齿轮润滑油

　　以石油润滑油基础油或合成润滑油为主，加入极压抗磨剂和油性剂调制而成的一种重要的润滑油。用于各种齿轮传动装置，以防止齿面磨损、擦伤、烧结等，延长其使用寿命，提高传递功率效率。

　　齿轮油应具有良好的抗磨、耐负荷性能和合适的粘度。此外，还应具有良好的热氧化安定性、抗泡性、水分离性能和防锈性能。由于齿轮负荷一般都在490兆帕（MPa)以上，而双曲线齿面负荷更高达2942MPa，为防止油膜破裂造成齿面磨损和擦伤，在齿轮油中常加入极压抗磨剂，普遍采用硫- 磷或硫-磷-氮型添加剂。以石油润滑油基础油或合成润滑油（见合成润滑油脂）为主，加入极压抗磨剂和油性剂（见石油产品添加剂）调制而成的一种重要润滑油，用于各种齿轮传动装置，以防止齿面磨损、擦伤、烧结等，延长其使用寿命，提高传递功率效率，减少功率损失。齿轮油的用量约占润滑油总量的6％～8％。

各种机械传动机构中的齿轮，据其轴线相互位置关系的不同，可分为平行轴传动、相交轴传动和交错轴传动。每类传动中按齿轮和齿的形状不同又有不同的传动方式，如平行轴传动的直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮、人字齿圆柱齿轮；相交轴传动的有直齿锥齿轮、斜齿锥齿轮、螺旋锥齿轮；交错轴传动的有双曲线齿轮、蜗轮蜗杆、螺旋传动。

　　1.齿轮传动特点及齿轮油工作条件

(l)齿轮传动效率高，一般圆柱齿轮传动效率可达98%，与轴承相比，齿轮的当量曲线半径小，油楔条件差。

(2)齿轮传动齿与齿间是线接触，因此，接触面积小，单位接触压力高。一般汽车齿轮单位接触压力可达2000-3000MPa，而双曲线齿轮更高，可达3000一4000MPa。

(3)齿轮传动不仅有线接触，还有滑动接触，特别是双曲线齿轮，轮齿间其有较高的相对滑动速度，一般可达8m/o左右。这在高速大负荷条件下，会使油膜变薄甚至局部破裂，导致摩擦与磨损加剧，甚至引起擦伤和咬合。

(4)齿轮油的工作温度一般较内燃机油低，在很大程度上随环境温度变化而变化，车辆齿轮油油温一般不高于100’C。现代轿车采用双曲线齿轮，因其轴线偏置量较大，在车速高时会使齿轮轮面问的相对滑动速度很高，使油温达到160’C一180’C。

　　2.齿轮油在齿轮传动中的作用

(1)降低齿轮及其它运动部件的磨损，延长齿轮寿命。

(2)降低摩擦，减少功率损失。 ^[1]

(3)分散热量，起一定的冷却作用。

(4)防止腐蚀和生锈。

(5)降低工作噪声、减少振动及齿轮间的冲击作用。

(6)冲洗污物，特别是冲去齿面间污物，减轻磨损。

　　齿轮油应具有良好的抗磨、耐负荷性能和合适的粘度。此外，还应具有良好的热氧化安定性、抗泡性、水分离性能和防锈性能。

　　抗磨、耐负荷性能 由于齿轮负荷一般都在490MPa以上，而双曲线齿面负荷更高达2942MPa,为防止油膜破裂造成齿面磨损和擦伤，在齿轮油中一般都加入极压抗磨剂，以前常用硫-氯型、硫-磷-氯型、硫-氯-磷-锌型、硫-铅型和硫-磷-铅型添加剂。目前普遍采用硫-磷或硫-磷-氮型添加剂。

　　粘度 是选用齿轮油的重要因素。1983年美国汽车工程师协会(SAE)对汽车齿轮油按 98.9℃(210°F)运动粘度分为七级,其中70W、75W、80W和85W为冬用及寒区用齿轮油，其最低使用温度相应为-55、-40、-26和-12℃；其余三个粘度级为90、140和250，级别愈高则表示粘度愈大。近年，从节能出发，普遍采用低粘度的四季通用的稠化油（多级齿轮油）。工业齿轮油的粘度分级与润滑油相同，均用40℃运动粘度的中心值表示(见润滑油)。

由于齿轮油的使用目的不同，使用条件差别也很大，对其使用性能有如下要求：

油性是指齿轮油能有效地使润滑油膜吸附于运动着的润滑面之间，具有降低摩擦作用的性质。抗磨性是指油品保持于运动部件间的油膜，能有效防止金属间直接相接触的能力在齿轮油中加入一些带有极性分子的活性物质可以提高其油性，这些油性剂的极性端和金属表面的氧化物会发生吸附作用，形成牢固的油性膜，油性剂的极性端也可能与金属表面的氧化物形成金属皂型的润滑膜，加强齿轮油的润滑作用，防止齿面直接接触，降低摩擦，从而减小磨损。有些齿轮传动，经常在苛刻的极压润滑条件下工作，其承受的压力、滑动速度和局部温度都很高，这就要求在齿轮油中加入极压添加剂。极压添加剂一般是具有化学活性的硫磷型或硫磷氯锌型油溶性化合物，这些添加剂在高温极压条件下和齿面金属形成铁的氯、硫、磷化合物或复合物，形成一种高熔点的无机膜，这种极压膜具有耐极压的性能，同时也有耐冲击负荷的作用，可以有效地防止在高负荷条件下的齿面擦伤及咬合。

