重負荷驅(qū)動橋油的性能評價及其在輪式裝載機上的應(yīng)用

文彥龍

中國石化潤滑油有限公司北京研究院

本文對所開發(fā)的中國石化重負荷驅(qū)動橋油的氧化安定性、承載性能、空氣釋放性能和濕式制動摩擦性能進行了評價，并在輪式裝載機上開展了整車行車試驗，考察油品的實際使用性能。結(jié)果表明，油品的各項性能均表現(xiàn)良好；在行車試驗1 000 h后運動黏度保持穩(wěn)定，磨損金屬含量較小，完全滿足輪式裝載機濕式驅(qū)動橋的潤滑要求。

驅(qū)動橋一般由主減速器、差速器、車輪傳動裝置和驅(qū)動橋殼等組成，其基本功能如下：

◇將萬向傳動裝置傳來的發(fā)動機轉(zhuǎn)矩通過主減速器、差速器、半軸等傳到驅(qū)動車輪，實現(xiàn)降速增大轉(zhuǎn)矩；

◇通過主減速器圓錐齒輪副改變轉(zhuǎn)矩的傳遞方向；

◇通過差速器實現(xiàn)兩側(cè)車輪差速作用，保證內(nèi)外側(cè)車輪以不同轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)向；

◇通過橋殼體和車輪實現(xiàn)承載及傳力矩作用。

對于工程機械驅(qū)動橋來說，按照制動器形式主要分為干式驅(qū)動橋和濕式驅(qū)動橋2類。干式驅(qū)動橋多采用蹄式或盤式制動器，其制動沖擊大，維修困難，使用壽命短。而濕式驅(qū)動橋采用多片盤式濕式制動器，制動摩擦片浸沒在潤滑油液中，依靠油液摩擦傳遞轉(zhuǎn)矩，其制動性能穩(wěn)定，使用壽命長，維修簡便，具有較高的耐用性和可靠性，在不改變系統(tǒng)制動壓力的前提下，還可通過改變摩擦片面積或摩擦副數(shù)量獲得不同的制動力矩，擴大了應(yīng)用范圍，容易形成系列化。目前，濕式驅(qū)動橋普遍應(yīng)用于國外工程機械如輪式推土機、平地機和大型裝載機。

濕式驅(qū)動橋潤滑油較普通驅(qū)動橋潤滑油有更高的性能要求，普通重負荷車輛齒輪油由于黏度較高，對于紙基摩擦片沒有良好的兼容性，因此在使用過程中容易出現(xiàn)剎車噪音、輪邊減速溫度升高過快、油品氧化嚴重、摩擦片磨損等現(xiàn)象，因此，濕式驅(qū)動橋潤滑油需采用專業(yè)潤滑油品，在兼顧普通車輛齒輪油優(yōu)良的承載性能、低溫性能、抗氧化性能的同時，還應(yīng)著重關(guān)注其與摩擦片的兼容性和抗剪切性能。

重負荷驅(qū)動橋油的性能評價

為滿足濕式驅(qū)動橋的潤滑需求，根據(jù)濕式驅(qū)動橋?qū)嶋H運行工況，對所開發(fā)的一款重負荷驅(qū)動橋油產(chǎn)品開展了一系列性能驗證，著重評價了油品的氧化安定性、承載性能、空氣釋放性能和濕式制動摩擦性能。

所考察重負荷驅(qū)動橋油的理化性能數(shù)據(jù)見表1。

氧化安定性

對重負荷驅(qū)動橋油進行了氧化安定性試驗，結(jié)果見表2。

表2 重負荷驅(qū)動橋油氧化安定性試驗結(jié)果

從表2可以看出，重負荷驅(qū)動橋油經(jīng)150 ℃、192 h氧化后，其相關(guān)理化指標均優(yōu)于參比油，具有很好的氧化安定性。

承載性能試驗

根據(jù)濕式驅(qū)動橋的齒輪結(jié)構(gòu)和運行工況，采用FZG齒輪試驗機對油品的承載性能進行測試，結(jié)果見表3。

表3 承載性能試驗測試結(jié)果

由結(jié)果可以看出，重負荷驅(qū)動橋油在FZG（A/8.3/90）承載試驗中失效級高于10級，具有很好的承載性能。

空氣釋放性試驗

空氣釋放性主要衡量油品在設(shè)備高速運轉(zhuǎn)下所產(chǎn)生氣泡的穩(wěn)定性和傾向性，減少設(shè)備的氣體腐蝕和降低油壓。按照濕式驅(qū)動橋的運行工況，對油品的空氣釋放性進行了測試，具體結(jié)果見表4。

