车辆后桥齿轮油的选用

Features 双曲线齿轮已成为汽车驱动桥后桥齿轮的主要形式， 因其面接触应力很高，对齿轮油性能要求苛刻。同时， 因中国汽车普遍存在重载，超载现象，也在一定程度上加 剧了齿轮磨损。因此，为确保后桥齿轮润滑良好，齿轮油 的选择非常关键。介绍了车辆驱动桥对后桥齿轮油的性能 要求，提出了选用后桥齿轮油的依据和。 车辆后桥齿轮油 车辆齿轮油是用于车辆齿轮传动 系统的润滑油的总称，包括变速箱油 和后桥齿轮油。后桥齿轮油用于汽车 后桥传动齿轮的润滑，其主要作用是 减少摩擦，降低磨损，冷却零部件，同 时还具有缓和振动、减少；中击、防止 锈蚀以及清洗摩擦表面的作用。随着 汽车发动机功率的不断提高和转速的 不断增加，传动齿轮机构的工作强度 也相应增加，对车辆齿轮油的性能要 求也越来越高。在中国，载重车辆载 货量超标已成为常见现象，传统的18 的选用 徐魏水琳谭海港 中国石油化工股份有限公苛润滑油研发(北京)中心 号双曲线齿轮 油、变速箱油等 都难以满足当 今载重车辆的 润滑要求。正确 选择后桥齿轮 油，对于减少齿 轮磨损、延长后 桥齿轮的使用 寿命和提高汽 车的运行可靠性，具有重要意义。 双曲线齿轮对后桥齿轮油的 性能要求 在以发动机为动力的汽车机械式 传动系中，驱动桥被用来将发动机输 出的扭矩传递到驱动轮。由于双曲线 齿轮传动具有体积小、传递动力大、 啮合平顺性好、减速比大等特点，所 以被广泛应用于汽车后桥传动装置 中。但双曲线齿轮在啮合传动过程中 传递的压力可高达4000MPa，且相 对滑移速度可达400m／min，这就对 后桥齿轮油提出了很高的性能要求”1。 优异的极压抗磨性 汽车在重载荷下启动、爬坡或遇 到冲击负荷时，齿面可能在高压下接 触，齿面之间的凹凸相啮合，产生的 局部高温可达几百度乃至上千度。此 时，齿轮油中的极压剂与金属表面在 摩擦化学作用下发生化学反应，形成 剪切强度小、熔点低的化学反应膜， 使摩擦副表面隔开，阻止金属间发生 胶合，从而减小磨损量，防止齿面烧 结，达到保护金属表面的目的。 适当的黏度 提高齿轮油的运动黏度可增加齿 面弹性流体动力润滑的油膜厚度，使 油品承载能力相应提高，从而有利于 保护齿轮表面。同时，提高齿轮油的 运动黏度还可以降低齿轮表面发生点 蚀现象的几率。但齿轮油的运动黏度 也不宜过高，否则会增加液体内摩 万方数据 擦，导致传动效率降低，能耗增大，油 温升高。因此，后桥齿轮油要有适当 的黏度。 良好的低温性能和黏温性能 在冬季严寒地区，要求后桥齿轮 油具有良好的低温性能，即在低温下 具有足够的流动性，在齿轮转动时能 有足够的齿轮油被带到齿面和轴承， 防止其出现损伤。尤其是在中国的东 北部地区，由于冬季室外温度较低， 齿轮油的低温性能直接关系到车辆启 动性能，并直接影响到车辆齿轮的使 用寿命。 由于后桥齿轮油的工作温度范围 比较宽，因此不但要求其低温流动性 好，而且要求其具有良好的黏温性 能，即随着工作温度的变化，齿轮油 的运动黏度变化要尽可能小，在高温 时运动黏度不至于降到太低，确保能 形成足够厚的油膜来润滑齿轮。 其他性能 后桥齿轮油还应具有良好的热氧 化安定性、抗泡性、储存安定性、较 好的抗腐蚀性能等。 后桥齿轮油的选用 ．后桥齿轮油黏度等级的选择 美国汽车工程师协会(SAE)于 2005年发布了最新的车辆齿轮油黏 度分类SAEJ306—2005，其具 体内容见表1。 SAE提出最新的车辆齿轮油黏 度分类标准SAEJ306的主要原因 在于02I ◇在以往的SAEJ306标准中， SAE90、SAE140黏度级别的黏度 范围分别为13．