正确选用车辆齿轮油

、正确选用车辆齿轮油 1、质量档次的选择汽车齿轮油质量档次的选择应依据主减速器齿轮类型及其工作条件，如果主减速器是双曲线齿轮且齿面负荷在2000MPa以上、划移速度超过10米/秒、油温可达 120-130摄氏度以上的车辆必须选用含有大量积压剂的重负荷车辆齿轮油（GL-5），如北京切诺基、红旗和进口高级轿车齿轮油；如果主减速器是双曲线齿轮，但负荷较小，不超过 2000M帕,齿面划移速度在1.5-8 米/秒的车,如EQ1090、桑塔纳、夏利等应选择中负荷齿轮油(GL-4)；有些结构较紧凑的越野车和进口载货车，如红岩CQ-261、斯太尔等，主减速器虽为螺旋伞齿轮传动，但工作条件比较苛刻，它们也必须使用中负荷齿轮油（GL-4），不可使用极压抗磨性很低的普通车辆齿轮油。若后桥主减速器是一般螺旋伞齿轮，一般的车辆如：CA30A、JN150等 ，选用普通车辆齿轮油（GL-3）即可。车辆的手动变速器、分动器的齿轮都是圆柱直齿轮或斜齿轮，负荷一般低于2000M帕,转速较快，容易形成流体（轻负荷）或弹性流体(重负荷）润滑油膜，同时各挡齿轮交替工作，所以工作条件比主减速器温和，选用含非活形抗磨剂的或少量极压抗磨剂的普通车辆齿轮油即能满足润滑要求。但为简化用油品种，方便管理，多数汽车制造厂推荐驱动桥和手动变速器用同一种齿轮油。 2、粘度等级的选择车辆齿轮油粘度等级的选择主要依据其使用环境温度。我国南方地区可选用90号或140号油 ,东北及西北寒区宜选用80w/90或75w/140号油。其余中部地区宜选用85w/90或85w/140号油。                                        齿轮油                 齿轮机构是最主要的一种传动机械，其传输功率范围大，传动效率较高，可传递任意两轴间的运动和动力。         运动和动力的传递是在齿轮机构中每对啮合齿面的相互作用、相对运动中完成的，其间必然产生摩擦。为避免机件的直接摩擦在齿轮工作面之间发生，需要用润滑剂将工作面隔开，以保持齿轮机械的工效和延长其使用寿命。 齿轮的润滑特点         齿轮的润滑条件较轴承更复杂，负荷条件更苛刻。因为齿轮的咬合为线接触形式，比轴承的接触应力更大，容易产生齿面变形和温升，及轴的扭曲或变歪等现象。特别随机械向高速化、高功率化方向发展，对传动齿轮，要求向耐用、小型、高速、高扭矩和高负荷方向发展，因而要求润滑油选用适当。         比较而言，齿轮传动比一般轴承传动有许多特点：         1、齿轮常带有线滚动、滑动运动，而且方向不断有所改变；         2、两个齿轮的相对曲率半径非常小；         3、接触压力非常大；         4、接触负载的变化大；         5、接触点表现不连续的变化等。 齿轮的种类很多，从齿轮润滑的角度，可分为如下三类： 正齿轮、伞齿轮、斜齿轮、人字齿轮和螺旋伞齿轮 蜗轮蜗杆 双曲线齿轮         上述三类齿轮的几何形状不同，轮齿啮合方式不同，润滑油膜的形成有显著的差异。正齿轮、伞齿轮、斜齿轮、人字齿轮和螺旋伞齿轮相对容易在齿面上形成润滑油膜；蜗轮蜗杆齿面相对滑动速度大，摩擦生热大，较难解决润滑问题；而双曲线齿轮体积较小，传递的动力大，齿面相对滑动速度大，齿面上难以形成润滑油膜，是最难润滑的摩擦副之一。         