８０Ｗ／９０重型车驱动桥车辆齿轮油的性能特点及其应用:齿轮油75w-90什么意思

　　摘要：对重型车后桥齿轮油的性能特点及其应用情况进行了介绍。研制油通过了CRC L-37、L-42、L-33、L-60-1全尺寸齿轮油台架及东风汽车公司的GL-5+后桥台架，并且通过了一汽、东风汽车公司的10×104 km道路试验。相对于GL-5油，该油品具有更优良的防锈防腐性能、热氧化稳定性、极压抗磨性、抗磨耐久性及与密封材料的良好配伍性。
　　关键词：重型车；驱动桥齿轮油；性能；应用
　　中图分类号：TE626.32 文献标识码：A
　　
　　0 前言
　　
　　近年来，随着国内固定资产投资出现大幅增长，各地水利、石油、交通等重大基础设施和基本建设项目的陆续开工及中国高速公路的迅猛发展，公路运输正由低吨位向高吨位转变，短途货运向长途或超长途运输转变。国际先进的高效大吨位公路运输方式将在中国运输市场扩展。未来几年，重型、超重型车在载货车中的比重将处于高速增长期，并逐步取代中型载货车，从而占据中重型车市场的绝对主导地位。重型车增长的重点集中在以斯太尔平台为主的15 t以上车型，一汽、东风在巩固载重10 t以下重型汽车市场的同时, 进一步拓宽12～13 t重型汽车市场份额,并迅速向载重15 t以上重型汽车发展。
　　卡车载荷的增加使得驱动桥齿轮传动的功率增加，而驱动桥齿轮的几何尺寸并没有很大变化，导致齿面压力增加,温度升高。特别是汽车车体设计不断改进，使空气动力学性能更趋合理，车辆行驶时空气阻力减小，流过驱动桥外表面的空气流量减少，散热性变差，摩擦热难以散发，使用条件苛刻。如果再成倍增加载荷,没有足够的润滑保护膜，或油膜破裂，发生干摩擦，瞬间摩擦热足以熔化齿面上微凸不平加工痕迹,发生烧结、擦伤［1］。这就要求提高齿轮油的载荷能力,改进其耐热性及热氧化安定性和对密封件的兼容性。目前的GL-5齿轮油已不能完全满足使用要求，需要改进油品的热氧化稳定性、与密封材料的适应性、铜腐蚀性能等，同时要求延长齿轮油的使用寿命。德国大众、美国通用等汽车公司对汽车齿轮油提出了“全寿命”的要求，要求一次装油，一直用到汽车报废。目前汽车寿命一般可达到70×104 km，而且将提高到100×104 km。国外DANA公司提出了SHAES-234和SHAES-256长寿命后桥齿轮油的规格，其中SHAES-256规格适用于80.47×104 km换油期，SHAES－234规格适用于120.7×104 km换油期。国内在重型卡车后桥上普遍使用GL-5油品，换油周期为(2～5)×104 km，这与国外标准差距悬殊。
　　重型柴油车对后桥齿轮油的要求高于GL-5车辆齿轮油，在满足GL-5标准的基础上，对油品的热氧化安定性、密封适应性、防锈防腐性、极压抗磨性和抗磨耐久性等方面提出了更高的要求，具体见表1。
　　
　　经实验室基础油、复合配方研究，所研制的重型车后桥齿轮油通过了CRC L-37、L-42、L-33、L-60-14个全尺寸台架试验，并完成了10×104 km道路试验。油品具有优良的极压抗磨性、抗磨耐久性、防锈防腐性能、热氧化稳定性，以及与密封材料的良好配伍性。
　　
　　1 评定方法
　　
　　1.1 模拟L-42试验
　　在高速Timken试验机上模拟L-42台架，以通过的最高负荷评价试油质量，通过负荷越高越好。
　　1.2 模拟L-37试验
　　在四球试验机上模拟L-37台架，以综合评价试油质量，评分越小越好。
　　
　　2 试验结果与讨论
　　
　　2.1 研制的80W/90重型车后桥齿轮油性能特点
　　2.1.1 优良的防腐性和极压抗磨性
