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自動(dòng)潤(rùn)滑油氧化安定性測(cè)定儀（旋轉(zhuǎn)氧彈）

來(lái)源：時(shí)間：2023-04-23 11:28:24 瀏覽：3551次

1. 潤(rùn)滑油的氧化及危害

潤(rùn)滑油在工作使用中，多處于較高溫度并接觸到空氣。這使得油品難以避免地會(huì)與空氣中氧相接觸并發(fā)生作用，引起氧化反應(yīng)而導(dǎo)致油品變質(zhì)，對(duì)使用帶來(lái)不良影響。潤(rùn)滑油的主要成分是烴類，其氧化過(guò)程是一個(gè)通過(guò)活性中心自由基為載體的氧化鏈反應(yīng)。在鏈反應(yīng)中首先生成自由基，然后由活潑的自由基與空氣中氧氣作用生成各類含氧化合物。反應(yīng)方程式如下：

自由基與氧氣作用生成的化合物與所處溫度有很大關(guān)系，在不同溫度下油品氧化產(chǎn)物有很大差異。潤(rùn)滑油在常溫時(shí)的氧化又稱厚油層氧化，其特征是油品所處溫度不高，一般不超過(guò)100℃，與氧氣的接觸面積較小，金屬的催化作用不顯著，反應(yīng)速度和反應(yīng)深度均較低。中間產(chǎn)物主要是烴類生成的醇、醛、酮、酸等，最終產(chǎn)物則主要是醇與酸酯化反應(yīng)形成的大分子類聚合膠狀物。潤(rùn)滑油常溫氧化可使其顏色變深、粘度增大、酸值增加、出現(xiàn)沉淀物等。其危害主要是酸性成分腐蝕金屬和膠狀物影響供油與機(jī)件正常工作。潤(rùn)滑油抵抗常溫下氧化的能力通常稱為氧化安定性。液壓油、變壓器油、工業(yè)齒輪油、汽輪機(jī)油等出現(xiàn)的氧化大多是這種類型。某電梯減速箱使用的齒輪油經(jīng)過(guò)一年的變化如圖1所示。

圖1 電梯減速箱齒輪油使用前后對(duì)比

從圖1結(jié)果可知，油品經(jīng)過(guò)一年的使用，顏色明顯變暗，說(shuō)明油品抗氧化性能較差。

潤(rùn)滑油在高溫下的氧化又稱熱氧化或薄油層氧化，這種情況多出現(xiàn)在對(duì)高溫部件的潤(rùn)滑中，如內(nèi)燃機(jī)氣缸活塞之間，渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)軸承中等。熱氧化由于接觸到高溫金屬部件，因此油品溫度高、空氣接觸面大、受金屬催化作用強(qiáng)，使得氧化速度加快，反應(yīng)程度變深，產(chǎn)物中殘留碳含量升高。氧化產(chǎn)物除了醇、醛、酮、酸等中間產(chǎn)物外，結(jié)果產(chǎn)物大多是縮合生成的瀝青質(zhì)、焦質(zhì)、積炭等漆膜狀物和固體沉底。其危害除了粘度增大影響潤(rùn)滑和酸性成分的腐蝕外，在金屬表面形成的漆膜和固體沉淀對(duì)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)工作影響極大。漆膜類可使活塞環(huán)發(fā)生粘連；積炭類則影響氣缸散熱；在渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)中的固體沉淀則影響潤(rùn)滑、造成擦傷，同時(shí)會(huì)堵塞過(guò)濾器和影響潤(rùn)滑油噴口供油。圖2列出了發(fā)動(dòng)機(jī)不同部位的積炭。

圖2 發(fā)動(dòng)機(jī)不同部位的積炭

2.潤(rùn)滑油抗氧化性能檢測(cè)方法

各種機(jī)械設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)離不開(kāi)潤(rùn)滑油的潤(rùn)滑，在設(shè)備使用過(guò)程中潤(rùn)滑油會(huì)發(fā)生氧化現(xiàn)象，導(dǎo)致其性能下降而不能滿足機(jī)械潤(rùn)滑要求。因此對(duì)各類潤(rùn)滑油都有抗氧化性能的要求，相應(yīng)的有不同的抗氧化性能評(píng)價(jià)方法。如評(píng)價(jià)工業(yè)齒輪油抗氧化性能的SH/T 0123（極壓潤(rùn)滑油氧化性能測(cè)定法）方法；評(píng)價(jià)車輛齒輪油抗氧化性能的烘箱氧化的CEC L-60-1（車輛齒輪油熱氧化安定性評(píng)定法）方法；評(píng)價(jià)液壓油抗氧化性能的SH/T 0193（潤(rùn)滑油氧化安定性的測(cè)定旋轉(zhuǎn)氧彈法）和GB/T 12581（加抑制劑礦物油氧化特性測(cè)定法）方法；評(píng)價(jià)自動(dòng)變速器油抗氧化性能的CEC L-48-A-00（DKA氧化試驗(yàn)）方法等。

