WHYDANNY

前幾天，我穿了一件我公司促銷的義大利知名機油品牌polo衫去運動，有一位朋友告訴我，他之前也是該品牌的使用者，但當他的朋友轉行不賣機油後，他現在都到認識的維修場任由老闆更換機油，他相信老闆的專業。

前言:

1.    自1950年間，SHELL 公司開發LITHIUM GREASE鋰皂基牛油之後，各產業界都相繼使用此耐熱性、防水性良好之牛油。過去所使用之鈣基系統黃油,防水性不佳，作業溫度不高，因而各油公司研究開發鋰基系統牛油，如鋰基加二硫化鉬(LiMoS2)、複合鋰皂基(Lithium Complex)。

2.    近來，由於產業界不斷更新製程，自動化生產以提高產能,故而操作環境更加嚴苛，對於油品要求亦相對提升，鋰皂基牛油已顯不足。所以聚尿素基牛油的誕生，對產業界提供更便利與經濟之潤滑選擇。

聚尿素基牛油的組成與特性:

1.    組成:Polyurea Grease，聚尿素基牛油為近來重要之有機皂(organic soap)牛油。由胺(amime)  與正氰化物(isocyanate)反應而成之可溶於油化合物稱為polyurea thickner—聚尿素基增稠劑。

2.    組成:Polyurea thickner為低分子量可溶於油之化合物，此特性形成該牛油具有低離油度之特性，通常他的離油度因基礎油之不同介於0.1〜2%之間。所謂離油度，就是當你將牛油靜置一段時間，上層析出之浮油的重量除於牛油總重。好的牛油離油度低，可使在潤滑中的牛油不會有多餘的基礎油洩漏。

3.    特性:Polyurea thickner不含金屬皂，此項特點使牛油不易氧化並具有超長使用壽命。鋰皂基牛油中之鋰金屬本身就是造成牛油氧化之元兇，可想而知聚尿素基牛油真的可以比傳統鋰皂基牛油用的更久。

4.    特性:Polyurea Grease有效工作溫度範圍為-20℃〜177℃。而傳統鋰皂基牛油有效工作溫度範圍為-12℃〜120℃。通常軸承鋼所能承受之高溫約莫為180℃，而聚尿素基牛油有180℃之耐高溫表現，所以你知道中鋼為何一年要用掉好幾個貨櫃量的聚尿素基牛油來潤滑連續鑄造機的軸承了嗎?(如果用鋰皂基牛油可能要用掉5倍至10倍。)

5.    其他特性:a.耐水沖刷性。b.與絕大多數材質的油封相容。c.適用於各種形式之軸承。d.尤其適用於密封式不換油脂的軸承。

下表實驗數據可讓你清楚明瞭聚尿素基牛油的耐高溫特性:

聚尿素基牛油與鋰皂基牛油之比較:

聚尿素基牛油之應用:

1.    適用行業:水泥業、製紙業、鋼鐵業、鍛造業、窯業、玻璃業、車輛製造業、熱處理加熱爐、挖土機砂石業、、等等高溫潮濕工作環境。

2.    密封式無給油的滾珠(ball)、套筒(plain)、針狀(needle)、滾柱(roller)軸承。如自行車花鼓、車頭碗。汽車輪軸。

3.    螺桿、線性滑軌等極壓潤滑。

4.    在某些傳產業，高溫潮濕的工作環境或某些怕油污沾染之紡織或食品機械，常使用無低點(黏土基)牛油，往往造成軸承或工件卡死。這是因為黏土基在長時間高溫工作環境下會形成碳化現象。改用聚尿基牛油可克服軸承卡死之現象。

前言:

有一個關於潤滑脂的疑問,至今都沒有一個有效的答案。這個疑問就是:到底我使用的黃油壽命有多長，什麼時候該換油?你我都有開車的經驗，我們都會在行駛固定里程(5000-10000KM)後更換機油，但是，你可曾定期更換輪軸軸承內的黃油?這個答案絕對是否定的。這就是我們這篇文章要解答這個問題的主旨。

簡單的說，歐盟有許多嚴苛針對潤滑脂所設計的嚴苛方法與設備，經過這些設備測試潤滑脂後，就可以選擇有利於我們產品的潤滑脂。你的愛車輪軸不需像更換引擎機油那麼頻繁的更換潤滑脂，就是這類油脂通過了這些嚴格的測試標準。

以下我們就是要介紹這些測試方式，你了解這些測試方式後，就可以評估潤滑脂產品通過哪些測試標準，而選擇你適合的潤滑脂產品。

歐盟測試潤滑脂的方法:

一、溫度

潤滑脂適用工作溫度範圍:

所有潤滑脂適用的溫度範圍，約為-75℃到大約600℃之間。但一般市售礦物油成分之潤滑脂的工作溫度範圍，約為-20℃〜120℃之間，如超過此溫度則須選用所謂特殊耐高溫黃油。

