工業(yè)閉式齒輪潤(rùn)滑油選用方法探討

（鄭州機(jī)械研究所有限公司齒輪傳動(dòng)公司，河南 鄭州 450001）

目前，工業(yè)齒輪傳動(dòng)裝置正向著高速、重載、高精度、小型化、高可靠性方向發(fā)展，抑制齒面的摩擦磨損與表面損傷，延長(zhǎng)齒輪使用壽命和提高齒輪裝置傳動(dòng)效率就顯得更加重要。因此，良好的潤(rùn)滑和冷卻及合適的潤(rùn)滑方式日益成為高性能、高參數(shù)齒輪傳動(dòng)裝置中不可或缺的組成部分。齒輪齒面損傷及失效均與潤(rùn)滑不良密切相關(guān)。齒輪箱的使用壽命在很大程度上依賴于潤(rùn)滑油的種類、黏度等級(jí)以及潤(rùn)滑和冷卻方式。因此，在齒輪傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算及工業(yè)應(yīng)用中，齒輪潤(rùn)滑是一個(gè)非常重要的影響因素，應(yīng)把潤(rùn)滑劑作為一個(gè)機(jī)械零件來(lái)對(duì)待，這是摩擦學(xué)的設(shè)計(jì)觀點(diǎn)。廣大齒輪裝置設(shè)計(jì)人員需要掌握先進(jìn)的潤(rùn)滑理論及潤(rùn)滑應(yīng)用技術(shù)，根據(jù)齒輪的使用條件，正確地選擇齒輪潤(rùn)滑油及潤(rùn)滑方式。用戶在使用和維護(hù)過(guò)程中需嚴(yán)格按照產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)規(guī)定及工業(yè)齒輪油選用方法標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，正確選用合適的潤(rùn)滑劑。同時(shí)，加強(qiáng)維護(hù)管理和油液監(jiān)測(cè)技術(shù)工作，做好運(yùn)維記錄，積累油品的使用數(shù)據(jù)，制訂出合理的消耗定額和換油周期，定期更換潤(rùn)滑油。

1 國(guó)外工業(yè)齒輪潤(rùn)滑油選用方法標(biāo)準(zhǔn)制修訂簡(jiǎn)介

國(guó)際上先進(jìn)的工業(yè)齒輪潤(rùn)滑標(biāo)準(zhǔn)是齒輪潤(rùn)滑設(shè)計(jì)者、潤(rùn)滑油生產(chǎn)廠家和潤(rùn)滑油用戶共同遵守的指導(dǎo)性文件。工業(yè)齒輪油的應(yīng)用技術(shù)主要體現(xiàn)在下列一些國(guó)家、公司的選油方法規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。

2 我國(guó)工業(yè)齒輪潤(rùn)滑油選用方法制修訂情況簡(jiǎn)介

我國(guó)齒輪油研制及應(yīng)用技術(shù)起步較晚，長(zhǎng)期以來(lái)，廣大齒輪制造廠和用戶不了解潤(rùn)滑的重要性，技術(shù)上也沒(méi)有選油的正確方法，造成工業(yè)齒輪油的選擇、應(yīng)用等方面一直處于混亂和無(wú)章可循的狀態(tài)，亂用油、選油不當(dāng)造成的設(shè)備事故時(shí)有發(fā)生。經(jīng)過(guò)“六.五”“七.五”相關(guān)工業(yè)齒輪油應(yīng)用技術(shù)研究國(guó)家重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目的實(shí)施完成，由鄭州機(jī)械研究所、廣州機(jī)床研究所及蘭州煉油廠共同編制完成國(guó)家專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)ZBJ17003-1989《工業(yè)齒輪潤(rùn)滑油選用方法》，并于1990年1月1日起正式發(fā)布實(shí)施。ZBJ17003-1989是考慮到我國(guó)工業(yè)齒輪油產(chǎn)品質(zhì)量及分類方法，吸收了DIN51509Teil1和AGMA250.04等國(guó)外先進(jìn)潤(rùn)滑標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)技術(shù)內(nèi)容而制訂的。

