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第六章车辆齿轮油 1 2 3 4 5 6 车辆齿轮传动车辆齿轮油的使用性能车辆齿轮油使用性能的评定试验车辆齿轮油的分类与规格车辆齿轮油的选用在用车辆齿轮油的质量与更换 1齿轮传动 齿轮传动是利用两齿轮的轮齿相互啮合传递动力和运动的机械传动 具有结构紧凑 效率高 寿命长等特点 双曲面齿轮传动 用于交错轴间的传动 单级传动比可到10 最大到100 传递功率可到750千瓦 传动效率一般为0 9 0 98 圆周速度可到30米 秒 广泛应用于汽车和拖拉机的传动中 双曲面齿轮传动 双曲线齿轮具有传动比大 传动平稳 便于总布置 降低质心高度或提高离地间隙 可提高小齿轮强度等优点 但齿面接触压力极高 如东风EQ1090E型汽车双曲线齿轮传动为3GPa 为普通螺旋锥齿轮的4 6倍 齿面间滑动速度大 如东风EQ1090E型汽车双曲线齿轮传动约1 5 8m s 油温高 一般高达120 130 最高可达180 齿面间的滑移可使齿面瞬时温度高达600 800 双曲面齿轮传动 对双曲线齿轮传动 除制造 装配和调整有特殊技术要求外 使用中必须选择双曲线齿轮油 润滑油中加有硫 磷等元素极压添加剂 在苛刻的工作条件下 这些添加剂元素与金属表面产生复杂的物理和化学变化 生成高强度的反应膜 从而保证正常润滑 防止齿面擦伤 车辆上的齿轮传动 齿轮的损坏形式 齿轮的损坏形式主要有 磨损 擦伤 点蚀和断裂 发生在不同的工作条件下 磨损主要与形成润滑的条件有关 粘度太低 或负荷过大 则不能形成油膜 使磨损加剧 齿轮的损坏形式 擦伤是一种较严重的粘着磨损 发生这种损坏的原因 一般是润滑油的承载能力与苛刻的工作条件不适应造成的 双曲线齿轮式主减速器用错润滑油的典型损坏型式就是齿面擦伤 轻者成条状的擦痕 重者是齿轮磨成刀口般的尖刃 超载也会产生这种损坏形式 而润滑油的承载能力主要与添加剂和粘度有关 齿轮的损坏形式 点蚀和轮齿折断均属于疲劳破坏 主要与材料有关 润滑油影响不大 除上述的齿轮损坏的主要形式外 还有磨料磨损和腐蚀磨损等 避免磨料磨损的措施是保持润滑油的清洁 润滑油的防锈抗腐性和工作环境条件是影响腐蚀磨损的主要因素 影响齿轮润滑的因素 温度 低温用低粘度 高温用高粘度速度 低速用高粘度 高速用低粘度负荷 轻负荷用低粘度 高负荷用高粘度冲击负荷 冲击大 采用粘度大 含有极压添加剂的润滑油齿轮类型 涡轮蜗杆和双曲面齿轮不利于维持油膜 需要高粘度 含极压添加剂的润滑油 2车辆齿轮油的功能要求 功能要求 较好的热稳定性 氧安定性 防锈性 抗泡沫性 低温性 贮存稳定性 减少摩擦 去掉金属间杂质 防止腐蚀减少齿轮间的冲击 减少磨损 擦伤等散热 2 1发动机油与齿轮油的性能要求差别 齿轮油对基础油和添加剂及其配比要求较高 2 2车辆齿轮油的使用性能 为了保证齿轮传动的正常运行 满足各种使用条件的要求 使齿轮得到良好的润滑目的 车辆齿轮油应满足以下使用性能要求 润滑性和极压性低温操作性和粘温性热氧化安定性防腐性和抗锈性抗泡沫性 1 润滑性和极压性 高粘度 可有效防止齿轮及轴承损伤 减少机械运动噪声并减少漏油 低粘度 可有效提高机械效率 加强冷却和清洗作用 减速散热 低温时能迅 润滑性 选择合适的运动粘度 极压性 速供油是指齿轮油中的极压抗磨剂在高 压 高速 高温的苛刻工作条件下 能在齿面上与金属发生化学反应生成反应膜 防止齿面发生擦伤或烧结的性质 