石油化工润滑油在不同载荷条件下的抗磨损性能分析

引言：

现代工业机械的工况日益严苛，润滑油在高压、高温及交变载荷下易发生润滑失效，导致机械磨损加剧，石油化工润滑油通常由基础油和多种添加剂组成，其抗磨损性能依赖于极压抗磨剂、摩擦改进剂等关键成分的协同作用，载荷变化会影响润滑油膜的承载能力，当载荷超过临界值时，边界润滑状态占主导，加剧摩擦副的磨损，深入研究不同载荷对润滑油抗磨损性能的影响，对开发高性能润滑产品、延长设备使用寿命具有重要意义。

1. 高负荷齿轮箱润滑应用，降低机械传动磨损

齿轮箱在高速重载工况下运行时，齿面接触应力极高，易引发边界润滑甚至混合润滑状态，导致胶合、点蚀等失效形式，为提升润滑效能，需采用具有优异极压抗磨性能的润滑油，其关键指标包括黏度指数和油膜强度，以确保在宽温度范围内维持稳定的润滑膜厚度，高黏度基础油与硫磷型极压添加剂的协同作用可在齿面形成高强度化学反应膜，有效减少金属直接接触。润滑油需具备优异的抗剪切稳定性，防止在高剪切应力下黏度下降，影响油膜承载能力，齿轮箱润滑系统还需考虑油品的氧化安定性，避免长期高温运行导致油泥沉积，堵塞润滑通道，现代合成润滑油引入酯类或聚 α- 烯烃基础油，配合纳米级二硫化钼或硼酸盐添加剂，可显著提升极压性能并降低摩擦系数，润滑油的热传导性能对齿轮箱散热至关重要，合理的热管理可降低齿面局部温升，减少热变形引起的偏载磨损。

2. 重载工程机械液压系统润滑，减少高压工况下部件磨损

液压系统在极端工作压力下运行时，关键摩擦副如柱塞泵配流盘和阀组滑阀界面承受极高的接触应力，易导致边界润滑失效和粘着磨损，液压油必须具备卓越的抗磨性能和压力承载能力，其关键性能参数包括黏温特性和极压抗磨性，以确保在宽压力范围和温度波动下维持稳定的润滑状态，高性能液压油采用精制矿物油或合成烃类基础油，并复合锌- 磷型或无灰抗磨添加剂体系，在金属表面形成坚韧的化学保护膜来减轻边界摩擦条件下的磨损，液压系统的润滑优化还需关注油品的空气释放性和抗乳化性能，避免气泡和水分混入导致润滑膜破裂和部件腐蚀。在高压轴向柱塞泵应用中，润滑油的高压抗剪切稳定性尤为关键，需保证在超过 35MPa 的工作压力下仍能保持足够的油膜厚度，现代全合成液压油引入酯类基础油和纳米级有机钼添加剂，可显著提升润滑膜的承载能力和自修复特性，液压油的清洁度控制直接影响系统可靠性，需维持 ISO4406 标准规定的颗粒污染度等级，防止固体颗粒引发三体磨损，电液比例控制技术的发展，对液压油的摩擦特性和响应速度提出了更高要求，低摩擦系数液压油可提高伺服阀的动态响应精度[1]。

3. 钢铁轧机轴承润滑应用，提升高温重载条件下的油膜强度

轧机轴承在轧制力超过 5000kN 、工作温度达到 120% 的极端工况下，润滑膜容易发生破裂导致金属直接接触，引发轴承表面疲劳剥落和微点蚀失效，为此必须选用具有优异高温稳定性和极压性能的润滑油脂，其关键性能指标包括基础油黏度指数不低于95，四球试验磨斑直径控制在 0.45mm 以内，高性能轧机轴承润滑脂通常采用聚脲或复合锂基稠化剂，配合黏度等级为 ISO VG 460 的高粘度合成烃类基础油，并添加二硫化钨和纳米级石墨等固体润滑剂，在轴承表面形成多层防护膜。在热轧工况下润滑脂需具备超过 300^cC 的滴点温度，并添加高温抗氧化剂以延缓基础油热分解，对于冷轧机组，润滑系统需保证在轧制速度 15m/s 时仍能维持 3μm 以上的油膜厚度，防止混合润滑状态下的黏着磨损，现代集中润滑系统采用压力达到 40MPa 的递进式分配器，确保每个轴承座获得等量的润滑剂补给，轴承密封系统需达到 IP66 防护等级，有效阻挡轧制过程中氧化铁皮和冷却水的侵入。