由于齿轮的曲率半径小，润滑中形成油楔的条件差，齿轮的每次啮合后均须重新建立油膜，且啮合表面不吻合，有滚动也有滑动，因此形成油膜的条件各异，其润滑状态有以下几种：         1、流体动力润滑和弹性流体润滑         齿轮啮合过程中，一定厚度的润滑油膜将并不平稳的摩擦面完全隔离开而不使其发生直接接触，此为流体动力润滑状态。         当负荷增大时，啮合齿面发生弹性形变，使接触面变大，而使接触压力集中的情况得到缓和，润滑油粘度在压力下急剧增大，因而油品不会被完全挤出而迅速形成极薄的弹性流体动力膜，还能将两摩擦面隔开，此为弹性流体润滑状态。         流体动力润滑和弹性流体润滑通常发生在高速轻载的工况，此时润滑油的粘度是形成流体动力润滑膜和弹流膜的关键。         2、边界润滑         当负载继续增大时，齿面微小的凸起在运动中已不能由弹性流体膜隔开。此时承担润滑任务的是吸附在金属表面上的一层或几层分子构成的边界吸附膜，吸附现象的发生依赖于齿轮油中极性化合物的分子组成。         在高温高压条件下，边界吸附膜发生脱附，丧失润滑作用，此时要靠在齿面生成化学反应的添加剂组分，如含硫化合物等。在一定条件下，油中的硫与齿面的铁反应生成硫化铁膜承担润滑作用。         以边界吸附膜（包括物理吸附和化学吸附）及化学反应膜完成润滑作用的状态叫做边界润滑状态。后者也称为极压润滑状态，因而，极压润滑是边界润滑的一种形式。边界润滑通常发生在高速重载、低速重载或有冲击负荷的工况条件。         如前所述，齿轮机构及其运动和动力的传递，使齿轮润滑大多处于混合润滑状态，即：既有流体动力润滑和弹性流体润滑，又有边界润滑，这正是齿轮润滑的最大特点。由此可见，齿轮油既要求具有合适的粘度，以保证在较轻负荷期间形成流体动力膜和弹性流体动力膜，要求有合适的添加剂组分以保证在较高负荷瞬间期间形成边界润滑膜。         除此之外，由于工况的局限，工作齿轮可能处于高温、震动、有气、水、尘埃等环境中，这些因素极大地影响着润滑过程。因此，对齿轮油有更苛刻的性能要求。 齿轮油的性能特点 当设计的齿轮装置确定了钢体材料、处理工艺及加工技术后，为 完成运动和动力的传递，希望齿轮油在以下几方面予以最佳的配合：         1、防止和减少齿面间的摩擦磨损，均匀分布载荷；         2、带走摩擦时产生的热量；         3、将齿面与水、空气隔绝，避免生锈、腐蚀及尘埃；         4、冲洗齿面上的磨粒和杂质；         5、减缓齿轮震动，使运动平缓。         因而，齿轮油在齿轮传动机构中的重要性决定了它必须具备以下性能特点：         1、合适的粘度及良好的粘温性能         流体动力膜和弹性流体润滑膜的形成与齿轮油的粘度密不可分，粘度是齿轮油最基本的性质之一。工业齿轮油的牌号就是按40℃时的运动粘度划分的。为防止齿轮和轴承的擦伤、噪音、漏油，必须选用高粘度油。粘度大，形成的润滑油膜厚，抗负载能力就大一些。但若要节省动力，及考虑到冷却性、上油性、传动性好时又不能应用高粘度油。因而须综合考虑，选用最适宜的粘度。同时在选用加有各种添加剂的工业齿轮油时，有低粘度化的趋势。          所谓粘温性能是指粘度随温度变化的性质。随着温度的变化，齿轮油的粘度变化不大，表明粘温性好，用粘度指数表示。          