【正文】 20世紀(jì)以來，許多學(xué)者研究用油膜比來區(qū)分潤(rùn)滑狀態(tài)，最著名的是德國(guó)科學(xué)家斯特來貝爾和日本井櫻俊男等人的研究。（1）邊界潤(rùn)滑狀態(tài) 當(dāng)≤1時(shí)齒輪傳動(dòng)處于邊界潤(rùn)滑狀態(tài)，齒輪齒面有表面粗糙峰相接觸的情況發(fā)生。在混合潤(rùn)滑狀態(tài)下，摩擦力由粗糙峰和潤(rùn)滑油內(nèi)部的摩擦力兩部分組成，齒面負(fù)荷由油膜和粗糙峰共同承擔(dān)。當(dāng)計(jì)入齒輪的彈性變形時(shí)，全膜潤(rùn)滑狀態(tài)即成為彈性流體動(dòng)力潤(rùn)滑。I類基礎(chǔ)油通常是由傳統(tǒng)的“老三套”工藝生產(chǎn)制得，從生產(chǎn)工藝來看，I類基礎(chǔ)油的生產(chǎn)過程基本以物理過程為主，不改變烴類結(jié)構(gòu)。III類基礎(chǔ)油在性能上遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過I類基礎(chǔ)油和II類基礎(chǔ)油，尤其是具有很高的黏度指數(shù)和很低的揮發(fā)性。PAO依聚合度不同可分為低聚合度、中聚合度、高聚合度，分別用來調(diào)制不同的油品。 　　除I～I(xiàn)V類基礎(chǔ)油之外的其他合成油（合成烴類、酯類、硅油等）、植物油、再生基礎(chǔ)油等統(tǒng)稱V類基礎(chǔ)油。 降凝劑　　降凝劑是一種化學(xué)合成的聚合物或縮合物，在其分子中一般含有極性基團(tuán)（或芳香核）和與石蠟烴結(jié)構(gòu)類似的烷基鏈。 油性劑和極壓抗磨劑油性劑通常是動(dòng)植物油或在烴鏈末端有極性基團(tuán)的化合物，這些化合物對(duì)金屬有很強(qiáng)的親和力，其作用是通過極性基團(tuán)吸附在摩擦面上，形成分子定向吸附膜，阻止金屬互相間的接觸，從而減少摩擦和磨損。 極壓抗磨劑是一種重要的潤(rùn)滑脂添加劑，大部分是一些含硫、磷、氯、鉛、鉬的化合物。 抗氧劑和抗腐劑 　　用燃料油、煤油、汽油、天然氣或人造氣體、液化氣等作為燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)必須使用潤(rùn)滑劑（如石蠟基潤(rùn)滑油）來潤(rùn)滑它們的運(yùn)動(dòng)部件。在油品中加入抗氧和抗腐添加劑，其目的是抑制油品的氧化過程，鈍化金屬對(duì)氧化的催化作用，起到延長(zhǎng)油品使用和保護(hù)機(jī)器的目的?？古輨┳饔弥饕且种婆菽漠a(chǎn)生，提高消除泡沫的速度，以免形成安定的泡沫。人們通常把用于手動(dòng)變速器、后橋齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的潤(rùn)滑油統(tǒng)稱為汽車齒輪油。美國(guó)石油學(xué)會(huì)(API)按齒輪油的使用承載能力和使用場(chǎng)合的不同，將其分為從GL1到GL–6六個(gè)質(zhì)量等級(jí)（見表１）。直餾礦物油不加添加劑，能滿足這類情況的要求。ＧＬ－４ 在高速低扭矩及低速高扭矩下運(yùn)轉(zhuǎn)的汽車、轎車和其他車輛的各種齒輪，特別是齒輪，加有較多的極壓添加劑。