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摘要:納米添加劑的出現(xiàn),與傳統(tǒng)農(nóng)機(jī)潤(rùn)滑油添加劑相比有著無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。針對(duì)國(guó)內(nèi)農(nóng)機(jī)潤(rùn)滑油現(xiàn)狀及納米添加劑進(jìn)行了綜述,說(shuō)明了將納米添加劑應(yīng)用于農(nóng)機(jī)潤(rùn)滑油,可以針對(duì)農(nóng)機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)高溫,高壓,低速重載的條件,起到降低摩擦系數(shù),減小和修復(fù)磨損,增加氣缸壓力的顯著潤(rùn)滑效果??偠灾?,納米添加劑在農(nóng)機(jī)潤(rùn)滑油方面有著較好的發(fā)展前景需要繼續(xù)探究。
關(guān)鍵詞:農(nóng)業(yè)機(jī)械;納米添加劑;農(nóng)機(jī)潤(rùn)滑油
引言
潤(rùn)滑油的使用是農(nóng)業(yè)機(jī)械正常運(yùn)行的必要條件,潤(rùn)滑油作為農(nóng)機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)良好工作的潤(rùn)滑劑,除了起到潤(rùn)滑和抗磨損的功用之外,也具備冷卻、清潔、防銹、防腐和抗氧化的功能。絕大多數(shù)農(nóng)業(yè)機(jī)械不追求速度而是追求大扭矩和高牽引效率,而交通運(yùn)輸車輛是追求速度與傳遞效率的均衡。因此,農(nóng)業(yè)機(jī)械變速箱與交通運(yùn)輸車輛變速箱的傳動(dòng)比和變速方式明顯不同,動(dòng)力輸出和工況也不同。當(dāng)前高性能農(nóng)用發(fā)動(dòng)機(jī)的工作過(guò)程中,潤(rùn)滑油由于接觸發(fā)動(dòng)機(jī)工作產(chǎn)生的廢氣、灰塵、磨屑和積炭及其它雜質(zhì),會(huì)對(duì)潤(rùn)滑油造成惡性污染,從而影響機(jī)器使用效率。因此,面對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械工作所需的特定要求及相對(duì)惡劣的工作環(huán)境等,農(nóng)機(jī)潤(rùn)滑油應(yīng)該有其特定的研究方向與重點(diǎn)才更為合適。針對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械的作業(yè)特性,研發(fā)適用于農(nóng)業(yè)機(jī)械的新品種潤(rùn)滑油,提高潤(rùn)滑油性能,節(jié)省能源消耗,提高工作效率,保護(hù)環(huán)境已經(jīng)非常重要。納米添加劑的出現(xiàn),不僅對(duì)傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)和交通運(yùn)輸車輛的潤(rùn)滑油有著很大程度的優(yōu)化,也非常適合應(yīng)用在農(nóng)業(yè)機(jī)械方面。研究表明,納米粒子可以明顯改善潤(rùn)滑油的摩擦特性,提高抗磨減磨作用,兼有固體與液體兩種潤(rùn)滑作用,適用于不同的復(fù)雜作業(yè)條件。納米添加劑針對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)的高溫,高壓,低速重載的工況,有著顯著的潤(rùn)滑效果,可降低摩擦系數(shù),修復(fù)磨損,增加氣缸壓力,改善潤(rùn)滑質(zhì)量,提高潤(rùn)滑性能,有傳統(tǒng)潤(rùn)滑油添加劑無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。因此,納米添加劑在農(nóng)機(jī)潤(rùn)滑油方面非常具有發(fā)展前途[1]。
1我國(guó)農(nóng)機(jī)潤(rùn)滑油應(yīng)用現(xiàn)狀
