重負(fù)荷齒輪油

齒輪油主要指變速器和后橋的潤滑油。它和機(jī)油在使用條件、自身成分和使用性能上均存在著差異。齒輪油主要起潤滑齒輪和軸承、防止磨損和銹蝕、幫助齒輪散熱等作用。

汽車齒輪油用于汽車轉(zhuǎn)向器、變速器以及驅(qū)動橋等齒輪傳動機(jī)構(gòu)中，由于齒輪傳動時表面壓力高，所以齒輪油對齒輪的潤滑、抗磨、冷卻、散熱、防腐防銹、洗滌和降低齒面沖擊與噪聲等方面起著重要作用。

介紹

齒輪油應(yīng)具有良好的抗磨、耐負(fù)荷性能和合適的粘度。此外，還應(yīng)具有良好的熱氧化安定性、抗泡性、水分離性能和防銹性能。由于齒輪負(fù)荷一般都在490兆帕 以上，而雙曲線齒面負(fù)荷更高達(dá)2942兆帕,

齒輪油的用量約占潤滑油總量的6%~8%。齒輪油是性能優(yōu)異的潤滑油。齒輪油以石油潤滑油基礎(chǔ)油或合成潤滑油為主，加入極壓抗磨劑和油性劑調(diào)制而成的一種重要的潤滑油。用于各種齒輪傳動裝置，以

防止齒面磨損、擦傷、燒結(jié)等，延長其使用壽命，提高傳遞功率效率。而雙曲線齒面負(fù)荷更高達(dá)2942兆帕,為防止油膜破裂造成齒面磨損和擦傷，在齒輪油中常加入極壓抗磨劑，普遍采用硫-磷或硫磷氮型添加劑。

       性能

      齒輪油一般要求具備以下6條基本性能:齒輪油實(shí)物齒輪油實(shí)物

      1、合適的粘度及良好的粘溫性粘度是齒輪油最基本的性能。粘度大，形成的潤滑油膜較厚，抗負(fù)載能力相對較大。

      2、足夠的極壓抗磨性
      極壓抗磨性是齒輪油最重要的性質(zhì)、最主要的特點(diǎn)。是賴以防止運(yùn)動中齒面磨損、擦傷、膠合的性能。
      抗磨、耐負(fù)荷性能由于齒輪負(fù) 荷一般都在490兆帕以上，而雙曲線齒面負(fù)荷更高達(dá)2942兆帕,為防止油膜破裂造成齒面磨損和擦傷，在齒輪油中一般都加入極壓抗磨劑，以前常用硫-氯型、硫-磷-

氯型、硫-氯磷鋅型、硫-鉛型和硫-磷鉛型添加劑。普遍采用硫磷或硫-磷-氮型添加劑。,
      3、良好的抗乳化性
      齒輪油遇水發(fā)生乳化變質(zhì)會嚴(yán)重影響潤滑油膜形成而引起擦傷、磨損。
      4、良好的氧化安定性和熱安定性
      良好的熱氧化安定性保油品的使用壽命。5、良好的抗泡性
      生成的泡沫不能很快消失將影響齒輪嚙合處油膜形成,夾帶泡沫使實(shí)際工作油量減少，影響散熱。6、良好的防銹防腐蝕性
      腐蝕和銹蝕不僅破壞齒輪的幾何學(xué)特點(diǎn)和潤滑狀態(tài)，腐蝕與銹蝕產(chǎn)物會進(jìn)一步弓起齒輪油變質(zhì)，產(chǎn)生惡性循環(huán)。齒輪油還應(yīng)具備其他一些性能，如粘附性、剪切安定性等。目前我國多數(shù)中、重負(fù)

荷工業(yè)齒輪油所用的極壓添加劑以硫磷型為主與國外同類產(chǎn)品質(zhì)量水平相當(dāng)。工作條件
      齒輪之間的接觸面積很小，基本是線接觸，而在運(yùn)動過程中既有滾動摩擦，又有滑動摩擦，這樣，齒輪油的工作條件就與其他潤滑油有很大差別。由于齒輪間接觸面積小,所以其承受的壓力很大。

