重負(fù)荷齒輪油
齒輪油主要指變速器和后橋的潤(rùn)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(rùn)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(dòng)橋等齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中，由于齒輪傳動(dòng)時(shí)表面壓力高，所以齒輪油對(duì)齒輪的潤(rùn)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(rùn)滑油總量的6%~8%。齒輪油是性能優(yōu)異的潤(rùn)滑油。齒輪油以石油潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油或合成潤(rùn)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(rùn)滑油。用于各種齒輪傳動(dòng)裝置，以
防止齒面磨損、擦傷、燒結(jié)等，延長(zhǎng)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(rùn)滑油膜較厚，抗負(fù)載能力相對(duì)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(dòng)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(huì)嚴(yán)重影響潤(rùn)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(rùn)滑狀態(tài)，腐蝕與銹蝕產(chǎn)物會(huì)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(guó)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(guó)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(dòng)過(guò)程中既有滾動(dòng)摩擦，又有滑動(dòng)摩擦，這樣，齒輪油的工作條件就與其他潤(rùn)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(dòng)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(rùn)滑油極易從齒
間被擠壓出來(lái)，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(rùn)滑和彈性流體動(dòng)力潤(rùn)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(guò)大也會(huì)給循環(huán)潤(rùn)滑帶來(lái)困難，增加齒輪的運(yùn)動(dòng)阻力，以致發(fā)熱而造成動(dòng)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(guò)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(dòng)性、與密封材料的適應(yīng)性、儲(chǔ)存安定性、開(kāi)式齒輪油還要求有黏附性等。作用
(1)潤(rùn)滑傳動(dòng)系統(tǒng),減少齒輪及其它運(yùn)動(dòng)部件的磨損，保傳動(dòng)系統(tǒng)正常運(yùn)動(dòng)，延長(zhǎng)使用壽命。
(2)減少齒倫傳動(dòng)仆的摩擦和傳動(dòng)損失，提高機(jī)械效率。
(3)冷卻傳動(dòng)機(jī)件。齒輪傳動(dòng)，由于齒面接觸摩擦?xí)a(chǎn)生大量熱量，如不及時(shí)散發(fā)掉，就會(huì)在齒面局部造成高溫，嚴(yán)重的還會(huì)造成燒蝕和粘接。齒輪油在循環(huán)潤(rùn)滑過(guò)程中不斷將熱量帶走，通過(guò)空氣
與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)殼體散發(fā)出去，保傳動(dòng)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(dòng)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(jí)。
齒輪工作條件的苛刻程度是由齒輪的類型及其工作時(shí)的負(fù)荷和表面滑移速度決定的。普通齒輪傳動(dòng)可選用普通車輛齒輪油，準(zhǔn)雙曲面齒輪傳動(dòng)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(jí)。
齒輪的低溫粘度達(dá)150000兆帕.s時(shí)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(jí)一般是根據(jù)不同地區(qū)或季節(jié)的氣溫情況來(lái)選擇的。氣溫高時(shí)，選擇粘度高的齒輪油;反之，氣溫低時(shí)，
選擇粘度低的齒輪油。如長(zhǎng)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(hào)油。長(zhǎng)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(hào)油，夏季換用90號(hào)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(dòng)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(dòng)形式，潤(rùn)滑方式(飛濺、壓力)，水份污染，油品泄漏等。影響齒輪潤(rùn)滑的因素
溫度:溫度下降時(shí)，潤(rùn)滑油會(huì)變稠。溫度上升時(shí)，則會(huì)變稀。因此在低溫條件下需要低粘度的潤(rùn)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(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)的速度越
