潤滑油性能的評價方法
2023-05-31 09:04:36 1
專利名稱：潤滑油性能的評價方法
技術領域：
本發明涉及一種潤滑油性能的評價方法。
背景技術：
齒輪機構是主要的機械傳動裝置之一，其具有傳遞功率範圍大、傳動效率高等特點，可廣泛應用於冶金、採礦、化工等各行各業。隨著齒輪製造技術的進步及應用條件的多樣化，齒輪傳動設備正逐漸向大功率、小型化發展。冶金、礦山、水泥等行業是齒輪設備應用的重要行業之一，其齒輪的變速比和齒面接觸應力大，齒面的接觸狀態與負荷在運動中也會隨時發生非連續性變化，並導致齒面間局部溫度超高，部分場合甚至可高達幾百度。但是，冶金、礦山等行業設備常處於重載、高溫、多水及多粉塵汙染的環境條件下，這些應用條件都對潤滑齒輪的油品提出更高的性能要求，特別是對其在潮溼、多水、高溫等環境下的抗乳化性、極壓抗磨性提出了更高的要求。目前，國內外有單獨用於評價工業齒輪油抗乳化性和極壓抗磨性的試驗方法。評價工業齒輪油的性能時，均是採用工業齒輪油新油，分別測試其抗乳化性和極壓抗磨性。各試驗方法如下1、抗乳化試驗方法GB/T 8022《潤滑油抗乳化性能測定法》，等同採用美國試驗與材料協會標準ASTM D2711-74(79)《潤滑油抗乳化性能測定法》。2、極壓抗磨性試驗方法GB/T 3142《潤滑劑承載能力測定法(四球法)》；GB/T11144《潤滑油極壓能力測定法(梯姆肯試驗機法)》，參照採用美國試驗與材料協會標準ASTM D 2782-77(82)《潤滑油極壓性能測定(Timken試驗法)》；SH/T0189《潤滑油抗磨損性能測定法(四球機法)》，參照採用美國試驗與材料協會標準ASTM D 4172-82《潤滑液抗磨性能試驗方法(四球法)》；SH/T 0306《潤滑劑承載能力測定法(CL-100齒輪機法)》，參照採用英國石油學會標準IP 334-80《潤滑劑承載能力測定法)》。但是，採用上述方法進行評價，符合相關標準要求、且質量相當的工業齒輪油產品在實際工況齒輪設備上應用時，出現了不同的應用結果，尤其在抗乳化性能方面差異很大。 說明上述評價方式不能較好地反映齒輪油的實際使用性能。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是現有評價技術存在不能較好地反映潤滑油的實際使用性能的問題，提供一種新的潤滑油性能的評價方法。該方法能較好地反映潤滑油的實際使用性能，特別是能較好地反映潤滑油的抗乳化性能。為解決上述技術問題，本發明採用的技術方案如下一種潤滑油性能的評價方法， 依次包括以下步驟
a)將潤滑油和水的混合物，在溫度10 185°C、氣體流量50 400毫升/分鐘條件下老化反應50 3000小時；其中，潤滑油與水的體積比為(1 10) 1，所述氣體選自
空氣或氧氣；b)將a)步驟得到的老化產物脫除其中的水，得到老化後的潤滑油；c)測試老化後的潤滑油的抗乳化性和極壓抗磨性，以評價所述潤滑油的性能。上述技術方案中，溫度優選範圍為50 80°C。氣體流量優選範圍為150 200 毫升/分鐘。老化反應時間優選範圍為100 2000小時。潤滑油與水的體積比優選範圍為(2 6) 1。a)步驟的老化反應優選方案在催化劑存在的情況下進行，所述催化劑選自銅、鋼、鋁、鎂或銀中的至少一種，催化劑表面積與潤滑油量之比為0. 05 0. 4釐米7克潤滑油，優選範圍為0. 