近年來(lái)由于我國(guó)車輛產(chǎn)業(yè)技術(shù)的快速提高,作為車輛產(chǎn)業(yè)中的農(nóng)業(yè)機(jī)械,如拖拉機(jī)和收獲機(jī),也取得了快速進(jìn)步。隨著國(guó)家對(duì)農(nóng)業(yè)政策扶持力度加強(qiáng),農(nóng)機(jī)購(gòu)置補(bǔ)貼項(xiàng)目資金的增加,使農(nóng)機(jī)普及率不斷上升,伴隨而來(lái)的是我國(guó)農(nóng)機(jī)潤(rùn)滑油行業(yè)的迅速發(fā)展。在農(nóng)機(jī)潤(rùn)滑油行業(yè)迅速發(fā)展的同時(shí),也涌現(xiàn)了諸多問(wèn)題。目前,國(guó)內(nèi)性能優(yōu)異的農(nóng)機(jī)仍多為進(jìn)口農(nóng)機(jī),絕大多數(shù)進(jìn)口農(nóng)機(jī)均有與其配套使用的專用潤(rùn)滑油,價(jià)格遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于國(guó)內(nèi)自主生產(chǎn)的潤(rùn)滑油,同時(shí)進(jìn)口農(nóng)機(jī)的銷售者對(duì)購(gòu)買者施行捆綁式銷售,要求購(gòu)買者使用其內(nèi)部專用潤(rùn)滑油,進(jìn)口農(nóng)機(jī)在保期間如果不使用銷售公司提供的潤(rùn)滑油,出現(xiàn)問(wèn)題后,銷售公司不對(duì)購(gòu)買者進(jìn)行售后服務(wù),這種要求的出現(xiàn)使得購(gòu)買者必須花高價(jià)購(gòu)買其專用潤(rùn)滑油,導(dǎo)致作業(yè)成本的提高。對(duì)于很多已經(jīng)過(guò)保的進(jìn)口農(nóng)機(jī),很多購(gòu)買者考慮到機(jī)械的成本,依然不敢使用其他品牌的潤(rùn)滑油,擔(dān)心對(duì)進(jìn)口機(jī)械造成損壞,耽誤農(nóng)忙時(shí)節(jié)的作業(yè),繼續(xù)選用高價(jià)格的專用潤(rùn)滑油。其實(shí),對(duì)這類進(jìn)口農(nóng)機(jī)專用潤(rùn)滑油取樣后,經(jīng)過(guò)專業(yè)機(jī)構(gòu)的化驗(yàn)表明,一些進(jìn)口農(nóng)機(jī)專門配套使用的潤(rùn)滑油在成分上與國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的潤(rùn)滑油無(wú)異,經(jīng)過(guò)對(duì)比試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)這類進(jìn)口農(nóng)機(jī)的專用潤(rùn)滑油甚至潤(rùn)滑效果還不及國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的潤(rùn)滑油。經(jīng)過(guò)調(diào)研,很多農(nóng)戶表示在進(jìn)口農(nóng)機(jī)潤(rùn)滑油問(wèn)題上,如果國(guó)內(nèi)自主生產(chǎn)的潤(rùn)滑油,可以充分滿足進(jìn)口農(nóng)機(jī)安全作業(yè)的要求,提供合同保證,同時(shí)價(jià)格合理,他們是非常愿意接受的。這一現(xiàn)象說(shuō)明了我國(guó)應(yīng)針對(duì)這類進(jìn)口農(nóng)機(jī)的潤(rùn)滑要求進(jìn)行針對(duì)性研究,研發(fā)出充分滿足其作業(yè)條件的潤(rùn)滑油。對(duì)于國(guó)產(chǎn)農(nóng)機(jī),在農(nóng)機(jī)潤(rùn)滑油方面,很多使用者考慮到作業(yè)成本,切身利益等問(wèn)題,多采用價(jià)格相對(duì)低廉的潤(rùn)滑油,甚至用汽車潤(rùn)滑油或部分工業(yè)機(jī)械潤(rùn)滑油代替農(nóng)機(jī)潤(rùn)滑油。這說(shuō)明了在我國(guó)農(nóng)機(jī)潤(rùn)滑油行業(yè)仍然存在無(wú)專門用油的現(xiàn)象,使得農(nóng)機(jī)潤(rùn)滑油的質(zhì)量得不到保證,需盡快制定完整的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),規(guī)范的市場(chǎng)要求。