　　本研究中，最难解决的技术难点在于相对于GL-5油，重型车后桥齿轮油的防腐性和极压抗磨性要求更高，而在齿轮油配方研究中，防腐性与极压性一般是相对矛盾的，极压性好相对防腐性能就较差，这是因为含硫添加剂一般赋予油品良好的极压性，但是含硫添加剂在使用过程中产生的活性硫会对金属表面产生腐蚀，影响润滑油的使用性能，一般通过在润滑油中加入金属减活剂来抑制活性硫对金属表面的腐蚀。金属减活剂的引入可以有效地防止含硫添加剂对金属表面的腐蚀，但由于金属减活剂与含硫添加剂竞争金属表面，从而降低了含硫添加剂的极压抗磨性能，特别是在高温、高压、长周期操作条件下，会造成金属表面的过度磨损，不利于金属表面的润滑。使用现有的添加剂无法兼顾两种性能，因此，设计开发了一种新型多功能金属减活剂RHY581集极压、金属减活化学基团于一身，同时具有优良的极压抗磨性、防锈性及金属减活性能，是研制成功该油的最关键因素，解决了含硫极压剂与金属减活剂在润滑油配方中同时使用的矛盾，将常用的T551、T561金属减活剂与RHY581以同等比例加入到含硫极压剂的80W/90基础油中，进行防腐性能对比，并且对其防锈性和极压抗磨性也进行了考察，结果见表2~表4。
　　从表2、表3可以看出，T551、T561金属减活剂与RHY581以同等比例加入到含硫极压剂的80W/90基础油中，RHY581的铜片腐蚀结果为1b,RHY 581的防腐性能优于T551、T561，RHY581还具有一定的防锈性能。从表4可以看出，RHY581的加入可明显提高基础油的四球试验PB、PD、ZMZ值，对四球试验的磨斑直径影响不大，这是因为RHY581的分子中含有极压基团。RHY581应用于润滑油中不仅可以改善油品的防腐性能，而且可以减少润滑油中极压抗磨剂、抗氧剂、防锈剂的用量。
　　
　　使用RHY581、含硫极压剂、含磷剂等功能添加剂调制的80W/90重型车后桥齿轮油相对于GL-5油，具有更优异的极压抗磨性和防腐性，一般来说，四球试验的PD值为烧结负荷，可基本表征车辆齿轮油的极压性能，四球试验的PD值越高，油品的极压性能越好；四球试验的磨斑直径D可基本表征车辆齿轮油的抗磨性能，磨斑直径越小，油品的抗磨性能越好，铜片腐蚀试验表征油品的防腐性，具体评价结果见表5。
　　
　　2.1.2 优良的热氧化安定性
　　齿轮润滑油的发展主要是提高齿轮油的热氧化稳定性及部件清净性，减少齿轮油在使用过程中油泥及沉积物的生成，以延长齿轮油的使用寿命，减少车辆及设备维修，节约费用。提高齿轮油的热氧化稳定性有如下几种途径：（1）选用深精制矿物油或合成油做齿轮油基础油［2-3］；（2）齿轮油中引入高温抗氧剂；（3）齿轮油中引入清净分散剂。使用途径(1)、(2)可以适当改善齿轮油的热氧化稳定性，但大大增加了齿轮油的生产成本，使用途径(3)也可以适当改善齿轮油的热氧化稳定性，但对齿轮油的极压抗磨性能产生不利影响［4-6］。在本研究中，选用了克拉玛依石化公司高压加氢处理生产的KH150BS加氢基础油及大庆加氢油HVIW H350为基础油主要组分，这是因为考虑到加氢基础油具有低硫、低氮、低芳烃含量，优良的热氧化安定性，较低的挥发度，良好的粘温性能等优点，在性能上与合成油接近，但价格上却比合成油低很多，仅为其1/3~1/2，是一种性能优异的、具成本优势的基础油，相对于矿物油为组分油的基础油，表现出更好的热氧化安定性，其次本研究中另一个创新点在于合成并使用了特殊结构的含磷添加剂(RHY310A),在不影响车辆齿轮油复合剂极压抗磨性能的前提下大大降低了含磷添加剂在车辆齿轮油复合剂中的用量，从而提高了车辆齿轮油复合剂的热氧化稳定性。研制成功了低磷、低剂量、低成本、清洁型车辆齿轮油。评定车辆齿轮油的热氧化安定性的试验方法是CRC L-60和CRC L-60-1台架，CRC L-60台架主要评价车辆齿轮油氧化后的粘度增长及不溶物含量；CRC L-60-1台架主要评价车辆齿轮油氧化后的积炭、漆膜及油泥情况，比CRC L-60台架更为苛刻。研制的80W/90重型车后桥齿轮油通过了CRC L-60-1台架，具体结果见表6。
　　
　　
　　注：1）此指标由中国一汽、东汽与兰州润滑油研发中心共同制订。
