纳米润滑油添加剂在农业机械上的应用研究*

刘继威 ， 李庆达 ， 周桂霞 ， 隋 新 ， 赵胜雪

（1.黑龙江八一农垦大学工程学院，黑龙江 大庆 163319；2.黑龙江三维润滑油科技有限公司，黑龙江 哈尔滨 150000）

改革开放以来，我国机械行业得到迅猛发展，解决机械摩擦磨损迫在眉睫[1-5]。 解决摩擦磨损主要方法之一就是添加润滑油，润滑油由基础油和润滑油添加剂组成[6-9]。根据国家统计局显示，2019 年基础油总产能达到1 995万吨，新增总产能478 万吨[10-14]。 新型润滑油添加剂发展迅猛， 针对于新型润滑油中的纳米润滑油添加剂的特殊减磨抗磨作用机理，在农业机械上的应用意义深远[15]。

1 农业机械润滑油的作用

在农业机械工作过程中润滑油有着不可或缺的作用，主要体现在：1）润滑作用。 农业机械在工作过程中摩擦磨损严重，润滑油的黏度特性可以有效减小摩擦磨损，提高工作效率。2）防锈密封。机械运转加入润滑油可以避免金属表面与空气接触，起到润滑密封的作用。 3）冷却清洁。 润滑油具有一定的流动性，可以带走机械表面的灰尘杂质，并且可以吸收摩擦生成的热量起到冷却清洁作用。4）缓和冲击。 润滑油油膜的存在可以避免摩擦副表面金属直接接触，起到缓和冲击作用，延长机械使用寿命[16-18]。通过润滑油实际应用可以看出， 品质优异的润滑油可以有效减小摩擦磨损，延长机械使用寿命，对于提高农业机械工作效率起重要作用。

2 纳米添加剂与农业机械

2.1 纳米润滑油添加剂的作用机理

纳米材料作为润滑油添加剂其作用机理主要体现在三个方面：1）大多数纳米微粒表面形态为球形态，相比于机械运转时摩擦副表面的滑动摩擦，球型的纳米材料产生的滚动摩擦摩擦系数小，产生的磨痕直径小，能够有效提高润滑性能；2）在机械运转过程中，金属接触面局部温度升高，具有低熔点特性的纳米材料会处于熔化或者半熔化状态， 从而在金属表面形成一层具有纳米效应的纳米薄膜，相比于其他表面膜，纳米薄膜韧性强，抗弯曲性能优异；3）纳米粒子具有特殊的纳米效应，纳米粒子性质的变化可以使纳米粒子在机械运作过程中填补金属表面的磨痕，修复金属表面损伤部分[19-21]。

2.2 纳米润滑油添加剂在农业机械上的应用

相比于工业机械、汽车等其他机械，农业机械在生产实践中处于两大极端工作环境，在春种秋收中处于超负荷工作，在超负荷工作条件下，会导致润滑油黏度润滑失效，这时纳米润滑油添加剂相比于其他添加剂的优势明显[22-25]。超负荷工作时摩擦副表面局部温度升高，熔化、半熔化或烧结状态的纳米微粒会在摩擦副表面形成纳米薄膜，防止摩擦副直接接触。 并且形成的纳米薄膜具有熔点低、剪切性能好的特点，在熔化或半熔化状态会修复机械工作时产生的损伤，减小摩擦系数，增加润滑性能[26-28]。

农业机械在生产实践中的另一大极端是除春种秋收外处于长期停放状态。 在长期停放过程中普通润滑油由于长期机械运作会导致失效，而添加纳米添加剂的润滑油可避免长期停放后再启动的机械干摩擦状态。 经过表面修饰的纳米粒子加入到基础油后有良好的稳定性和分散性，并且表面性能优异化学活性高，能够在接触面发生沉降[29-30]。 在无润滑油润滑时，纳米薄膜仍然可以附着在金属表面，可以使滚动摩擦代替滑动摩擦，因此在这种情况下纳米添加剂仍然可以有效地降低摩擦系数，增大无卡咬负荷（PB），减小磨斑直径。 所以在农业机械长期停放后首次冷启动，可以有效避免金属表面干摩擦，有一定润滑效果，从而保证农业机械可以正常运转[31-32]。

3 总结

1) 农业机械在工作过程中， 农业机械润滑油有着不可取代的作用。 尤其对于农业机械特殊的工作环境，高品质适用的润滑油对提高农业生产效率有着重要作用。

2) 纳米润滑油添加剂的特殊纳米效应表面膜可以有效解决农业机械超负荷工作条件下的润滑问题。

3) 纳米润滑油添加剂的优异表面性能和高化学活性可以有效解决农业机械长期停放后冷启动对于机械造成损伤的问题。