工业齿轮油知识讲座(初级版)

工业齿轮油（初级版）工业油是指用于高速轻载、高速重载、低速重载大体三种运动和动力的传递的齿轮油，工业齿轮油广泛用于各种圆柱齿轮、斜齿轮、正齿轮、人字齿轮及直、斜、螺旋伞状齿轮等机械传动装置，在采矿、冶金、纺织、电力、建筑、机械制造等行业中应用。据2000年统计我国年产车辆齿轮油3.6万吨，工作齿轮油1.5万吨，品种齐全，质量达到或接近国际先进水平，完全满足国内润滑油市场的需要。但我国齿轮油在润滑油产品结构中所占的比例为2.3%，比例偏低，而发达国家为5%以上，原因是我国相当一部分齿轮设备使用了全损耗系统用油造成润滑不良，给设备带来损失。国际标准化组织ISO将润滑剂及其有关产品按其产品应用场合分为18类，我国在1987年发GB7631.1等效采用ISO6743/0标准制定了我国润滑剂有关产品（L类）的分类标准，又增加了特殊润滑剂S类，变成19类，这就把千变万化的润滑剂规范化了，齿轮油属于C类。齿轮油按用途可分为车辆齿轮油和工业齿轮油，二者在使用条件上的差异决定了对使用性能要求的不尽相同。齿轮油的评定方法除了粘度、粘度指数、闪点、水分、机械杂质、铜片腐蚀、起泡性等项目外，工业齿轮油注重于极压抗磨性、氧化安定性和抗乳化性能的评定。1．简述国内、国外工业齿轮油的发展历程、技术水平现状和发展方向最早的工业齿轮油采用残渣油，利用残渣中的硫粉做极压剂，同时加入脂肪酸增大黏附性。此种润滑油可以满足螺旋伞齿轮的润滑要求，但添加剂的溶解性差，安定性差，腐蚀性大，高负荷下的抗擦伤性差。二十世纪，由于市场要求极压性、安定性以及抗腐蚀性好的齿轮油，加上添加剂和生产技术的进步，从而发现了新型的铅皂——硫化油脂（鲸鱼油）系极压剂。这类极压剂抗磨性好，抗腐蚀性好，一直沿用到现在才基本上被硫-磷型极压齿轮油所代替。六十年代末期七十年代初期，由于钢铁工业的迅速发展，大量采用高速、大型、通用设备，对工业齿轮油的质量要求大大提高。在1968年前后制得一系列性能优于铅皂——硫化脂肪型的硫-磷型极压工业齿轮油。目前多数极压工业齿轮油是硫磷型齿轮油。美国钢铁公司224规格为世界最高水平的工业齿轮油，该规格不论对油品的极压性能、抗乳化性能、防锈性能还是热氧化性能都比其他规格严格。我国工业齿轮油从70年代初期开始发展，首先研制和生产了普通工业齿轮油，其性能相当于AGMA250.03和USS224。70年代中期，随着钢铁公司，煤炭工业，水泥工业等的发展，尤其是这些部门引进了一批比较先进的设备，对工业齿轮油提出了很高的要求，经过“七.五”“八.五”攻关研制了其性能水平相当于AGMA250.03和USS224的重负荷工业齿轮油，复合剂与国内外水平相当，我国根据美国齿轮制造协会及美钢标准，分别制定了自己的工业闭式齿轮油国家标准，标准号为-GB5903-1995。其中L-CKD工业闭式齿轮油质量完全达到美钢USS224标准，从而使我国工业闭式油的质量水平与国外同类产品相当，满足了国内机械、钢铁、建材、煤炭等行业的需求。目前，美国钢铁公司224规格为世界最高水平的工业齿轮油，但达到USS224规格的油品一般未对热氧化够的沉淀物进行评价。随着齿轮设计精度的要求、流线型设计等因素，使齿轮的操作温度，承载负荷越来越大，齿轮间的公差越来越小，齿轮切线速度加快，要求工业齿轮油要具有优良的氧化安定性和热安定性，以延长油品的换油周期，而目前的满足USS224规格的齿轮油无法满足使用要求，需要对热安定性、氧化安定、硫磷保持能力等性能进行改进。我国工业开式齿轮油与国外相比，差距较大，目前只能生产普通开式齿轮油，其质量水平介于AGMA251.02R&O抗氧防锈型油与AGMA251.02（MildEP）中极压油之间。根本达不到AGMA251.02（5EP）高极压油。2．工业齿轮油的特性闭式齿轮传动润滑的特点和作用(1)与滑动轴承相比，多数齿轮的齿廓曲率半径小，一般为几十毫米，因此形成油楔的条件差。