5～24．0mm2／s和 24．O～41．0mm2／s。黏度跨度分别达 到10．5mm2／s和17．Omm2／s之多，很 容易造成虽然同属一个黏度级别，但 由不同润滑油生产商提供的油品的黏 度差异却较大，从而使OEM很难确保 终端油儡在使用性能上达到其设计的 使用要求； ◇油品低黏化可以提高燃油经 济性，达到节能效果，但是由此导致 的油膜强度降低会导致对其齿轮表面 的保护能力变差。要兼顾这一对矛 盾，选用合适的黏度等级的油品尤为 重要。 对于后桥齿轮油黏度级别的选 择，一般根据其最低使用环境温度和 后桥运行最高温度来确定。总体上， 在气温较低、承载负荷较小时，可选 用黏度级别较低的齿轮油；反之可选 用黏度较大的齿轮油。对于工程机 械、重载或道路条件恶劣的车辆，其 选用的齿轮油的黏度等级应提高一个 FEatuPEs 等级。根据我国南、北方的温度差异 和车辆行驶范围，可以选用不同黏度 级别的单级或多级后桥齿轮油。 在不同环境温度条件下推荐的后 桥齿轮油黏度级别见表2。 以前，我国车辆齿轮油按100oc 运动黏度来划分牌号。如20号、30 号普通齿轮油和7号、18号双曲线齿 轮油等。对于后桥齿轮，一般选用双 曲线齿轮油，其黏度牌号与SAE J306黏度等级的对应关系[31参见 表3。但是在质量等级上，传统的双 曲线齿轮油是不能满足APIGL一5规 格要求的。 如果后桥齿轮油的黏度级别选择 万方数据 FEatuPEs 双曲线齿轮油 26号、28号 7号 7-g合成 不当，可能导致后桥部件磨损加剧， 从而缩短齿轮的使用寿命|4l。 一台乘龙载重汽车在保养时，对 后桥进行常规检查，发现其主减速齿 轮过度磨损，局部出现明显刮伤，所 用齿轮油颜色发黑。据了解，该车辆 属于某专业运输公司，核定载重量为 9t，但由于运输任务繁重，其实际载 重量常常高达20～30t。该车后桥使用 GL一585W一90重负荷车辆齿轮油， 保养时的换油里程约为37000km。 经过分析，发现其主减速齿轮出现过 度磨损与车辆在严重超载条件下齿轮 油承载能力不足有关。在此工况条件 下，应选用更高黏度等级的GL一5 85W一140重负荷车辆齿轮油，以提 高齿轮接触面的油膜强度，减轻齿面 磨损和损伤；同时应适当缩短换油 期，以保证最佳的润滑效果。 后桥齿轮油质量等级的选择 车辆齿轮油质量等级广泛采用美 国石油学会(API)分类及技术标准。 APt车辆齿轮油的质量等级是按照工 作条件的苛刻程度划分的，共分为 GL一1、GL一2、GL一3、GL—a和GL一5 5个等级。中国参考API车辆齿轮油 分类标准，制定了GB7631．7《润滑 剂和有关产品(L类)的分类第7部 分：C组(齿轮)》，将车辆齿轮油划分 为普通车辆齿轮油、中负荷车辆齿 轮油和重负荷车辆齿轮油，分别对 应于APt的GL一3、GL一4和GL一5质 量等级。 理论上，车辆齿轮油质量级别的 选择要考虑负荷特性、齿面滑移速度 和工作温度等因素，而这些因素又与 140 80W一90 75W-90 汽车传动装置的结构和齿轮类型有 关。在汽车传动装置中，工作条件较 苛刻的驱动桥，尤其是双曲线齿轮式 主减速器，其齿面压力、滑移速度和 油温均较高，齿轮油的工作条件十分 苛刻，必须使用具有优异的极压抗磨 性能的重负荷车辆齿轮油，才能保证 双曲线主减速器的正常润滑。 从现实角度看，我国载重卡车普 遍存在超载情况，而且超载幅度大都 超过50％。对于这类卡车，人们关心 的不是节能，而是如何保证齿轮装置 的正常运行和车辆的正常行驶。