適用于中等速度的負(fù)荷、 比較苛刻的手動(dòng)變速器和螺旋錐齒輪的驅(qū)動(dòng)橋中負(fù)荷車 ＣＬＤ 由精制礦物油加入抗氧化劑、防銹劑、抗泡沫劑和 GL4 輛齒輪油 少量極壓添加劑等制成。以及要求使用API GL5級(jí)齒輪油 的進(jìn)口汽車的主減速器，亦可用于某些手動(dòng)變速器 車輛齒輪油的正確選用 根據(jù)工作條件的苛刻程度選擇齒輪油的質(zhì)量等級(jí)工作條件的苛刻程度可用齒輪的接觸壓力ｐ和滑動(dòng)速度ｖ的乘積ｐｖ值的大小來衡量。主減速器采用齒輪， 但齒面接觸壓力在3000MPa以下，～8 m/s之間，工作條件不太苛刻，可選用CLD級(jí)齒輪油（GL4級(jí)）。ｓ時(shí)的最高溫度，作為其適用的最低氣溫（見表３），并根據(jù)當(dāng)?shù)氐淖畹蜌鉁剡M(jìn)行選用。所以，從潤(rùn)滑角度考慮，一般車輛９０號(hào)油完全可以滿足其使用要求，只有在天氣特別炎熱或負(fù)荷特別重的車輛上才使用１４０號(hào)油。因此，選擇合理的潤(rùn)滑油，第一，可以減少油耗。這對(duì)油的使用影響較大，通常將油的這種性能稱為“低溫流動(dòng)性能”。油品的凝點(diǎn)只是油品喪失流動(dòng)性時(shí)的近似最高溫度。油品的傾點(diǎn)一般比凝點(diǎn)高2～3℃。這樣的油品凝固，嚴(yán)格說來，只是油品中所含百分之幾的石蠟?zāi)?，大部分油品依然是液體。 粘度分析油品粘度反映了粘滯性的動(dòng)力學(xué)特性。 （1）動(dòng)力粘度：表示液體在一定剪切應(yīng)力下流動(dòng)時(shí)內(nèi)摩擦力的量度，其值為流動(dòng)液體的剪切應(yīng)力和剪切速率之比在我國(guó)法定計(jì)量單位中以帕?秒（Pa?s）為單位。（3）恩氏粘度：在一定溫度t下，從恩氏粘度計(jì)中流出200ml液體所需時(shí)間與20℃流出同體積蒸餾水所需時(shí)間之比。潤(rùn)滑油或絕緣油的粘度，一般在正常運(yùn)行中，隨著使用時(shí)間的延長(zhǎng)而增大。目前國(guó)際上既用傾點(diǎn)又用成溝點(diǎn)來控制車輛齒輪油的低溫流動(dòng)性能，規(guī)定成溝點(diǎn)指標(biāo)就是為了防止這種空腔現(xiàn)象的發(fā)生，因?yàn)辇X輪油的成溝點(diǎn)能夠較好地預(yù)測(cè)油品的最低使用溫度。 在嚴(yán)寒地區(qū)的冬季，為保障汽車能夠順利起步，需要使用低溫性能優(yōu)良的齒輪油。因此，欲使汽車能夠順利起步，變速箱和后橋差速器內(nèi)的齒輪油溫度必須高于其凝固點(diǎn)4～9℃，但這時(shí)不一定能保證齒輪的正常潤(rùn)滑。為此目的，采用了下列方法對(duì)齒輪油的多級(jí)化進(jìn)行了研究。 目前第①種方法是最普通的方法，市場(chǎng)已有銷售品。 在這些粘度指數(shù)改進(jìn)劑中，唯有聚甲基丙烯酸酯具有降凝作用，其他均效果不大，通常都是與降凝劑配合使用。在低溫下由礦物油類基礎(chǔ)油中析出的蠟與聚合物形成共晶結(jié)構(gòu)，對(duì)流動(dòng)性有決定性影響，但因其結(jié)構(gòu)復(fù)雜迄今尚未搞清楚。 降凝劑能改善油品的低溫流動(dòng)性，降低油品凝固點(diǎn)的物質(zhì)，統(tǒng)稱為降凝添加劑。 (1)表面吸附作用。