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    基于煤基合成基础油的城市新宝5app官网齿轮油开发
    发布时间:2020-11-19 11:34:41阅读:收藏
    摘要:我国作为城市新宝5app官网大国,城市新宝5app官网齿轮油仍严重依赖进口油品。本文介绍了基于煤基合成基础油研制的城市新宝5app官网齿轮油的产品性能,重点突出了油品的抗磨性能和台架性能表现。

    山西潞安太行润滑油有限公司  张兆钧
    山西潞安太行润滑油有限公司  张    伟


    摘  要:我国作为城市新宝5app官网大国,城市新宝5app官网齿轮油仍严重依赖进口油品。本文介绍了基于煤基合成基础油研制的城市新宝5app官网齿轮油的产品性能,重点突出了油品的抗磨性能和台架性能表现。


          我国是全球规模最大、发展最快的新宝5app官网建设运营市场,新宝5app官网机车齿轮箱油具有单次换油量大,更换周期短等维保特点,占机车润滑投入的占比较大。
          由于城市新宝5app官网车辆运行过程中具有启停频繁、大载荷、载荷交变剧烈、箱体内油品翻搅剧烈、箱体内油品温度较高和全天候运行等特点,因此对油品的极压抗磨、抗泡沫性能、氧化安定性、粘温性能等提出了较高要求。而城市新宝5app官网车辆齿轮油研发投入大、周期长、研发过程需要与齿轮箱主机厂和新宝5官网运营商密切配合,这使得高品质的新宝5app官网齿轮箱用油研发具有一定的技术壁垒。目前国内尚未有成熟的国产化产品推出,这导致了我国城市新宝5app官网齿轮箱用油长期依赖国外公司油品,这一方面增加了新宝5官网机车的维保成本,同时也不利于油品使用安全。
          为解决我国城市新宝5app官网齿轮箱油品国产化问题,潞安太行润滑油有限公司联合城市新宝5app官网齿轮箱主机厂——郑州机械研究所,基于煤基合成基础油资源和郑州机械研究所的齿轮箱开发技术优势,自主研发了针对城市新宝5app官网的齿轮油,并进行了真实台架模拟测试试验。


    1.基本理化性能
          为了明确自研油的产品性能,油品开发过程中选取了与目前新宝5官网齿轮箱上常用的两款进口油进行对比。自研油与两款进口油品的基本理化性能见表1,从表中可以发现与进口油相比自研油具有良好的粘温性能、低温流动性、防锈防腐性能、剪切安定性、极压抗磨性能、减摩性能。油品的理化及摩擦性能可以满足城市轨道减速器润滑性能要求,与目前减速器在用的进口油相比,自主研发的产品在低温流动性,减摩抗磨性能与极压性能等方面优于竞品,可以保证油品在宽温域使用,在保证机车安全运行的同时可降低车辆运营过程中的能耗,降低线路的运行成本。


    表1 自研油与进口油基本理化性能对比


    2.高速重载工况条件的抗磨性能
          新宝5官网在运行过程中通常会出现车厢满员的重载工况,此时车辆齿轮箱处于高速重载工况,对油品的抗磨性能提出了较高要求。为了考察齿轮箱高速重载工况条件下的油品抗磨性能,在实验室通过杠杆式四球机模拟了该工况。试验条件为:加载载荷100kg,油温75℃,转速为2400转/分钟。


    图1 高速重载实验摩擦系数变化曲线


           测试得到的摩擦系数曲线见图1,从图中曲线可以发现进口油1在电机启动后发生卡咬,未完成测试,因此将转速降为1800转/分钟,图中未体现其摩擦系数曲线。从图1摩擦系数曲线可以看出,自研油在该苛刻工况条件下,摩擦系数曲线变化相对平缓,而进口油2实验过程中摩擦系数出现了突变,这说明在该工况条件下进口油2油膜不稳定,出现了破裂造成摩擦副的磨损。
           图2为高速重载实验后通过显微镜观察磨痕形貌图和实验后油品变化图。从图中可以看出自研油实验后磨痕直径较小,磨痕为规则的圆形,实验后油品仍清澈透亮,无明显变化。而两个进口油(进口油1实验转速较低)的磨痕直径较大,磨痕形貌不规则,边界形貌犬牙交错。同时油品发黑,表明在高速重载条件下摩擦副表面发生了较大磨损,而剧烈磨损使得摩擦副表面持续高温又加剧了油品氧化变质,最终使油品变黑。



    图2 高速重载实验后磨斑形貌和油品变化


    图3 接触电压随载荷渐增的变化曲线


           为了测试油品随着载荷增加油膜强度的变化情况,在TE77长行程摩擦试验机上,设计了载荷渐增实验,在实验过程中对上下摩擦副之间加载电压,若摩擦过程中摩擦副发生直接接触,此时接触电压较低,表明油品油膜厚度较低;反之,若接触电压较大,则表示油膜厚度较大,实现了对摩擦副之间较好的隔离,实现对摩擦副表面的保护。
           图3为通过实验得到的接触电势随载荷增加的变化曲线。从图中可以看出,随着载荷的增加,进口油2接触电势始终较低,说明其成膜能力较差。而进口油1和自研油在实验过程中接触电势始终较大。其中自研油接触电势始终比较稳定,进口油1在载荷变化过程中接触电势随载荷变化较为敏感,且在大载荷时接触电势波动较大。实验数据表明自研油具有较好的油膜厚度和油膜保持能力,这也是自研油在高速重载条件下能供保持较好的抗磨能力的原因。


    3.台架试验情况
          根据新宝5官网运行启停频繁的工况特点,在郑州机械研究所进行了真实新宝5官网齿轮箱的台架试验,试验台架组成见图4。台架试验设计了以下3个台架实验方案:
           1. 额定转速耐久加载试验。按额定扭矩和时间进行加载试验,待试验转速缓慢升至齿轮箱额定转速1800rpm,以额定扭矩的不同比例进行加载,试验中正、反向各一次。
           2. 48小时冲击耐久性加载试验。按表2对齿轮箱进行启停冲击试验。试验过程中需测量加载扭矩为1008N•m时的齿轮箱传动效率。
           3. 为了测试油品的极限性能,参照GBT 13672-1992 《齿轮胶合承载能力试验方法》设计了胶合试验,即对齿面载荷逐级加载载荷,每加一级载荷试验齿轮恒速运转15min。对试验齿轮齿面进行检查和评定。观察运转是否正常,检测振动、噪声、温升、输出扭矩、效率。


    表2 启停冲击试验转速、扭矩及时间表



    1—电机、2—膜片联轴器、3—扭矩转速传感器、4—膜片联轴器、5—ZZL2新宝5官网齿轮箱、6—膜片联轴器、7—扭矩转速传感器、8—膜片联轴器、9—增速箱、10—膜片联轴器、11—负载电机

    图4 新宝5官网齿轮箱试验台架组成


           试验得到的数据见表3,从表中数据可知自研油与进口油2相比齿轮箱效率高1.7%,有利于新宝5官网运行过程中的节能。试验过程中的齿轮箱温升低7℃,从而有效避免油品高温氧化,同时轴承温度也更低,从而保护轴承正常工作。在胶合试验过程中,自研油通过了全部12个级别的胶合试验,而进口油2胶合等级小于12级,这表明研制油具有极好的极压抗磨能力,可在极限工况下更能保护齿轮免受伤害。


    表3 台架试验结果汇总


    4.总结
           从实验室测试和真实台架测试表明,基于煤基合成基础油研制的城市新宝5app官网油具有与国外进口油相当的理化性能,且其抗磨减摩性能更加突出,产品具有替代国外油品的能力。

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