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粘度、运动粘度、粘度指数

  • 发布日期:2019-10-12 09:48
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粘度、运动粘度、相似粘度、粘度指数、稠度、锥入度.....是我们极易混淆的概念,即便是度娘,也是傻傻分不清。

一、粘度、运动粘度、粘度指数

    液体流动时的内摩擦力的量度为粘度,通俗的说,粘度为流体流动时内部的阻力。液体的粘度是由分子间的吸引力决定的。

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    粘度是润滑油产品的一个重要评价指标,它不仅是划分润滑油牌号的参考,也是各种设备选油的主要依据;它直接影响机械的磨损程度、摩擦表面失效、摩擦功率损失和工作效率等。

为了防止运动零件间接触面磨损,润滑油脂必须保持足够的粘度,以便在各种运转温度下,都能在运动零件间形成油膜。

    粘度的度量方法分为绝对粘度和相对粘度两大类:

    绝对粘度分为:动力粘度、运动粘度

    相对粘度分为:恩氏粘度、赛氏粘度、雷氏粘度

常见的用运动粘度表示润滑油的粘度指标是指液体在同一温度下的动力粘度与该液体密度的比值,用mm²/s表示。

    但润滑油脂的粘度不宜过高,并要求在持续运转条件下产生的摩擦最小。 

二、粘度的其他影响因素

    润滑油油膜强度与粘度大致呈正相关,即粘度愈高,其润滑油膜通常愈强韧。但随着添加剂技术的不断发展,润滑油品的承载能力已不再取决于粘度。

    当温度升高时,润滑油体积膨胀,分子间距离增大,分子间吸引力减弱,导致润滑油粘度下降。即温度升高,则粘度降低;温度降低,则粘度增大。

    当温度不变时,润滑油粘度一般均随压力的升高而增大。矿物油在低压时,压力对润滑油液的粘度影响不明显;当压力超过20MPa时,影响就很明显;当压力为50MPa时,油液的运动粘度将增加3倍。即对于在高压条件下工作的润滑油,压力对其粘度的影响很大,不容忽视。

    在常压下,压强对润滑油粘度的影响很小,可以忽略不计。但在高压强及真空条件下,压强对润滑油粘度则有较大影响。一般而言,流体的粘度都随压强的增大而增大。由于润滑油使用部位通常处于大负荷之下,因此高压下润滑油的粘度被认为是摩擦的表面失效预测和摩擦控制的重要参数。

    通常,当碳原子数相同时,各种烃类粘度大小的排列顺序为:正构烷烃<异构烷烃<芳香烃<环烷烃,也就是说,支链越多,侧链越长,粘度越大。除个别情况外,随着分子质量增大,分子间引力增大,粘度增加,粘度和分子量之间存在线性关系;即分子结构决定其粘度大小及变化规律,其影响参数主要有环境温度和压力等。

    分析表明,部分系列润滑油的粘度、倾点、粘度指数以及使用温度均随分子量增加而增大,而饱和蒸汽压则随之降低。

三、剪切性与粘度的关系

    润滑油品在使用过程中,需要抵抗剪切作用,保持粘度和粘度有关性质的不变。若油品抗剪切能力不足,油品就会因短期使用粘度下降而从润滑部位流失,常见的现象是油品“变稀”。

油品的剪切安定性(也称机械安定性)越强,抵抗稠度变化的能力也越强;油品的粘度则越稳定,润滑性能更稳定,使用寿命更长。

四、阻尼力与粘度的关系

    常规润滑油的作用是减少摩擦阻力,尽可能趋近或达到混合摩擦与流体摩擦区域交界的最低摩擦点。

    而阻尼的意义,则在于以高动力粘度的润滑油脂,迫使摩擦件在极低速即进入流体摩擦区域,摩擦阻力应仅受高黏度油脂的流体阻力所支配。

    故一般来说,粘度越大,阻尼力就越大。

    所以,应在保证润滑的前提下,尽量选用粘度小的润滑油。润滑油的低粘度化是当前节能的措施之一。

    冲压加工时,随着板厚的增加,加工所需要的力也增大,保持住模具与材料之间的油膜就变得困难,因此,一般材料越厚,要求冲压油的粘度越高。 

五、粘度指数

    粘度指数是表示润滑油品随温度变化这个特性的一个约定量值。通俗而言,粘度指数表示在温度改变时润滑油品粘度变化的幅度。一般以VI表示。

粘度指数越高,表示油品的粘度随温度影响越小,粘温性能更好。

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六、如何获得高粘度润滑油

1. 混合高粘度油

    由不同粘度的基础油简单物理混合而得。如:要得到粘度为1000cst的基础油,可由低粘度油和高分子的聚合物按照比例混合。这种方案的特点是成本低,易于生产。

2. 纯粹高粘度油

    直接从石油产品中提炼高粘度组份的精制基础油。特点是工艺生产步骤多,生产成本髙。

两种不同方法得到的基础油在润滑性能上有明显差异。尤其是在极高载荷下,EHD理论作用的范围内,纯粹高粘度油在高压下实际粘度远高于混合髙粘度油,从而有效地将接触表面完全分开。

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七、润滑油的使用趋势

    总体而言,润滑油的低粘度,高粘度指数化已经成为一个趋势。

    为什么这样说呢?之所以选择大粘度的产品,一是希望大粘度能保证油品的承载能力,二是大粘度油品能减少漏油。但现实的情况是随着添加剂技术的发展,油品的承载能力和极压性能不再依赖于粘度这一指标;随着密封,粘胶,制造工艺的发展,粘度不再成为选油的障碍。

    润滑油品粘度大,油的循环速度降低,其冷却与散热效果就差,易造成设备过热。

    实验也证明,由于经过一段时间的停机,摩擦表面的润滑油会流失。当使用粘度过大的润滑油,尤其是在低温下启动时,因润滑油粘度大,流动缓慢,不能及时补充到摩擦表面形成润滑油膜,会使机件较长时间处于干摩擦和半干摩擦状态,从而导致机件磨损增加。

    粘度越大,运动机件摩擦表面间的油膜愈厚;油膜厚,虽有利于防止摩擦表面的磨损,但随之摩擦阻力也大,动力损失增加。

    同时,机件摩擦表面间的摩擦力增大,油耗增加,也降低了动力设备的输出功率。经验表明,粘度降低一个等级,可以节能2%--5%。

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