考慮到近年來(lái)工業(yè)齒輪油的升級(jí)換代及潤(rùn)滑油、添加劑新技術(shù)的快速發(fā)展，原ZBJ17003-89規(guī)定的工業(yè)齒輪油的有關(guān)選用方法已不適合當(dāng)前工業(yè)齒輪油的應(yīng)用現(xiàn)狀。美國(guó)齒輪制造者協(xié)會(huì)于1994年發(fā)布了ANSI/AGMA9005-D94《工業(yè)齒輪的潤(rùn)滑》，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的選油方法反映了目前工業(yè)齒輪潤(rùn)滑油的最新技術(shù)發(fā)展方向和應(yīng)用情況。我國(guó)也于2000年參照采用ANSI/AGMA9005-D94標(biāo)準(zhǔn)對(duì)原ZBJ17003-1989標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了修訂，修訂后的標(biāo)準(zhǔn)為JB/T8831-2001《工業(yè)閉式齒輪的潤(rùn)滑油選用方法，并已于2001年發(fā)布實(shí)施。

3 工業(yè)齒輪潤(rùn)滑油的應(yīng)用運(yùn)行條件

3．1 環(huán)境溫度

通常情況下，安裝的齒輪裝置都會(huì)暴露在-40～+55℃的環(huán)境溫度下，環(huán)境溫度是指緊靠齒輪傳動(dòng)裝置周圍的空氣溫度。暴露在陽(yáng)光下或其它輻射熱源下的齒輪傳動(dòng)裝置會(huì)變得更熱，因而要給予特別的考慮。

3．2 油池溫度

在油池中測(cè)定的最高許用油溫對(duì)于所有礦物油潤(rùn)滑劑均為95℃。如果在齒輪制造商、油料供應(yīng)商與用戶之間協(xié)商一致，則對(duì)于合成油允許使用更高的溫度，一般情況下合成型工業(yè)齒輪油允許的油池溫度最高上限為107℃。

3．3 低溫運(yùn)行

齒輪箱在低溫地區(qū)運(yùn)行，必須保證齒輪潤(rùn)滑油能循環(huán)自由流動(dòng)，不能產(chǎn)生較高的啟動(dòng)扭矩。一個(gè)可接受的低溫齒輪油，除了滿足質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的內(nèi)容外，還必須保證在預(yù)定環(huán)境溫度以下應(yīng)有一個(gè)最低5℃的凝點(diǎn)要求，要低于期望的最小環(huán)境啟動(dòng)溫度。潤(rùn)滑油的黏度必須足夠低以使得潤(rùn)滑油能自由流動(dòng)，在啟動(dòng)溫度下，但是在正常工作溫度下黏度又必須足夠高來(lái)承受高載荷。齒輪箱潤(rùn)滑的齒輪油泵應(yīng)該考慮齒輪油泵可傳輸潤(rùn)滑油的最低黏度。

3．4 油箱加熱器

如果齒輪油的工作環(huán)境溫度太低，或者不能獲得適用于低溫的工業(yè)齒輪油，齒輪箱必須有箱體加熱裝置，使得油溫升高到自由循環(huán)，才能正常啟動(dòng)。加熱器必須有恒溫控制，來(lái)避免局部的高溫，局部高溫會(huì)導(dǎo)致潤(rùn)滑油性能的退貨。

3．5 高溫運(yùn)行

當(dāng)齒輪傳動(dòng)裝置運(yùn)行在或接近許可的最高潤(rùn)滑油使用溫度時(shí)，齒輪與軸承損壞的可能性增加了，同時(shí)，潤(rùn)滑油的氧化變質(zhì)速度明顯加快了，造成更頻繁的潤(rùn)滑油更換。此時(shí)，須特別考慮密封的選擇（例如：腈像膠密封件的壽命一般要從68℃時(shí)的9400h降至93℃時(shí)的3000h。）

4 工業(yè)閉式齒輪的潤(rùn)滑油選用方法

JB/T8831-2001標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了工業(yè)閉式齒輪的選用方法，包括選擇潤(rùn)滑油的種類、黏度以及潤(rùn)滑方式等。

4．1 工業(yè)閉式齒輪油種類的選擇（JB/T8831-2001）

我國(guó)JB/T8831-2001具體規(guī)定了選擇工業(yè)閉式齒輪油種類的選用方法，根據(jù)計(jì)算出的齒面接觸應(yīng)力和齒輪使用工況，參考標(biāo)準(zhǔn)中表1即可確定工業(yè)閉式齒輪油的種類。

