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油作为润滑剂:粘度和其他性质

当人们想到石油时,汽车油是首批所想到的事情之一。浅棕色,电动机质量透明的质量,当它新鲜时,电动油状况与其暗黑的黑色,当使用时的暗黑黑色,不需要改变。为什么我们用油作为润滑剂,为什么它随着时间的推移,它必须定期更换?正如我们将看到的,润滑是任何移动机器的重要组成部分,某些石油馏分具有使其有价值的润滑剂的特殊性质。新利18 体育下载

什么是润滑剂?

大多数人可能意识到润滑剂用于减少两个移动表面之间的摩擦。它还用于将污染物和其他外颗粒远离移动部件运作,使得它们不会损坏。无论将其在发动机上使用,在门上,甚至是人体都是如此,这些特殊属性都是如此。事实证明,有一些其他的属性可以为一个好的润滑剂。

  • 减少摩擦
  • 高沸点和低冰点
  • 高粘度
  • 热稳定性
  • 腐蚀延迟
  • 抗氧化

我们依次对待每一个属性,但会略微脱离顺序,留下粘度。

润滑性 - 减少摩擦

术语润滑性意味着物质可减少摩擦。测量润滑性的常规方法是确定当两个移动表面通过作为润滑剂测试的物质的薄膜分离时发生多少磨损。传统测试包括“三盘球”和“球形圆柱”。在这两种情况下,在存在给定物质的存在下在不同条件下发生的磨损与存在的润滑剂存在或当存在已知的润滑剂时,与磨损进行比较。然后量化物质防止磨损(扫描,凹槽等)的能力并用于汇率润滑性。

在所有这些情况下,润滑油在运动部件之间提供了一层物质防止它们有太多的接触。因为润滑剂比它所应用的部件更“滑”,它减少了摩擦。减少摩擦可以减少部件的磨损,更容易移动,并减少系统的能量需求。事实上,一些精心设计的发动机油实际上可以提高汽车的燃油经济性。

高沸点和低冰点

这一切都说的是,对于润滑剂有效,它不能沸腾或冻结固体。在任何一种情况下,润滑剂都会停止减少摩擦。在第一种情况下,它将简单地消失并留下移动部件彼此研磨。在第二种情况下,它实际上会增加摩擦,也许是预防运动的点。在电动机油中,通过10W-40的粘度数来解释这两个性质,这将在物品的最后一部分中讨论更多。

热稳定性

摩擦产生热量,因此对于润滑剂成功,即使它变热,也需要保持其润滑性。如果润滑剂缺乏热稳定性,那么当它变热时它开始分解,导致摩擦增加。这个问题有时被称为“疏远”的汽车发动机。疏远是一种过程,即油变成粘性,因为重复暴露于热发动机条件。在极端情况下,污泥可以“胶上”发动机导致故障,甚至“抓住”,其中活塞不能抵靠圆柱体的壁移动,因此发动机不能起作用。

防腐

润滑剂有助于通过在薄层中涂覆成分来阻止或防止腐蚀,这些薄层保护它们免受暴露于氧气和其他“氧化剂”,这会导致可能导致材料表面损坏的化学反应。腐蚀的最着名的例子是生锈。当铁暴露于氧气时发生锈。通过暴露于水和盐来增加生锈(因为任何人都生活在盐在道路上的雪区。

水在大气中存在,盐通常是燃料的污染物。为了保护来自这些物质的发动机部件,电机油,涂覆圆柱体,活塞和其他移动发动机部件的侧面。该涂层可防止水,氧,盐和磨料与钢表面接触(含有铁)。

抗氧化

这类似于热稳定性,不同之处在于它适用于化学反应而不是由于热引起的润滑剂的击穿。与任何化学品一样,润滑剂可以接受改变分子结构的化学反应。在大多数情况下,这种反应是不希望的,因为它们导致润滑剂的性质的变化,使得它在减少摩擦和预防腐蚀时效果较低。

制造润滑剂的石油结构新利18 体育下载

在达到粘度之前,值得一看一下石油最符合上述要求的级数和原因。新利18 体育下载首先,我们需要一种足以减少摩擦的物质。如果您在手指之间感受到矿物油或机油,那么您就知道它非常滑。这是为什么?