传动 齿轮的磨损与负载成正比，其疲劳寿 命则与负载的3次方成反比。如果车 辆严重超载行驶，不但会使齿轮工作 面的接触应力大大增加，造成磨损加 速、齿轮寿命缩短，而且会使传动齿 轮因经常承受过大的冲击载荷而加速 齿轮损坏。因此，对于严重超载的车 辆。驱动桥必须使用GL一5重负荷车 辆齿轮油。 我们不能随意选择齿轮油，否则 会导致其后桥齿轮出现严重磨损，甚 至报废|51。一台新东风载重汽车在走 合期结束时由于急于出车，在后桥齿 轮箱中使用了GL一3普通车辆齿轮 油，而没有使用GL一5重负荷车辆齿 轮油。该车辆行驶不到3天，其后桥 齿轮箱就发出明显噪声。经拆检发 现，主减速器齿轮副已因严重磨损而 报废。这个应用实例说明，汽车后桥 双曲线齿轮传递动力大，工作条件苛 刻，必须使用具有优异的极压抗磨性 能的重负荷车辆齿轮油才能保证其正 常润滑；否则，即使在较短的行驶里 程内，主从动齿面也会出现严重的磨 损和擦伤。 根据中国车辆行驶现状，中国齿 轮专业协会专门制定了《车辆驱动桥 润滑油技术条件》和《车辆驱动桥润 滑油市场准入条件》。其中明确规定， “直齿锥齿轮、螺旋锥齿轮传动的驱 动桥润滑油建议选用APIGL一5规格 的车辆齿轮油，不建议使用APIGL一 4及APIGL-4以下规格的车辆齿轮 油”；“不建议车辆驱动桥生产商采购 车辆变速箱油、自动传动液、内燃机 油等其他种类的油品作为车辆驱动桥 润滑油使用”。希望以此来中国 车辆驱动桥用油的选用，保证润滑水 平，减少因润滑不当、随意替代、混 用、乱用润滑油导致齿轮磨损以及用 油浪费。 结束语 在汽车运行过程中，驱动桥齿轮 需要适应运转速度的频繁变化，并承 受各种工况的交变载荷，容易产生磨 损、疲劳和变形。尤其是重型汽车。在 普遍存在超速、超载现象的条件下， 因行驶条件苛刻。其驱动桥必须选用 GL一5重负荷车辆齿轮油。 对于严重超载的车辆，为保证齿 轮装置的正常运行，需要选择高一黏 度等级的重负荷车辆齿轮油，以满足 汽车高速、重载、超载的要求。 参考文献 1王朝忠，蒋耘农．汽车齿轮油 的使用性能、分级及正确选用{11．润 滑与密封，2002，27(2)：82—83． 2水琳．解读SAE1306111．石油商 技，2006，24(6)：66—68 3苏慧青．谈车辆齿轮油的选用『11 汽车与配件，1994，14(4k24-26． 4谢捷，李逸升，朱辉．车辆齿 轮装置润滑故障分析f11．石油商技， 2008，26(2)：48—52． 5晓青．谈预防车辆使用维修中的 人为故障f11．汽车维护与修理，2002， 15f12)：13-14． 万方数据 车辆后桥齿轮油的选用 作者： 徐魏， 水琳， 谭海港 作者单位： 中国石油化工股份有限公司润滑油研发(北京)中心 刊名： 石油商技 英文刊名： PETROLEUM PRODUCTS APPLICATION RESEARCH 年，卷(期)： 2009,27(4) 参考文献(5条) 1.水琳 解读SAE J306[期刊论文]-石油商技 2006(06) 2.王朝忠;蒋耘农 汽车齿轮油的使用性能、分级及正确选用川[期刊论文]-润滑与密封 2002(02) 3.晓青 谈预防车辆使用维修中的人为故障[期刊论文]-汽车维护与修理 2002(12) 4.谢捷;李逸升;朱辉 车辆齿轮装置润滑故障分析[期刊论文]-石油商技 2008(02) 5.苏慧青 谈车辆齿轮油的选用 1994(04) 本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_shiysj200904004.aspx