減摩劑、油性劑在RV90型減速機(jī)專用蝸輪蝸桿潤滑油中的應(yīng)用研究

曾玉芬，劉文

（1.益田潤石（北京）化工有限公司，北京 100043;2.中國石化石油化工科學(xué)研究院，北京 100083）

減摩劑、油性劑在RV90型減速機(jī)專用蝸輪蝸桿潤滑油中的應(yīng)用研究

曾玉芬1，劉文2

（1.益田潤石（北京）化工有限公司，北京 100043;2.中國石化石油化工科學(xué)研究院，北京 100083）

以320#聚醚類合成油為基礎(chǔ)油，選擇如下減摩劑、油性劑:含磷化合物類摩擦改進(jìn)劑、二聚酸、油酸乙二醇酯、硬脂酸丁酯、硫化烯烴棉籽油、二烷基二硫代磷酸氧鉬等潤滑劑，在工藝和技術(shù)條件都相同的情況下，制備了幾種RV90型減速機(jī)專用蝸輪蝸桿潤滑油試驗(yàn)油樣。文章采用四球機(jī)試驗(yàn)和RV90型減速機(jī)臺(tái)架評(píng)定試驗(yàn)作為主要測試手段，通過檢測試驗(yàn)油樣的減摩抗磨性能來間接判定減摩劑、油性劑的優(yōu)劣。減摩抗磨性能檢測表明上述潤滑劑可以有效提高RV90型減速機(jī)專用蝸輪蝸桿潤滑油的摩擦學(xué)性能，其中含磷化合物類摩擦改進(jìn)劑、二聚酸與硬脂酸丁酯復(fù)配使用的效果最佳。

減摩劑;油性劑;蝸輪蝸桿潤滑油;減摩抗磨性

0 引言

RV90型減速機(jī)是蝸輪蝸桿減速機(jī)家族中比較常見的減速機(jī)之一，它由蝸桿和蝸輪組成，具有傳動(dòng)平穩(wěn)、振動(dòng)、沖擊和噪音均小，減速比大，通用性廣的特點(diǎn)，能與各種機(jī)械設(shè)備配套使用。RV90型減速機(jī)具有較好的自鎖性，能以單級(jí)傳動(dòng)獲得較大的傳動(dòng)比，結(jié)構(gòu)緊湊、能使有制動(dòng)要求的機(jī)械設(shè)備節(jié)省制動(dòng)裝置。RV90型減速機(jī)的蝸輪蝸桿多采用青銅或黃銅的蝸輪和鋼蝸桿匹配，不同材質(zhì)的摩擦副之間的摩擦以滑動(dòng)摩擦為主，該摩擦?xí)构ぷ鞲苯?jīng)常處于邊界摩擦狀態(tài)，易形成卡咬，即產(chǎn)生邊界摩擦磨損，由此而引發(fā)減速機(jī)齒輪箱噪音、振動(dòng)及齒輪箱溫度升高等問題?；瑒?dòng)摩擦的滑速大，負(fù)荷能力也大，伴有試擦運(yùn)動(dòng)，故對(duì)油品的潤滑性要求較高，因此，用于RV90型蝸輪蝸桿減速機(jī)工作特性的蝸輪蝸桿油中的減摩劑和油性劑的選擇就顯得尤為重要。本文通過在實(shí)驗(yàn)室的評(píng)定設(shè)備四球摩擦試驗(yàn)機(jī)上對(duì)試樣進(jìn)行抗磨性檢測，同時(shí)在應(yīng)用設(shè)備RV90型減速機(jī)上進(jìn)行臺(tái)架評(píng)定試驗(yàn)，初步找到了兩種試驗(yàn)?zāi)Ｊ街g的關(guān)聯(lián)性，對(duì)減摩劑和油性劑在RV90型減速機(jī)專用蝸輪蝸桿潤滑油中的應(yīng)用有一定的指導(dǎo)作用。

RV90減速機(jī)的蝸輪蝸桿在工作負(fù)荷增加，并且增加到一定數(shù)值的工況下，會(huì)使摩擦副黏著、焊接，也就是會(huì)處于接近卡死區(qū)域，本文中的試驗(yàn)油樣已在之前的研制試驗(yàn)當(dāng)中進(jìn)行了極壓劑的研發(fā)工作，并且已添加了固定的極壓潤滑劑復(fù)配本文中所列的減摩劑、油性劑解決油樣的極壓性能，因此，本文不再討論極壓劑的應(yīng)用。同樣，本文實(shí)驗(yàn)油樣中均添加了防銹、抗氧、抗泡劑等功能性添加劑，解決了其他功能問題，本文亦不再討論這幾種功能性添加劑的選擇問題。