为什么石油很滑

解释为什么油是滑的需要看一下它的化学性质。首先,油是非极性的,也就是说它不带正电荷或负电荷。有些分子,比如水,有“电荷分布”,这意味着分子的行为就像电池,一部分带正电荷,一部分带负电荷。结果,由于正电荷和负电荷相互吸引,水和其他“极性”分子就会相互粘在一起。石油没有这个问题,所以一个油分子比一个水分子更容易滑过另一个。

添加到石油的光泽是其通过称为范德华力的力的不同层,或者更具体地特别是伦敦分散力(一种范德瓦尔力)的倾向。这些是科学中最薄弱的力量,可以帮助旧事物,这将增加摩擦。然而,油具有仅在层内形成力的独特性,因为分子基本上是平面的。平面只是表示下面的图表强调,仅占用两个维度而不是三个的空间。在没有突出部的情况下,力只能分布在平面内,因此没有力将一层粘合到下一个。因此,两层油不会彼此粘合到任何很大程度。

事实上,油的氧化产生羧酸衍生物,其是极性的。因此,氧化损坏了机油的粘度,是污染物不希望的油的原因之一,最终降低油的质量。

平面,而不是平面

为什么石油不会冻结

接下来,我们需要一种耐煮沸和冻结的物质。为了实现这两种性质,一种物质需要在各种温度范围内保持液体。结果润滑油具有36个碳原子的平均链长,这给了它们非常高的沸点(某个地方约300摄氏度或572华氏度)。The lack of polarity in the molecules (they don’t carry a positive or negative charge anywhere) combined with the variation in size of hydrocarbon molecules (the average is 36, but the range is from roughly 18 to 44 carbon atoms) prevents the molecules from forming any kind of repeating, regular pattern needed for freezing. Of course, oil does flow easier or harder depending on temperature, which we will discuss shortly in the section on viscosity.

粘度

粘度是一个复杂的术语,指的是流体抵抗变形的能力。换句话说,流体抵抗剪切和拉伸应力的能力决定了它的粘性。高粘性流体很难变形,只能缓慢地改变形状。蜂蜜就是这种液体的例子。另一方面,水粘度低,容易流动。

粘度受温度的影响。流体温度越高,流动就越容易,温度越低,变形就越困难。好的润滑剂需要在低温下具有足够的流动性,以便能够通过发动机(或其他系统)提供保护。一种好的润滑剂还必须在高温下保持其粘度,这样它就不会流出发动机,或者变得很薄,不能比水更有效地作为润滑剂。最好的润滑剂是能使运动部件之间分离而又不太“粘”,从而需要大量能量来运动这些部件的润滑剂。一种称为粘度指数的刻度提供了一种测量物质粘度随温度变化的方法。

粘度指数(VI)的范围为0至110,具有0至35,表示低粘度,并且在110上表示高粘度。VI由汽车工程师协会(SAE)和油在38至99摄氏度(或100和210华氏度)之间进行测试。然而,这些价值不是在机油上报道的。相反,这些数字被转换为使用一个或两个数字的评级系统,并且通常采用10W-40或0W-40的形式或类似的形式。那么这个系统中的数字是什么意思?

包括W的数字代表“冬季”,意味着在比上方的温度下测试油。下面是它的工作原理。

没有W的数量代表了99摄氏度(210华氏度)的油的粘度。20的SAE转换为5.6至9.3的VI值。SAE为30将转化为9.3至12.5的VI值。因此,数量越高,油越粘的油将在99摄氏度。这是油的“热数”。

在较低的温度下测试具有W的数字,并且在电路板上并不总是一致。温度在瓶子上的某处报告,但通常在30摄氏度约为30摄氏度。然后将获得的VI值翻译成一个数字,然后是W.例如,值0W表示在30摄氏度下,油的表现为30个油在100摄氏度下表现。换句话说,随着30个油处于100度的30度,它在30度下薄。

显然,W的较低数量更好,因为它意味着油在低温下流畅。由于油排出发动机的较高部位,因为它坐着,所以运行冷发动机是当最多的金属接触时发生,因此最大磨损。通过类似的推理,期望更高的“非W”编号,因为它表明油通过保留其涂覆零件的能力而不会“太薄的能力,以在较高温度下保护发动机的能力。大多数新车使用5W-30。一些合成油能够获得0W - 40等范围,提供出色的保护和改善的燃油经济性。