四球法试验台架试验 2 低温操作性和粘温性 低温时保持必要的流动性 高温时保持一定的润滑性 评价指标 倾点 成沟点 粘度指数 表观粘度达150Pa s时的度 试验证明 对双曲线齿轮式主减速器 齿轮油表观粘度小于150Pa s 汽车起步后能在15s内流进小齿轮轴承而保证其正常润滑 这个粘度为汽车低温起步的极限粘度 因此汽车齿轮油规格中规定了 粘度达到150Pa s时的最高温度 这一指标 3 热氧化安定性 含 义 影 响 评定试验 指齿轮油在空气 水分 金属的催化作用和热作用下抵抗氧化变质的能力 氧化后会使油的粘度增加 生成油泥 并且氧化产生腐蚀性的物质 会加速金属的腐蚀和锈蚀 通过CRCL 60和CRCL 60 1台架来评定 4 防腐性和抗锈性 抗腐性 指齿轮油在金属表面形成保护膜 以防止腐蚀性物质侵蚀金属的能力 抗 锈 性 是指齿轮油保护齿轮不受锈蚀 保证齿轮的使用性能和延长齿轮使用寿命的能力 油内的水分和氧化生成的酸性产物 是齿轮和轴承生锈 腐蚀的主要原因 此外 齿轮油内极压抗磨剂对金属有一定的腐蚀作用 5 抗泡沫性齿轮油工作时在空气存在的情况下受到剧烈的搅拌 会产生很多小气泡 气泡一旦形成 油和空气会一起到达润滑部位 油就不能充分供给 导致齿轮磨损和胶合等 醇类 抑制泡沫的产生 抗泡剂 破坏已产生的泡沫 减 少 泡沫 3车辆齿轮油使用性能的评定试验 上述车辆齿轮油的使用性能 都可通过相应的试验方法进行测量和评定 极压性评定热氧化安定性评定抗腐性和防锈性评定 1 极压性评定 四球法试验台架试验 1 四球法试验 四球法是在四球极压试验机上评定润滑剂承载能力的一种方法 GB T12583 1998 润滑剂承载能力测定法 四球法 的方法概要是 在四球极压试验机上按等边四面体排列着4个钢球 上球以1400 1500r min旋转 下面3个钢球用油盆固定在一起 通过杠杆或液压系统由下而上对钢球施加负荷 在试验过程中 4个钢球的接触点都浸没在润滑剂里 每一级负荷每次试验时间为10s 试验后测量油盒内任何一个钢球的磨痕直径 按照规定的程序反复试验 直到求出代表润滑剂承能力的指标 包括 最大无卡咬负荷PB 烧结负荷PD等 由不同负荷下 钢球的平均磨痕下直径所作出的一条曲线 叫做磨损 负荷曲线 图中曲线ABCD PB称为最大无卡咬负荷 它 表示油膜强度 PD称为烧结负荷 它表示润 滑剂的极限工作能力 赫芝线是在静负荷条件下 负荷与弹性变形所形成的凹人面直 径间的关系 补偿线是在存在润滑剂而又不发生卡咬条件下 下球的磨痕直 径与所加负荷的关系 四球极压试验机 2 台架试验 车辆齿轮油极压性的评定虽可在极压试验机上进行 但对使用性能级别较高的车辆齿轮油的极压性须采用汽车后桥传动装置在试验台上进行评定 评定GL 5车辆齿轮油极压性的台架试验方法 CRCL 37法 评价低速高扭矩 相当于汽车满载爬坡的情况 下的极压性CRCL 42法 评价高速和冲击载荷 相当于汽车紧急制动时的情形 下的极压性 台架试验 试验标准 SH T0518 1992 车辆齿轮油承载能力测定法 L 37法 SH T0519 1993 车辆齿轮油抗擦伤性能评定法 L 42法 车辆齿轮油极压性台架试验 2 热氧化安定性评定 评定GL 5车辆齿轮油热氧化安定性的有代表性的试验方法是CRC 60法 此方法是用圆柱齿轮和轴承组成的齿轮箱模型 放入0 12L试油 以1725r min的转速旋转 在162 的高温下 以1 11L