水分子的影响油脂和燃料的润滑性

水污染物柴油和润滑油由于潮湿空气差/湿度和密封系统,分别。柴油和润滑油中的关键元素影响的影响水的生命柴油燃油喷射系统和轴承。在油脂、表面的水被吸收或保留基于它的增稠剂^[1,2]。例如,磺酸钙增稠剂可以吸收八倍水与锂相比复杂类型增稠剂^[1]。

图片来源:伤风/ IU液体和水的照片

吸收水改变了润滑脂的属性,比如刚度^[1]和膜厚度^[3],尽管它是首选,油脂吸收水而不是它表面保留为了提高耐蚀性。它还可以修改润滑脂的摩擦磨损行为。然而,润滑脂的摩擦磨损行为和污染的水还有待调查。

在柴油中,水分子的溶解度取决于亲水的性质和湿度的燃料^[4]。与柴油相比,生物柴油与极地组织被认为是更亲水,它可以容纳更多的水分子的2.5倍。这样的状况会恶化的表面活性添加剂的燃料,也增加了穿由于边界润滑不良^{(4 - 6)}。也有可能为燃料的水分受温度的影响,例如,燃料中的水分含量随温度的增加而减小^[6]。因此,湿度和温度两个主要参数,能够影响柴油和水污染的润滑性。

本文提出了一种比较的抗磨和极压电阻行为两种类型的商用润滑脂。每种类型的油脂测试没有或添加水。此外,柴油添加了生物燃料测试其摩擦行为在一个受控环境室(温度和湿度)。工业标准的技术,比如低温扭矩测试四球试验,高频往复钻井平台(HFRR)被用于摩擦测量。穿的伤疤是使用光学显微镜成像和测量。总的来说,摩擦磨损油脂和柴油的数据被用来评估水分子在润滑的作用。

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油脂

磺酸钙润滑脂NLGI年级2 (Optimax CSC-2, Optimax美国维吉尼亚州,美国)和锂基润滑脂NLGI 0级(美国Optimax Optimax 7700年,维吉尼亚州,美国)本文中使用。水增加了50%、20%和10%重量的润滑脂。后,水和油是手动混合,直到达到饱和。油脂没有水,水被用作控制0%。完全,有四种类型的锂润滑脂和钙sulfonate-based润滑脂。

柴油

壳牌v电源柴油(壳牌加油站,格罗宁根、荷兰)是本文中使用。壳牌v电源柴油可用的属性引用^[7]。柴油的水污染控制通过增加测试环境的温度和湿度。

摩擦系数的油脂

的Ducom四球试验机(TR-30PNU Ducom仪器分公司,印度)和Ducom低温扭矩测试仪(tr - 512, Ducom仪器分公司,印度)被用来确定润滑脂的摩擦系数。摩擦系数的四球试验机以及低温扭矩测试仪测量根据ASTM D2266测试方法^[8]和ASTM D1478^[9],分别。同时,油脂检测他们的承载行为或极压利用四球试验机和根据ASTM D2596测试方法^[10]。数据采集和分析软件通过一个基于虚拟仪器的Winducom 2010 (Ducom仪器分公司,印度)。

四球试验(ASTM D2596和ASTM D2266)进行磺酸钙基润滑脂(0%、10%、20%、50%水在w / w)和锂基润滑脂(0%、10%、20%、50%水在w / w)。低温扭矩测试进行磺酸钙基润滑脂的0%,10%和20%在-30°C。表1给出了本文中使用多个测试的描述参数。

摩擦系数的柴油

摩擦系数的壳v电源测量使用Ducom HFRR (Ducom仪器分公司,印度)。测试方法是根据ISO 12156 - 1: 2006^[11]。柴油的摩擦系数是衡量在三种不同温度下(30°C, 60°C, 80°C)和湿度(35% Rh, 50% Rh, 75% Rh)条件。不同温度(湿度)和湿度(不同温度)被固定在30°C和35% Rh,分别。表1给出了本文中使用多个测试的描述参数。

磨损分析

穿球摩擦测试后的柴油和油脂测定使用光学显微镜(奥林巴斯Vanox-T,徕卡微系统公司帐面价值、荷兰)。相机在光学显微镜是用来捕获的二维图像穿跟踪球。在成像穿跟踪之前,所有的样品都清理根据ISO 12156 - 1: 2006测试方法。意味着穿疤痕(MWSD)球直径计算Eq。(1),

