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馬先甓、丁律原、昌紹樂(lè )(東北大學(xué)，沈陽(yáng)尤尼克潤楫技術(shù)有限公司)
摘要：本文回顧了潤滑劑、潤措方式和對油品評價(jià)的發(fā)展史．指出潤滑技術(shù)已進(jìn)人到一個(gè)新階段。文章論述了潤滑技術(shù)的發(fā)展：(1)設備潤滑發(fā)展了油氣潤滑：(2)工藝潤滑發(fā)展了MQL潤滑：(3)根據環(huán)保要求，礦物油和植物油己失去其優(yōu)勢，行將退出歷史舞臺。合成油，尤其是酯類(lèi)油和某些聚醚油，將占領(lǐng)束來(lái)的潤滑市場(chǎng)。

關(guān)鍵詞：臺成稠于哥油、多元薛酯、聚醚、環(huán)保、生物辟解

一、概述

事物總是不斷發(fā)展的，永遠不會(huì )停督在一個(gè)水平上，“變”是永恒的。目前的潤滑技術(shù)和潤滑油品．就是由于生產(chǎn)不斷發(fā)展，不斷提出新的、更苛刻的要求，一步步發(fā)展起來(lái)的，而且必將更快地繼續發(fā)展下去?！白儭斌w現在潤滑劑的種類(lèi)、潤滑方式和對油品的評價(jià)上。

1、潤滑劑的變遷

潤滑劑的發(fā)展歷程，首先是為了減少磨檫，將動(dòng)植油加到摩擦副的表面上，并取得顯著(zhù)效果。其后．為了降低潤滑劑的成本、延長(cháng)油品使用壽命、改善其耐高低溫性能，致用礦物油。在工藝潤滑領(lǐng)域里，為了改善潤滑劑的散熱性能、降低成本．逐漸大量使用乳化液、微乳液。20世紀50年代阻后，對機械設備提出節能、長(cháng)壽命的要求。新型、高效潤滑油添加劑的種類(lèi)和性能不斷發(fā)展，潤滑劑的性能大幅度提高，帶來(lái)第瑩次油品更新?lián)Q代。潤滑油向著(zhù)“高性能億、低粘化、通用化”的方向發(fā)展。20世紀末。環(huán)保問(wèn)題已經(jīng)形成全世界共同遵守的準則，并成為我國的一項基本國策，國家制定了不少法規，加大了環(huán)境管理力度，“環(huán)保成聞題，已經(jīng)成為潤滑技術(shù)發(fā)展必須跨越的難關(guān)。當前的任務(wù)，是迅速發(fā)展性能好：用量少、壽命長(cháng)、可生物降解的環(huán)保型潤滑油。

2、潤滑方式的現代化

原始的潤滑方式，是手澆、油杯，逐漸發(fā)展到灌注式浸油潤滑。其后．為了提高潤滑劑的冷卻牲能、便于清除污染物、保證油品能輸送到最需要的部位，發(fā)展了大油箱、循環(huán)式噴油潤滑。20世紀60'--70年代，為了獲得良好的、均勻潤滑效果，帶走部分熱量．降低能耗，減少設備占用空間，發(fā)展丁油霧潤滑。其后，由于油霧潤滑對潤滑油的利用率低，只有60％；油霧化后，有20％-d0％的潤滑油通過(guò)排氣進(jìn)入外界空氣中，成為可吸入油霧，對人體肺部極其有害，并污染環(huán)境。近20年．為了保護環(huán)境、節約油品、提高設備壽命、實(shí)現程控化，發(fā)展了油氣潤滑和MQL(最小油量潤滑)潤滑】。潤滑方式的“變”．進(jìn)人到一個(gè)新時(shí)代。

3、品評價(jià)的變化

傳統概念，認為潤滑油加到機器上，機器能轉，就是能用。能用的油品，價(jià)格越低越好。油壞了，認為應該換油；機器壞了，認為應該換零件，并給所謂“易損件”定出了使用壽命。這種觀(guān)念的形成，問(wèn)題出在認識論上。是以宏觀(guān)的、穩態(tài)的，孤立的思路去分析問(wèn)題，就是論事。正確的觀(guān)念應該是微觀(guān)地、時(shí)變地、系統地看待事物，跟著(zhù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展不斷前進(jìn)，依據當代觀(guān)點(diǎn)，判斷油品好壞，第一、看它是否能滿(mǎn)足機器的使用工況，是否適應機器對高低溫性能的要求：第二、訪(fǎng)油品是否能保證機器和油品的使用壽命；第三、是否節能；第四、綜合經(jīng)濟效益（包括油價(jià)、換油期、設備使用壽命、維護費以及提高開(kāi)工率創(chuàng )造的價(jià)值等）是否最高；最后，也是最重要的，是是否符合可持續發(fā)展戰略，滿(mǎn)足環(huán)保要求。長(cháng)期使用的餾分油，不能滿(mǎn)足高性能油品的要求；加氫油，性能可以大幅度提高，但環(huán)保問(wèn)題仍然解決不了。植物油可以100％的生物降解，滿(mǎn)足環(huán)保要求。但其高低溫性能、氧化安定性、水解穩定性都存在問(wèn)題。只有合成油，尤其是酯類(lèi)油和某些聚醚，具有性能優(yōu)越、生物降解性能好、能成倍延長(cháng)機器和油品的使用，算總帳，大大優(yōu)于礦物油和植物油。21世紀，合成油將迅速發(fā)展，將領(lǐng)導未來(lái)潤滑油市場(chǎng)。