此說法認(rèn)為降凝劑中的長(zhǎng)烷基鍵與油中的石蠟共晶，由于共晶的結(jié)果，降低了石蠟結(jié)晶的溫度，減緩了晶粒的增長(zhǎng)速度，這樣也就阻礙了石蠟網(wǎng)狀結(jié)晶的形成，致使油品的凝固點(diǎn)降低。也有用其它方法來制得碴油型雙曲線齒輪油的，如新疆克拉瑪依煉油廠曾以新疆低凝原油的直餾渣油為基礎(chǔ)油，加入3％的二烷基二硫代磷酸鋅(代號(hào)T—202)5％的氯化石蠟(代號(hào)T—302)調(diào)成20號(hào)通用雙曲線齒輪油。國(guó)產(chǎn)餾分型雙曲線齒輪油大都加入氯化石蠟(代號(hào)T—302)，二烷基二琉代磷酸鋅(T—202)為極壓劑，加入量每個(gè)煉油廠都有差別，如18號(hào)雙曲線齒輪油曾用過下列配方如表3。 防腐劑一般是加高堿性石油磺酸鈣(T—103)，總堿度TBN為250，以及中堿性石油磺酸鈣(T—102)，利用這些清凈分散劑的堿性去中和油品在使用中產(chǎn)生的酸及氯化石蠟水解所產(chǎn)生的酸，以保護(hù)金屬不受腐蝕。另一方面也可根據(jù)基礎(chǔ)油分成另外兩類，即礦物油和合成油?；A(chǔ)油因來源不同而使油品的低溫使用性能有差異，如配方4是—烯烴疊合油，低溫性能好，凝點(diǎn)可達(dá)—40℃。根據(jù)氣溫，各地區(qū)可選用不同凝點(diǎn)的18號(hào)雙曲線齒輪油。 上述幾種餾分型雙曲線齒輪油在國(guó)內(nèi)均進(jìn)行了室內(nèi)極壓性能的評(píng)定以及全尺寸臺(tái)架試驗(yàn)、汽車試驗(yàn)等，并和英國(guó)一家公司GL—5水平的雙曲線齒輪油SPira2HD—90進(jìn)行了對(duì)比，結(jié)果國(guó)產(chǎn)的幾種齒輪油的抗擦傷性能優(yōu)于英國(guó)油，唯熱氧化安定性和防銹性略差。按100度的運(yùn)動(dòng)粘度分為兩個(gè)牌號(hào)(18號(hào)和26號(hào))。 表6　 7種基礎(chǔ)油典型數(shù)據(jù) 項(xiàng) 目 MVI300 MVI400 MVI500 MVI600 HVI400 MVI150BS KH151BS運(yùn)動(dòng)粘度(40℃) 質(zhì)量指標(biāo) 54～66 72～89 90～109 110～135 74～90/mm2s1運(yùn)動(dòng)粘度(100℃) 平均值 /mm2MV I500最少,共7批次。 主功能劑使用含硫添加劑、含磷添加劑、防銹減摩多功能添加劑研制的RHY4208復(fù)合劑是在RHY4204復(fù)合劑的基礎(chǔ)上開發(fā)出來的,其具有更優(yōu)良極壓抗磨減摩性、防銹防腐性、熱氧化穩(wěn)定性、抗磨耐久性以及與不同基礎(chǔ)油的適應(yīng)性,生產(chǎn)的重負(fù)荷車輛齒輪油通過了CRC L 4L3L3L60、L601全尺寸齒輪臺(tái)架,油品的性質(zhì)、性能達(dá)到且超過API GL5規(guī)格要求,質(zhì)量也達(dá)到MILPRF2105E規(guī)格要求,和國(guó)外其他典型復(fù)合劑相比綜合性能最優(yōu),代表了車輛齒輪油復(fù)合劑的發(fā)展方向。主劑的典型數(shù)據(jù)見表7。g1 報(bào)告 報(bào)告 GB/T4945 GB/T7304 外觀 均勻透明液體 棕紅色透明液體 均勻透明液體 油狀透明液體 目測(cè)　注:實(shí)測(cè)值數(shù)據(jù)為2007年4月以來各批次的算術(shù)平均值, RHY4204選用6批次, RHY4208選用30批次的數(shù)據(jù)。