針對(duì)農(nóng)機(jī)工作環(huán)境相對(duì)惡劣、機(jī)具體型較大、低速重載的特點(diǎn),使得對(duì)農(nóng)機(jī)潤(rùn)滑油有著特殊要求。國(guó)內(nèi)自主研發(fā)的農(nóng)機(jī)潤(rùn)滑油與世界先進(jìn)水平仍然有著一定的差距。為了滿足農(nóng)業(yè)機(jī)械作業(yè)條件,保證潤(rùn)滑油品質(zhì),農(nóng)業(yè)機(jī)械潤(rùn)滑要求,從基礎(chǔ)油到部分添加劑,多數(shù)廠家仍選擇從國(guó)外進(jìn)口。單從添加劑方面來(lái)看,在中低端農(nóng)機(jī)潤(rùn)滑油添加劑我國(guó)可以自行生產(chǎn)研發(fā),但在高端添加劑方面,我國(guó)仍需進(jìn)口。我國(guó)農(nóng)機(jī)潤(rùn)滑油的研究工作方興未艾,鑒于此,對(duì)其展開(kāi)深入研究,針對(duì)農(nóng)機(jī)作業(yè)特點(diǎn)研發(fā)出適宜且高效的潤(rùn)滑油變得尤為重要。
2納米添加劑
隨著材料科學(xué)與摩擦學(xué)領(lǐng)域的不斷發(fā)展,近代測(cè)試設(shè)備與技術(shù)的不斷進(jìn)步,納米材料作為前沿內(nèi)容也隨之活躍起來(lái),諸多的摩擦學(xué)問(wèn)題也因此得到解決。納米材料因自身獨(dú)特的結(jié)構(gòu),使其具有尺寸效應(yīng),表面與界面效應(yīng)等特性,利用其優(yōu)質(zhì)特性,提高潤(rùn)滑油摩擦性能[2]。目前常用的納米添加劑種類分為納米金屬單質(zhì),主要有納米銅、納米鈦、納米鉛、納米鋅、納米錫等;納米金屬氧化物與氫氧化物,主要有納米Fe3O4、納米n-TiO2、納米PbO、納米n-Mg(oh)2等;納米碳材料及其C衍生物類,主要有納米石墨、納米富勒烯、碳納米管、納米類富勒烯等;納米硫化物,主要有ZnS、MoS2等;納米硼酸鹽,主要有硼酸鈣、硼酸鈦、硼酸鋁、硼酸鎂等;納米稀土類化合物,主要有納米LaF3、納米CeF3等;納米聚合物,主要有聚苯乙烯(PS)納米微球等高分子納米微球。這七類納米添加劑經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)表明,將其加入到潤(rùn)滑油當(dāng)中,均起到了較好的減磨抗磨作用。
2.1納米添加劑的作用機(jī)理
目前,針對(duì)納米材料作為潤(rùn)滑油添加劑的作用機(jī)理沒(méi)有明確的研究結(jié)論,總結(jié)起來(lái)分為以下三種:1)發(fā)生摩擦?xí)r,在高溫高壓條件下,納米材料因自身的吸附能力較強(qiáng),在發(fā)生摩擦的摩擦副表面形成一層薄膜,這種納米薄膜具有很好的韌性與抗彎抗磨強(qiáng)度,很大程度提高了摩擦副承載能力,在發(fā)生摩擦?xí)r優(yōu)先在薄膜處發(fā)生摩擦,減小其摩擦磨損[3]。特別是在無(wú)潤(rùn)滑條件時(shí),可起到應(yīng)急潤(rùn)滑油作用。2)發(fā)生摩擦?xí)r,納米粒子的尺寸微小,可以近似為球型,高壓下納米晶格發(fā)生滑移現(xiàn)象,在摩擦副表面起到一種類似“滾珠微軸承”的作用,將滑動(dòng)摩擦轉(zhuǎn)變?yōu)椴糠譂L動(dòng)摩擦,降低摩擦,減少磨損,提高抗擠壓性能。3)發(fā)生摩擦?xí)r,摩擦副表面的納米粒子,從微凸體狀態(tài)在高壓下被壓平,隨著納米粒子沉積的積累增加,逐漸滑落覆蓋到產(chǎn)生磨損的摩擦副凹坑處,填補(bǔ)微坑和損傷的部位,將摩擦副表面修復(fù)平整。
2.2納米添加劑針對(duì)農(nóng)機(jī)潤(rùn)滑油的優(yōu)勢(shì)
