除了闭式齿轮和开式齿轮这个最基本的类型区别外,更多复杂的情况仅举一例便可理解:我们把蜗轮蜗杆油归入工业齿轮油中,蜗轮蜗杆其实是双曲线齿轮的一种极端形式,齿轮轴可以实现最大的偏置,蜗杆的材料通常是硬度较大的钢,蜗轮则为青铜(铜与锡或铅的合金)。理论上讲,其轮齿是在纯滑动条件下的点接触,齿面相对滑动速度高,齿面温度高,油膜易被破坏,润滑条件苛刻。钢-铜与钢-钢的摩擦副的摩擦特性肯定不同,因而在配方的侧重面上就有所区别,这就使添加剂的选用更加复杂化了。
再说开式齿轮油,它适用于包含开式齿轮、半封闭齿轮以及某些低速齿轮装置,又分为普通型和极压型,还得有良好的粘附性,并且它是开式齿轮油最重要的性质,即为了使齿轮油能在齿面上保持油膜,防止油滴飞溅和滴落而必备的性质,所以要加入粘附剂,更为复杂的是,还分为稀释型和非稀释型,随之而来的,粘附剂易粘结灰尘,从而引起磨粒磨损。可以想象在矿石或煤炭的球磨粉碎机那样的环境下开式齿轮油的运行环境的情景!
再有,就是在工业齿轮油的研发过程中,一些试验方法的测试仪器设备,也是一个令人困惑的因素。比如已入标准的TIMKEN试验机,其OK负荷对载荷添加剂(极压抗磨剂)的结构很是敏感,有丰富经验的试验操作者知道,试验环块的材质、硬度和加工痕迹的方向,都会影响到OK负荷的结果。有研究表明,OK负荷的再现性很是一般,再现性:基础油,±10磅;中等极压油,±15磅;高极压油,±20磅。因此,TIMKEN试验用于区分基础油和极压油,有一定的可靠度,而用来评价油的极压性水平,我们不得不心存疑问。
上已提及,工业齿轮油的清洁度在已经成为用户新的关注点,而泡沫性能又是工业齿轮油一个难缠的使用性能,过多地加入抗泡剂,即影响极压抗磨剂的效能,又会对清洁度产生不良影响。上述种种,都是我们以后绕不开的话题。
工业齿轮油的承载能力以及抗磨损能力的好坏,是由三个测试方法决定的,即SH 0306、GB11144(梯姆肯﹤TMK﹥试验机法)和四球机试验,这三种方法中,我以为SH 0306之试验最为接近齿轮传动装置的实际运行状况,其试验程序中油温为90℃,是最高的,其次是TMK,油温是40℃。不论如何,TMK试验的摩擦副为线接触,四球机试验的摩擦副为点接触,都过于极端化了。
反观车辆齿轮油的承载能力和抗擦伤能力的评定方法,即SH0518(L-37法)和SH 0519(L-42法),L-37试验的油温是135-150℃,L-42试验的油温是90-110℃,单从试油的温度来看,车辆齿轮油的极压抗磨性能的要求,要比工业齿轮油苛刻了,这势必需要在车辆齿轮油中加入更多的极压抗磨剂,也因此,车齿油的腐蚀级别要求,要宽松于工齿油,分别是3级和1级,其内在的原因,是由于极压抗磨剂和腐蚀抑制剂在油品的抗磨损性能方面所表现出的对抗效应。同理,车辆齿轮油的标准中,并没有抗乳化性能的要求,而抗乳化性则是工业齿轮油的一个重要性质,当然,在车辆齿轮油的使用过程中接触水而被水污染的机会少也是一个原因。
曾经有人提出过齿轮油有效极压性的概念,并且用公式表示为:
EPe=∑A-∑B
式中:EPe有效极压性;
∑A载荷添加剂对极压性的贡献;
∑B腐蚀抑制剂等对极压性的消减。
试图从协同效应和对抗效应、粘压关系、基础油对吸附性添加剂的感受性等等,来使上述公式能够有具体的表达和定量化,但由于整个润滑油产品的体系过于复杂,影响因素多如牛毛,所以,有效极压性至今仍然停留在概念上。纵然如此,对于齿轮油或者其它润滑油品的研发,我们应该知道:润滑油添加剂配方技术的核心,就是寻找协同效应,避免对抗效应,协同效应可使添加剂用量减少,提高油品的技术经济指标。
再说回工业齿轮油的试验方法。在工齿油的标准中,TMK试验虽然是试验件(环、块)处于线接触摩擦的状态,与齿轮的实际运行状态不甚相符,但却是一个很难合格的一个试验,它对载荷添加剂的结构很是敏感,一些特殊结构的添加剂有着较高的OK负荷。另外,承载性其实包括了极压性、抗磨性和摩擦改进性,极压性好不等于承载性好,过高的极压性会导致腐蚀性磨损,使抗磨性变坏。而对付FZG试验,某些结构的含磷极压剂则是不可或缺的。