我国车辆齿轮油发展现状及发展趋势的可行性研究

第一节 车辆齿轮油的含义

车辆齿轮油主要指变速器和后桥的润滑油。它和机油在使用条件、自身成分和使用性能上均存在着差异。齿轮油主要起润滑齿轮和轴承、防止磨损和锈蚀、帮助齿轮散热等作用。（可行性研究）

第二节 我国车辆齿轮油发展现状

我国一直以美军规格2105D为自己的研制目标,先后研制成功了GL一3、GL一4、GL一5油,粘度级别有SAE90、80W/90、85W/90、75W/90等。目前,我国一些大的车辆制造厂对车辆齿轮油提出了一些新的要求:(1)需专用的变速箱油;(2)驱动桥用油在GL—5油基础上改进铜腐蚀及热氧化安定性;(3)需低粘度、大跨度、长寿命、节能型的车辆齿轮油;(4)小轿车用车齿轮油在GI—5油基础上增加对钥腐蚀、与密封材料的适应性等评价手段。

第三节 车辆齿轮油的发展趋势

近年来，在车辆齿轮油发展方面，有以下3个突出的趋势。

（1）提高热氧化安定性：降低油泥和漆膜，延长油品使用寿命达到终生不换油。如DANA公司推出了50万英里和75万英里不换油的SHAES-256及SHAES-234标准，壳牌公司已有类似产品，中国石油推出了相似的GL-5长寿命超重驱动桥齿轮油。

（2）开发专用的手动变速箱油：具有良好的摩擦特性，满足驾驶的舒畅性，如API制定了MT-1；大众、雪铁龙等分别制定了自己的（VW501.50）、（B712315）等OEM规格；中国石油开发了超越以上规格要求的MTF10和MTF18手动变速箱油系列。

（3）更多使用多级油：为了满足低温换挡、高温有黏膜保护和燃油的经济性要求，使用了含剪切安定性良好黏度指数改进剂的多级油，如75W、75W/90、75W/80、75W/85黏度级别的油用量和比例明显增加。

工业齿轮在中国的行业集中度远高于车辆齿轮，在工业齿轮的润滑中有开式齿轮、蜗轮蜗杆齿轮和闭式齿轮箱的润滑，而其中以闭式齿轮箱润滑为主体。近年来，相继引进了许多大型成套项目，工业齿轮装置正沿着小型化、高速化、标准化方向发展。随着齿轮设计精度提高、流线型设计等引入，使齿轮承载负荷越来越大、齿轮间的公差越来越小、齿轮切线速度加快。操作温度提高，传统的CKC、CKD系列已不能满足要求，润滑材料面临着真正的挑战。工业齿轮油已从通用润滑材料转变成齿轮设计的一个重要零部件，一方面工业齿轮箱朝着更大的动力、更大的载荷和较小的体积方向发展，并且常常置身潮湿、高温、粉尘的工作环境，其中载荷的增大，增加了齿面接触压力和金属与金属之间磨损和点蚀，齿轮箱体积的变小导致油品温度的升高；另一方面齿轮油在润滑齿轮的同时，常常也要确保轴承的润滑，而潮湿的工作条件易导致轴承腐蚀加剧。

新一代齿轮油要求具有更好的氧化安定性和热安定性；具有更宽的使用温度范围并延长换油周期；更优异的极压抗磨性；更好的减摩节能特性。低速重载和高速重载是工业齿轮两种较为苛刻的传动方式，如水泥磨传动设备（立式辊磨减速机）和风电齿轮增速箱。体现这些变化的主要是德国DIN51517-3标准和Flender、FAG、SKF等OEM规格。他们与USS224相比在抗微点蚀、抗磨损和抗腐蚀性能方面提出了要求；美孚推出SHCXMP600新型合成工业齿轮油系列产品就是同时满足USS224规格、DIN51517-3和Flender规格，通过了FACFE8试验和FVA54微点蚀试验，有助于控制微点蚀和其他形式的齿轮磨损，对齿轮磨损达到了15倍保护；中国石油相应推出的FDIOOO、2000、3000和KG系列高档工齿产品已在风电、钢铁等行业得到应用，其中FD系列着重解决了抗点蚀问题，而KG系列在CKD基础上强化了抗氧化、防腐蚀、抗乳化和抗泡等方面的要求。

第四节 我国车辆齿轮油的研究方向及对策

通过以上调研,笔者认为我国车辆齿轮油研究方向及对策如下:

(l)在美国PG一1规格基础上,制定我国卡车手动变速箱油规格,同时引进GO一HMack变速箱循环台架;

(2)为了更好评价我国车辆齿轮油的热氧化安定性,除对L—60台架按PG一1、PG一2规格要求进行改进外,还应建立日本Indiana搅拌氧化试验和西欧GFC T021X氧化试验;

(3)参照西欧小轿车用手动变速箱油规格,开发小轿车手动变速箱油,建立钥腐蚀、与密封材料的适应性等试验方法;

(4)开发低粘度、大跨度、节能型的半合成车辆齿轮油,最适合我国使用的粘度级别有SAE 80W/90、75W/80W、75W/85w等;

(5)开发比GL一5油具有更好热氧化安定性的新一代车辆齿轮油(PG一2),新一代车辆齿轮油所用添加剂必须具有好的磷保持能力。

第五节 车辆齿轮油的工作条件及作用

一、工作条件

齿轮之间的接触面积很小，基本是线接触，而在运动过程中既有滚动摩擦，又有滑动摩擦，这样，齿轮油的工作条件就与其他润滑油有很大差别。由于齿轮间接触面积小，所以其承受的压力很大。一些载重机械的减速器齿轮的齿面压力达400—1 000 MPa，汽车传动装置中双曲线齿轮的使用条件更为苛刻，负荷更重，其接触部位的压力可高达1000—4 000 MPa，在如此高的压力下，润滑油极易从齿间被挤压出来，容易引起齿面的擦伤和磨损。为此，齿轮油要具有在高负荷下使齿面处于边界润滑和弹性流体动力润滑状态的性能。

适宜的黏度是齿轮油的主要质量指标。黏度大其耐负荷能力大，但黏度过大也会给循环润滑带来困难，增加齿轮的运动阻力，以致发热而造成动力损失。因而，黏度要合适，特别是加有极压抗磨剂的油，其耐负荷性能主要靠极压抗磨剂，这类油黏度不能过高。要有良好的热氧化安定性，良好的抗磨损、耐负荷性能，良好的抗泡沫性能，良好的抗乳化性能，良好的防锈、防腐性，良好的抗剪切安定性。

此外，还有其他性能要求，如良好的低温流动性、与密封材料的适应性、储存安定性、开式齿轮油还要求有黏附性等。

二、作用

（1）润滑传动系统，减少齿轮及其它运动部件的磨损，保证传动系统正常运动，延长使用寿命。

（2）减少齿伦传动仆的摩擦和传动损失，提高机械效率。

（3）冷却传动机件。齿轮传动，由于齿面接触摩擦会产生大量热量，如不及时散发掉，就会在齿面局部造成高温，严重的还会造成烧蚀和粘接。齿轮油在循环润滑过程中不断将热量带走，通过空气与传动机构壳体散发出去，保证传动机件正常工作。

（4）防止腐蚀与锈蚀。

（5）降低齿面冲击与传动噪声。

（6）齿轮油有洗涤作用，能不断将结在齿轮表面的污染物和固体颗粒冲洗干净。

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