楊曉峰,褚銘銘
(1.上海質(zhì)量監(jiān)督站,上海 200137;2.無(wú)錫中石油潤(rùn)滑脂有限責(zé)任公司,江蘇無(wú)錫 214096)
軍用汽車潤(rùn)滑脂是軍用車輛可靠運(yùn)行的重要保障物資之一,主要用于軍用汽車的輪轂軸承、底盤(包括球形軸承、萬(wàn)向節(jié)及底盤其他部位)、電器、車身等部位的潤(rùn)滑,其中輪轂軸承使用工況最為惡劣,對(duì)潤(rùn)滑脂要求最高。軍用汽車輪轂軸承用潤(rùn)滑脂有以下幾個(gè)方面的性能要求:
(1)需要具備極佳的耐候性,適用于全天候條件。軍用汽車經(jīng)常需要向邊疆地區(qū)運(yùn)送物資和人員,時(shí)常需要在氣候多變、環(huán)境惡劣且路況較差的情況下長(zhǎng)途行駛,各零部件在不同地域和氣溫條件下都要能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
(2)優(yōu)異的極壓抗磨性能。軍用汽車運(yùn)輸載量較大,山區(qū)道路路況差,車輛底盤振動(dòng)和沖擊負(fù)荷大;條件最苛刻的為55 t 坦克拖車,低速行駛時(shí)沿途較多顛簸,如果潤(rùn)滑脂極壓抗磨性能不足,很容易造成磨損。
(3)優(yōu)異的抗剪切穩(wěn)定性能。在高速重載的工況下,潤(rùn)滑脂受到長(zhǎng)期機(jī)械剪切,稠度會(huì)下降導(dǎo)致油脂的黏附性降低,不能為輪轂軸承提供有效保護(hù),因此要求潤(rùn)滑脂具有優(yōu)異的抗剪切穩(wěn)定性。
(4)良好的抗水性和防銹性能。軍用車輛需要經(jīng)常在野外行駛,沿途接觸泥濘路面等潮濕環(huán)境,雨水、雪水、便道流水及深溝蓄水容易導(dǎo)致輪轂、底盤進(jìn)水,影響軸承潤(rùn)滑同時(shí)還容易產(chǎn)生銹蝕,需要潤(rùn)滑脂具備良好的抗水和防銹性能,尤其是沿海地區(qū),需要潤(rùn)滑脂具備一定的抗海水防銹性能。
(5)良好的橡膠相容性。軍用汽車輪轂軸承用潤(rùn)滑脂在使用過(guò)程中會(huì)與后橋油封直接接觸,一旦潤(rùn)滑脂與接觸的材料相容性差,可能引起密封材料的硬化、軟化、溶脹或收縮,引起油封失效。因此要求潤(rùn)滑脂具備良好的橡膠相容性。
本文將從我國(guó)軍用汽車輪轂軸承用潤(rùn)滑脂的產(chǎn)品類型、執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品特性、優(yōu)劣勢(shì)分析以及未來(lái)的發(fā)展方向等方面進(jìn)行闡述。
國(guó)外如美國(guó)及北約的地面裝備包括坦克等重型裝備均采用符合MIL-PRF-10924H《汽車和火炮潤(rùn)滑脂性能規(guī)范》質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求的潤(rùn)滑脂,該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的潤(rùn)滑脂具有良好的高溫性,滴點(diǎn)在220 ℃以上,良好的抗水性,防銹性等,潤(rùn)滑脂制造廠商采用復(fù)合型皂基稠化劑、精制礦物油和聚α 烯烴合成油為基礎(chǔ)油,加有多種極壓抗磨劑、防銹劑、抗氧劑等滿足了裝備的使用要求。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展,我國(guó)已經(jīng)形成了汽車通用鋰基潤(rùn)滑脂、軍用汽車通用潤(rùn)滑脂、2 號(hào)坦克潤(rùn)滑脂Ⅰ型和Ⅱ型四大系列軍用汽車輪轂軸承用潤(rùn)滑脂產(chǎn)品,基本可以滿足我國(guó)軍用車輛及裝備輪轂軸承用潤(rùn)滑脂需求。
汽車通用鋰基潤(rùn)滑脂采用十二羥基鋰皂稠化精制礦物基礎(chǔ)油,并加入抗氧、極壓抗磨、防銹等添加劑制得,執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)為GB/T 5671《汽車通用鋰基潤(rùn)滑脂》,屬于民品軍用,該標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)軍用汽車實(shí)際行駛中的抗水性、高溫性等并未做要求,在實(shí)際應(yīng)用中,尤其在高原地區(qū)行駛的汽車上使用時(shí),容易出現(xiàn)潤(rùn)滑脂流失、輪轂軸承損壞等問(wèn)題。