根據(jù)廠家的推薦用量及實(shí)際使用經(jīng)驗(yàn),聚甲基丙烯酸酯( PMA)%。1) ℃% ,凝點(diǎn)降低值。s1 150～230 208 ASTM D445傾點(diǎn)/℃ ≤27 33 ASTM D97注:實(shí)測(cè)值數(shù)據(jù)為2007年12月以來共6批次的算術(shù)平均值。 調(diào)合方案在實(shí)際調(diào)合生產(chǎn)過程中,根據(jù)資源現(xiàn)狀,每批次的調(diào)合方案會(huì)有差別,調(diào)合過程的典型調(diào)合方案見表10。s 1 ～ ～ GB/T265表觀粘度達(dá)150Pa 質(zhì)量分析數(shù)據(jù)以上選取的13批次產(chǎn)品均調(diào)合合格,分析數(shù)據(jù)見表11。且不需稀釋,使用方便。進(jìn)口的V1147降凝劑典型數(shù)據(jù)如表9。表8　兩種國(guó)產(chǎn)降凝劑質(zhì)量指標(biāo)、典型數(shù)據(jù)和試驗(yàn)方法項(xiàng)　目 LZL803B T 808A 試驗(yàn)方法 質(zhì)量指標(biāo) 實(shí)測(cè)值 質(zhì)量指標(biāo) 實(shí)測(cè)值外觀 橙黃色液體 橙黃色液體 報(bào)告 黃色透明液體 目測(cè)水分, % ≤ 痕跡 痕跡 無 GB/T260降凝度1)/℃ ≥16 18 ≥12 GB/T510運(yùn)動(dòng)粘度(100℃) ≤3000 748 ≤800 267 GB/T265 /mm2也有個(gè)別批次使用沈陽長(zhǎng)城生產(chǎn)的T808A,它是一種苯乙烯富馬酸酯共聚物,其降凝度較LZL803B稍差,但粘度稍低,流動(dòng)性好。m3 報(bào)告 報(bào)告 SH/T0604運(yùn)動(dòng)粘度(100℃)/mm2(2)通用性強(qiáng),可用于調(diào)制各種車輛齒輪油和重負(fù)荷工業(yè)齒輪油。 添加劑GL5 85W90重負(fù)荷車輛齒輪油在調(diào)合過程中主要使用三種劑,即主功能劑、降凝劑和抗泡劑。m3 報(bào)告 885傾點(diǎn)/℃ ≤5 9～12 8～12 6～9 8～9 9～12 5 9～18酸值/mgKOHs1 ～ ～ 426～運(yùn)動(dòng)粘度(40℃) 平均值 /mm2國(guó)產(chǎn)齒輪油和美國(guó)SAE分類，API質(zhì)量分類的對(duì)應(yīng)關(guān)系見表5。在沖擊負(fù)荷及高速低扭矩，低速高扭矩條件下具有良好的抗擦傷、抗摩損性能。硫—磷型比磷—硫—氯—鋅更為優(yōu)越，特別是熱氧化安定性及防銹性能較為突出。配方2是用大慶原油制取的，凝點(diǎn)為—℃。配方3是用甲苯縮合而得到的基礎(chǔ)油，這兩種統(tǒng)稱為合成油?？古菽砑觿┮话愣技拥氖嵌谆栌?，加量10ppm。配方3曾在75年問世，后因添加劑硫化烯烴工業(yè)化和基礎(chǔ)油問題均未解決，很快停產(chǎn)。按極壓劑的組成來看又可分為含磷、硫、氯、鋅型和含琉—磷型極壓劑兩種，也就是所謂的四元素型和二元素型。（1）渣油型雙曲線齒輪油渣油型雙曲線齒輪油是潤(rùn)滑油料(渣油)溶劑抽出油和20號(hào)機(jī)械油料、汽缸油料和硫化蓖麻油等調(diào)合而成，只適于一般負(fù)荷條件的雙曲線齒輪的潤(rùn)滑。