二、21世紀的潤滑技術(shù)

1、設備潤滑的發(fā)展方向

根據節能、環(huán)保、長(cháng)壽命的要求，設備潤滑，宣發(fā)展油氣潤滑。德國REBS公司首先提出油氣潤概念，又發(fā)明了TURBOLUB油氣分配器，使油氣潤滑得到了應用和發(fā)展。油氣潤滑的機理，如下圖。以步進(jìn)式給油器，定時(shí)、定量間斷地供給潤滑油，用3~4×105 Pa的壓縮氣，沿油管內壁將油吹向潤滑點(diǎn)，將油品準確地供應到最需要的潤滑部位上。

油氣潤滑與油霧潤滑在流體性質(zhì)上截然不同。油霧潤滑時(shí)，油被霧化成0.5~2μm的霧粒，霧化后的油霧隨空氣前進(jìn)二者的流速相等；油氣潤滑時(shí)，油不被霧化，油是以連續油膜的方式被導入潤滑點(diǎn)，并在潤滑點(diǎn)處，以精細油滴方式，噴射到潤滑點(diǎn)。在油氣潤滑中，潤滑油的流速為2~5cm/s；而空氣速度為30～80m/s，特殊情況可高達150~200m/s。油氣潤滑帶來(lái)一系列優(yōu)點(diǎn)，

(1)可以提高軸承壽命3～6倍：(2)潤滑油耗量只相當于噴油潤滑的l／lO～1／30；(3)適用于高速、重載、高溫工況，以及受贓物、水和化學(xué)性流體侵蝕的場(chǎng)合：(4)大幅度降低潤滑設備運行和維護費用；(5)往外界排放的潤滑劑照少，油不霧化，有利于“環(huán)?！?。本溪鋼鐵公司冷軋廠(chǎng)，冷軋機工作輥軸承．采用油汽潤滑以后，2000年2月到2 001年2月的一年期間．減少軸承燒箝和降低油耗取得經(jīng)濟效益500萬(wàn)元，并提高了產(chǎn)品質(zhì)量。攀鋼冷軋廠(chǎng)主軋機改用油氣潤滑后，耗油量降低到油霧潤滑的1／5，延長(cháng)軸承壽命三倍以上。目前．80％以上高速線(xiàn)材軋機滾動(dòng)導衛軸承，都采用了油汽潤滑。

油汽潤滑，不僅用于滾動(dòng)軸承和滑動(dòng)軸承，還在齒輪，尤其是開(kāi)式齒輪、蝸輪、滑動(dòng)面、機車(chē)輪緣與軌道、鏈條等領(lǐng)域，得到廣泛應用。

2．工藝潤滑的發(fā)展動(dòng)向

根據可持續發(fā)展戰略，工業(yè)生產(chǎn)必須首先解決“環(huán)?！眴?wèn)題，傳統的生產(chǎn)技術(shù)，必須作重大調整。例如：(1)切削加工時(shí)使用的氯系切削液，由于它性能良好、價(jià)格便宜，特別是在苛刻的條件下，更顯得優(yōu)越，長(cháng)期以來(lái)被廣泛應用。但是．由于含氯廢液燃燒時(shí)，會(huì )產(chǎn)生致癌物質(zhì)一一二嚆英，從環(huán)保的角度看，必須淘汰。日本在2000年修訂JIS切削液標準時(shí)，就刪去了一切含氯的切削液。(2)切削加工，產(chǎn)生大量的熱，希望切削液具有好的散熱性和潤滑性能。水的導熱系數是礦物油的6倍…，水中加入部分礦物油和少許添加劑，可以得到成本低、散熱性能好的乳化液和微乳液。根據切削情況(輕切削、重切削、高速切削)適當調節乳化液的供給量，可以收到良好的效果。有人認為高效微乳液的合理應用，可以徹底解決切削液的問(wèn)題。但是由于環(huán)保要求，潤滑液的廢液必須經(jīng)過(guò)處理，達標后才能排放，廢液處理耗資巨大，使人們不得不對切削液作重新評價(jià)。德國對汽車(chē)制造廠(chǎng)作過(guò)調查，得到的結果是：工具費只占加工成本的2％～4％；但與切削液有關(guān)的費用，卻占成本的7％～17％，是工具費用的3～5倍，機械加工中的能量消耗，主軸運轉需要的動(dòng)力只占20％；與冷卻潤滑有關(guān)的能量消耗卻占53％“’。這說(shuō)明由于“環(huán)?！币?，乳化液的廉價(jià)優(yōu)勢已不存在，已經(jīng)變成影響生產(chǎn)發(fā)展的障礙。

