齒輪油應具有良好的抗磨、耐負荷性能和合適的粘度。此外,還應具有良好的熱氧化安定性、抗泡性、水分離性能和防銹性能。由于齒輪負荷一般都在490兆帕(MPa)以上,而雙曲線齒面負荷更高達2942MPa,齒輪油的用量約占潤滑油總量的6%~8%。齒輪油是性能優異的潤滑油。

齒輪油以石油潤滑油基礎油或合成潤滑油為主,加入極壓抗磨劑和油性劑調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、燒結等,延長其使用壽命,提高傳遞功率效率。而雙曲線齒面負荷更高達2942MPa,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。

齒輪油一般要求具備以下6條基本性能:

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、最主要的特點。

是賴以防止運動中齒面磨損、擦傷、膠合的性能。

抗磨、耐負荷性能 由于齒輪負荷一般都在490MPa以上,而雙曲線齒面負荷更高達2942MPa,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

齒輪油遇水發生乳化變質會嚴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證油品的使用壽命。

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特點和潤滑狀態,腐蝕與銹蝕產物會進一步引起齒輪油變質,產生惡性循環。

齒輪油還應具備其他-些性能,如粘附性、剪切安定性等。目前我國多數中、重負荷工業齒輪油所用的極壓添加劑以硫磷型為主與國外同類產品質量水平相當。

齒輪之間的接觸面積很小,基本是線接觸,而在運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。一些載重機械的減速器齒輪的齒面壓力達400-1 000 MPa,汽車傳動裝置中雙曲線齒輪的使用條件更為苛刻,負荷更重,其接觸部位的壓力可高達1000-4 000 MPa,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荷下使齒面處于邊界潤滑和彈性流體動力潤滑狀態的性能。

適宜的黏度是齒輪油的主要質量指標。黏度大其耐負荷能力大,但黏度過大也會給循環潤滑帶來困難,增加齒輪的運動阻力,以致發熱而造成動力損失。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、與密封材料的適應性、儲存安定性、開式齒輪油還要求有黏附性等。

1、潤滑傳動系統,減少齒輪及其它運動部件的磨損,保證傳動系統正常運動,延長使用壽命。

2、減少齒倫傳動仆的摩擦和傳動損失,提高機械效率。

3、冷卻傳動機件。齒輪傳動,由于齒面接觸摩擦會產生大量熱量,如不及時散發掉,就會在齒面局部造成高溫,嚴重的還會造成燒蝕和粘接。齒輪油在循環潤滑過程中不斷將熱量帶走,通過空氣與傳動機構殼體散發出去,保證傳動機件正常工作。

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,能不斷將結在齒輪表面的污染物和固體顆粒沖洗干凈。

L-CKC中負荷閉式工業齒輪油質量控制指標

產品符合國家標準:GB 5903-1995

本系列產品是采用精制潤滑油餾份為基礎油,加入抗氧、防銹和極壓等多種添加劑制得,具有良好的抗氧、防銹、抗乳化、抗泡沫性和極壓抗磨性,在重負荷、沖擊負荷下能保持良好的潤滑性。

適用于中等溫度和重負荷下運轉的齒面接觸應力小于1000N/mm的工業閉式齒輪傳動裝置的潤滑

L-CKC油是在L-CKB油基礎上再提高其極壓性能的一種極壓型工業閉式齒輪油

GL-4中負荷車輛齒輪油質量控制指標

本系列產品是采用高粘度指數基礎油，加入抗氧、防銹、防腐和極壓等多種添加劑制得，具有良好的極壓抗磨性、抗擦傷性、熱氧化安定性、防腐性、防銹性和貯存安定性。

適用于低速高低扭矩、高速低扭矩下操作的手動傳動箱、螺旋傘齒輪特別是各種車用的準雙曲線齒輪潤滑，也可用于要求使用API GL-4規格油品的各種國產和進口車輛。

分為汽車齒輪油和工業齒輪油兩類。前者用于潤滑各種汽車手動變速箱和齒輪傳動軸;后者用于潤滑冶金、煤炭、水泥和化工等各種工業的齒輪裝置。

工業齒輪油

車用齒輪油

1、美國石油學會(API)車輛齒輪油使用性能分級

2、國內車輛齒輪油的性能分級

3、我國汽車齒輪油的粘度分類

1、根據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,準雙曲面齒輪傳動必須選用準雙曲面齒輪油。若汽車在山區或滿載拖掛行駛,并經常處于高負荷狀態下,工作苛刻、油溫較高,也可以選用準雙曲面齒輪油。