快，齒輪間擠進(jìn)潤(rùn)滑劑的時(shí)間就越少。同時(shí)在高速運(yùn)作下潤(rùn)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(rùn)滑油,高負(fù)荷需要高粘度的潤(rùn)滑油。
沖擊負(fù)荷:例如由引擎發(fā)出的律動(dòng)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(rùn)滑，因?yàn)橹挥袠O少的潤(rùn)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(rùn)滑油。
齒輪類型:使用直齒、斜齒、人字齒和傘齒輪副時(shí)，滑動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)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(dòng)裝置上，相對(duì)滑動(dòng)運(yùn)作的方向不利于維
持油膜。在這此傳動(dòng)裝置上，往往大量出現(xiàn)邊界潤(rùn)滑。因此,在渦輪渦桿裝置和大偏心量的雙曲齒輪傳動(dòng)裝置上需要仍為厚重的油。當(dāng)這些傳動(dòng)裝置受到重負(fù)和高壓時(shí)，就要選擇具有的高強(qiáng)油膜特性(高粘度)、光滑性、潤(rùn)滑性或甚至極壓添加劑的潤(rùn)滑油。
車輛齒輪油發(fā)展趨勢(shì)
近年來(lái)，在車輛齒輪油發(fā)展方面，有以下3個(gè)突出的趨勢(shì)。
(1)提高熱氧化安定性:降低油泥和漆膜，延長(zhǎng)油品使用壽命達(dá)到終生不換油。如DANA公司推出了50萬(wàn)英里和75萬(wàn)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(guó)石油推出
了相似的GL-5長(zhǎng)壽命超重驅(qū)動(dòng)橋齒輪油。
(2)開(kāi)發(fā)專用的手動(dòng)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(guó)石油開(kāi)發(fā)了超越以上規(guī)格要
求的MTF10和MTF18手動(dòng)變速箱油系列。
(3)更多使用多級(jí)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(jí)油，如75W、75W/90、 75W/80、7.5W/85黏度級(jí)別的油用量和比例明顯增加。
工業(yè)齒輪在中國(guó)的行業(yè)集中度遠(yuǎn)高于車輛齒輪，在工業(yè)齒輪的潤(rùn)滑中有開(kāi)式齒輪、蝸輪蝸桿齒輪和閉式齒輪箱的潤(rùn)滑，而其中以閉式齒輪箱潤(rùn)滑為主體。近年來(lái)，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(jì)精度提高、流線型設(shè)計(jì)等引入，使齒輪承載負(fù)荷越來(lái)越大、齒輪間的公差越來(lái)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(rùn)滑材料面臨著真正的挑戰(zhàn)。工業(yè)齒輪油已從通用潤(rùn)滑材料轉(zhuǎn)變成齒輪設(shè)計(jì)的一個(gè)重要零部件，一方面工業(yè)齒輪箱朝著更大的動(dòng)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(rùn)滑齒輪的同時(shí)，常常也要確保軸承的潤(rùn)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(zhǎng)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(dòng)方式，如
水泥磨傳動(dòng)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(guó)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(shí)滿足USS224規(guī)格、DIN51517-3 和Flender規(guī)格，通過(guò)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(duì)齒輪磨
損達(dá)到了15倍保護(hù);中國(guó)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(wèn)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(rùn)滑材料發(fā)展趨勢(shì)
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(rùn)滑的發(fā)展除了潤(rùn)滑裝置與設(shè)計(jì)的發(fā)展之外，在潤(rùn)滑材料方面也有幾個(gè)突出的趨勢(shì)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(zhǎng)換油期和齒輪裝置壽命。
(2)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)方面是通用和專用的平衡，比如在車用潤(rùn)滑油方面，2105E規(guī)格等對(duì)于、野外施工等獨(dú)立場(chǎng)所強(qiáng)調(diào)通用和簡(jiǎn)化品種;而對(duì)于民用、集團(tuán)消費(fèi)等有必要將驅(qū)動(dòng)橋用油與變速箱用油分開(kāi)
以限度改進(jìn)各自的潤(rùn)滑。
(3)從市場(chǎng)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(lái)越苛刻，需要具有潤(rùn)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(dòng)裝置良好平穩(wěn)運(yùn)行，減少因潤(rùn)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(chǎng)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(jìng)爭(zhēng)力，需要添加劑在低劑量下仍很有效。