同時(shí)被吸附在石蠟晶體表面的降凝劑，也能阻止石蠟進(jìn)一步吸附油，因而防止了油和蠟生成油蠟?zāi)z體，而降低了油的凝固點(diǎn)。降凝機(jī)理：雖然降凝劑的使用比其他添加劑都早，但對(duì)于降凝劑的作用機(jī)理，至今未取得一致的看法，其中表面吸附作用和共晶作用，被大多數(shù)人接受。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，聚甲基丙烯酸酯是最安定的，由于布魯克菲爾德粘度計(jì)的剪切速度低到l01秒以下，所以可以認(rèn)為在改善按布魯克菲爾德粘度所規(guī)定的齒輪油的低溫粘度方面，聚甲基丙烯酸酯是最有效的。％的聚甲基丙烯酸酯系降凝劑。第③種方法因調(diào)有合成類基礎(chǔ)油，所以可使用高粘度的礦物類基礎(chǔ)油，而且目前對(duì)礦物類基礎(chǔ)油有良好適應(yīng)性的潤(rùn)滑部分的材料，仍可繼續(xù)使用，這是其優(yōu)點(diǎn)，可以說第③種方法令后很有希望。 ②合成潤(rùn)滑油(以及在其中添加粘度指數(shù)改進(jìn)劑)。 齒輪油凝固點(diǎn)與成溝點(diǎn)比較 表1 油樣名稱 飛馬80W—90 德士古80W 奔馳車上原用油 撫—18 凝固點(diǎn) ℃ —28 —29 —36 —38成溝點(diǎn) ℃ —35 —40 —44 —44 撫—18為國(guó)產(chǎn)油，其它三種為進(jìn)口油。1969年至1971年我所在東北大興安嶺及新疆富蘊(yùn)地區(qū)曾用解放牌汽車進(jìn)行過冷起動(dòng)和冷起步試驗(yàn)。 齒輪油成溝點(diǎn)測(cè)定試驗(yàn)，是將裝有大約650ml試樣的試驗(yàn)容器先放在熱浴中加熱至46℃，將成溝用鋼片垂直的插入至實(shí)驗(yàn)容器底部，立即將試驗(yàn)容器放入冷浴，在試驗(yàn)溫度下存放18h，然后迅速地把保持垂直的成溝用鋼片沿直徑方向橫過，并緊貼容器的底部刮一條溝，觀察試樣在10s之內(nèi)是否流回并完全覆蓋容器底部，來判斷試樣的成溝特性。在低溫啟動(dòng)和運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由于油品傾點(diǎn)過高或粘度太大而導(dǎo)致齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)帶形成空腔，即成溝現(xiàn)象。但這種變化不是線性關(guān)系，有的油變化劇烈，有的變化比較乎緩。（2）運(yùn)動(dòng)粘度：表示液體在重力作用下流動(dòng)時(shí)內(nèi)摩擦力的量度，其值為相同溫度下液體的動(dòng)力粘度與其密度之比，在我國(guó)法定計(jì)量單位中以mm2/s為單位。因此，油品內(nèi)部的阻力越大，流動(dòng)越困難，油品就越粘稠，粘度也就越大。 (2)粘溫凝固：主要是由油品在低溫時(shí)粘度增大而引起的。 （1）結(jié)構(gòu)凝固：結(jié)構(gòu)凝固是由于溶解在油品中的固態(tài)烴——石蠟引起的。傾點(diǎn)又稱流動(dòng)點(diǎn)。經(jīng)過1min后，油面不再移動(dòng)的最高溫度。 選擇齒輪油需注意的問題 齒輪油的基本概念油品的低