甄鵬厚,王月行,安海珍,董志磊,李華君

(1.徐工集團(tuán) 江蘇徐州工程機(jī)械研究院,江蘇 徐州 221004;2.徐工集團(tuán) 高端工程機(jī)械智能制造國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇 徐州 221004)

目前,工程機(jī)械日益趨向高智能化和高節(jié)能化,大功率變速箱越來越多地應(yīng)用到工程機(jī)械上,而且工程機(jī)械作為重要的施工機(jī)具,其工況往往都比較復(fù)雜和惡劣.因此,對(duì)變速箱傳動(dòng)油的要求也越來越高[1],如:應(yīng)具有良好的氧化安定性,以免油品氧化變質(zhì);良好的摩擦特性,以利于換擋的平順和減小振動(dòng)噪聲;此外,還應(yīng)具有良好的高低溫、極壓抗磨、抗泡性能及橡膠相容性[2]等特征,是一種性能更為全面的油品[3-4],以保證變速箱能更加穩(wěn)定、可靠工作.

由于國(guó)內(nèi)變速箱技術(shù)比國(guó)外落后,對(duì)變速箱用油的研究進(jìn)展也比較緩慢.目前,我國(guó)工程機(jī)械變速箱傳動(dòng)油產(chǎn)品仍以6號(hào)、8號(hào)傳動(dòng)油為主,而且一般夏季用6號(hào),冬季用8號(hào),換油周期通常為500 h.而國(guó)外知名工程機(jī)械制造商，如卡特、小松、沃爾沃和變速箱生產(chǎn)商采埃孚(ZF)、艾里遜(Allison)[5]等非常注重傳動(dòng)油與變速箱的匹配性,對(duì)傳動(dòng)油研究較早且根據(jù)自身的機(jī)械設(shè)備性能特點(diǎn),相繼開發(fā)了各自的專用傳動(dòng)油,改善了油品的性質(zhì),延長(zhǎng)了換油周期.基于此,本文作者參考國(guó)外傳動(dòng)油產(chǎn)品規(guī)格,根據(jù)自身設(shè)備特點(diǎn),研究開發(fā)了兩款裝載機(jī)專用長(zhǎng)壽命傳動(dòng)油,并建立了相應(yīng)的傳動(dòng)油規(guī)格,對(duì)變速箱傳動(dòng)油的合理選用以及提升產(chǎn)品品質(zhì)提供了參考依據(jù).

1 專用油簡(jiǎn)介

本文研發(fā)的兩款專用油分別命名為A和B,此兩款專用油采用不同的添加劑調(diào)配,分別對(duì)其進(jìn)行理化實(shí)驗(yàn)測(cè)試、氧化實(shí)驗(yàn)、摩擦臺(tái)架實(shí)驗(yàn)等.測(cè)試結(jié)果表明：兩種專用油在運(yùn)動(dòng)黏度、剪切安定性、低溫布氏黏度、四球極壓性能、氧化安定性、橡膠相容性、摩擦特性等方面均優(yōu)于現(xiàn)用的6號(hào)和8號(hào)傳動(dòng)油.但是,前階段主要是在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行模擬測(cè)試,有些實(shí)驗(yàn)條件和工程機(jī)械實(shí)際工作條件差別較大,而且工程機(jī)械實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)工作時(shí),工況比較復(fù)雜和惡劣,對(duì)傳動(dòng)油性能要求較高,所以需要通過真實(shí)工況下的行車路試來檢驗(yàn)開發(fā)的專用傳動(dòng)油的性能是否滿足要求,如冬夏季能否通用,抗氧、抗磨等性能是否提升,換油周期能否延長(zhǎng)等.所以,進(jìn)行行車路試對(duì)于油品的改進(jìn)及推廣使用具有非常重要的意義.

2 行車路試

行車路試選取2臺(tái)5 t的裝載機(jī)作為實(shí)驗(yàn)車輛,1號(hào)車采用A傳動(dòng)油,2號(hào)車采用B傳動(dòng)油,工作場(chǎng)所都位于某港口內(nèi),主要的工作是裝卸煤炭、鐵礦粉等,每天工作強(qiáng)度高、時(shí)間長(zhǎng)、工作環(huán)境比較惡劣,能很好地滿足行車路試的要求.行車路試時(shí),每隔一定時(shí)間取樣檢測(cè)油樣的運(yùn)動(dòng)黏度、酸值、元素含量等,觀察油樣的理化性能隨時(shí)間的變化.通過分析變化原因,預(yù)估變化趨勢(shì),并加以對(duì)比,從而更好地掌握實(shí)驗(yàn)油樣的性能.