(2)齿轮的轮面接触应力非常高，一些重载机械如水泥磨机、起重机、卷扬机和轧钢机减速器齿轮齿面接触应力可达４００～１０００ＭＰａ。(3)齿面间既有滚动又有滑动，而且滑动的方向和速度变化急剧。(4)润滑是断续性的，每次啮合都需重新形成油膜，形成油膜的。开式齿轮传动润滑的特点和对其润滑剂性能的要求开式齿轮传动中易落入尘、屑等外部介质而造成润滑油污染，齿轮易产生磨料磨损。当对开式齿轮采取覆盖挡尘后，在相同的工作条件下，开式齿轮的润滑要求与闭式齿轮相同。开式齿轮传动通常使用高粘度油、沥青质润滑剂或润滑脂，并在比较低的速度下能较为有效的工作。目前有三个档次的开式齿轮油分类，即普通开式齿轮油（ＣＫＨ）、极压开式齿轮油（ＣＫＪ）及溶剂稀释型开式齿轮油（ＣＫＭ）。开、闭两式齿轮对润滑油的要求开、闭两式齿轮对润滑油的要求：具有合适的粘度及良好的粘温性能；足够的极压抗磨性；良好的热氧化安定性；良好饿抗乳化性；良好的抗泡沫性；良好的防锈防腐性。在选取开式齿轮传动润滑油时，应考虑下列因素：①封闭程度；②圆周速度；③齿轮直径尺寸；④环境；⑤润滑油的使用方法；⑥齿轮的可接近性。除了在某些场合下润滑油可以循环回流以外，应设置油池。开式齿轮传动的润滑方法一般是全损耗型的，而任何全损耗型润滑系统，最终在其齿轮表面只有薄层覆盖膜，它们常处在边界润滑条件下，因为补充到齿面的新油或脂，会由于齿面压力作用而被挤出，加之齿轮回转时离心力等的综合作用，只能在齿面上留下一层薄油膜，再考虑到齿轮的磨合作用，因此润滑油必须具备高粘度或高稠度和较强的粘附性，以确保有一层连续的油膜保持在齿轮表面上。2.1油品命名（产品牌号的含义）、分类标准及其适用范围。工业齿轮油分为以下几种：（1）抗氧防锈齿轮油：以精制矿油为基础油，具有抗氧、抗氧、防锈、抗泡等特点，无极压抗磨等添加剂，适用于轻负荷下运转的齿轮，如齿面接触应力小于500N/mm2的一般齿轮传动。（2）中负荷工业齿轮油：在抗氧防锈油的基础上提高了极压抗磨性。适用于中等负荷运转的齿轮，如齿面接触应力小于1100N/mm2的一般齿轮传动。国外常常用重负荷工业齿轮油代用，不设此档，我国根据国内机械状况，保留了这一档次。（3）重负荷工业齿轮油：在中负荷工业齿轮油的基础上进一步提高了极压抗磨性、热氧化安定性、抗乳化性。适用于重负荷、高温有水混入等工况下运转的齿轮。如齿面接触应力大于1100N/mm2的冶金轧钢、井下采掘等高温、有冲击、含水部位的齿轮传动。它是闭式齿轮油中的最高质量档次。（4）涡轮涡杆油：适用于钢-铜结构的涡轮涡杆传动系统。是以精制矿油和油脂为基础油，除具有明显的降低摩擦系数的特点外，还具有抗氧、抗腐、防锈、抗泡等能力。有极压型和非极压型之分。2.2．规格标准。1）国际标准（ISO）及国内(GB)采标情况。2）粘度规格标准（规格指标）。我国工业齿轮油按GB3141“工业用润滑油粘度分类”标准进行粘度牌号的分类。表1列出新旧粘度等级以及与美国齿轮制造商协会（AGMA），国际标准化组织（ISO）的粘度等级的对应关系，工业齿轮油分类见表2。表1工业齿轮油的粘度等级GB3141粘度级40℃运动粘度/mm2·s-1相当于旧牌号（50℃粘度）AGMA①粘度级ISO粘度级N68N100N150N220N320N460N68061.2～74.890～100135～165198～242288～352414～506612～7485070901202002503502EP3EP4EP5EP6EP7EP8EPVG68VG100VG150VG220VG320CG460VG680①AGMA9EP相当ISO粘度1500;10EP、11EP、12EP、13EP粘度分别为3200、4600、6800、32000；13EP100℃运动粘度182～214mm2/s;14R0100℃运动粘度429～858mm2/s;15R0100℃运动粘度858～1715mm2/s;表2工业齿轮润滑剂分类（ISO/DIS6743/6）字母总应用特殊应用更具体应用组成和特性ISO-