一些載重機(jī)械的減速器齒輪的齒面壓力達(dá)400- -1 000 兆帕,汽車傳動裝置中雙曲線齒輪的使用條件更為苛刻，負(fù)荷更重，其接觸部位的壓力可高達(dá)1000-4 000 兆帕,在如此高的壓力下，潤滑油極易從齒

間被擠壓出來，容易引起齒面的擦傷和磨損。為此，齒輪油要具有在高負(fù)荷下使齒面處于邊界潤滑和彈性流體動力潤滑狀態(tài)的性能。
適宜的黏度是齒輪油的主要質(zhì)量指標(biāo)。黏度大其耐負(fù)荷能力大，但黏度過大也會給循環(huán)潤滑帶來困難，增加齒輪的運(yùn)動阻力，以致發(fā)熱而造成動力損失。因而，黏度要合適，特別是加有極壓抗磨劑的油

，其耐負(fù)荷性能主要靠極壓抗磨劑，這類油黏度不能過高。要有良好的熱氧化安定性，良好的抗磨損、耐負(fù)荷性能，良好的抗泡沫性能，良好的抗乳化性能，良好的防銹、防腐性，良好的抗剪切安定性。

此外，還有其他性能要求，如良好的低溫流動性、與密封材料的適應(yīng)性、儲存安定性、開式齒輪油還要求有黏附性等。作用

      (1)潤滑傳動系統(tǒng),減少齒輪及其它運(yùn)動部件的磨損，保傳動系統(tǒng)正常運(yùn)動，延長使用壽命。

      (2)減少齒倫傳動仆的摩擦和傳動損失，提高機(jī)械效率。

      (3)冷卻傳動機(jī)件。齒輪傳動，由于齒面接觸摩擦?xí)a(chǎn)生大量熱量，如不及時散發(fā)掉，就會在齒面局部造成高溫，嚴(yán)重的還會造成燒蝕和粘接。齒輪油在循環(huán)潤滑過程中不斷將熱量帶走，通過空氣

與傳動機(jī)構(gòu)殼體散發(fā)出去，保傳動機(jī)件正常工作。(4)防止腐蝕與銹蝕。

      (5)降低齒面沖擊與傳動噪聲。

      (6)齒輪油有洗滌作用，能不斷將結(jié)在齒輪表面的污染物和固體顆粒沖洗干凈。

正確使用

 1、根據(jù)齒輪工作條件的苛刻程度選用使用等級。

      齒輪工作條件的苛刻程度是由齒輪的類型及其工作時的負(fù)荷和表面滑移速度決定的。普通齒輪傳動可選用普通車輛齒輪油，準(zhǔn)雙曲面齒輪傳動必須選用準(zhǔn)雙曲面齒輪油。若汽車在山區(qū)或滿載拖掛

行駛，并經(jīng)常處于高負(fù)荷狀態(tài)下，工作苛刻、油溫較高，也可以選用準(zhǔn)雙曲面齒輪油。2、依據(jù)季節(jié)氣溫選擇粘度等級。

      齒輪的低溫粘度達(dá)150000兆帕.s時的最高溫度決定其適用的最低氣溫。因此齒輪油的粘度等級一般是根據(jù)不同地區(qū)或季節(jié)的氣溫情況來選擇的。氣溫高時，選擇粘度高的齒輪油;反之，氣溫低時，

選擇粘度低的齒輪油。如長江流域及其他地區(qū)冬季氣溫不低于-10°C的地區(qū)，全年可用90號油。長江以北冬季氣溫不低于-26°C的寒區(qū)，全年可用80W/90油。黑龍江、內(nèi)蒙古、新疆等冬季氣溫在26°C以

下的嚴(yán)寒區(qū)，冬季使用75W號油，夏季換用90號油。其他地區(qū)全年可用85W/90油。選擇的依據(jù)

      齒輪種類，齒輪轉(zhuǎn)速，傳動比,環(huán)境溫度及運(yùn)行溫度,輸入功率，負(fù)載特性(恒載、沖擊、負(fù)載大小)， 驅(qū)動形式，潤滑方式(飛濺、壓力)，水份污染，油品泄漏等。影響齒輪潤滑的因素