1 0. 3釐米7克潤滑油。所述潤滑油選自齒輪油、液壓油、汽輪機油、船用油或車用油，優選方案為選自齒輪油。本發明方法中所使用的金屬催化劑，以金屬絲為好。實驗時，可將金屬絲繞製成螺旋狀，使之能全部浸入待評價潤滑油和水的混合物中。本發明方法實施時，將潤滑油樣與水裝入試驗管，然後將其置於加熱油浴中，通過電子控溫儀恆定油浴溫度，通過攪拌槳均勻油浴溫度，確保試驗管中的水一油混合物低於加熱油浴液面。將玻璃空氣導管插入到試驗管中，調節氣體流量達到穩定狀態，記錄試驗開始時間。根據試驗方案，固定時間停止全部試驗並評價各油品的抗乳化性和極壓抗磨性；也可以階段性停止試驗，取用單一或多個油樣進行油品的抗乳化性、極壓抗磨性測試。試驗結束後，採用靜置或者離心等方式將試驗油樣中的水脫除，以評價油品在老化後的抗乳化性、 極壓抗磨性變化情況，以及與實際運行的相關性。其中，採用GB/T 7305《石油和合成液水分離性測定法》測定油品的抗乳化性能；採用GB/T 3142《潤滑劑承載能力測定法》測定燒結負荷、綜合磨損指數，採用SH/T0189《潤滑油抗磨損性能測定法(四球機法)》測定油品的磨斑直徑，以這兩個指標反映油品的極壓抗磨性能。本發明方法中與潤滑油混合的水，可以是蒸餾水；自來水，自來水中可以加入阻垢齊U、絮凝劑；海水，包括天然海水、合成海水；工業水，包括工業原水，工業原水中可以加入阻垢劑、絮凝劑。本發明方法中使用的銅可為電解銅絲，鋼可為優質碳素結構鋼。本發明方法通過將潤滑油老化後再進行抗乳化性、極壓抗磨性的性能測試，模擬了工業潤滑油特別是工業齒輪油潮溼、多水的運行環境，對採用常規的抗乳化性、極壓抗磨性試驗方法進行評價且性能相當，但在工業設備實際運行效果尤其是抗乳化性能差異較大的不同潤滑油，具有較好的區分性；並與實際應用效果具有良好的相關性，取得了較好的技術效果。下面通過實施例對本發明作進一步闡述。
具體實施例方式實施例1將某320工業齒輪油1、320工業齒輪油2、320工業齒輪油3、320工業齒輪油4等各300毫升分別和75毫升自來水(油水=4 1)倒入試驗管中進行試驗；每間隔7天補自來水40毫升；油浴溫度控制在60°C，空氣流量為167毫升/分鐘；試驗1800小時後停止試驗，靜置放置，並分離下層水分獲得上層油樣。
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油樣分析採用GB/T 7305《石油和合成液水分離性測定法》測定油品的抗乳化能力；採用GB/T 3142《潤滑劑承載能力測定法》測定燒結負荷、負荷磨損指數，以及採用SH/ T0189《潤滑油抗磨損性能測定法(四球機法)》測定油品的磨斑直徑，以這兩個指標反映油品的極壓抗磨能力。試驗評價結果見表1。按照GB5903-1995《工業閉式齒輪油》產品標準規定，要求採用GB/T8022抗乳化試驗方法進行工業齒輪油的抗乳化性能測試。由於GB/T8022試驗方法較為複雜，試驗周期較長，在工業齒輪油研究及應用中部分也採用GB/T7305試驗方法進行工業齒輪油的抗乳化性能測試。大量試驗經驗證明不同工業齒輪油採用GB/T7305抗乳化試驗測試如其試驗結果在10 30分鐘內，其採用GB/T8022方法測試的油品抗乳化性能相當。從表1的數據可以看出，320工業齒輪油1和其他工業齒輪油在新油狀態時其抗乳化時間均在10 30分鐘左右，說明它們的抗乳化性能相當。