2、依據季節氣溫選擇粘度等級。

齒輪的低溫粘度達150000mPa.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不同地區或季節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冬季氣溫不低于-10℃的地區,全年可用90號油。長江以北冬季氣溫不低于-26℃的寒區,全年可用80W/90油。黑龍江、內蒙古、新疆等冬季氣溫在-26℃以下的嚴寒區,冬季使用75W號油,夏季換用90號油。其他地區全年可用85W/90油。

選擇的依據

齒輪種類,齒輪轉速,傳動比,環境溫度及運行溫度,輸入功率,負載特性(恒載、沖擊、負載大小),驅動形式,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:滑動和轉動的速度越快,齒輪間擠進潤滑劑的時間就越少。同時在高速運作下潤滑油更易結塊變厚。因此:低速用高粘度(稠油),高速用低粘度油(稀油)。

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

沖擊負荷:例如由引擎發出的律動力,這就需要比較厚重的油以防油膜的瞬間碎裂而產生的邊界潤滑,因為只有極少的潤滑油可留下。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,滑動和轉動會產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。當這些傳動裝置受到重負和高壓時,就要選擇具有的高強油膜特性(高粘度)、光滑性、潤滑性或甚至極壓添加劑的潤滑油。

車輛齒輪油發展趨勢

近年來,在車輛齒輪油發展方面,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標準,殼牌公司已有類似產品,中國石油推出了相似的GL-5長壽命超重驅動橋齒輪油。

2、開發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(VW501.50)、(B712315)等OEM規格;中國石油開發了超越以上規格要求的MTF10和MTF18手動變速箱油系列。

3、更多使用多級油:為了滿足低溫換擋、高溫有黏膜保護和燃油的經濟性要求,使用了含剪切安定性良好黏度指數改進劑的多級油,如75W、75W/90、75W/80、75W/85黏度級別的油用量和比例明顯增加。

工業齒輪在中國的行業集中度遠高于車輛齒輪,在工業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,相繼引進了許多大型成套項目,工業齒輪裝置正沿著小型化、高速化、標準化方向發展。隨著齒輪設計精度提高、流線型設計等引入,使齒輪承載負荷越來越大、齒輪間的公差越來越小、齒輪切線速度加快。操作溫度提高,傳統的CKC、CKD系列已不能滿足要求,潤滑材料面臨著真正的挑戰。工業齒輪油已從通用潤滑材料轉變成齒輪設計的一個重要零部件,一方面工業齒輪箱朝著更大的動力、更大的載荷和較小的體積方向發展,并且常常置身潮濕、高溫、粉塵的工作環境,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蝕,齒輪箱體積的變小導致油品溫度的升高;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;更優異的極壓抗磨性;更好的減摩節能特性。低速重載和高速重載是工業齒輪兩種較為苛刻的傳動方式,如水泥磨傳動設備(立式輥磨減速機)和風電齒輪增速箱。體現這些變化的主要是德國DIN51517-3標準和Flender、FAG、SKF等OEM規格。他們與USS224相比在抗微點蝕、抗磨損和抗腐蝕性能方面提出了要求;美孚推出SHC XMP600新型合成工業齒輪油系列產品就是同時滿足USS224規格、DIN51517-3和Flender規格,通過了FAC FE8試驗和FVA54微點蝕試驗,有助于控制微點蝕和其他形式的齒輪磨損,對齒輪磨損達到了15倍保護;中國石油相應推出的FDIOOO、2000、3000和KG系列高檔工齒產品已在風電、鋼鐵等行業得到應用,其中FD系列著重解決了抗點蝕問題,而KG系列在CKD基礎上強化了抗氧化、防腐蝕、抗乳化和抗泡等方面的要求。

潤滑材料發展趨勢

由于齒輪的形式和結構趨于成熟,其在工業實踐中的變化主要是尺寸、負荷和環境。齒輪潤滑的發展除了潤滑裝置與設計的發展之外,在潤滑材料方面也有幾個突出的趨勢值得注意:

1、總體技術要求是在保證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、產品開發方面是通用和專用的平衡,比如在車用潤滑油方面,2105E規格等對于軍隊、野外施工等獨立場所強調通用和簡化品種;而對于民用、集團消費等有必要將驅動橋用油與變速箱用油分開以最大限度改進各自的潤滑。

3、從市場方面看齒輪油的需求也有兩面性,一方面追求規格技術含量不斷提高,工況越來越苛刻,需要具有潤滑耐久性、經濟性和高可靠性的特種齒輪油,需要采用優質的合成油以及特別的添加劑配伍,保證齒輪傳動裝置良好平穩運行,減少因潤滑不良造成的經濟損失,降低設備維護成本,防止資源浪費;另一方面是滿足基本使用性能而成本占優的油品,仍將在傳統市場占有主導地位,其中基礎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。