　　2）API GL-5标准中只须通过CRC L-60台架，相对CRC L-60台架，CRC L-60-1台架增加了齿轮漆膜、积炭以及平均油泥评分，比CRC L-60台架更为苛刻，超过了API GL-5标准。
　　2.2 80W/90重型车后桥齿轮油的应用
　　2.2.1 研制油在中国一汽重型车中的应用
　　一汽技术中心将研发的80W/90重型车后桥齿轮油与国内油、进口油1、进口油2做了热氧化安定性模拟试验、Timken试验及成沟点试验，进行了性能对比，结果见表7～表11。
　　
　　从一汽技术中心反馈的试验数据可以看出， 相对于其他同类油，研发油表现出优良的热氧化安定性、极压性及耐低温性。
　　研制的重型后桥齿轮油还在中国一汽进行日产后桥噪声试验，结果表明，与普通的GL-5后桥齿轮油相比在不同转速下噪声值均降低1~2 dBA,结果见图1。
　　
　　研制油还在中国一汽进行了行车试验，具体试验车主要技术参数及行驶情况见表10。
　　从表10可以看出，试验车共计4辆车，平均载重18 t，里程数已到（9～10）×104 km，在整个行车试验过程中，无任何不良反映。一汽技术中心已提供相应的检测报告，对行车试验油品理化性能指标和相关拆减照片的分析认为，该油品能够满足中国第一汽车集团公司生产的CA457桥使用要求。
　　
　　2.2.2 研制油在东风汽车中的应用
　　研制的80W/90重型车后桥齿轮油通过了东风汽车公司“强化EQC-120重负荷条件”车辆齿轮油台架试验（GL-5+台架试验），油品的整体性能与参比油DANA公司长寿命车辆齿轮油相当。根据东风汽车公司GL-5+台架试验结果，东风汽车有限公司选择在云南保山进行10×104 km道路试验，云南保山为热带气候，并以山区公路为主，是中国车辆齿轮油使用最苛刻的地区，在云南保山通过实际使用试验，可以在全国各地放心使用。具体情况见表11。
　　从表11可以看出，主要车型为EQ1141G、4×2大货车3辆，EQ6×4大货车5辆以及EQ153底盘客车3辆，共计11辆车，实际装载量在8～35 t之间，目前9辆车累计行程已超过10×104 km，整个行车试验过程中，无任何不良反映。
　　
　　注：*此数据由东风汽车公司2007年2月28日统计提供，云M05970由于司机操作失误，导致货车滑下山坡，行车试验终止。
　　此外研制的80W/90重型车后桥齿轮油还应用于平朔煤矿170D重载矿车和D9L推土车，经行车试验证明，研制油具有优良的极压抗磨性、防锈防腐性、热氧化安定性，得到了平朔煤矿的认可。
　　
　　3 结论
　　
　　研制的80W/90重型车后桥齿轮油，通过了L-37、L-42、L-33、L-60-1 4个全尺寸齿轮台架，并且通过了一汽、东风汽车公司的10×104 km道路试验。该油品具有优良的防锈防腐性能、热氧化稳定性、极压抗磨性、抗磨耐久性及与密封材料的良好配伍性。
　　
　　参考文献：
　　［1］ 王成功.重载车辆齿轮油［J］.润滑油,2004,19(3):14-18.
　　［2］ Srinivasan. Gear Oil Compositions［P］.US：5571445.
　　［3］ Srinivasan.Gear Oil Compositions［P］.US：5358650.
　　［4］ Tersigni.Clean Gear Boron-Free Gear Additive and Method for Producing Same［P］.US：5763372.
　　［5］ Macpherson.Clean Performing Gear Oils［P］.US：5843874.
　　［6］ VINCI，James N.Mixed Phosphorus Compounds and Lubricants Containing the Same［P］.WO：00/01790.