4. 船舶发动机润滑油应用，优化高硫燃料环境下的抗磨性能

船舶发动机燃烧含硫量超过 3.5% 的重质燃料油时，燃烧产物中的硫氧化物会与润滑油发生复杂化学反应，导致油品酸值升高并形成强腐蚀性物质，加剧缸套 - 活塞环摩擦副的腐蚀磨损，为此必须采用具有卓越碱值保持能力和中和性能的船用气缸油，其关键性能参数包括总碱值不低于70mgKOH/g ，硫酸盐灰分含量控制在 1.8% 以内，高性能船用润滑油采用深度精制的基础油配合过碱性磺酸钙清净剂，形成具有化学中和作用的保护膜，有效中和燃烧产生的酸性物质。在十字头式发动机中，润滑油需在缸套表面形成厚度达 5μm 的连续油膜，以隔离高硫燃烧产物与金属表面的直接接触，针对现代电控共轨船舶发动机，润滑油还需具备优异的分散性能，将燃烧产生的烟炱颗粒尺寸控制在 10μm 以下，防止颗粒聚集导致滤清器堵塞，船用系统油需维持黏度等级在 SAE 40 范围内，确保在冷却水温度 45% 工况下仍能保持足够的油膜强度，智能润滑监测系统实时检测润滑油中铁含量和酸值变化，当铁含量超过 150ppm 时自动触发换油预警，实现发动机磨损状态的精准管控。

5. 风力发电机组齿轮油应用，改善变载荷工况下的磨损防护

齿轮油需具备优异的极压抗磨性能，通过添加高性能添加剂如二烷基二硫代磷酸锌形成坚韧的润滑膜，有效减缓齿面微点蚀与疲劳磨损，在交变载荷作用下，齿轮油黏度指数需维持在 150 以上以确保宽温域内油膜稳定性，同时其成膜能力应达到 400MPa 以上接触压力以抵抗冲击负荷，基础油选择上，合成油凭借其分子结构均一性及热氧化稳定性，能显著降低高温沉积物生成，避免油泥堵塞滤芯，针对变转速工况，齿轮油需优化摩擦特性以抑制黏滑现象，并通过抗微点蚀添加剂修复齿面微观缺陷 [2]。齿轮箱内部轴承与齿轮的润滑兼容性也需重点考量，避免铜合金腐蚀与银部件硫化，油液监测技术可实时追踪磨损颗粒浓度与黏度变化，结合定期油品化验数据优化换油周期，齿轮油的热传导性能对散热至关重要，其比热容需匹配齿轮箱热负荷，避免局部过热导致油品失效。

结语：

石油化工润滑油的抗磨损性能是保障机械设备稳定运行的关键因素，尤其在多变载荷条件下，其润滑效能直接影响摩擦副的耐久性，本研究通过分析润滑油在不同载荷下的摩擦学行为，揭示了其抗磨机制，为优化润滑油配方和工业润滑技术提供了理论支持，未来研究可结合纳米添加剂、智能润滑材料等新兴技术，进一步提升润滑油在极端工况下的适应性，推动润滑技术的创新发展。

参考文献：

[1] 苏毓承 , 徐传松 . 石油化工润滑油在不同载荷条件下的抗磨损性能研究 [J]. 中国石油和化工标准与质量 , 2025, 45 (01): 134-136.

[2] 苑双英, 井雷. K201 压缩机润滑油联锁程序的探讨及完善 [J]. 仪器 仪表用户 , 2022, 29 (09): 94-98+32 .