑油作为基础油。

2）稠化剂

稠化剂是润滑脂的重要组成部分。稠化剂分散在基础油中并形成润滑脂的结构骨架，使基础油被吸附和固定在结构骨架中。润滑脂的抗水性及耐热性主要由稠化剂所决定。

3）添加剂和填料

一类添加剂是润滑脂所特有的，称为胶溶剂，它能使油皂结合更加稳定，如甘油和水等。另一类添加剂和润滑油中一样，如抗氧、抗磨和防锈剂等，但用量一般较润滑油中多。有时为了提高润滑脂抵抗流动和增强润滑的能力，常添加一些石墨、二硫化钼和炭黑等作为填料。

2．润滑脂的分类

1）按稠化剂分类

按稠化剂进行分类即分为皂基脂、羟基脂、无机脂和有机脂四类。皂基脂按所含皂类稠化剂的不同又分为单一皂基脂、混合皂基脂和复合皂基脂。

常见的单一皂基脂有钙基脂、钠基脂、锂基脂、铝基脂、钡基脂、铅基脂等；常见的混合皂基脂有钙钠基脂、钙铝基脂、铅钡基脂、铝钡基脂等；常见的复合皂基脂有复合钙基脂、复合铝基脂等。

润滑脂按稠化剂组成分类，局限性较大，使用同一种稠化剂可以生产出许多种具有不同性能的润滑脂，即使是不同类型的稠化剂生产的润滑脂，其性能也往往难以准确区分。所以，以稠化剂组成分类，使用者会感到混淆不清，不依据使用经验及查找对应标准就难以选用。

2）按操作条件分类

这种分类标准主要参照采用国际标准（ISO），适用于润滑各种设备、机械部件、车辆等所有种类的润滑脂，不适用于特殊用途的润滑脂，即只对起润滑作用的润滑脂适用，对起密封、防护等作用的专用润滑脂不适用。润滑脂属于L类（润滑剂和有关产品）的X组（润滑脂）。

根据规定，每一种润滑脂用一组（5个）大写字母组成的代号来表示，每个字母都有特定的意义。字母1指润滑脂的组别代号，字母2指最低操作温度，字母3指最高操作温度，字母4指在水污染的操作条件下，其抗水性能和防锈水平，字母5指在高负荷或低负荷场合下的润滑性能。

润滑脂标记的字母顺序及含义分别见表2－19、表2－20、表2－21。

表2－19　润滑脂标记的字母顺序

表2－20　水污染的确定

注：①L干燥环境；M静态潮湿环境；H水洗。

②L不防锈；M淡水存在下的防锈性；H盐水存在下的防锈性。

表2－21　X组的分类

注：①设备启动、运转，或者泵送润滑脂时所经历的最低温度。

②在使用时，被润滑部件的最高温度。

3．润滑脂的使用特点

与润滑油比较，润滑脂有如下特点。

（1）在金属表面有良好的黏附性，不易流失，在不易密封的部位使用，可简化润滑系统的结构。

（2）抗碾压，在高负荷和冲击负荷下，仍有良好的润滑能力。

（3）润滑周期长，不需要经常补充，可以降低维护费用。

（4）具有更好的密封和防护作用。

（5）使用温度范围较宽。

（6）黏滞性大，运转时阻力大，功率损失也大。

（7）流动性差，冷却和清洗作用差，固体杂质混入后不易清除。

（8）加脂、换脂比较困难。

二、车用润滑脂的主要使用性能指标

根据汽车用脂部位的工作条件，对润滑脂的基本要求：适当的稠度，良好的耐热性、抗水性、抗磨性、防锈性、防腐性和胶体安定性等。

1．稠度

稠度是指像润滑脂一类的塑性物质在受力作用时抵抗变形的程度。稠度是塑性的一个特征，是反映润滑脂的变形和流动阻力的一个笼统概念。

润滑脂稠度的评定指标是锥入度，一般用锥入度计测定。锥入度值越大，表示润滑脂体系的结构力越弱，即稠度越小，越易变形和流动。

选用润滑脂必须考虑适宜的稠度。美国润滑脂协会（NLGI）按润滑脂在25℃的工作锥入度将润滑脂分为9个牌号，国际上已经广泛采用，具体分法如表2－22所示。

表2－22　NLGI稠度分级和锥入度范围　单位：0．1mm

2．低温性能

在寒冷地区使用的汽车，要求润滑脂仍能保持良好的润滑性能。评定润滑脂低温性能的指标是相似黏度和低温扭矩。

相似黏度是指在一定温度和一定剪切速率下，润滑脂流动时的切应力量与剪切速率的比值，一般随温度的上升而下降。由于润滑脂的相似黏度以温度和剪切速率两个固定条件为前提，因此对相似黏度要注明这两个前提条件。