MWSD = (x + y) / 2

(1)

其中x是疤痕维度与振动方向垂直(pm)和y是疤痕维度振动方向平行(点)。疤痕维度(x或y)平均三个读数。

结果

四球试验结果为磺酸钙基润滑脂(CaS)和锂基润滑脂(李)如图1所示。在没有添加水,CaS显示低摩擦相比,李(图拉和B)。除了水扰乱稳定的摩擦,使其更不稳定和粗糙的中科院和油脂。一般来说,李润滑脂的摩擦概要添加水(10 - 50%)是粗糙而摩擦的CaS润滑脂。李穿疤痕直径为中科院高于油脂之前加水(图1 c)。添加水带来增加磨损,达到最大穿疤痕0.77 + 0.056和0.75 + 0.016水50%,分别为中科院和李油脂。承载能力的中科院的油脂比李高油脂,根据压力测试(图ID)。U润滑脂相比,CaS润滑油的承载能力不受影响,因为加入的水上升到20%。中科院在50%,水资源承载能力下降1.6倍,中科院没有添加水。李润滑脂承载能力降低,增加水分补充道。

标准差在由三个独立的测量误差。

中科院的摩擦行为的0%、10%和20%的水在-30°C是如图2所示。通常情况下,摩擦高初测试(称为运行在摩擦)的降低和稳定直到测试结束,如图2所示。运行在摩擦的增加线性增加含水量(图2 b)。

图3表示柴油的摩擦磨损的结果在不同的温度和相对湿度,使用HFRR获得。图3表明,摩擦概要受到湿度的影响及其概要粗糙在75% Rh相比,35%或50% Rh。图3 b显示了温度对摩擦的影响资料。随着温度的增加从30°C到80°C,摩擦系数从0.28增加到0.37。摩擦概要文件在80°C t粗糙而30°C或60°C。球上的穿疤痕概要文件(如图3所示的c)被用来测量意味着穿疤痕直径和它与湿度和温度(图3 d)。穿在球增加,温度和湿度的增加。最大的意思是穿疤痕壳牌v电源柴油直径是335点和310点60°C和50% Rh。

表1。测试参数用于润滑剂的摩擦磨损特性

	Ducom四球试验	低的温度 扭矩测试	高频往复测试(HFRR)
润滑剂	基于CaS和李的油脂(淹没测试)	基于CaS油脂	壳牌v电源柴油
标本	EN52100钢	球轴承富含油脂	EN52100钢
测试方法	ASTM D2266——WP测试,稳定的负载在40 N, 75°C, 1200 rpm, 60分钟 ASTM D2596- EP测试、稳定负载800 N, 1770 rpm, 10 s, 21°C	ASTM D1478——点亮测试,4.5 N, 1 rpm - 30°C	ISO 12156 - 1: 2006——HFRR试验,2 N, 60赫兹。变量温度和湿度
接触运动	旋转球压三flxed球	旋转球轴承径向载荷	往复式球flxed磁盘上

图1所示。四球试验结果caldum磺酸盐和锂离子润滑脂为0%,10%,20%和50%的水。一个,实时采集不同磺酸钙润滑脂的摩擦的概要文件。B。摩擦实时采集剖面不同锂润滑脂。C。比较穿疤痕直径不同的钙磺酸盐和锂润滑脂。D。焊接负载(或承载能力]数字不同钙磺酸盐和锂润滑脂。

图2。低温扭矩测试为磺酸钙润滑脂- 30°C。一个。实时磺酸钙基润滑脂的摩擦变化为0%,10%和20%的水。B。运行在摩擦力矩之间的关系,增加含水量{% w / w)。

讨论

水和油相互作用

增加水油阻碍其润滑和磨损和摩擦增加,由四球试验和低温扭矩测试。磺酸钙(CaS)和锂(李)增稠剂极性和被认为是优先源水分子的相互作用。成立中科院油脂水分含量增加会减少其石油出血^(1、12),EHL电影柔软^[1,2]和厚度^[3],而相反的效果观察Li-based润滑脂^[1]。减少石油出血,中科院的油脂,可以增加粗糙的原因摩擦概要文件和磨损,如本文所示,下列哪推测水机制诱导CaS-based润滑脂的变化。CaS-based润滑脂是由caco粒子(自然边界润滑剂)极地钙磺酸盐表面活性剂稳定欧洲杯猜球平台的悬浮在矿物油。为了发展与CaCo胶束结构等₃在其核心,极地钙磺酸盐与CaCo交互₃通过阴离子-阳离子的相互作用。水与CaCo交互₃开发Ca(哦)₂层也与亲水性的磺酸盐组交互,提高了乳液的稳定性^[13]。中科院乳液稳定性随水浓度。此外,它可以防止CaCo的表面活性₃同时减少一个有效的石油出血导致的增加与金属接触。可怜的摩擦学的行为因此观察到中科院油脂添加污染水。然而,增加石油出血李润滑脂由于含水量的增加^[1]没有足够的增强李润滑脂的摩擦磨损行为。