3 結(jié)果與討論

3.1 運(yùn)動(dòng)黏度變化

兩輛車油樣的100 ℃運(yùn)動(dòng)黏度隨行車時(shí)間的變化曲線如圖1所示.通過圖1可以看出,兩輛車均在前600 h內(nèi)100 ℃運(yùn)動(dòng)黏度有所減少,600 h之后運(yùn)動(dòng)黏度變化較小,逐漸趨于穩(wěn)定.因?yàn)?，?00 h內(nèi),油液在變速箱中傳遞動(dòng)力時(shí),會(huì)受到強(qiáng)烈的機(jī)械剪切力作用,使油中的黏度指數(shù)改進(jìn)劑之類的高分子化合物因剪切作用而被切斷[6],造成油品黏度下降;600 h后油液受機(jī)械剪切降低，黏度趨于穩(wěn)定,且黏度值均高于規(guī)定的最低黏度要求,否則會(huì)導(dǎo)致油壓下降,引起離合器打滑.同時(shí)表明兩種油液的剪切安定性良好,工作穩(wěn)定性高,能保證液力傳動(dòng)系統(tǒng)具有較高效率.

圖1 兩輛車油樣100℃運(yùn)動(dòng)黏度變化Fig.1 The 100℃ kinematic viscosity variation of the two vehicles

3.2 酸值變化

兩輛車油樣的酸值隨行車時(shí)間的變化曲線如圖2所示.酸值變化一般取決于酸性抗氧劑的消耗和基礎(chǔ)油的氧化.酸性抗氧劑消耗,酸值減小;基礎(chǔ)油氧化,酸值增大.兩輛車的酸值整體上都呈現(xiàn)穩(wěn)定狀態(tài),說明油液在工作中,其酸性添加劑ZDDP(二烷基二硫代磷酸鋅)性能穩(wěn)定,降解較少,基礎(chǔ)油氧化較弱,氧化安定性能優(yōu)異,能有效避免氧化產(chǎn)生油泥、漆膜等對(duì)離合器、液壓系統(tǒng)產(chǎn)生不良影響[7-8],引起摩擦性能的改變和液壓元件、金屬的腐蝕.

圖2 兩輛車油樣酸值變化Fig.2 The acid value variation of the two vehicles

3.3 Fe和Cu元素含量變化

兩輛車油樣的Fe,Cu元素含量隨行車時(shí)間的變化曲線如圖3所示.油液中的磨損金屬元素主要是Fe和Cu,來源于變速箱中齒輪、軸承、離合器摩擦片等的磨損.1號(hào)車Fe元素含量平均每100 h約增加4×10-6,Cu元素含量平均每100 h約增加4×10-6.2號(hào)車Fe元素含量平均每100 h約增加3×10-6,Cu元素含量平均每100 h約增加4×10-6,都處于正常磨損范圍內(nèi),未見異常磨損.表明：所用油品抗磨損保護(hù)作用突出,能有效降低變速箱中的齒輪、軸套、離合器組件和傳動(dòng)件的磨損,摩擦耐久性良好[9-10],在變速箱工作溫度范圍內(nèi)，摩擦材料具有良好的適應(yīng)性,保持穩(wěn)定的摩擦特性,同時(shí)有利于提高換擋品質(zhì),降低換擋沖擊,提高設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)效率.

圖3 兩輛車油樣Fe，Cu元素含量變化Fig.3 The variation in content of Fe and Cu of the two vehicles

4 結(jié)論

(1) 行車路試結(jié)果表明：研發(fā)的兩種傳動(dòng)油具有良好的氧化安定、抗磨損及穩(wěn)定可靠性能,換油周期都較6號(hào)和8號(hào)有較大延長(zhǎng),避免了資源浪費(fèi)和環(huán)境污染,提高了油品的品質(zhì).

(2) 因本行車路試車輛較少,還需進(jìn)一步開展批量、多種工程機(jī)械變速箱應(yīng)用,以更好驗(yàn)證所研發(fā)油品的適用性,有利于油品的優(yōu)化與推廣.