低温扭矩表示润滑脂在低温条件下使用时阻滞低速度滚珠轴承转动的程度，一般用9．8N·cm的转矩测出轴承在1min内转动一周时的最低温度，作为润滑脂的最低使用温度。

3．高温性能

温度对润滑脂的流动性具有较大影响，温度升高，润滑脂变软，使得润滑脂附着性能降低而易于流失。另外，在较高温度条件下还易使润滑脂的蒸发损失增大、氧化变质和分油严重。高温性好的润滑脂可以在较高的使用温度下保持其附着性能，其变质失效过程也较缓慢。

评定润滑脂高温性的指标主要有滴点、蒸发量和漏失量。

润滑脂的滴点是其在规定的试验条件，润滑脂达到一定流动性的最低温度。它主要取决于稠化剂的种类与含量。滴点越高，润滑脂的耐热性越好。

润滑脂的蒸发量是指在规定的试验条件下，因蒸发而引起润滑脂质量损失的百分数。润滑脂的蒸发量主要取决于所采用的基础油的种类、馏分组成和分子量。蒸发量可以定性地表示润滑脂上限使用温度。

评定润滑脂高温性能还有一项指标是测定润滑脂轴承漏失量，漏失量越大，润滑脂的高温工作性能越差。

4．抗水性

润滑脂的抗水性表示润滑脂在遇水后抵抗结构和稠度改变的性能。润滑脂吸水后，会使稠化剂溶解而致滴点降低，引起腐蚀，从而降低保护作用。

润滑脂抗水性的评定指标是水淋流失量，一般根据SH/T 0109－2004《润滑脂抗水淋性能测定法》测定。

5．防蚀性

润滑脂的防蚀性是指润滑脂防止零件锈蚀、腐蚀的性能，一般通过防腐蚀性试验、腐蚀试验、测定游离碱和游离有机酸的方法进行评定。

6．机械安定性

机械安定性是指润滑脂在机械工作条件下抵抗稠度变化的能力。它主要取决于稠化剂纤维本身的强度、纤维间接触点的吸引力和稠化剂的量。机械安定性差的润滑脂使用时容易变稀甚至流失，影响润滑脂的寿命。

7．胶体安定性

胶体安定性是指润滑脂抵抗温度和压力影响而保持胶体结构的能力，也就是基础油与稠化剂结合的稳定性。

润滑脂是一个胶体分散体系，胶体结构的稳定常受温度、压力的影响而不同程度地遭受破坏，使固定在纤维空间骨架中的基础油分离出来，严重的会使润滑脂变质。因此，对润滑脂的分油性要有适当的要求，分油量是评定润滑脂胶体安定性的重要指标。

8．氧化安定性

润滑脂氧化产生腐蚀性物质，破坏脂的结构，引起金属腐蚀和缩短脂的使用寿命。

润滑脂的氧化安定性是其在储存和使用中抵抗氧化、保持其性质不发生永久变化的能力，主要取决于基础油的抗氧化性。

9．极压抗磨性

涂在相互接触的金属表面的润滑脂所形成的脂膜，能承受来自轴向和径向的负荷。脂膜承受负荷的特性叫做润滑脂的极压性。

抗磨性是指润滑脂通过保持在运动部件表面间的脂膜，防止金属与金属相接触而磨损的能力。润滑脂的稠化剂本身就是油性剂，具有较好的抗磨性。

三、车用润滑脂的选用

1．润滑脂的选用原则

润滑脂的选用应根据车辆和机械设备使用说明书的规定，选用与用脂部位工作条件相适应的润滑脂品种和稠度牌号。考虑的因素主要有：使用润滑脂的目的、润滑部位、工作温度、转速、负荷、工作环境及润滑脂加注方式等。

1）明确润滑脂的使用目的

选择润滑脂时，首先应明确使用润滑脂的目的。按润滑脂所起的主要作用，润滑脂主要分为减摩、防护、密封三大类，而选用润滑脂就要看其在使用部位所要起的作用是以哪一个为主，选用符合要求的润滑脂。