同样重要的是要注意,承载能力被定义为焊接的负载发生由于与金属接触的增加和润滑剂饥荒不会受到水对CaS油脂浓度高达20%。承重测试执行(或极端压力测试)在160 N, 800 N(根据ASTM D2596),与中科院的摩擦磨损测试40 N(根据ASTM D2266)。在高负载,负载使用至少四倍在摩擦磨损测试中,有足够的石油CaCo出血和表面活性₃这并不是影响添加水。

低温润滑脂刚度普遍增加,导致高运行在摩擦造成损坏轴承^[14]。为中科院油脂、水分含量增加带来的增加其刚度,从而增加了在摩擦中运行。此外,它证明了添加水CaS的增加将提高其乳化稳定性(如前所述),降低了石油出血阻碍油脂润滑在低温运行条件。

图3。HFRR壳牌v电源柴油润滑性测试结果。一个。实时采集的摩擦系数在35% Rh, 50% Rh和75% Rh。B。摩擦系数的实时采集30°C, 60°C和80°C。C。穿疤痕球的图像在不同的湿度和温度条件。D。穿疤痕直径的关系与温度和湿度。

燃料和水相互作用

水溶性的燃料(燃料和水含量)随样品温度^[6]和增加环境湿度。水可以与极性分子在燃料虽然增加了更多的氧气分子,可以提高燃料燃烧效率。极性分子吸附在表面上,以减少摩擦和磨损;然而其影响最小化由于水,因此有磨损的增加^[6]。增加穿还观察到与湿度的增加,但没有增加摩擦除了有粗糙的摩擦概要文件在高湿度(或高含水量)。结果表明增加摩擦的燃料与样品温度。80°C的高温摩擦概要粗糙但穿低于60°C。温度的增加会增加氧化,降低含水量,同时燃料粘度。低穿在80°C可以归因于燃料的低含水量(允许极性分子显示其润滑行为)和发展的一种保护性的氧化层(燃料添加剂和氧化亚铁)。高摩擦和粗糙的概要文件在80°C可以发生由于断裂和表面微凸体在剪切的改革。

结论

在本文中,润滑剂的摩擦磨损行为阻碍了添加水。实验结果从低温扭矩测试仪,四球试验机和高频往复装置显示如下,

1. 水污染的签名效果是它将稳定摩擦剖面转换成粗糙和不稳定的摩擦由于与金属接触的增加,作为燃料和油脂观察。
2. 失去了CaS润滑脂的摩擦磨损行为(ASTM D2266)可以与石油的减少出血和表面活性差caco添加剂由于水污染的增加(10%、20%和50%)。
3. 承载能力(ASTM D2596)中科院油脂不受水污染的影响高达20%的体重。这可能归因于高操作负载油出血不受水的影响高达20%的污染。
4. 在-30°C,中科院润滑脂,争执摩擦力矩显示一个线性增加添加水的浓度。它证明了水对穷人的影响石油出血和摩擦学行为也普遍在-30°C。
5. 壳牌v电源柴油燃料,增加湿度将阻碍其润滑性。这是与水之间的相互作用的增加(由于湿度)和极性基团的燃料,允许一些极性基团与金属表面相互作用并显示可怜的边界润滑。
6. 壳牌v电源柴油燃料,增加温度从60°C到80°C,增加了磨损,降低了摩擦。低摩擦可以是由于降低水含量和低磨损是由于保护性的氧化层的形成,由于温度的增加。

缩写

中科院,基于磺酸钙润滑脂;
李锂基润滑脂;
HFRR高频往复钻机;
MWSD,意味着穿疤痕直径;
WP,穿预防;
EP,极端的压力。

确认

我们感谢Ducom工具(荷兰格罗宁根)金融对这项研究的贡献。

引用

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