3. 旋轉(zhuǎn)氧彈法簡(jiǎn)介

SH/T 0193（潤(rùn)滑油氧化安定性的測(cè)定旋轉(zhuǎn)氧彈法）是中華人民共和國(guó)石油化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)利用一個(gè)氧壓力容器（氧彈），在水和銅催化劑存在的條件下，在150℃評(píng)定具有相同組成（基礎(chǔ)油和添加劑）新的和使用中的汽輪機(jī)油的氧化安定性。該標(biāo)準(zhǔn)也可在140℃條件下快速評(píng)定含2，6-二叔丁基對(duì)甲酚和（或）2，6-二叔丁基苯酚抗氧劑的新礦物絕緣油的氧化安定性。
該標(biāo)準(zhǔn)的方法概要是將試樣、水和銅催化劑線圈放入一個(gè)帶蓋的玻璃盛樣器內(nèi)，置于裝有壓力表的氧彈中。氧彈充入620kPa壓力的氧氣，放入規(guī)定的恒溫油浴中（汽輪機(jī)油150℃，礦物絕緣油140℃），使其以100r/min的速度與水平面成300°角軸向旋轉(zhuǎn)。試驗(yàn)達(dá)到規(guī)定的壓力降所需的時(shí)間（min）即為試樣的氧化安定性。圖3是傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)氧彈試驗(yàn)儀示意圖。

圖3 旋轉(zhuǎn)氧彈試驗(yàn)儀示意圖

1-液面；2-轉(zhuǎn)動(dòng)托架；3-絕熱層；4-驅(qū)動(dòng)裝置

4.潤(rùn)滑油氧化安定性測(cè)定儀

傳統(tǒng)氧彈試驗(yàn)儀體積大，需要使用硅油作加熱介質(zhì)，充氣需要兩人操作，無(wú)法自動(dòng)讀取試驗(yàn)數(shù)據(jù)。為了克服傳統(tǒng)儀器的上述缺點(diǎn)，出現(xiàn)了圖4所示的潤(rùn)滑油氧化安定性測(cè)定儀-旋轉(zhuǎn)氧彈。

圖4潤(rùn)滑油氧化安定性測(cè)定儀-旋轉(zhuǎn)氧彈

該設(shè)備體積小，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)充氣、結(jié)果自動(dòng)顯示等，符合SH/T 0193標(biāo)準(zhǔn)，具有以下性能及特點(diǎn)：

1）采用金屬浴代替油浴，解決了油浴氣味大、污染大、氧彈難以清洗的問(wèn)題，消除了對(duì)操作者油煙的危害和環(huán)境染；
2）由氧彈旋轉(zhuǎn)變?yōu)樵嚻啃D(zhuǎn)，試瓶在彈筒內(nèi)旋轉(zhuǎn)速度平穩(wěn)無(wú)噪音；
3）儀器可以自動(dòng)記錄壓力及其變化過(guò)程，并用曲線的方式描繪出來(lái)，可自動(dòng)判別結(jié)果；
4）設(shè)備自帶減壓系統(tǒng)，能夠方便地調(diào)整氣源壓力到所需值，方便充放氣操作；
5）采用精密壓力傳感器，檢測(cè)彈筒內(nèi)部的壓力，測(cè)試數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠，采用高精度溫度傳感器自動(dòng)檢測(cè)控制金屬浴溫度；
6）采用進(jìn)口高精密控溫表PID溫度控制，其溫度穩(wěn)定，使用壽命長(zhǎng)，精度可達(dá)0.1℃；
7）試驗(yàn)過(guò)程中，整個(gè)充、放氣過(guò)程由系統(tǒng)自動(dòng)完成，所充的壓力可由屏幕顯示的畫面直接反應(yīng)出來(lái)，在充、放氣完畢后，系統(tǒng)能夠自動(dòng)判別是否泄漏；
8）采用風(fēng)冷系統(tǒng)降溫，縮短連續(xù)試驗(yàn)的時(shí)間間隔。

5.旋轉(zhuǎn)氧彈的應(yīng)用案例

使自動(dòng)潤(rùn)滑油氧化安定性測(cè)定儀（旋轉(zhuǎn)氧彈）評(píng)價(jià)了國(guó)產(chǎn)汽輪機(jī)油（L-TSA46）和進(jìn)口汽輪機(jī)油（L-TSA46）的抗氧化性能，結(jié)果見(jiàn)圖5~6。從圖中的結(jié)果可知，進(jìn)口油品的抗氧化性能更加優(yōu)異，氧彈時(shí)間幾乎是國(guó)產(chǎn)油的兩倍。

圖5 國(guó)產(chǎn)L-TSA46油品的旋轉(zhuǎn)氧彈試驗(yàn)

圖6 進(jìn)口L-TSA46油品的旋轉(zhuǎn)氧彈試驗(yàn)

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