齒輪油以石油潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油或合成潤(rùn)滑油為主,加入極壓抗磨劑和油性劑調(diào)制而成的一種重要的潤(rùn)滑油。用于各種齒輪傳動(dòng)裝置,以防止齒面磨損、擦傷、燒結(jié)等,延長(zhǎng)其使用壽命,提高傳遞功率效率。而雙曲線齒面負(fù)荷更高達(dá)2942MPa,為防止油膜破裂造成齒面磨損和擦傷,在齒輪油中常加入極壓抗磨劑,普遍采用硫- 磷或硫-磷-氮型添加劑。 [1]
齒輪之間的接觸面積很小,基本是線接觸,而在運(yùn)動(dòng)過程中既有滾動(dòng)摩擦,又有滑動(dòng)摩擦,這樣,齒輪油的工作條件就與其他潤(rùn)滑油有很大差別。由于齒輪間接觸面積小,所以其承受的壓力很大。一些載重機(jī)械的減速器齒輪的齒面壓力達(dá)400—1 000 MPa,汽車傳動(dòng)裝置中雙曲線齒輪的使用條件更為苛刻,負(fù)荷更重,其接觸部位的壓力可高達(dá)1000—4 000 MPa,在如此高的壓力下,潤(rùn)滑油極易從齒間被擠壓出來(lái),容易引起齒面的擦傷和磨損。為此,齒輪油要具有在高負(fù)荷下使齒面處于邊界潤(rùn)滑和彈性流體動(dòng)力潤(rùn)滑狀態(tài)的性能。
影響齒輪潤(rùn)滑的因素
溫度:溫度下降時(shí),潤(rùn)滑油會(huì)變稠。溫度上升時(shí),則會(huì)變稀。因此在低溫條件下需要低粘度的潤(rùn)滑油,而在高溫條件下則需要厚重的油以防止金屬與金屬之間的干摩擦。
速度:滑動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)的速度越快,齒輪間擠進(jìn)潤(rùn)滑劑的時(shí)間就越少。同時(shí)在高速運(yùn)作下潤(rùn)滑油更易結(jié)塊變厚。因此:低速用高粘度(稠油),高速用低粘度油(稀油)。
負(fù)荷(壓力):高粘度油比稀油更能抵御重負(fù)并防止金屬與金屬之間的碰撞。因此:輕負(fù)荷需要低粘度的潤(rùn)滑油,高負(fù)荷需要高粘度的潤(rùn)滑油。
沖擊負(fù)荷:例如由引擎發(fā)出的律動(dòng)力,這就需要比較厚重的油以防油膜的瞬間碎裂而產(chǎn)生的邊界潤(rùn)滑,因?yàn)橹挥袠O少的潤(rùn)滑油可留下。在這種情況下,需要一種含有極壓添加劑(EP)的潤(rùn)滑油。
齒輪類型:使用直齒、斜齒、人字齒和傘齒輪副時(shí),滑動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生有效的油膜形成從而減緩嚙合的輪齒間的直接接觸。在渦輪渦桿和雙曲面齒輪等非平等軸傳動(dòng)裝置上,相對(duì)滑動(dòng)運(yùn)作的方向不利于維持油膜。在這此傳動(dòng)裝置上,往往大量出現(xiàn)邊界潤(rùn)滑。因此,在渦輪渦桿裝置和大偏心量的雙曲齒輪傳動(dòng)裝置上需要仍為厚重的油。當(dāng)這些傳動(dòng)裝置受到重負(fù)和高壓時(shí),就要選擇具有的高強(qiáng)油膜特性(高粘度)、光滑性、潤(rùn)滑性或甚至極壓添加劑的潤(rùn)滑油。
潤(rùn)滑材料發(fā)展趨勢(shì)
由于齒輪的形式和結(jié)構(gòu)趨于成熟,其在工業(yè)實(shí)踐中的變化主要是尺寸、負(fù)荷和環(huán)境。齒輪潤(rùn)滑的發(fā)展除了潤(rùn)滑裝置與設(shè)計(jì)的發(fā)展之外,在潤(rùn)滑材料方面也有幾個(gè)突出的趨勢(shì)值得注意:
(1)總體技術(shù)要求是在保證不降低極壓性能的前提下,更好地兼顧腐蝕、氧化等要求,延長(zhǎng)換油期和齒輪裝置壽命。
(2)產(chǎn)品開發(fā)方面是通用和專用的平衡,比如在車用潤(rùn)滑油方面,2105E規(guī)格等對(duì)于軍隊(duì)、野外施工等獨(dú)立場(chǎng)所強(qiáng)調(diào)通用和簡(jiǎn)化品種;而對(duì)于民用、集團(tuán)消費(fèi)等有必要將驅(qū)動(dòng)橋用油與變速箱用油分開以限度改進(jìn)各自的潤(rùn)滑。
(3)從市場(chǎng)方面看齒輪油的需求也有兩面性,一方面追求規(guī)格技術(shù)含量不斷提高,工況越來(lái)越苛刻,需要具有潤(rùn)滑耐久性、經(jīng)濟(jì)性和高可靠性的特種齒輪油,需要采用優(yōu)質(zhì)的合成油以及特別的添加劑配伍,保證齒輪傳動(dòng)裝置良好平穩(wěn)運(yùn)行,減少因潤(rùn)滑不良造成的經(jīng)濟(jì)損失,降低設(shè)備維護(hù)成本,防止資源浪費(fèi);另一方面是滿足基本使用性能而成本占優(yōu)的油品,仍將在傳統(tǒng)市場(chǎng)占有主導(dǎo)地位,其中基礎(chǔ)油和添加劑的成本都必須很有競(jìng)爭(zhēng)力,需要添加劑在低劑量下仍很有效。