齒輪傳動(dòng)是機(jī)械傳動(dòng)中最主要的一種方式，主要用來(lái)傳遞動(dòng)力，改變運(yùn)動(dòng)的速度和方向。由于它傳遞功率范圍大、傳遞動(dòng)力準(zhǔn)確可靠、傳遞效率高等特點(diǎn)，因而在汽車、拖拉機(jī)、機(jī)床和軋鋼機(jī)等機(jī)械設(shè)備中已得到廣泛應(yīng)用。用于潤(rùn)滑齒輪傳動(dòng)裝置的潤(rùn)滑油就是齒輪油，齒輪油可以防止和減少齒面的磨損、沖洗齒面上的磨粒和雜質(zhì)、防止齒面腐蝕、減輕齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)等。齒輪油是潤(rùn)滑油三大油品之一，雖然其用量遠(yuǎn)低于內(nèi)燃機(jī)油和液壓油，但它廣泛用于車輛和工業(yè)部門(mén)的機(jī)械潤(rùn)滑。齒輪油包括車輛齒輪油和工業(yè)齒輪油兩種。

（1）齒輪油的工作條件

齒輪之間的接觸面積很小，基本是線接觸，而在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中既有滾動(dòng)摩擦，又有滑動(dòng)摩擦，這樣，齒輪油的工作條件就與其他潤(rùn)滑油有很大差別。齒輪工作溫度主要與齒輪的結(jié)構(gòu)、外界氣溫、潤(rùn)滑方式及齒輪油性質(zhì)等有關(guān)。對(duì)于高級(jí)轎車，車速較高時(shí)，雙曲線齒輪油的油溫可達(dá)到160～180℃，而汽車行駛的環(huán)境差異較大，對(duì)于我國(guó)北方地區(qū)，冬季氣溫低至-30～-20℃，這就要求齒輪油具有較好的低溫流動(dòng)性和黏溫特性。此外，由于齒輪間接觸面積小，所以其承受的壓力很大。一些載重機(jī)械的減速器齒輪的齒面壓力達(dá)400～1000MPa。汽車傳動(dòng)裝置中雙曲線齒輪的使用條件更為苛刻，負(fù)荷更重，其接觸部位的壓力可高達(dá)1000～4000MPa。在如此高的壓力下，潤(rùn)滑油極易從齒間被擠壓出來(lái)，容易引起齒面的擦傷和磨損。為此，齒輪油要具有在高負(fù)荷下使齒面處于邊界潤(rùn)滑和彈性流體動(dòng)力潤(rùn)滑狀態(tài)的性能。

（2）齒輪油的主要性能

由齒輪油的工作條件可知，齒輪油的主要作用是在齒與齒之間的接觸面上形成吸附膜和反應(yīng)膜，保證正常的潤(rùn)滑。這就要求齒輪油有適當(dāng)?shù)酿ざ纫约傲己玫酿匦阅?，此外，還要具有以下幾種性能：

①良好的極壓抗磨性

齒輪油在高速、低速重載或沖擊負(fù)荷條件下，應(yīng)能夠迅速形成反應(yīng)膜或吸附膜，防止齒面磨損擦傷、膠合等。如汽車后軸的雙曲面齒輪，傳遞壓力非常大，而且齒面間的側(cè)滑速度很大，瞬間溫度可高達(dá)600～800℃，一般油性添加劑在100℃就會(huì)從摩擦表面脫附不能形成油膜。為提高齒輪油的抗磨性能，在中等載荷以下，必須用含油性劑和中等極壓劑的齒輪油；重載荷的齒輪傳動(dòng)，必須使用含強(qiáng)極壓劑的重載荷齒輪油。齒輪油的極壓添加劑都是一些活性很強(qiáng)的添加劑，在高溫摩擦面上其活性元素與金屬表面發(fā)生反應(yīng)，形成化學(xué)反應(yīng)膜，這種膜的抗磨、抗膠合能力很強(qiáng)，從而減緩齒面磨損和擦傷。所以良好的極壓抗磨性是齒輪油最重要的性能。