      溫度:溫度下降時，潤滑油會變稠。溫度上升時，則會變稀。因此在低溫條件下需要低粘度的潤滑油，而在高溫條件下則需要厚重的油以防止金屬與金屬之間的干摩擦。速度:滑動和轉(zhuǎn)動的速度越

快，齒輪間擠進(jìn)潤滑劑的時間就越少。同時在高速運(yùn)作下潤滑油更易結(jié)塊變厚。因此:低速用高粘度(稠油) ,高速用低粘度油(稀油)。

      負(fù)荷(壓力) :高粘度油比稀油更能抵御重負(fù)并防止金屬與金屬之間的碰撞。因此:輕負(fù)荷需要低粘度的潤滑油,高負(fù)荷需要高粘度的潤滑油。

     沖擊負(fù)荷:例如由引擎發(fā)出的律動力，這就需要比較厚重的油以防油膜的瞬間碎裂而產(chǎn)生的邊界潤滑，因?yàn)橹挥袠O少的潤滑油可留下。在這種情況下，需要一種含有極壓添加劑(EP) 的潤滑油。

齒輪類型:使用直齒、斜齒、人字齒和傘齒輪副時，滑動和轉(zhuǎn)動會產(chǎn)生有效的油膜形成從而減緩嚙合的輪齒間的直接接觸。在渦輪渦桿和雙曲面齒輪等非平等軸傳動裝置上，相對滑動運(yùn)作的方向不利于維

持油膜。在這此傳動裝置上，往往大量出現(xiàn)邊界潤滑。因此,在渦輪渦桿裝置和大偏心量的雙曲齒輪傳動裝置上需要仍為厚重的油。當(dāng)這些傳動裝置受到重負(fù)和高壓時，就要選擇具有的高強(qiáng)油膜特性(高粘度)、光滑性、潤滑性或甚至極壓添加劑的潤滑油。

車輛齒輪油發(fā)展趨勢

近年來，在車輛齒輪油發(fā)展方面，有以下3個突出的趨勢。

      (1)提高熱氧化安定性:降低油泥和漆膜，延長油品使用壽命達(dá)到終生不換油。如DANA公司推出了50萬英里和75萬英里不換油的SHAES- 256及SHAES-234標(biāo)準(zhǔn)，殼牌公司已有類似產(chǎn)品，中國石油推出

了相似的GL-5長壽命超重驅(qū)動橋齒輪油。

      (2)開發(fā)專用的手動變速箱油:具有良好的摩擦特性,滿足駕駛的舒暢性，如API制定 了MT-1;大眾、雪鐵龍等分別制定了自己的(WW501.50) 、(B712315) 等OEM規(guī)格;中國石油開發(fā)了超越以上規(guī)格要

求的MTF10和MTF18手動變速箱油系列。

      (3)更多使用多級油:為了滿足低溫?fù)Q擋、高溫有黏膜保護(hù)和燃油的經(jīng)濟(jì)性要求，使用了含剪切安定性良好黏度指數(shù)改進(jìn)劑的多級油，如75W、75W/90、 75W/80、7.5W/85黏度級別的油用量和比例明顯增加。

工業(yè)齒輪在中國的行業(yè)集中度遠(yuǎn)高于車輛齒輪，在工業(yè)齒輪的潤滑中有開式齒輪、蝸輪蝸桿齒輪和閉式齒輪箱的潤滑，而其中以閉式齒輪箱潤滑為主體。近年來，相繼引進(jìn)了許多大型成套項(xiàng)目，工業(yè)齒輪裝置正沿著小型化、高速化、標(biāo)準(zhǔn)化方向發(fā)展。隨著齒輪設(shè)計精度提高、流線型設(shè)計等引入，使齒輪承載負(fù)荷越來越大、齒輪間的公差越來越小、齒輪切線速度加快。操作溫度提高,傳統(tǒng)的CKC、CKD系列已不能滿足要求，潤滑材料面臨著真正的挑戰(zhàn)。工業(yè)齒輪油已從通用潤滑材料轉(zhuǎn)變成齒輪設(shè)計的一個重要零部件，一方面工業(yè)齒輪箱朝著更大的動力、更大的載荷和較小的體積方向發(fā)展，并且常常置
身潮濕、高溫、粉塵的工作環(huán)境，其中載荷的增大，增加了齒面接觸壓力和金屬與金屬之間磨損和點(diǎn)蝕，齒輪箱體積的變小導(dǎo)致油品溫度的升高;另一方面齒輪油在潤滑齒輪的同時，常常也要確保軸承的潤滑，而潮濕的工作條件易導(dǎo)致軸承腐蝕加劇。