2015 年由原總后油料研究所牽頭根據(jù)美軍標(biāo)MIL-PRF-10924H 和GB/T 5671 兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn),制定出我國(guó)軍標(biāo)GJB 8454—2015《軍用汽車通用潤(rùn)滑脂規(guī)范》。軍用汽車通用潤(rùn)滑脂由復(fù)合鋰皂稠化礦物油或半合成基礎(chǔ)油,并加入抗氧、防銹、極壓抗磨等添加劑制得,具有優(yōu)異的極壓抗磨性、高低溫性、抗剪切性和較長(zhǎng)的使用壽命,使用溫度為-30~150 ℃。適用于軍用運(yùn)輸車輛輪轂軸承以及底盤上的轉(zhuǎn)向主銷、縱拉桿球銷、橫拉桿球銷和鋼板彈簧等,替代了原汽車通用鋰基潤(rùn)滑脂。
2 號(hào)坦克潤(rùn)滑脂Ⅰ型由復(fù)合鋰皂稠化精制礦物油和合成烴基礎(chǔ)油,并添加極壓抗磨、抗氧、防腐防銹等添加劑,通過(guò)特殊工藝制備而成,該產(chǎn)品有較寬的使用溫度范圍,在-54~180 ℃范圍內(nèi),保證各部位的潤(rùn)滑;在水及沙塵環(huán)境下,潤(rùn)滑脂不軟化流失,密封性好;在巨大的沖擊負(fù)荷條件下,潤(rùn)滑部位不被擦傷;具有良好的防銹性,坦克封存時(shí)潤(rùn)滑部位不銹蝕;具有良好的儲(chǔ)存穩(wěn)定性,在長(zhǎng)達(dá)6 年儲(chǔ)存后仍能保持膠體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定;原料立足國(guó)內(nèi)、來(lái)源穩(wěn)定。2 號(hào)坦克潤(rùn)滑脂Ⅰ型適用于全天候條件下的陸地裝甲裝備、軍用運(yùn)輸車輛以及通用裝備的防護(hù)和潤(rùn)滑,如坦克等重型裝備的行走系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、操作系統(tǒng)、戰(zhàn)斗系統(tǒng)以及軍用運(yùn)輸車輛和通勤車輛的輪轂軸承、底盤等。2 號(hào)坦克潤(rùn)滑脂Ⅰ型執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)為GJB 4364—2002《2 號(hào)坦克潤(rùn)滑脂規(guī)范》。該規(guī)范與美軍標(biāo)MIL-PRF-10924F 技術(shù)要求基本一致。
2 號(hào)坦克潤(rùn)滑脂Ⅱ型由復(fù)合鋰或復(fù)合鋰鈣皂稠化全合成或半合成基礎(chǔ)油制備而成,具有低溫起動(dòng)性、高溫穩(wěn)定性、剪切穩(wěn)定性、黏附性、抗水性良好以及使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn),較2 號(hào)坦克潤(rùn)滑脂Ⅰ型有更好的防腐防銹性能,適用溫度在-54~180 ℃。2 號(hào)坦克潤(rùn)滑脂Ⅱ型主要用于各類型裝甲裝備的行走系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、操作系統(tǒng)、戰(zhàn)斗系統(tǒng)以及軍用運(yùn)輸車輛和工程裝備的輪轂軸承、底盤等部位,可適用在與海水接觸的環(huán)境中,可替代2 號(hào)坦克潤(rùn)滑脂Ⅰ型、汽車通用鋰基潤(rùn)滑脂、軍用汽車通用潤(rùn)滑脂使用。2 號(hào)坦克潤(rùn)滑脂Ⅱ型執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)為GJB 4364A—2015《2 號(hào)坦克潤(rùn)滑脂Ⅱ型規(guī)范》。該標(biāo)準(zhǔn)在GJB 4364—2002 版基礎(chǔ)上修訂了潤(rùn)滑脂高溫球軸承壽命測(cè)定以及汽車輪轂軸承潤(rùn)滑脂高溫壽命測(cè)定方法,采用SH/T 0428—2008《高溫下潤(rùn)滑脂在球軸承中的壽命測(cè)定法》替代ASTM D3336—2005《高溫下球軸承潤(rùn)滑脂壽命的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法》,采用SH/T 0773—2005《汽車輪轂軸承潤(rùn)滑脂壽命特性測(cè)定法》替代ASTM D3527—2007《汽車輪轂軸承潤(rùn)滑脂使用壽命的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法》,并增加了2 號(hào)坦克潤(rùn)滑脂Ⅱ型產(chǎn)品。