②良好的熱氧化安定性

由于齒輪的高速運(yùn)轉(zhuǎn)會(huì)產(chǎn)生大量的熱而使油溫升高，齒輪油在溫度較高的情況下使用時(shí)，由于油品更容易氧化變質(zhì)而使油品的質(zhì)量劣化，同時(shí)還接觸空氣、水和具有催化作用的金屬，所以很容易氧化而影響油品的正常使用，造成金屬的腐蝕銹蝕，因此，齒輪油應(yīng)具有良好的熱安定性和氧化安定性。

③良好的防銹、抗腐蝕性

齒輪油中的酸性物質(zhì)和硫化物添加劑，在配伍失調(diào)或配方本身配伍性較差的情況下，會(huì)對(duì)齒輪造成腐蝕，在水和氧的作用下，齒輪和油箱還會(huì)生銹。腐蝕和銹蝕會(huì)破壞齒的表面，影響正常的潤(rùn)滑狀態(tài)，因此，齒輪油應(yīng)具有良好的防銹、抗腐蝕性。

④良好的抗乳化性和抗泡性

齒輪油在使用過(guò)程中，不可避免與水接觸，若齒輪油的分水能力差：油與水會(huì)發(fā)生乳化形成乳化液，降低潤(rùn)滑性能，還容易形成油泥，所以齒輪油應(yīng)具有良好的抗乳化性。另外，齒輪油在循環(huán)流動(dòng)和被攪動(dòng)過(guò)程中，很容易產(chǎn)生泡沫，如果形成的泡沫不能很快消失，會(huì)影響油膜的完整性，使?jié)櫥?，夾帶泡沫也使實(shí)際工作油量減少，易造成齒輪磨損和膠合等事故，因此，齒輪油還應(yīng)具有良好的抗泡性。

此外，齒輪油還應(yīng)具有良好的剪切安定性、低溫流動(dòng)性和儲(chǔ)存安定性等。

（3）齒輪油的分類

①車輛齒輪油

車輛齒輪油主要用于潤(rùn)滑汽車、拖拉車等車輛的手動(dòng)變速箱和后橋傳動(dòng)齒輪。齒輪潤(rùn)滑油起到減少摩擦，降低磨損，冷卻零部件，緩和振動(dòng)，減少?zèng)_擊，防止銹蝕以及清洗摩擦面的作用。車輛齒輪油是按照黏度級(jí)別和質(zhì)量分級(jí)進(jìn)行分類的。

a.SAE 黏度分類

我國(guó)車輛齒輪油的黏度分類等效采用美國(guó)汽車工程師學(xué)會(huì)（SAE）制定的汽車齒油黏度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)SAE J306-2005，見(jiàn)表2.17。

表2.17 美國(guó)汽車工程師學(xué)會(huì)的車輛齒輪油黏度分類（SAE J306-2005）

SAE 黏度級(jí)別 黏度達(dá)150Pa·s時(shí)的

最高溫度／℃ 運(yùn)動(dòng)黏度（100℃）／（m㎡／s）

車輛齒輪油的黏度分級(jí)也是劃分牌號(hào)的重要依據(jù)，與內(nèi)燃機(jī)黏度分級(jí)一樣，這11個(gè)黏度號(hào)為單級(jí)油，帶尾綴“W”的表示低溫環(huán)境用齒輪油，不帶尾綴“W”的沒(méi)有考慮到齒輪油的低溫性能。為了節(jié)能，方便四季及寒暖區(qū)通用，SAE也設(shè)計(jì)了車輛齒輪油多級(jí)油，如85W／90、80W／90、85W／140等，以滿足車輛在溫差大、條件苛刻的環(huán)境下使用，減少隨季節(jié)換油造成的浪費(fèi)。其級(jí)別選用如表2.18所示。

表2.18 車輛齒輪油黏度級(jí)別選用表

環(huán)境溫度／℃ -57~10 -25~49 -15~49 -15~49 -12~49 -7~49

黏度級(jí)別 75W 06/M08 85W/90 85W/140 90 140

b.質(zhì)量分類

按照美國(guó)石油學(xué)會(huì)（API）API 1560使用性能分類，根據(jù)車輛齒輪油工作條件的苛刻程度不同，將其劃分為GL-1、GL-2、GL-3、GL-4、GL-5、GL-6、MT-1等，