新一代齒輪油要求具有更好的氧化安定性和熱安定性;具有更寬的使用溫度范圍并延長換油周期;更優(yōu)異的極壓抗磨性;更好的減摩節(jié)能特性。低速重載和高速重載是工業(yè)齒輪兩種較為苛刻的傳動方式，如

水泥磨傳動設(shè)備(立式輥磨減速機(jī))和風(fēng)電齒輪增速箱。體現(xiàn)這些變化的主要是德國DIN51517-3標(biāo)準(zhǔn)和Flender、FAG、 SKF等OEM規(guī)格。他們與USS224相比在抗微點(diǎn)蝕、抗磨損和抗腐蝕性能方面提出了要求

;美孚推出SHC XMP600新型合成工業(yè)齒輪油系列產(chǎn)品就是同時滿足USS224規(guī)格、DIN51517-3 和Flender規(guī)格，通過了FAC FE8試驗(yàn)和FVA54微點(diǎn)蝕試驗(yàn)，有助于控制微點(diǎn)蝕和其他形式的齒輪磨損，對齒輪磨

損達(dá)到了15倍保護(hù);中國石油相應(yīng)推出的FDIO00、

2000、3000和KG系列高檔工齒產(chǎn)品已在風(fēng)電、鋼鐵等行業(yè)得到應(yīng)用，其中FD系列著重解決了抗點(diǎn)蝕問題，而KG系列在CKD基礎(chǔ)_上強(qiáng)化了抗氧化、防腐蝕、抗乳化和抗泡等方面的要求。潤滑材料發(fā)展趨勢

由于齒輪的形式和結(jié)構(gòu)趨于成熟，其在工業(yè)實(shí)踐中的變化主要是尺寸、負(fù)荷和環(huán)境。齒輪潤滑的發(fā)展除了潤滑裝置與設(shè)計的發(fā)展之外，在潤滑材料方面也有幾個突出的趨勢值得注意:

      (1)總體技術(shù)要求是在保不降低極壓性能的前提下，更好地兼顧腐蝕、氧化等要求，延長換油期和齒輪裝置壽命。

      (2)產(chǎn)品開發(fā)方面是通用和專用的平衡，比如在車用潤滑油方面，2105E規(guī)格等對于、野外施工等獨(dú)立場所強(qiáng)調(diào)通用和簡化品種;而對于民用、集團(tuán)消費(fèi)等有必要將驅(qū)動橋用油與變速箱用油分開

以限度改進(jìn)各自的潤滑。

      (3)從市場方面看齒輪油的需求也有兩面性，一方面追求規(guī)格技術(shù)含量不斷提高，工況越來越苛刻，需要具有潤滑耐久性、經(jīng)濟(jì)性和高可靠性的特種齒輪油，需要采用優(yōu)質(zhì)的合成油以及特別的添加

劑配伍，保齒輪傳動裝置良好平穩(wěn)運(yùn)行，減少因潤滑不良造成的經(jīng)濟(jì)損失，降低設(shè)備維護(hù)成本，防止資源浪費(fèi);另一方面是滿足基本使用性能而成本占優(yōu)的油品，仍將在傳統(tǒng)市場占有主導(dǎo)地位，其中基礎(chǔ)油和添加劑的成本都必須很有競爭力，需要添加劑在低劑量下仍很有效。