2、良好的低温流动性         矿物齿轮油低温时粘度增大，流动性变差，不易进入咬合面，以致形成干摩擦而增大磨损，严重的剧烈发热，甚至造成齿面蚀刻或疲坑。当齿轮油倾点太高，低温流动性变差，齿轮转动后齿轮油会靠边而形成空洞（成沟现象），以致齿面形成干摩擦，损坏齿轮。因而要求齿轮油有足够好的低温流动性能。          3、足够的润滑抗磨性         齿轮负荷一般都到400~500MPa，有些到1000~2000Mpa乃至更高，齿面局部温度可高达几百度。齿轮油应在齿轮机构高速、低速重载或冲击负荷下迅速形成边界吸附膜或化学反应膜，以防齿面磨损、擦伤、胶合等。因而具有极压抗磨性是齿轮油最重要的性质及最主要的特点。         齿轮油润滑性能（耐负荷性）评价方法较多，但各国公认的仅有英国IP的IAE齿轮油试验法，德国DIN标准的FZG齿轮油试验法和美国ASTM FS标准的Ryder齿轮油试验法等。         4、良好的氧化安定性和热安定性         齿轮油在工作中被激烈搅动，在与空气、金属、杂质等的接触中，在温度较高的情况下，容易氧化变质失去原有性能，因此要求有良好的热氧化安定性保证油品的使用寿命。         5、良好的抗乳化性         齿轮油在工作中常不可避免会与水接触（如轧钢机冷却水混入润滑系统中）。如果齿轮油的分水能力差，油与水混在一起，齿轮油就会乳化变质，严重时影响润滑油膜的形成，将会造成齿面擦伤和磨损。          加有抗磨油性剂的齿轮油更易乳化变质，甚至使添加剂和水形成油水乳膏状物而分离沉降，失去添加剂的作用，以至油品润滑抗磨性能大大降低，甚至不能使用或只能降级使用。因此齿轮油应具有良好的抗乳化性。          6、良好的抗泡沫性         齿轮油在循环流动和被搅动中，容易产生泡沫，如抗泡沫性不好，形成的泡沫不能很快消失，会影响齿轮啮合处油膜的形成，还会因夹带泡沫使实际工作油量减少，影响散热功能。          7、良好的防锈防腐蚀性         如果齿轮油没有良好的防锈防腐蚀性能，会由于氧化或添加剂的作用而造成齿轮的腐蚀。在水（水汽）和氧的参与下，齿面及油箱会产生锈蚀。腐蚀与锈蚀不仅破坏了齿轮的几何学特点，破坏了润滑状态，而且腐蚀与锈蚀产物会进一步引起齿轮油变质，产生恶性循环。加入的防锈剂能迅速吸附在金属表面上，虽能起防锈功能，但却影响了齿轮油中极压添加剂和金属表面（齿面）生成极压润滑膜，因此须选定最佳好的比例添加。         除上述性能外，齿轮油还应具备其他一些性能，如粘附性、剪切安定性等。 工业齿轮油 1、齿轮的润滑方法         1）油浴式         油浴式润滑法是把齿轮箱作为油池，装入适量润滑油。在齿轮转动时润滑油携带或飞溅到上部齿面，进行齿轮和轴承润滑。一般用在中小型装置，特别是分散或单独工作的齿轮上，该种润滑法对齿轮运转速度、装油量、润滑油粘度均有要求。由于在齿面间形成油膜比循环式差，因而用油粘度应稍大。根据需要，可能对齿轮箱设冷却风扇，或在油中通冷水管冷却。                             2）循环法         本法起润滑兼冷却作用，一般用在80KW以上的大型齿轮润滑。每个齿轮箱配一台油泵，或多套齿轮箱共用一台油泵两种。