由表4可以看出，在90 ℃和120 ℃條件下，油品均具有良好的氣泡穩(wěn)定性和傾向性，結(jié)果與參比油相當，具有優(yōu)異的空氣釋放性能。

濕式剎車摩擦試驗

由于裝載機的工作環(huán)境相對復(fù)雜，工作負荷較大，制動環(huán)境復(fù)雜，對于濕式驅(qū)動橋而言，油品與濕式摩擦片的兼容性對整個制動效果尤為重要，是濕式制動驅(qū)動橋油的關(guān)鍵性能。按照工況條件，對油品進行了濕式剎車摩擦試驗（主要測定紙基摩擦片與油品的摩擦系數(shù)），結(jié)果見表5。

表4 空氣釋放試驗試驗結(jié)果

表5 濕式剎車摩擦試驗測試結(jié)果

從表5可以看出，重負荷驅(qū)動橋油在磨合期的摩擦系數(shù)μm(500循環(huán)次數(shù))均為0.12左右，對于紙基摩擦片，一般要求其摩擦系數(shù)在0.1～0.14，從結(jié)果上看，重負荷驅(qū)動橋油滿足OEM摩擦片的摩擦系數(shù)要求。

從表5還可以看出，其分離摩擦系數(shù)均呈現(xiàn)下降趨勢且平穩(wěn)，說明在整個制動過程中，其制動比較平穩(wěn)，不會因為摩擦系數(shù)的突變引起剎車異音，在停止制動之后，彈簧推動活塞使動靜摩擦片松開，其摩擦系數(shù)也平穩(wěn)上升并趨于穩(wěn)定，保證了啟動穩(wěn)定。對于在低速情況下的剎車性能和高速情況下的剎車性能，油品的制動后μm變化率均在理想范圍內(nèi)，減少了制動噪音的可能性。

行車試驗驗證

選用某輪式裝載機（型號CLG890H，圖1），其配置的濕式驅(qū)動橋型號為MT-L3115II或MTL3125II型驅(qū)動橋，試裝中國石化重負荷驅(qū)動橋油，開展了可靠性試驗。設(shè)備在柳州附近某采石廠開展實際工況作業(yè)，截止2017年6月已完成2 000 h試驗驗證，油品性能表現(xiàn)優(yōu)異。在可靠性試驗的前1 000 h左右，分 別 于250 h、510 h和1 082 h進行了油品取樣，油品運動黏度、金屬元素隨試驗時間的變化見圖2～圖5。

由圖4～圖7可見，重負荷驅(qū)動橋油表現(xiàn)性能優(yōu)異，運行1 000 h后其運動黏度保持穩(wěn)定，且磨損金屬含量較小，鐵含量在200 mg/kg以下，說明油品可滿足輪式裝載機濕式驅(qū)動橋運行工況的要求。

圖1 試驗用輪式裝載機

結(jié)論

☆開發(fā)了滿足濕式驅(qū)動橋潤滑需求的重負荷驅(qū)動橋油，系列性能驗證試驗結(jié)果表明，油品具有優(yōu)異的氧化安定性、承載性能、空氣釋放性能和濕式摩擦性能。

☆1 000 h整車行車試驗后，油品性能表現(xiàn)優(yōu)異，運動黏度保持穩(wěn)定，金屬元素含量小于200 mg/kg，完全滿足輪式裝載機濕式驅(qū)動橋的潤滑需求。

圖2 前驅(qū)動橋運動黏度變化趨勢

圖3 后驅(qū)動橋運動黏度變化趨勢

圖4 前驅(qū)動橋金屬元素變化趨

圖5 后驅(qū)動橋金屬元素變化趨