汽車手動(dòng)變速箱油和驅(qū)動(dòng)橋潤(rùn)滑劑使用分類

使用說(shuō)明

類別

GL-1 適用于極溫和的操作狀態(tài)，直餾或精制礦物油可滿足要求，可加入抗氧劑、防腐劑、抗泡劑

改善其性能

適用于在GL-1不能滿足的負(fù)荷、速度和滑動(dòng)變速下工作的汽車渦輪后橋齒輪的潤(rùn)滑。產(chǎn)品

GL-2 含有抗磨劑、油膜強(qiáng)度改進(jìn)劑

適用于速度和負(fù)荷比較苛刻的汽車手動(dòng)變速箱及較緩和的螺旋傘齒輪驅(qū)動(dòng)橋。產(chǎn)品的承載能

GL-3 力高于GL-1、GL-2，但低于GL-4

適用于速度和負(fù)荷比較苛刻的螺旋傘和較緩和的雙曲面齒輪的潤(rùn)滑，可用于手動(dòng)變速器和驅(qū)

GL-4 動(dòng)橋

適用于在高速?zèng)_擊負(fù)荷、高速低扭矩下操作的各種齒輪，特別是準(zhǔn)雙曲面齒輪，按MIL-L-

GL-5 2105D鑒定的齒輪油滿足APIGL-5的使用規(guī)定

GL-6 適用于具有極高小齒輪偏置設(shè)計(jì)的齒輪潤(rùn)滑，特別要求超過(guò)GL-5的防止齒輪擦傷的性能

適用于客車和重型卡車上使用的非同步手動(dòng)變速器，提供防止化合物熱降解、部件磨損及密

MT-1

封件變壞的性能，這是APIGL-4、GL-5所不具備的

目前，在用的車輛齒輪油主要是APIGL-5，但在使用過(guò)程中，出現(xiàn)了油泥及沉積物，導(dǎo)致密封泄漏，需對(duì)其熱安定性、防腐性等加以改進(jìn)，API為驅(qū)動(dòng)橋油制訂了新的推薦性使用分類，把重負(fù)荷雙曲線后橋齒輪用油代號(hào)命名為PG-2，其性能高于GL-5。

我國(guó)的車輛齒輪油的質(zhì)量分類采用目前世界各國(guó)廣泛采用的美國(guó)石油學(xué)會(huì)（API）使用性能分類。根據(jù)GB／T 7631.7-1995潤(rùn)滑劑和有關(guān)產(chǎn)品（L類）的分類原則，把車輛齒輪油相應(yīng)分為普通車輛齒輪油（CLC）、中負(fù)荷車輛齒輪油（CLD）、重負(fù)荷車輛齒輪油（CLE）三類，分別相當(dāng)于API分類法中的GL-3、GL-4、GL-5。

②工業(yè)齒輪油

工業(yè)齒輪油用于各種工業(yè)機(jī)械的傳動(dòng)齒輪及渦輪蝸桿的潤(rùn)滑，按齒輪封閉形式的不同，齒輪傳動(dòng)裝置分為閉式和開(kāi)式兩種，相應(yīng)的齒輪油分別稱為工業(yè)閉式齒輪油和工業(yè)開(kāi)式齒輪油。工業(yè)齒輪油一般都是參照ISO標(biāo)準(zhǔn)，按照黏度和性能兩個(gè)方面進(jìn)行分類的。

a.工業(yè)齒輪油的黏度分級(jí)

我國(guó)工業(yè)齒輪油的黏度分級(jí)，按其40℃運(yùn)動(dòng)黏度的中心值分為68、100、150、220、320、460、680等7個(gè)等級(jí)（牌號(hào)）。