h的流量通人空气 并以铜作为催化剂 经强制氧化50h后测定正戊烷不溶物 苯不溶物 酸值和运动粘度等 来评定汽车齿轮油的热氧化安定性 热氧化安定性评定检测标准 SH T0520 1992 车辆齿轮油热氧化安定性的评定法 L 60法 3 抗腐性和防锈性评定 抗腐性的测定按照GB T5096 1985 石油产品铜片腐蚀试验法 防锈性多采用CRCL 33防锈性试验法 我国相应标准为SH T0517 1992 车辆齿轮油锈蚀评定法 L 33法 1 铜片腐蚀测定器 4车辆齿轮油的分类 目前世界上广泛采用美国汽车工程学会 SAE 的车辆齿轮油粘度分类法和美国石油学会 API 的车辆齿轮油使用性能分类法对车辆齿轮油进行分类 1 SAE车辆齿轮油粘度分类 多级油常用的有80W 90 85W 90和85W 140三种 2 API车辆齿轮油使用性能分类 API车辆齿轮油使用性能分类法 根据齿轮的形式和负载情况对车辆齿轮油进行质量等级分类 包括GL 1 GL 2 GL 3 GL 4 GL 5 GL 6等六级 3 我国车辆齿轮油的分类 我国车辆齿轮油的粘度分类是根据标准GB T17477 1998 驱动桥和手动变速器润滑剂粘度分类 其方法与SAE粘度分类相同 按使用性能分三类 4 我国车辆齿轮油的规格 普通车辆齿轮油 SH T0475 1992 普通车辆齿轮油换油指标 包括80W 90 85W 90和90号三个黏度牌号 主要由精制矿物油加抗氧剂 缓蚀剂 抗泡剂和少量极压剂等制成 适用于中等速度和负荷 比较苛刻的手动变速器和弧齿锥齿轮的驱动桥 中负荷车辆齿轮油 GL 4 包括80W 90 85W 90和90号三个黏度牌号由精制矿物油加抗氧剂 缓蚀剂 抗泡剂和极压剂等制成 适用于在低速高转矩 高速低转矩下操作的各种齿轮 特别是客车和其他车辆的准双曲面齿轮 重负荷车辆齿轮油 GL 5 包括75W 80W 90 85W 90 85W 140 90和140共六个黏度牌号 由精制矿物油加抗氧剂 缓蚀剂 抗泡剂和极压剂等制成 适用于在高速冲击负荷 低速高转矩 高速低转矩下操作的各种齿轮 特别是客车和其他车辆的准双曲面齿轮 5 几种常用的车辆齿轮油 5车辆齿轮油的选用 使用性能级别的选择粘度级别的选择 1 使用性能级别的选择 按齿轮类型和传动装置的功能来选择 车辆齿轮油质量档次选择 考虑换油周期较长等因素 2 粘度级别的选择 低温能起步 主要根据最低气温和最高气温 并同时 表观粘度达150Pa s时的最高温度 100 运动粘度 最低使用温度与粘度牌号 高温能满足润滑要求 3 齿轮油选用注意事项 1 低级油不可以用在高级车辆上 高级油可以用在低级车辆上 但是降级过多会不经济 2 齿轮油的粘度应以能保证润滑为宜 应尽可能使用适合条件的多级齿轮油 如果粘度过高 会使燃料消耗显著增加 3 不同等级的车辆齿轮油不能混用 6在用车辆齿轮油的质量与更换 和发动机油相似 车辆齿轮油在使用过程中不仅有量的消耗 而且还有质的变化 当使用到一定的时间后 随着质量 性能变差 为确保润滑条件 必须及时更换齿轮油 磨合期换油 A极压性好 C B粘度较低 及时更换新齿轮组运转 时 负荷突然增大后 凸起部分易产生胶合 新配合部件各部分间隙较小 粘度高的话 流动性差 零件表面及润滑油温度很高 且有金属屑磨损 易氧化变质 车辆齿轮油的更换 定期换油1根据车辆的传动结构特性 运行条件和润滑油的质量由厂家推荐或用户自行确定固定换油周期 时间或里程 按质换油2按齿轮油的质量