此外，從各新油的燒結負荷、 磨斑直徑和負荷磨損指數看，各油品新油的極壓抗磨性能也相當。但在老化試驗後320工業齒輪油1抗乳化性能、極壓性能下降較快。320工業齒輪油3和320工業齒輪油4的抗乳化性能、極壓性能變化不大。通過實施例1的試驗，可以看出320工業齒輪油3和320 工業齒輪油4的抗乳化性能、極壓性能相當，性能最好，其次是320工業齒輪油2，最差的是 320工業齒輪油1。實施例2將某320工業齒輪油1、320工業齒輪油2、320工業齒輪油3、320工業齒輪油4各 300毫升分別和75毫升工業水(油水=8 2，自來水中加入5ppm工業阻垢劑羥基亞乙基二膦酸和5ppm混凝劑聚合氯化鋁)倒入試驗管中進行試驗；每間隔7天補工業水(自來水加入5ppm工業阻垢劑羥基亞乙基二膦酸和5ppm混凝劑聚合氯化鋁)40毫升；油浴溫度為70°C，空氣流量為180毫升/分鐘；試驗1000小時後停止試驗，靜置放置，並分離下層水分獲得上層油樣。油樣分析評價條件同實施例1，試驗評價結果見表2。從表2的數據可以看出，與實施例1相比，隨著老化試驗溫度、通入的氣體流量的增加，雖然試驗時間降低到1000小時，但各油品老化後的抗乳化時間、極壓抗磨性能均發生了更大變化，尤其是320工業工業齒輪油1，其老化後油品已經無法分層，說明其抗乳化性能已變差，磨斑直徑也增加較大。通過實施例2的試驗，可以看出各齒輪油抗乳化性能等區分性更大，其中320工業齒輪油3仍維持了較好的抗乳化性能、極壓抗磨性能，相比較而言最優；其次是320工業齒輪油4，其與320工業齒輪油3相比抗乳化性能差一些，但仍可維持較好的極壓性能；而320工業齒輪油2的抗乳化性能和極壓性能也下降較快，其抗乳化性能介於320工業齒輪油1和320工業齒輪油4之間，極壓性能下降至與320工業齒輪油相當水平。因此，各齒輪油抗乳化性能和極壓性能優劣為320工業齒輪油3最優，其次是320工業齒輪油4，再次者為320工業齒輪油2，320工業齒輪油1最差。實施例3將300毫升某320工業齒輪油1、320國產320工業齒輪油2、320工業齒輪油3、320 工業齒輪油4分別和130毫升工業水(油水=7 3，自來水加入5ppm工業阻垢劑羥基亞乙基二膦酸和5ppm混凝劑聚合氯化鋁)倒入試驗管中進行模擬試驗，試驗管中同時加入銅絲和鋼絲(鋼絲優質碳素結構鋼，符合GB 699中08號的要求，直徑1.6毫米，長3. 00米。銅絲電解銅絲，純度99.9%，符合GB 466中二號銅的要求，直徑1.6毫米，長3. 00米， 兩根金屬絲並排繞製成螺旋狀，使之能全部浸入齒輪油中)；每間隔7天補水(自來水加入 5ppm工業阻垢劑羥基亞乙基二膦酸和5ppm混凝劑聚合氯化鋁)65毫升；油浴溫度70°C，空氣流量為180毫升/分鐘；試驗時間500小時，試驗停止後，採用離心方式進行分水並取得上層油樣。油樣分析評價條件見實施例1，試驗評價結果見表3。從表3的數據可以看出，在老化試驗中加入銅絲和鐵絲催化劑後，油品老化速度加快，在500小時試驗後320工業齒輪油1在大於120分鐘的情況下油水不能得到有效分離，說明其抗乳化性能已經變差。通過實施例3的試驗，可以看出各齒輪油性能優劣為 320工業齒輪油3最好，320工業齒輪油4次之，再次者為320工業齒輪油2，而320工業齒輪油1最差。