近些年，為了解決“環(huán)?！眴?wèn)題，在研究少排放甚至零排放的加工工藝，研究干切削和半干切削。從“環(huán)?！苯嵌瓤?，干切削最理想，但是在干切削加工時(shí)，由于發(fā)熱量大、振動(dòng)大．會(huì )縮短刀具壽命、影響加工精度和表面光潔度。所以，干切削只能適用特殊條件下。半干切削，是在確保潤滑性能和冷卻效果的前提下，使用最小限度的切削液。目前新發(fā)展起來(lái)的MQL(Minimal Q uointity Lubricants)(最小量潤滑)加工方法，導致潤滑技術(shù)發(fā)生了劃時(shí)代的變化。

MQL潤滑系統的具體實(shí)例(主軸內部混合式)如圖2”’所示，該結構是由改裝的機床主軸和供油系統、供汽系統組成。中空的主軸中放入套管。內管通油，外管通氣，由設在主軸前端的混合裝置使油氣混合，向切削工具輸入霧狀潤滑劑。霧狀潤滑劑，由于經(jīng)過(guò)的回轉部分很短，不受離心力的影響，霧狀潤滑劑通過(guò)工具前端的孔，高效率地噴出，準確地噴到切削部位。供油的定量泉，崩CNC(Compufer Numerical Contr01)(計算機數字控制)控制，可以任意設定供油量。

MQL潤滑系統用油量極少，一般供油量不大于50ml／h。運送油的壓縮空氣，還可以起到排除切削和冷卻作用。MqL加工，具有一系列優(yōu)越性：(1)用油少，只有傳統加工方法的1／20～1／50：(2)切屑上幾乎無(wú)油：(3)工件上附著(zhù)的油很少，可阻簡(jiǎn)化工件清洗工序，或大幅度延長(cháng)清洗劑的壽命；(4)省去消耗大量能耗的冷卻循環(huán)系統：(5)不需要潤滑管理；(6)可以把MQL裝置安到已有的機床上。

使用中發(fā)現MQL潤滑，還存在冷卻效果有限的問(wèn)題。針對這個(gè)不足，進(jìn)一步開(kāi)發(fā)了油一水復合霧MQL加工方法。

該方法是將潤滑油和水分別霧化．同時(shí)噴到切削點(diǎn)。油、水的混合比，自由度很大?？梢愿鶕庸で闆r進(jìn)行調整。根據噴嘴的形狀和配置情況，可以做成水包油的同軸供應方式也可以做成混合供應方式。

根據長(cháng)壽、節能和環(huán)保要求，設備潤滑和工藝潤滑，都提出應當使用環(huán)保型、高性能油品。

3．潤滑劑的發(fā)展方向

發(fā)展潤滑劑的總原則，是“節能”、“環(huán)?！?、“長(cháng)壽命”。從環(huán)保角度看，植物油生物降解最好。但植物油存在氧化安定性差：高低溫性能差、水解安定性不好等致命弱點(diǎn)。雖然它的價(jià)格比合成油低．但是它的性能差、壽命短，算總帳使用植物油并不便宜。

三、結語(yǔ)

科技在進(jìn)步，時(shí)代在變化，“環(huán)?！眴?wèn)題，提高到突出位置，必然會(huì )促使生產(chǎn)變化、工藝變化、人的觀(guān)念變化。(1)設備潤滑發(fā)展到油氣潤滑．用油量降到原用油量的Ill0對油品的性能要求大幅度提高，最佳方案是使用合成油。(2)T藝潤滑發(fā)展到MQL潤滑．用油量只有原用油量的1120~l／50，要求油品潤滑性能高、高低溫性能好、蒸發(fā)量小、不結焦，推薦使用酯類(lèi)油和聚醚油。(3)基于環(huán)保要求．礦物油、乳化液廢液的處理費用過(guò)高，礦物油型潤滑油已失去其優(yōu)勢。潤滑油的明天，必將是臺成油的天下，尤其是酯類(lèi)油和聚醚油，將是前途無(wú)量。