工作溫度的判斷:

我們常遇到客戶要求要耐溫400℃〜500℃的黃油，通常他們的使用環境可能是烤漆爐、熱處理爐、鋼鐵廠、玻璃、磚窯廠…等使用之軸承。但試問市售軸承之鋼材有耐到這麼高溫嗎?軸承鋼的材質大都是高炭鉻鋼型號SUJ2、SUJ3，他們的耐溫度不會高於300℃。所以選用黃油要求之工作溫度的判斷顯然大都被高估了。我們可以用測溫紅外線槍打在軸承表面上，測得之溫度再減5℃〜10℃應該才是潤滑脂的真正工作溫度。

如何判定潤滑脂的工作溫度:

通常我們會用火直接燃燒黃油，如果有油滴下即判定為不耐高溫，這可是錯誤的觀念。以上的方法油如果不會滴下,則可判斷為屬於膨土基(或稱黏土基)之潤滑脂,另外藉油燃燒油脂可觀察其是否有結炭現象,如有,常會造成軸承卡死或滑動面卡住，以後再針對黏土基黃油加以介紹。潤滑脂是由基礎油與稠化劑組成，要判定潤滑脂的工作溫度也要由這2種組成物判斷。基礎油當然是合成油耐溫度較高，其中又以PFAE(或稱PTFE)—氟化聚脂類合成油最高，約可達250℃，但價位很高。如使用礦物油仍可搭配稠化劑達到耐高溫的效果，通常，尿素基可達180℃~200℃(以後再針對尿素基黃油加以介紹，這可能是以後耐高溫油脂的發展方向)。複合鋰基約150℃，你可能覺得150℃不高，但這已是機械運轉中相當高的溫度了，其價位適中，又可有廣泛的應用，大到如鋼鐵廠、汽車工業，小至普通機械潤滑，都用得到它。由此，提醒你下次要選購耐高溫黃油時，記得索取產品性狀組成表，確定你買到的是何種黃油。還有很多其他皂基的黃油，以後會一一介紹。

溫度的界定:

在我們的潤滑脂選用準則中將溫度區分為以下表格幾種:

二、轉速:

 軸承轉速的判斷:

一般軸承廠商均有標示其軸承的最高轉速，但我們在選用滑脂時應以實際工作轉速為標準，否則就有滑脂價格太貴的考慮因素產生。

選用滑脂基礎油黏度原則:

一般以滑脂的基礎油黏度為選用原則。

低速時選用一般礦物油基礎油，黏度介於100〜200cSt(40℃)左右均可。

中高速時須選用精煉礦物基礎油，黏度介於50〜100cSt(40℃)左右均可。

高速時則須選用合成基礎油，如PAO、PAG、ESTER….等，黏度介於50cSt(40℃)以下。

原因:因為高轉速時會產生高溫，低黏度基礎油散熱迅速，油質較不易氧化、碳化。

        合成油具有高抗氧化，高抗碳化特性，但一般而言價格較高。

DN值:

在此，轉速的定義不單指軸承旋轉的rpm值，而必須加入軸承大小因素，所以DN值才是我們所要的。

DN值= RPM X ½(D+d) 

RPM:每分鐘轉速。D:軸承外徑。d:軸承內徑。

轉速的界定:

在我們的潤滑脂選用準則中將轉速區分為以下表格幾種:

A.滾珠軸承:

B.滾子軸承:(滾針、滾柱軸承):

三、負荷:

負荷的定義:通常我們以C/P值代表負荷的大小。C/P=額定負荷÷實際負荷

負荷的界定: 在我們的潤滑脂選用準則中將負荷區分為以下表格幾種:

四、其他:

          防水性:須選用鈣皂基、膨土皂基(BENTON)或其他含黏稠劑(poly-tacky)之潤滑脂。

          耐極壓:須選用含EP(extreme pressure)添加劑之潤滑脂。

          低噪音:須選用特殊製造符合低噪音之潤滑脂。

          抗震動:須選用複合璜酸鈣機之潤滑。

          食品級:須選用特殊製造符合FDA認證之食品級潤滑。

所有普遍存在於液壓裝置的問題中，過熱問題是排名第2位的問題。相較於排名第1的洩漏問題，過熱的發生原因與補救措施對於維修人員來說依舊難與克服。

為何液壓系統會過熱?