除油箱外，若环境温度低于某值，管线长度8m以上，油箱容量在2500L以上时，原则上应设加热器（涉及导热油）；运转温度高于某值时应设冷却器。         3）喷雾法         该法的润滑机理为：通过文氏管的空气流而产生的压力降，使油罐里的油经虹吸管而吸入文氏管内部，被压缩空气所雾化。雾化的油滴约90%（大油滴）下降而返回，其余10%粒度约0.5~2μm的微细油雾，沿空气油雾管线供齿轮润滑。         喷雾法主要是防止摩擦、磨损，并用空气流冷却，利于多机润滑。该法除与压缩空气站的管线相连外，一般还须设置以下机械：空气过滤器、空气压力调节阀、喷雾润滑器、油滴油量控制器等。         2、工业齿轮油的分类         工业齿轮油的粘度分类是按GB 3141-82《工业用润滑油粘度分类》标准执行，表2给出了其粘度等级与美国齿轮制造商协会（AGMA）、国际标准化组织（ISO）粘度等级的对应关系。                                      3、工业齿轮油        1）闭式齿轮润滑        （1）普通工业齿轮油（抗氧防锈齿轮油）：以精制的润滑油组份作为基础油，加入抗氧抗腐、极压抗磨、防锈、抗泡或加入降凝添加剂制成。有一定极压抗磨性、防锈、抗泡及抗氧化性能，适用于齿面接触应力小于490MPa的圆柱齿轮和圆锥齿轮或一般工业条件下操作的封闭式齿轮润滑。        （2）中负荷工业齿轮油：以中间基或石蜡基中性油为基础油，加入新型极压抗磨、抗氧抗腐、防锈、抗泡等添加剂配制而成。极压抗磨性好、热氧化安定性优良、抗乳化性、防锈性、抗腐蚀性好。用于齿面接触应力小于1100 MPa（11000kgf/cm2）的工业齿轮润滑，如水泥、冶金、化肥、矿山机械等大型设备的闭式齿轮传动装置。       （3）重负荷工业齿轮油：以中间基或石蜡基的基础油，加入新型极压抗磨、抗氧抗腐及抗乳化等添加剂配制而成。极压抗磨性好、热氧化安定性好、抗乳化性优良、防锈性抗腐蚀性好。用于齿面接触应力大于1100 MPa（11000kgf/cm2）的极压闭式工业齿轮润滑。特别是油温较高的重负荷及有反复冲击负荷，如井下采掘、冶金轧钢等设备的低、中速闭式工业齿轮。        （4）合成工业齿轮油：以合成油为基础油，加入极压抗磨、抗氧抗腐、防锈、抗泡等添加剂配制而成。除具有优良的极压抗磨性外，还具有高的粘度指数，良好的粘温特性、低温流动性及热氧化安定性。它是为满足高温（或低温）高速、重负荷齿轮传动装置的需要，适应齿轮油发展趋势的要求（低粘度、高质量、通用性、长寿命）而发展起来的。其中又分为合成烃类和聚乙二醇类，后者极适合于钢—青铜摩擦副的蜗轮蜗杆润滑。         2）开式齿轮油：适用于开式及半闭式齿轮箱和齿轮装置及低速重负荷齿轮装置（齿轮和轴承分开的润滑系统）。普通开式齿轮油（非稀释型）以矿物油馏分为基础油加入抗氧、防锈等添加剂及适量的沥青制成。该油品粘附性和防锈性好，能在金属表面形成一层防腐蚀、防锈、抗极压的润滑油膜。极压型齿轮油是在此基础上改善和提高极压、抗磨、抗腐蚀性，良好的粘附性是开式齿轮油的重要特点。该种润滑油广泛使用在液压深挖铲、转磨（轧机）、窑炉、干燥机等重型机械的开式齿轮上。         3）蜗轮蜗杆油：蜗轮蜗杆的减速比大，其咬合部分主要为滑动摩擦，且滑动速度大，摩擦损失也大，对润滑油性能要求较高。有矿油型和合成油型。