實施例4各320工業齒輪油在實際工況的應用情況上述各工業齒輪油均在某鋼廠的軋機設備(該設備為上世紀八十年代從日本引進設備)上進行過使用，具體的使用情況見表4。從表4的數據可以看出，320工業齒輪油1等四個油品其新油抗乳化性能、極壓性能相當，但在現場齒輪設備上實際運行的效果有較大差異。320工業齒輪油1在使用2個月後油品就出現了大量乳化現象，不能分層，水含量高達27%，並導致設備停機；320工業齒輪油2和320工業齒輪油3也分別在使用7個月和13個月後出現了類似問題；而320工業齒輪油3在實際運行18個月後油品仍能保持較好的抗乳化性能和極壓抗磨性能，是四個油品中最好的。即四個油品的實際使用效果優劣為320工業齒輪油3最好，320工業齒輪油4次之，再次者為320工業齒輪油2，而320工業齒輪油1最差。這與實施例2和實施例3中各油品性能優劣排序一致，說明本發明與實際應用效果具有良好的相關性。
權利要求
1.一種潤滑油性能的評價方法，依次包括以下步驟a)將潤滑油和水的混合物，在溫度10 185°C、氣體流量50 400毫升/分鐘條件下老化反應50 3000小時；其中，潤滑油與水的體積比為(1 10) 1，所述氣體選自空氣或氧氣；b)將a)步驟得到的老化產物脫除其中的水，得到老化後的潤滑油；c)測試老化後的潤滑油的抗乳化性和極壓抗磨性，以評價所述潤滑油的性能。
2.根據權利要求1所述潤滑油性能的評價方法，其特徵在於溫度為50 80°C。
3.根據權利要求1所述潤滑油性能的評價方法，其特徵在於氣體流量為150 200毫升/分鐘。
4.根據權利要求1所述潤滑油性能的評價方法，其特徵在於老化反應時間為100 2000小時。
5.根據權利要求1所述潤滑油性能的評價方法，其特徵在於潤滑油與水的體積比為 0 6) 1。
6.根據權利要求1所述潤滑油性能的評價方法，其特徵在於a)步驟的老化反應在催化劑存在的情況下進行，所述催化劑選自銅、鋼、鋁、鎂或銀中的至少一種，催化劑表面積與潤滑油量之比為0. 05 0. 4釐米7克潤滑油。
7.根據權利要求6所述潤滑油性能的評價方法，其特徵在於催化劑表面積與潤滑油量之比為0. 1 0. 3釐米7克潤滑油。
8.根據權利要求1所述潤滑油性能的評價方法，其特徵在於所述潤滑油選自齒輪油、 液壓油、汽輪機油、船用油或車用油。
9.根據權利要求8所述潤滑油性能的評價方法，其特徵在於所述潤滑油選自齒輪油。
全文摘要
本發明涉及潤滑油性能的評價方法，主要解決現有技術存在不能較好地反映潤滑油的實際使用性能的問題。本發明通過採用依次包括以下步驟a)將潤滑油和水的混合物，在溫度10～185℃、氣體流量50～400毫升/分鐘條件下老化反應50～3000小時；其中，潤滑油與水的體積比為(1～10)∶1，所述氣體選自空氣或氧氣；b)將a)步驟得到的老化產物脫除其中的水，得到老化後的潤滑油；c)測試老化後的潤滑油的抗乳化性和極壓抗磨性，以評價所述潤滑油的性能的技術方案較好地解決了該問題，可用於潤滑油特別是齒輪油的評價中。
文檔編號G01N33/30GK102455354SQ20101052051
公開日2012年5月16日 申請日期2010年10月26日 優先權日2010年10月26日
發明者丁悅, 何曉瑛, 俞巧珍, 周杰, 周霞, 孔吉霞, 楊雲飛, 王雁, 益梅蓉 申請人:中國石油化工股份有限公司