液壓油的溫升(heat raise縮寫為HR)來自於系統效能下降，而效能下降導致輸入動力的漏失(power lost縮寫為PL)，而PL會轉變成熱。

HR=PL總值=幫浦PL+閥門PL+管路PL+促動器PL

當輸入動力的總漏失值(PL)大於熱量散失值，液壓系統就會過熱。所以根據不同型態之液壓系統，可裝置介於25〜40%輸入動力的冷卻系統。

液壓油溫度

到底多熱才是過熱呢?當油溫高於180℉(82℃)時，將會破壞油封並且加速液壓油劣化。顯然地，避免操作溫度高於180℉(82℃)，即不至於液壓油黏度因高溫而低於最佳黏度。時時注意操作溫度低於180℉(82℃)。(此溫度必須參考你系統使用何種黏度而調整，通常使用ISO VG 68之液壓油，操作溫度應低於180℉(82℃)。

維持穩定的液壓油溫度

為維持穩定的液壓油溫度，液壓系統的散熱能力必須遠超過熱能增加量。舉例而言，在某一系統中其持續動力為100kw，而其發揮效能達80%，因此就會有20kw動能轉為熱能，假設此系統裝置具25kw功率之冷卻設備，則當熱能負載超過25kw或冷卻效能低於25kw時，液壓油溫度就會升高。

再看這個存在於某一移動液壓設備中的過熱例子。一柴油動力之液壓系統，用於作動切割海底管線之切割機，此切割機裝設於海底，其連結之液壓油管纏繞達710英尺。操作系統操作情況為:在3000psi之液壓下,液壓油流量為每分鐘24加崙。

液壓動力裝置馬力為37kw，並配有氣冷式熱交換機，冷卻能力達10kw約為輸入動力之27%(10/37X100=27)，皆在設計規範內。我們很明顯地看出過熱的原因在於超載之熱能。當我們將問題著眼於纏繞管路的長度上，可以算出壓力損失量。理論上，在3/4英吋口徑，710英尺長，流量每分鐘24加崙的進油管內應有800psi的壓力損失，而在1英吋口徑，同樣長度的回油管中有200psi的壓力損失。這壓力損失總值1000psi(800+200=1000)將轉為10.35kw的熱能。這意謂超負載的熱能為0.35kw(10.35-10)，這值是熱交換機無法處理的負擔，因此造成液壓系統產生過熱問題。

克服熱能

有2種方法可以解決液壓油的過熱問題。降低熱能負載和增強散熱效能。

液壓系統是經由儲油槽來散熱，因此必須檢查儲油槽油位，如果太低則須添補液壓油至正常油位。再者，檢查油槽四周之通氣孔是否被灰塵或黴菌堵塞。

檢查熱交換機之管路是否阻塞。熱交換機之冷卻能力取決於液壓油之流通速率與液壓油和冷卻水或冷卻氣體之溫度。仔細檢查並保養冷卻系統，使其保持良好之性能。

當系統設定之油量流速是已知的，則可使用紅外線測溫計檢查熱交換機的效能。首先，測量液壓油進油口與出油口之油溫，並經由下列公式換算熱交換機的功率

                                              kW=熱交換機散熱功率。單位:kw千瓦

                                              L/min=熱交換機中液壓油之流速。單位:公升/分鐘

                                              △T℃=進油口油溫-出油口油溫。單位:℃

例如:測量之油溫差為4℃，熱交換機中液壓油流速為90L/min，經由計算得到散熱功率為10kw。相對於輸入動力100kw，熱交換機之散熱功率為輸入動力功率的10%。如果系統過熱，即表示不是熱交換機冷卻效能不足就是冷卻管路出問題。

相反的，當測量之油溫差為10℃，熱交換機中液壓油流速為90L/min，經由計算得到散熱功率為26kw。相對於輸入動力100kw，熱交換機之散熱功率為輸入動力功率的26%。如果系統過熱，即表示系統效能表現已經降到74%以下。

壓力下降就會產生熱

當壓力下降時就會產生熱。這表示系統中有某些元件作動是異常的。內部壓力洩漏將使油溫升高導致過熱現象，這可能是油壓缸中的高壓液壓油從活塞油封洩漏，也可能是洩壓閥的壓力調整發生錯誤，此時必須確認並更換造成熱能的元件。

密閉中心管路中造成熱能最常見的原因為:洩壓閥的壓力設定值過於接近或低於可置變式置換幫浦的補償壓力值，雖然這麼做可避免系統壓力趨近於補償器的壓力設定值，但置換幫浦壓力卻沒有因此而降低至零，反而使幫浦不斷提供液壓油流動，使其流過洩壓閥導致產生熱能。為防止這問題發生，洩壓閥的壓力設定值應高於幫浦的補償壓力值250psi。參見下圖:

                                         密閉中心管路顯示出洩壓閥的壓力設定值(RV)比

                                                     置換式幫浦(PV)的補償壓力值(PC)高250psi。

持續操作油溫過高的液壓系統，就像是在操作冷媒溫度過高的內然機，一定會對機械造成傷害。因此當液壓系統開始有過熱現象時，應立即停機，檢查確認原因後修復它。

資料來源:譯自機械潤滑雜誌期刊-Solving Hydraulic System Overheating Problems 一文。

作者:Brendan Casey，具有16年機械維修經驗，專精於移動式工業液壓設備。

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