b.工業(yè)齒輪油的性能分類

按照使用場(chǎng)合的不同，ISO 6743-6：1990和ISO 12925-1：1996，把工業(yè)齒輪油分為工業(yè)閉式齒輪油和工業(yè)開(kāi)式齒輪油，工業(yè)閉式齒輪油均為連續(xù)潤(rùn)滑用油（飛濺、循環(huán)或噴射等），工業(yè)開(kāi)式齒輪油則均為間歇式或滴入式潤(rùn)滑用油。根據(jù)產(chǎn)品組成性能及使用范圍，GB／T 7631.7-1995把我國(guó)工業(yè)閉式齒輪油分為L(zhǎng)-CKB（抗氧防銹型齒輪油）、L-CKC（中負(fù)荷工業(yè)齒輪油）、L-CKD（重負(fù)荷工業(yè)齒輪油）、L-CKE（渦輪蝸桿油）、L-CKS（合成烴齒輪油）、L-CKT（合成烴極壓齒輪油）、L-CKG（普通齒輪潤(rùn)滑脂）七個(gè)等級(jí)；工業(yè)開(kāi)式齒輪油分為L(zhǎng)-CKH（抗氧抗腐瀝青型）、L-CKJ（極壓型）、L-CKL（極壓抗腐蝕齒輪潤(rùn)滑脂）和L-CKM（極壓抗腐蝕抗擦傷型）四種（為了避免與柴油機(jī)油混淆，第二個(gè)字母引進(jìn)K字）。（4）齒輪油的選用和更換

①車輛齒輪油

車輛齒輪油的選用一般從兩個(gè)方面考慮，一是根據(jù)齒輪類型、負(fù)荷大小和滑動(dòng)速度的高

低，選用相應(yīng)的CLC、CLD或CLE級(jí)齒輪油；二是根據(jù)最低環(huán)境溫度和最高操作溫度確定

油品的黏度等級(jí)。氣溫高、負(fù)荷大的齒輪可選用黏度較大的齒輪油。齒輪油的工作溫度不如

內(nèi)燃機(jī)油的工作溫度高，所以其使用期一般為內(nèi)燃機(jī)油的幾倍到十倍，為減少因季節(jié)變化而

造成的浪費(fèi)，可選用多級(jí)齒輪油。車輛齒輪油的品種選擇和黏度選擇。

環(huán)境溫度，℃ -57~10 -25~49 -15~49 -15~49 -12~49 -7~49

黏度級(jí)別 75W 80W/90 85W/90 85W/140 90 140

車輛齒輪油在長(zhǎng)期高溫和有氧環(huán)境下黏度會(huì)逐漸增加，其中的極壓抗磨劑會(huì)發(fā)生熱分解或水解產(chǎn)生酸性物質(zhì)使油品酸值增加，氧化產(chǎn)生的不溶物及磨損雜質(zhì)（如鐵含量的增加）會(huì)導(dǎo)致油品性質(zhì)惡化，此外，還會(huì)引起水分增加、抗泡性和抗乳化性變差等，所以要參照普通車輛齒輪油換油指標(biāo)SH／T 0475-1992（2003）進(jìn)行換油。

②工業(yè)齒輪油

工業(yè)齒輪油廣泛應(yīng)用在各行各業(yè)的齒輪傳動(dòng)裝置上，其選用一般從以下幾個(gè)方面考慮：根據(jù)應(yīng)用的特殊性確定類型，如開(kāi)式齒輪油、閉式齒輪油等。

根據(jù)齒面接觸應(yīng)力和使用工況確定質(zhì)量等級(jí)，如抗氧防銹齒輪油、中負(fù)荷、重負(fù)荷等，一般說(shuō)來(lái)質(zhì)量等級(jí)就高不就低，高檔油可用于低檔次場(chǎng)合，反之則不宜。

根據(jù)齒輪節(jié)線速度，使用溫度等因素確定油品黏度等級(jí)，如100、320等，速度高、使用溫度低時(shí)宜選用低黏度油。

工業(yè)齒輪油在使用過(guò)程中，會(huì)受到高溫、高負(fù)荷操作條件的變化及污染物的混入使油品變質(zhì)，主要表現(xiàn)在黏度增加、酸值增加、水分增加、生成油泥、抗泡性變差等而影響使用。齒輪油的種類和質(zhì)量不同、使用工況不同決定了換油周期也不同。一般用油量較小的齒輪箱，美國(guó)齒輪制造廠商協(xié)會(huì)（AGMA）推薦換油期為6個(gè)月或工作4000h；工況控制較好且沒(méi)有水汽混入時(shí)，推薦換油期為12個(gè)月或工作8000h。我國(guó)對(duì)L-CKC中負(fù)荷工業(yè)齒輪油和L-CKD重負(fù)荷工業(yè)齒輪油制訂了NB／SH／T 0586-2010換油標(biāo)準(zhǔn)。

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