各种润滑油的粘度随温度升高而降低，下降的比例越小，则其粘温性能越好。特别是汽车及工程机械齿轮油工作温度变化范围很大，因此，希望齿轮油的粘度随温度的变化越小越好。如齿轮油的粘温特性不好，则启动时粘度太大，不易启动，而运转达到温度高限时粘度又太小。齿轮油的粘度也是重要的使用性能之一，粘度对油膜的形成影响很大。一般而言，高粘度齿轮油可有效防止齿轮及轴承损伤，可减少机械运转噪声及减少漏油；低粘度油在提高机械运转效率加强冷却及清洗作用和油的传送方面具有优点。为了减少燃料消耗，国外推行了发动机油、齿轮油的低粘度化。低粘度齿轮油的优点是齿轮齿的搅拌阻力小，并且有较好的低温流动性，在低温条件下能确保润滑。近年来国内也生产了一些低粘度的齿轮油，为了改普其润滑性能而加入了一些多效添加剂，这对减少动力损失是十分有利的。当然，在其体使用时，要加强对齿轮箱体的密封，以防止齿轮油漏损。[2]

车辆齿轮油要求在低温下也能保持必要的流动性，如果齿轮油在低温条件下有蜡析出，粘度急剧上升，就不能确保有效的润滑，低温启动扭矩增大，使得燃料消耗增多。 试验表明，齿轮油的低温表观粘度，对车辆起步时润滑可靠性有重要影响。车辆起步后，后桥(前桥)齿轮油被激溅到桥壳上部后流入主动锥齿轮前轴承，若这段时问太长，轴承便有可能因缺油而被烧坏。所以，要求车辆齿轮油使用时低温表观粘度不大于1.5X100000mPa.s。车辆齿轮油规格中标出了表观粘度为1.5X100000mpa.s时的温度，它决定了齿轮油适用的最低气温，是选用齿轮油的重要依据之一。为使齿轮油能够适应冬季低温条件下的使用要求，齿轮油中要加入倾点降低剂，以改善其低温流动性。

齿轮油在苛刻的工作条件下，在空气、水分和金属催化作用下，氧化速度加快，粘度增大，产生不溶物及腐蚀性物质以及胶质、沥青质，性质劣化并易乳化及产生泡沫，使换油周期缩短。为延缓齿轮油的氧化，一般在油中加入酚型、胺型或硫化型抗氧化添加剂。

防锈性是指齿轮油保护齿轮不受锈蚀，从而保证齿轮的使用性能和延长使用寿命。齿轮在运转过程中，空气中的水分在齿轮箱中凝结成水，因此要求齿轮油应具有良好的防锈性。为了提高齿轮油的防锈性，一般加有磺酸盐或脂肪酸盐等防锈添加剂。加有极压添加剂的齿轮油，因极压添加剂中含有硫化物，硫对铜极易产生腐蚀，因此，在齿轮油中要加入防腐蚀添加剂，它能在金属表面形成保护膜，防止腐蚀性物质侵蚀金属。

齿轮油要求具有良好的抗泡性，以保证在操作条件下，在齿轮剧烈的搅拌过程中产生的泡沫少并易于消失。

　　可分为汽车齿轮油和工业齿轮油两类。前者用于润滑各种汽车手动变速箱和齿轮传动轴；后者用于润滑冶金、煤炭、水泥和化工等各种工业的齿轮装置。

　　汽车齿轮油 按其质量水平，美国石油学会将汽车齿轮油分五档(GL-1～GL-5)。GL-1～GL-3的性能要求较低,用于一般负荷下的正、伞齿轮,以及变速箱和转向器等齿轮的润滑。GL-4用于高速低扭矩和低速高扭矩条件下，汽车双曲线齿轮传动轴和手动变速箱的润滑。GL-5的性能水平最高，用于运转条件苛刻的高冲击负荷的双曲线齿轮传动轴和手动变速箱的润滑。

　　工业齿轮油 用于润滑正、斜、人字、锥齿轮和蜗轮蜗杆。分为以下各种：①闭式齿轮油。普通齿轮油用于轻负荷运转的齿轮润滑；极压齿轮油中含较多极压抗磨剂，用于中、重负荷或有冲击负荷的齿轮润滑，多用于冶金工业，一般均沿用美国齿轮厂商协会和美国钢铁公司的规格。②开式齿轮油。粘度高，粘附力强。用重质润滑油加沥青或聚合物粘附剂调制，为使用方便可加稀释剂。③蜗轮蜗杆油。用精制石油润滑油或合成油加适量脂肪或油性剂调成。

　　参照美国API（美国石油学会）提出的齿轮油 性能分类，我国齿轮油分为普通车辆齿轮油（GL-3）、中负荷车辆齿轮油

　　（GL-4）、重负荷车辆齿轮油（GL-5）三级，质量分别与美国的GC-3、GC-4、GC-5级油相当。（一般情况下油质与性能的良好顺序为GL-3至

　　GL-5）。按粘度分类：我国车辆齿轮油粘度分类采用美国汽车工程师学会（SAE）粘 度分类法，分为70W、75W、80W、85W、90、140、250七

　　个粘度级，其 中 “ W ” 代表冬用， SAE70W 、 75W 、 80W 、 85W 为冬用油：无 “ W ” 字则为非 冬用油，90、140均为夏用油。

　　XXW/XX为冬夏通用齿轮油。它们是根据 100℃运动粘度划分的。市场上主要用到的是SAE75W/90、SAE85W/90、 85W/140，该类油是冬夏通用