2）考虑润滑部位的工作温度

机械摩擦部位的温度高低及温度变化对润滑脂的润滑作用和使用寿命有决定性影响，润滑部位的工作温度是选择润滑脂的重要依据。表2－23所示为根据润滑部位最高温度选择润滑脂的方法。

表2－23　根据润滑部位最高温度选择润滑脂

3）考虑润滑部位的负荷

负荷是指摩擦面单位面积所受的压力。根据高负荷和低负荷的工作条件分别选用极压型润滑脂（B）和非极压型润滑脂（A）。

重型机械设备的齿轮、轴承、蜗轮、蜗杆等都承受较大的负荷，必须考虑使用加有抗磨极压添加剂的润滑脂。为了提高抗磨作用，增强抗振动、抗冲击负荷的能力，还可考虑选用加有二硫化钼、石墨或其他固体润滑剂的润滑脂。

4）考虑润滑部位的速度

由于润滑脂属于流变体系，它的相似黏度随剪切速率而改变。因此，润滑脂的物理状态和润滑作用对润滑部件的运转速度特别敏感，这一点与润滑油有所不同。

运动速度越大，润滑脂所受的剪切应力越大，稠化剂结构受到的破坏作用越大，使用寿命就会缩短。因此，在负荷、温度相同情况下，速度是影响润滑脂应用的主要因素。

对于轴承来说，设d为轴承内径（mm），n为轴承转速，d≤50mm，当dn≤300 000时，采用脂润滑，当dn＞300 000时，采用油润滑；d＞50mm，当dn≤300 000时，采用脂润滑，当dn＞300 000时，采用油润滑。

一般情况下，同种轴承转速越快，应选用稠度较小的润滑脂，反之亦然。个别性能优异的轴承脂可用于dn值为500 000～1 000 000的轴承。

5）考虑润滑部位的环境和所接触的介质

润滑部位所处的环境和所接触的介质对润滑脂的性能有极大影响。因此，在选择润滑脂时，应慎重考虑。

（1）潮湿或易与水接触的部位，不能选用钠基脂；易接触大量水或经常浸泡在水中的部位，甚至不宜使用锂基脂，应考虑选用抗水性更好的复合铝、锂－钙基脂或聚脲脂。

（2）与酸或酸性气体接触的部位，不能使用普通的锂基脂、复合钙、复合铝、膨润土脂等，否则易变稀流失。可选用抗酸性能较好的复合钡基脂或聚脲脂。若接触强酸性或强氧化性介质，应使用全氟润滑脂。

（3）与海水、食盐水接触的部位，可选用复合铝基脂；与橡胶接触的部位，可选用以石蜡基基础油或酯类油－硅油组成的基础油制成的脂。

（4）接触燃料油类或矿物润滑油介质的部位，可选用由无机稠化剂（如膨润土）稠化硅油等合成油的脂。

6）考虑润滑脂的加注方式

润滑脂的加注方法有人工加注和泵集中加注。涂抹、填充、脂枪加注、脂杯加注等都属于人工加注。表2－24所示为考虑加注方式的润滑脂选用原则。

表2－24　考虑加注方式的润滑脂选用原则

7）考虑综合效益

满足机械使用要求的润滑脂有多种，而选用润滑脂时，不仅关心其价格高低，还要看其是否延长了润滑周期、降低检修费用等相关内容，只有综合效益突出的润滑脂，才是适用的润滑脂。考虑综合效益选用润滑脂时可参考表2－25和表2－26。

表2－25　矿物油及合成油润滑脂的分类、性能和应用特性

续表

注：＋＋＋为很好，＋＋为好，＋为一般，－为差，－－较差。

表2－26　不同工况下润滑脂的选用标准

注：○为可选用，×为不可选用。

2．使用注意事项

（1）不同种类的润滑脂不得混用，否则易使润滑脂变软和胶体安定性下降，换用新鲜润滑脂时，须将原润滑脂擦净，否则会加速新鲜润滑脂氧化变质。

（2）润滑脂一次加入量不要过多，否则会使运转阻力增加，工作温度过高。

（3）一般情况下，润滑脂与润滑油不能混用。

（4）润滑脂应储存在阴凉干燥处，不要在露天存放，并防止日晒、雨淋和灰、砂的浸入。

【复习延伸】

1．润滑脂主要由哪几部分组成？

2．汽车哪些部位使用润滑脂？各种性能的评定指标是什么？

3．润滑脂的牌号是怎样划分的？

4．我国大部分汽车推荐使用哪种润滑脂？

5．中、高档润滑脂是根据什么划分？