L的符号典型应用备注C齿轮闭式齿轮连续润滑（飞溅、循环或喷射）精制矿油，并具有抗氧、抗腐（黑色和有色金属）和抗泡性CKB油，并提高其极压和抗磨性CKC油，并提高热/氧化安定性，使能用高温CKB油，并具有低的摩擦系数CKBCKCCKDCKE在轻负荷下运转的齿轮在一般或中等恒定油温和重负荷下运转的齿轮在高的恒定油温和重负荷下运转的齿轮在高摩擦下运转的齿轮（例如蜗轮）相当于AGMA250.03中R&O型相当于AGMA250.03中EP型相当于美钢224中的EP型相当于AGMA250.03中COMP型具有抗氧、抗磨和抗腐蚀（黑色和有色金属）性的润滑剂，极端温度条件使用（低或高温）CKS型润滑剂，用于极端温度条件（低和高温）和重负荷CKSCKT在很低、低或很高的恒定液体温度和轻负荷下运转的齿轮在很低、低或很高的恒定液体温度和轻负荷下运转的齿轮1）相当于A250.03中的合或烃油2）这类产品要求高性能，可以是合成油或全合成油的基础油，冒与某些经常使用矿物的设备的相容性问题的危险连续喷溅润滑具有极压和抗磨性的润滑脂CKG在轻负荷下运转的齿轮装有安全档板的开式齿轮间断或滴入或机械应用通常是具有抗腐蚀性的沥青型产品CKH油，并具有和提高其极压和抗磨性改善了极压、抗磨和抗腐蚀性、热安定性的润滑脂CKHCKJCKL在中等环境温度和通常在轻负荷下运转的圆柱型或斜齿轮在高或很高的环境温度和重负荷下运转的圆柱齿轮或斜齿轮1）在ISO6743/1中确定的AB油可以用于与CKJ油相同的使用场合。为使用方便，这些产品可以含有挥发性稀释剂。（在这种情况下，产品表示为CKH-DIL或CKJ-DIL）间断应用改善了抗擦伤性和抗腐蚀性的粘性产品CKM偶尔在特别重负荷下运转的齿轮本产品不能喷射注：⑴这些应用可以涉及几种脂。供应者应指出脂的命名符合ISO6743/9标准。3）质量规格标准（规格指标）。表3、表4和表5分别列出了开式工业齿轮油，蜗轮蜗杆齿轮油和闭式齿轮油的规格标准。表3普通开式齿轮油（SH0363-92）（代替SY1232-85）项目质量指标试验方法粘度等级68100150220320-相近的原牌号1号2号3号3号4号-运动粘度（100℃）/mm2·s-160-7590-110135-165200-245290-350附录A闪点（开口）/℃不低于200210GB267钢片腐蚀（45钢片，100℃，3h）合格SH/T0195防锈性（蒸馏水，15钢）无锈GB/T11143最大无卡咬负荷PB，/N不小于700GB3142清洁性必须无砂子和磨料⑴⑴用5-10倍直馏汽油稀释、中速定量滤纸过滤、乙醇苯混合液冲洗残渣,观察滤纸必肱无砂子和磨料。表4蜗轮蜗杆齿轮油（SH0094-91）项目质量指标试验方法品种L-CKEL-CKE/P质量等级一级品合格品一级品合格品粘度等级（按GB3141）2203204606801000220320460680100022032046068010002203204606801000运动粘度（40℃）/mm2·s-1198～242288～352414～506612～748900～1100198～242288～352414～506612～748900～1100198～242288～352414～506612～748900～1100198～242288～352414～506612～748900～1100GB/T265闪点（开口）/℃不低于200200220220220180180180180180200200220220220180180180180180GB/T3536粘度指数不小于90909090GB/T1995倾点/℃不高于-6-6-12-6GB/T3535水溶性酸或碱无无--GB/T259机械杂质（%）不大于0.020.050.020.05GB/T511水分（%）不大于痕迹痕迹痕迹痕迹GB/T260中和值/mgKOH·g-1不大于1.31.31.01.3GB/T4945皂化值/mgKOH·g-1