车辆齿轮油

车辆齿轮油主要用于变速器、分动器、主减速器、转向机等传动机件摩擦处。与发动机润滑油的工作条件相比,齿轮油的工作温度不是很高,但油膜承受的单位压力很大,且齿轮油还在速度变化大的工作条件下工作,因而对车辆齿轮油使用性能的要求与发动机润滑油有所区别。

1.车辆齿轮油的使用性能

车辆齿轮油在齿轮传动中的主要作用是减少摩擦、降低磨损、冷却零部件,同时还可以缓和振动、减少冲击、降低噪声、防止锈蚀以及清洗摩擦表面。基于上述工作要求,车辆齿轮油应具备如下性能。

(1)润滑性和低温操作性。

为使车辆齿轮油的润滑性和低温操作性良好,应具有适当的黏度和良好的黏温性。黏度不能过低,以保证形成油膜,实现液体润滑状态。为带走摩擦产生的热量和在低温时迅速供油,齿轮油的黏度又不能过大,否则会加大传动负荷,使机械效率降低。

为了保证车辆齿轮油具有良好的低温操作性,规定了倾点、成沟点、黏度指数、表观黏度达150Pa·s时的温度等评价指标。

成沟点是指在规定的试验条件下,试油成沟的最高温度。把容器内的试验油样在规定的温度下放置18h,然后用金属片把油切成一条沟,10s后观测油的流动情况。若10s内试油流回并完全覆盖试油容器底部,则报告试样不成沟,反之则试样成沟。

试验证明,对双曲线齿轮式主减速器,齿轮油表观黏度小于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,这个黏度是汽车低温起步的极限黏度。因此,汽车齿轮油规格中均规定了 “黏度达150Pa·s时的最高温度”这一指标。“黏度达150Pa·s时的最高温度”是车辆齿轮油SAE黏度分类的依据之一。

(2)极压性。

在正常工作条件下,齿轮处于弹性流体动力润滑状态,但当汽车在重载荷启动、爬坡或遇到冲击载荷时,齿面接触区有相当一部分处于边界润滑状态,汽车双曲线齿轮的齿面负荷高达1.7GPa,冲击载荷高达2.8GPa。因此,齿轮油要求在较高的负荷下还能保持有足够厚的油膜。齿轮油的黏度增加有利于承载能力的提高,但黏度过大会增加摩擦损失,所以汽车齿轮油中一般都加有极压抗磨添加剂。

(3)热氧化安定性。

车辆齿轮油抵抗高温条件下氧化作用的能力,叫作热氧化安定性。由于汽车主减速器使用的齿轮油工作温度较高,齿轮油的氧化倾向增大,加之齿轮箱中金属的催化作用,容易使齿轮油的使用性能变坏。因此,要求齿轮油在较高温度下不易氧化变质,车辆齿轮油应具有良好的热氧化安定性。

(4)抗腐性和防锈性。

在车辆齿轮传动装置的工作条件下,齿轮油防止齿轮、轴承腐蚀和生锈的能力叫作抗腐性和防锈性。

齿轮传动装置可能从外界渗入水分,工况变化、冷热交替也可能出现冷凝水分。油内的水分和氧化生成的酸性产物,是齿轮和轴承腐蚀、生锈的主要原因。此外,齿轮油内极压抗磨剂的作用实际上是一种控制性的腐蚀现象,对金属有一定的腐蚀作用。极压抗磨剂的活性越强,腐蚀作用越大。生锈和腐蚀将加速磨损,使材料强度降低。因此,齿轮油应该选择适当的极压抗磨剂和加入抗腐剂及防锈剂。

2.车辆齿轮油的分级

与发动机润滑油一样,汽车齿轮油也是按SAE黏度和API使用性能来分级的。

(1)SAE黏度分级。

一般齿轮油按黏度分为五个牌号,即75W、80W、85W、90W、140W。在黏度分类中,与发动机润滑油一样,W表示冬季用油,85W/90表示多级油。但数字表示的黏度大小不同,如:SAE90齿轮油黏度大致与SAE40、SAE50发动机润滑油黏度相同;75W齿轮油黏度低于发动机油SAE30的黏度。各种黏度牌号齿轮油适用的环境温度范围见表4-11。

表4-11 各种黏度牌号齿轮油适用的环境温度范围 ℃

(2)API使用性能分级。

我国汽车齿轮油API使用性能分级共有三级,即普通汽车齿轮油 (GL-3)、中负荷汽车齿轮油 (GL-4)、重负荷汽车齿轮油 (GL-5),通常后两种又称为双曲线齿轮油。三种齿轮油的特点和常用部位见表4-12。

表4-12 三种齿轮油的特点和常用部位

3.车辆齿轮油使用注意事项

(1)车辆齿轮油的选择。

1)使用性能级别的选择。

车辆齿轮油使用性能级别主要根据齿面压力、滑动速度和油温等工作条件进行选择,而这些工作条件又取决于传动装置的齿轮类型。例如:双曲线齿轮式主减速器工作条件苛刻,对齿轮油使用性能要求高,一般选用重负荷车辆齿轮油。

为减少用油级别,在汽车各传动装置对齿轮油使用性能级别要求相差不太大的情况下,可选用同一级使用性能的齿轮油。

2)黏度级别的选择。

车辆齿轮油黏度级别主要根据环境最低气温进行选择。例如黏度级为75W、80W和85W的双曲线齿轮油的最低使用温度分别是-40℃、-26℃和-12℃。

也就是说,车辆使用地区的最低温度不应低于所选齿轮油上述各温度。

(2)车辆齿轮油的使用。

1)性能级别低的齿轮油不可以代替高级别的齿轮油使用。例如将普通齿轮油加在双曲面齿轮驱动桥中,将使齿轮很快地磨损和损坏;性能级较高的齿轮油可以用在要求较低的车辆上,但过多降级使用,经济上不合算。

2)使用黏度牌号过高的齿轮油,将使燃料消耗显著增加,特别是对高速轿车影响更大,应尽可能使用合适的多级齿轮油。

3)齿轮油的使用寿命较长,如使用单级油,在换季维护时放出的旧油不到换油指标时,可在再次换油时加入使用。按换油周期更换新油时,应趁热将旧油放净,并清洗齿轮箱。