目前傳統(tǒng)潤(rùn)滑油只能起到潤(rùn)滑作用,面對(duì)農(nóng)機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)高溫高壓高負(fù)載的條件時(shí),可能出現(xiàn)結(jié)塊和積碳,對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生傷害,增加了發(fā)動(dòng)機(jī)的磨損。納米添加劑的出現(xiàn)很大程度對(duì)農(nóng)機(jī)潤(rùn)滑油性能進(jìn)行了改善,提高潤(rùn)滑效果。針對(duì)農(nóng)機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)工作特點(diǎn),解決了高溫高壓高負(fù)載工作條件下,傳統(tǒng)潤(rùn)滑油無(wú)法解決的問(wèn)題。1)提高抗磨減磨性。納米添加劑與目前傳統(tǒng)潤(rùn)滑油添加劑相互比較,明顯發(fā)現(xiàn)潤(rùn)滑性能優(yōu)異,大幅度減小摩擦磨損,經(jīng)過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),納米潤(rùn)滑油換油周期延長(zhǎng),長(zhǎng)時(shí)間工作后的摩擦副表面磨斑磨痕較少,修復(fù)了摩擦表面。2)高溫領(lǐng)域應(yīng)用穩(wěn)定。目前高效的農(nóng)機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)都是在高溫高壓下工作,因此對(duì)潤(rùn)滑油工作溫度的要求也越來(lái)越高。納米材料原本在高溫高壓條件下,易發(fā)生團(tuán)聚,沉積,隨著表面改性技術(shù)的提高,對(duì)納米材料表面進(jìn)行修飾,解決了納米材料的團(tuán)聚,沉積的問(wèn)題,使其在高溫高壓條件下可以穩(wěn)定工作,且具有很好的熱穩(wěn)定性,導(dǎo)熱性。3)節(jié)能環(huán)保,微量高效。納米添加劑的應(yīng)用符合國(guó)家環(huán)保的號(hào)召,對(duì)環(huán)境污染問(wèn)題有著很大的改善,減少了摩擦過(guò)程中產(chǎn)生的有毒有害氣體和雜質(zhì),降低潤(rùn)滑油中重金屬的含量,避免環(huán)境污染和對(duì)人體的傷害。同時(shí),提高了機(jī)器工作效率,降低摩擦磨損導(dǎo)致能源的浪費(fèi),微量的納米添加就可以實(shí)現(xiàn)大幅度降低摩擦因數(shù),提高潤(rùn)滑油的減磨抗磨能力,起到了節(jié)能環(huán)保,微量高效的作用。
3發(fā)展趨勢(shì)
如今伴隨農(nóng)業(yè)機(jī)械化的飛速發(fā)展,農(nóng)機(jī)潤(rùn)滑油想要符合愈發(fā)先進(jìn),高效的農(nóng)業(yè)機(jī)械的使用要求,必須要不斷提高質(zhì)量,制造出有著卓越性能的新產(chǎn)品,研發(fā)更為優(yōu)質(zhì)、高效、環(huán)保、節(jié)能的農(nóng)機(jī)潤(rùn)滑油。將納米添加劑應(yīng)用到農(nóng)機(jī)潤(rùn)滑油,可以滿足農(nóng)機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)高溫高壓高負(fù)載的要求,提高潤(rùn)滑性能,降低摩擦磨損,減少排放,提高作業(yè)效率,有著較高的應(yīng)用推廣價(jià)值。由于納米材料自身的性質(zhì),其穩(wěn)定性與分散性還需要得到進(jìn)一步的提升,選擇最為適宜的活性劑是解決問(wèn)題的關(guān)鍵,未來(lái)應(yīng)深入研究納米材料與油品的兼容性。制備納米添加劑的技術(shù)目前仍然處于實(shí)驗(yàn)室階段,未來(lái)能否批量生產(chǎn)也值得探究。綜上所述,納米添加劑在農(nóng)機(jī)潤(rùn)滑領(lǐng)域有著不錯(cuò)的前景也有著諸多問(wèn)題需要繼續(xù)探究。
參考文獻(xiàn)
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作者:韓嘉慶 周桂霞 賈鴻搏 趙勝雪 胡軍 隋新 單位:黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)
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