軍隊(duì)在用的汽車通用鋰基潤(rùn)滑脂、軍用汽車通用潤(rùn)滑脂、2 號(hào)坦克潤(rùn)滑脂Ⅰ型和Ⅱ型四大系列產(chǎn)品各有優(yōu)劣,具體表現(xiàn)在:
(1)軍用汽車通用潤(rùn)滑脂產(chǎn)品性能均衡,既滿足苛刻條件下的潤(rùn)滑工況要求,又具有較高的性價(jià)比,但無(wú)法滿足各類型裝甲裝備的用脂需求;
(2)2 號(hào)坦克潤(rùn)滑脂Ⅰ型和Ⅱ型雖然性能高于軍用汽車通用潤(rùn)滑脂,但在高低溫性能、防銹性能方面又有所冗余,價(jià)格較高,使用面相對(duì)縮小,目前國(guó)內(nèi)的來(lái)源也相對(duì)較少;
(3)汽車通用鋰基潤(rùn)滑脂雖然價(jià)格低廉,生產(chǎn)比較簡(jiǎn)單,來(lái)源相對(duì)廣泛,但受稠化劑的先天弱勢(shì)影響,在高原高海拔地區(qū)滿足不了輪轂軸承的高溫使用要求,逐步被其他幾類產(chǎn)品所替代。
隨著我軍現(xiàn)代化發(fā)展新型裝備的不斷涌現(xiàn),其作戰(zhàn)機(jī)動(dòng)性大幅提高,對(duì)軍用車輛的運(yùn)動(dòng)速度、高可靠性、承載能力提出了越來(lái)越高的要求。除了對(duì)潤(rùn)滑脂的耐高溫、抗氧化、抗水性、儲(chǔ)存安定性、防銹性等要求外,還需滿足軍用汽車輪轂軸承全天候、全地形、長(zhǎng)壽命的使用要求,要同時(shí)滿足海陸兩用需要。未來(lái)軍用汽車輪轂軸承用潤(rùn)滑脂需在以下幾方面進(jìn)一步加強(qiáng):
(1)進(jìn)一步提升潤(rùn)滑脂的抗水性和耐水沖刷能力。現(xiàn)代化戰(zhàn)爭(zhēng)的特征是“陸??仗祀姟蔽逦灰惑w化協(xié)同作戰(zhàn),軍用車輛的多用途性和野外作戰(zhàn)能力決定了軍用汽車輪轂軸承用潤(rùn)滑脂必須具備極佳的黏附能力、抗水和抗乳化性能,以確保惡劣條件下的潤(rùn)滑保持性[1]。采用含鈣類稠化劑技術(shù)來(lái)改善稠化劑纖維的結(jié)合強(qiáng)度,提高潤(rùn)滑脂黏附性和抗水性[2]是一大趨勢(shì)。
(2)開發(fā)使用壽命更長(zhǎng)乃至終身免維護(hù)潤(rùn)滑脂。確保軍用車輛在設(shè)計(jì)壽命下,能夠延長(zhǎng)換脂周期甚至無(wú)需換脂,減少后勤保障的壓力。提升壽命的關(guān)鍵在于兩方面:一是提高潤(rùn)滑脂高溫抗氧化性能(PDSC 測(cè)試)[3],滿足長(zhǎng)周期運(yùn)行時(shí)潤(rùn)滑脂不被氧化炭化結(jié)焦;二是進(jìn)一步提高稠化劑抗剪切能力,確保在低速重載和極大的沖擊載荷等極端苛刻條件下潤(rùn)滑脂的膠體結(jié)構(gòu)、纖維骨架保持穩(wěn)定。
(3)開發(fā)具有自修復(fù)功能的潤(rùn)滑脂[4-5]。軍用汽車作為敵方重點(diǎn)打擊目標(biāo),當(dāng)車輛重要潤(rùn)滑部位因戰(zhàn)爭(zhēng)損傷時(shí),具有自修復(fù)能力的潤(rùn)滑脂可以保證車輛裝備具有短期的生存和作戰(zhàn)能力。
(4)開發(fā)環(huán)境友好、節(jié)能低碳型產(chǎn)品。隨著國(guó)家對(duì)生態(tài)環(huán)境保護(hù)的日益重視,軍事裝備用油脂也需要向環(huán)保、可生物降解性和無(wú)生物毒性等方向發(fā)展,為環(huán)境保護(hù)貢獻(xiàn)應(yīng)有的力量。
開發(fā)新一代軍用汽車輪轂軸承潤(rùn)滑脂符合我軍軍事裝備的新要求,需要以新一代高滴點(diǎn)長(zhǎng)壽命復(fù)合皂基類潤(rùn)滑脂為基礎(chǔ),通過(guò)對(duì)基礎(chǔ)脂的合成研究以及各類添加劑的配伍與協(xié)同效應(yīng)的研究,制備出綜合性能優(yōu)異,滿足軍事裝備苛刻條件下潤(rùn)滑需求的產(chǎn)品,在抗氧化、抗腐蝕、防銹、極壓、抗磨、抗水、增黏等功能性方面進(jìn)一步提升,以滿足現(xiàn)代化戰(zhàn)爭(zhēng)的后勤保障需要。