4．2 工業(yè)閉式齒輪油黏度等級(jí)的選擇（JB/T8831-2001）

（1）我國(guó)JB/T8831-2001工業(yè)閉式齒輪油黏度等級(jí)的選擇。依據(jù)JB/T8831-2001的規(guī)定，根據(jù)計(jì)算出的低速級(jí)齒輪節(jié)圓圓周速度和環(huán)境溫度，參考標(biāo)準(zhǔn)中表2即可確定所選潤(rùn)滑油的黏度等級(jí)。

（2）美國(guó)ANSI/AGMA9005-E02工業(yè)閉式齒輪油黏度等級(jí)的選擇。潤(rùn)滑油的黏度隨著溫度的升高而變小，隨著溫度的降低而變大。因此要求工業(yè)齒輪油必須有良好的黏溫性，這樣就可以在齒面摩擦高溫條件下，仍保持足夠的潤(rùn)滑油膜，不致發(fā)生齒面磨損。評(píng)價(jià)油品的黏溫特性普遍采用黏度指數(shù)（VI）來(lái)表示。黏度指數(shù)高，說(shuō)明油的黏溫性好。由于當(dāng)時(shí)技術(shù)條件所限，我國(guó)JB/T8831-2001標(biāo)準(zhǔn)在選擇工業(yè)齒輪油品黏度等級(jí)時(shí)沒(méi)有考慮油品的黏度指數(shù)這一關(guān)鍵因素。而最新發(fā)布的美國(guó)ANSI/AGMA9005-E02則充分考慮了油品黏度指數(shù)，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了在給定的工作運(yùn)行溫度、節(jié)圓線速度條件下，包含了四種有代表性黏度指數(shù)（分別為90、120、160及240）的選擇方法。

5 幾點(diǎn)建議

（1）JB/T8831-2001“工業(yè)閉式齒輪的潤(rùn)滑選用方法”已發(fā)布實(shí)施近20年，考慮到美國(guó)最新發(fā)布了ANSI/AGMA9005-E02“工業(yè)齒輪潤(rùn)滑”，其和1994年發(fā)布的ANSI/AGMA9005-D94改進(jìn)之處主要有兩點(diǎn)：①選擇油品黏度等級(jí)的主要參數(shù)之一由環(huán)境溫度更改為油池工作油溫。②選擇油品黏度等級(jí)時(shí)，AGMA9005-D94和JB/T8831-2001均沒(méi)有考慮所選油品的黏度指數(shù)這一關(guān)鍵指標(biāo)。而AGMA9005-E02則規(guī)定了包含四種有代表性的黏度指數(shù)潤(rùn)滑油的黏度等級(jí)選用方法。因此，建議參照美國(guó)ANSI/AGMA9005-E02盡快修訂JB/T8831-2001標(biāo)準(zhǔn)，以符合國(guó)際上最新的技術(shù)上更先進(jìn)合理的工業(yè)齒輪油應(yīng)用技術(shù)。

（2）隨著我國(guó)航空航天、軍工、軌道交通驅(qū)動(dòng)齒輪箱等高性能、高參數(shù)的齒輪傳動(dòng)裝置的廣泛應(yīng)用，與之相適應(yīng)的高端工業(yè)齒輪潤(rùn)滑油市場(chǎng)，目前基本上被國(guó)外高品質(zhì)齒輪油品壟斷。因此，建議相關(guān)石油產(chǎn)品研發(fā)單位加快研制高品質(zhì)的合成型、半合成型工業(yè)齒輪潤(rùn)滑劑新產(chǎn)品，以更好更快地解決國(guó)內(nèi)各行業(yè)所引進(jìn)的關(guān)鍵齒輪傳動(dòng)裝置用油國(guó)產(chǎn)化問(wèn)題。

（3）遠(yuǎn)程故障監(jiān)測(cè)、預(yù)報(bào)和診治技術(shù)。以油液分析（包含油液理化性能指標(biāo)、污染度分析、鐵譜分析及光譜分析等）為基礎(chǔ)的故障監(jiān)測(cè)，預(yù)報(bào)和診治技術(shù)的重要性更加突出，該項(xiàng)技術(shù)在國(guó)外工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步并在工業(yè)齒輪裝置生產(chǎn)運(yùn)行中取得了大量成功的工業(yè)應(yīng)用。因此，我國(guó)應(yīng)加大推進(jìn)齒輪傳動(dòng)裝置的故障監(jiān)測(cè)、預(yù)報(bào)和診治技術(shù)向系統(tǒng)化、自動(dòng)化、在線化和廣泛工業(yè)應(yīng)用方向發(fā)展。