高性能蜗轮蜗杆油的研制

摘要：研制的蜗轮蜗杆油经过MHK一X梯母肯试验并且经分析检测,结果表明,新配制的蜗轮蜗杆油具有优异的摩擦磨损性能,使蜗轮磨损大大降低,油品的抗氧化和抗乳化吐能都有大幅度提高。
        关键词:蜗轮蜗杆油磨损氧化乳化

        蜗轮蜗杆传动,由于其结构特点,决定其滑动速度大,润滑条件差,其润滑状态主要是边界润滑。随着现代润滑技术的发展,1982年,沈阳化工厂根据社会需要,以石蜡裂解为基础油,精选了六种以上的添加剂,添加剂总量在swt%左右,研制成功性能优良的蜗轮蜗杆油,受到用户的欢迎。但随着设备向高速重载方向发展,现有油品已不能满足发展的需要。油品突出表现有以下三个问题:①铜蜗轮磨损大;②油品氧化安定性差;③分水性不理想。本研究在分析现有油品的基础上,选用了高性能、高效多功能添加剂、摩擦改进剂、防锈剂和抗乳化剂进行复配试验,筛选,找到了三种新配方。这三种配方不仅剂量小,而且抗磨性能、抗氧化性能和抗乳化性能优于沈阳化 工厂的蜗轮蜗杆油。
        

1    磨损试验
   （1）试验机
       试验是在MHK一500梯母肯摩擦磨损试验机上进行的,试件:试块为zQAlloFes,尺寸为12.35~x12.35~xgl~,试环为50号钢调质,尺寸为d=.49.24~,宽度13~。试验参数如下:速度:n=15的口而n;载荷:P=676N;室温:13℃。运转30而n,使油温稳定,更换新试件`,运转os而n,最后1而n测摩擦系数,拆下试件,量磨痕宽度并计算磨损量。
     (2)  试验用油和添加剂
      1)比较油样:沈阳化工厂N320石蜡裂解合成蜗轮蜗杆油,
      2)本试验所用基础油:沈阳化工厂提供的N320石蜡裂解合成基础油(包含N150石蜡基矿物油)。
      3)试验油品配方见表1。
                          
     (3)  油品性能比较
           按上述条件研究的蜗轮蜗杆油,其性能测试见表2o
  



2    试验结果及讨论
        经过多年对蜗轮蜗杆润滑油的研究,作者认为蜗轮蜗杆油主要应考虑的问题是:
       （1）测定蜗轮蜗杆的传动效率和摩擦系数已不能反映蜗轮油的使用性能,应重点考虑的是降低蜗轮齿面的磨损和长的换油期,以达到延长蜗轮使用寿命的目的。目前国内测定蜗轮的效率和温升主要源于摩擦系数的不同。一般概念是摩擦系数大,摩擦功率损耗就大,导致温升高,效率低。但是从延长轮齿磨损寿命角度看,摩擦系数小并不一定磨损量小,也就是说,不一定延长齿轮寿命。本试验发现,调制的3种蜗轮蜗杆油比现行的蜗轮蜗杆油摩擦系数分别降低0%,13%和18%,见图1,而磨损量变化与摩擦系数变化并不一致。结果说明,摩擦系数不一定反映蜗轮的使用寿命,蜗轮油的评定,应当以磨损量为准。
                
         (2)对于高性能蜗轮油,胶合已不是主要矛盾,性能的主要指标应是磨损量,即以降低磨损量作为评定蜗轮蜗杆油的标准。现在的蜗轮蜗杆润滑油通常是在基础油中加人油性剂、摩擦改进剂和一定量的极压剂以达到减小磨损的目的,但由于蜗轮蜗杆油采用钢铜摩擦副,这就要求,极压剂和油性剂要求化学活性低,避免较高的活性使齿面发生化学腐蚀和点蚀[’〕,因此选用高性能添加剂以及添加剂合理复配非常重要,使磨损量降到最小z[]。本文通过试验最终选用三种添加剂配方,并与沈阳化工厂N320石蜡裂解合成蜗轮蜗杆油进行了对比试验,调制的3种蜗轮蜗杆油比沈阳化工厂N320合成蜗轮蜗杆油磨损量分别降低47.4%,44.7%和12.3%,见图2o
         (3)机械行业根据过去的实践经验,规定了油温的最高界限,不得超越。由于蜗轮蜗杆传动滑动速度大,发热量高,油箱内的温度经常保持在50℃以上,在高温工作环境中的设备,油温还会进一步升高,润滑油中含有很多添加剂,这些添加剂氧化安定性差,高温分解,油品由于氧化会促使油品酸化,腐蚀性增加,油脱吸,起不到润滑作用,齿面将胶合。油品由于温度的影响会使铜磨损加剧,因此油品的抗氧化性能非常重要。本文研制的油品加入了高性能添加剂,添加剂在啮合区与金属表面反应,生成化学吸附膜和化学反应膜。化学吸附膜是添加剂与金属表面以化学键形式的连接生成金属皂,需要更高的温度才能使键遭到破坏而失效。极压抗磨添加剂在局部高温下与金属表面反应,生成抗压强度高和抗剪切强度低的反应膜,保护了金属表面。这说明,啮合区的局部高温,反而有利于反应膜的形成。通过与沈阳化工厂N320石蜡裂解合成蜗轮蜗杆油的抗氧化性比较,发现调制的3种蜗轮蜗杆油比现行的蜗轮蜗杆油抗氧化性分别提高95%,75%和50%,见图3。

               
         (4)抗乳化性能是润滑油分裂水的能力,由于油与水分离能力差,将使油生成乳状液,一旦油与水形成稳定的乳状液,会使油粘度增加,流动性变差,供油困难,严重影响蜗轮蜗杆的正常润滑,使蜗轮蜗杆磨损量增加。新蜗轮蜗杆油与沈阳化工厂N320石蜡裂解合成蜗轮蜗杆油的抗乳化性比较发现,抗乳化能力与现行的蜗轮蜗杆油抗乳化能力相比分别提高17%、33%和50%,见图4。

3     结论
         (1)研制的三种蜗轮蜗杆油其抗磨性、抗氧化性和抗乳化性优于现行使用的蜗轮蜗杆油。
         (2) 新油品采用的添加剂种类减少、含量降低。
         (3) 蜗轮蜗杆油的评定标准有待改进。