此类油品油性好、摩擦系数低、减磨性能好、油温低，可提高钢—青铜匹配的涡轮涡杆副的传动效率。前者主要用于青铜—钢配对的圆柱型和双包围等类型的承受轻负荷，传动中平稳、无冲击的涡轮涡杆副；后者主要用于青铜—钢配对的圆柱型承受重负荷，传动中有振动和冲击的涡轮涡杆副。但对青铜—钢蜗轮蜗杆副而言，为防止对青铜的腐蚀，不宜采用活性硫型的添加剂。 工业齿轮油的选用         齿轮润滑油选定的标准大致分为粘度大小和质量高低两方面。         1）粘度选择：工业齿轮油选择适合的粘度很重要，如粘度过高，则在齿面的啮合部位供给必要的油量就困难，同时动力损失也会增加；相反，如粘度太小，则承载能力低，易引起齿面磨损擦伤。工业齿轮油粘度选择方法有多种，都是方法。一般减速器齿轮油推荐粘度见表3，闭式齿轮粘度等级选用见表4。由于蜗轮运转是不断地向齿沿揉拭式的滑动摩擦，因而不易形成油膜并发生磨损。所以在不影响润滑供油（润滑油进入润滑点并自动修补油膜的性能），和在摩擦功率损失不太大的情况下，可用粘度较大的齿轮油（油性粘附性较好的）。             2）质量种类选择：工业齿轮油质量种类的选择要取决于齿轮类型、齿轮状况（包括齿面热处理、啮合精度、齿数比，变位情况）、齿面负荷和齿轮装置使用工况等。   齿轮油换油指标及润滑事故处理         1、换油的质量指标         换油应根据用油的设备、齿轮状况、使用条件等具体情况而定，不作强行的统一。一般情况为：当齿轮油粘度比新油增加15%左右，或酸值比新油增加4mgKOH/g左右，或主要添加剂的有效成份消耗到原有的1/2以下，或四球机试验烧结负荷降到规定的限度以下（依设备而言），就该换油。          新齿轮加油运转4周后就该换油（磨合运转），以防金属粉磨损齿轮，换下油品经用100μm以下的细滤油器过滤后还可使用，对于高速齿轮组带套筒轴承的应用50μm以下的细过滤器过滤后方可使用。 一般齿轮正常运转工作2500小时或6个月换油，换油随使用温度变化而有所变化。                                       2、润滑事故处理         1）粘附磨损：是接触表面由于分子间的吸附力作用而产生粘附连接（固相局部焊合），致使齿轮材料从一个表面转移到另一表面造成的磨损。表现形式有：擦伤、刮伤、胶合、咬合等。补救措施是及时换用抗磨损、抗擦伤性能好的极压齿轮油，并降低油温或适当增加油量以改善润滑条件。         2）磨粒磨损：主要是由于两齿面的咬合部位夹杂金属屑、尘埃、砂石，来源于检修安装不慎、不洁、密封不良或润滑油不清洁等。表现为压痕和沿滑动方向的划伤，大量产生的磨屑落入油中的现象。由此必须清洗润滑系统，换用清洁润滑油，加强循环过滤，搞好密封等。         3）表面疲劳磨损：是指相互滚动或滑动的摩擦表面，在交变接触应力重复作用下，由于表层材料疲劳，在次表面产生微裂纹并分离出磨粒或碎片而剥离，形成凹坑，造成磨损。又称点蚀。原因是齿面粗糙，硬度不够或单边接触应力不均，或冲击负荷致油膜破坏，但又未能形成化学反应极压膜所致。必须先矫正单边接触，采用高粘度的齿轮油润滑，或换用抗磨性能好的，含油性或极压剂的齿轮油来润滑。         4）腐蚀磨损：轻微点蚀或齿表面生锈或暴露的无油漆金属表面会出现腐蚀或腐蚀磨损。可能由于油中的冷凝水或油中的酸、腐蚀添加剂引起。必须采用抗氧抗腐性能好、防锈性好的齿轮油。