1 試驗(yàn)設(shè)備、試驗(yàn)參數(shù)及原理

1.1 四球摩擦試驗(yàn)試驗(yàn)設(shè)備、試驗(yàn)參數(shù)及原理

四球試驗(yàn)的試驗(yàn)設(shè)備為廈門天機(jī)自動(dòng)化有限公司生產(chǎn)的MS－800摩擦試驗(yàn)機(jī)，最大無卡咬負(fù)荷PB（N）、綜合磨損指數(shù)ZMZ（N）試驗(yàn)方法按照GB/T 3142測定，磨斑直徑按照SH/T 0189測定。四球試驗(yàn)用鋼球?yàn)閺纳虾ｄ撉驈S生產(chǎn)的國家GB 308II級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，Φ12.7 mm的GCr15軸承鋼鋼球。最大無卡咬負(fù)荷測試是在試驗(yàn)條件下不發(fā)生卡咬的最高負(fù)荷，綜合磨損指數(shù)（ZMZ值）的測試試驗(yàn)主要參數(shù)是轉(zhuǎn)速1400～1500 r/min，時(shí)間10 s。磨斑直徑測試試驗(yàn)主要參數(shù)為轉(zhuǎn)速1200 r/min，負(fù)荷392 N，時(shí)間60 min，室溫。磨斑直徑采用光學(xué)顯微鏡測量三個(gè)底球磨斑直徑（WSD）的算術(shù)平均值。

本文試驗(yàn)是依據(jù)減摩劑和油性劑可以在摩擦副表面形成物理吸附和化學(xué)吸附，并形成物理吸附潤滑膜或化學(xué)反應(yīng)膜，來有效地防止摩擦副由邊界摩擦產(chǎn)生卡咬和摩擦發(fā)熱，使摩擦副長期平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)。按照GB/T 3142法進(jìn)行摩擦磨損評(píng)定試驗(yàn)，負(fù)荷按照負(fù)荷增量表遞增，得到一系列負(fù)荷和對(duì)應(yīng)的鋼球平均磨痕直徑，在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)上做圖，可得到如圖1的線段ABCD，AB段的磨損和赫茲線幾乎平行，這一段摩擦副屬于無卡咬區(qū)域;隨著負(fù)荷的增加，BC段的磨損急劇增加，摩擦副之間會(huì)發(fā)生部分卡咬，本文試驗(yàn)即研究和解決BC段的摩擦磨損問題;至于更大負(fù)荷的增加，摩擦副之間的磨損接近卡死區(qū)域，直到最后燒結(jié)，CD段本文已在之前極壓劑選擇的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，固定了極壓劑來解決該問題，因此本文不再討論該問題。

圖1 磨損－負(fù)荷曲線

1.2 RV90型減速機(jī)臺(tái)架評(píng)定試驗(yàn)

在四球?qū)嶒?yàn)的基礎(chǔ)上，將試驗(yàn)油樣與參比油樣依次加入浙江溫州歐勝傳動(dòng)機(jī)械有限公司生產(chǎn)的RV90型蝸輪蝸桿減速機(jī)做臺(tái)架評(píng)定試驗(yàn)，對(duì)試驗(yàn)油樣的抗磨性進(jìn)行對(duì)比測試，該實(shí)驗(yàn)主要是通過紅外測溫儀、噪聲測定儀分別監(jiān)測加有試驗(yàn)油樣與參比試樣的RV90型蝸輪蝸桿減速機(jī)的齒輪箱的溫度和噪聲，對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果以判定研制油樣的抗磨損性能，進(jìn)而間接判定減摩劑、油性劑的優(yōu)劣。

2 減摩劑、油性劑的選擇及潤滑性能考察

考慮到黏溫性能，本文試驗(yàn)油樣均以320#聚醚類合成基礎(chǔ)油作為基礎(chǔ)油進(jìn)行試驗(yàn)。本文選擇含磷化合物類摩擦改進(jìn)劑（M－1）、二聚酸（M－2）、油酸乙二醇酯（M－3）、硬脂酸丁酯（M－4）、硫化烯烴棉籽油（M－5）、二烷基二硫代磷酸氧鉬（M－6）六種添加劑作為試驗(yàn)油樣的減摩劑、油性劑，將他們作為單劑或者以一定的組合進(jìn)行復(fù)合，在抗氧劑等其他添加劑配比和技術(shù)條件都不變的情況下，制備潤滑油試驗(yàn)油樣進(jìn)行四球摩擦試驗(yàn)和RV90型減速機(jī)模擬臺(tái)架試驗(yàn)，為了研究減摩劑、油性劑的作用，把不加減摩劑、油性劑的其他添加劑配比和技術(shù)條件都一樣的潤滑油樣作為參比油樣，參比油樣名稱為M0。

試驗(yàn)樣品在四球機(jī)上摩擦磨損試驗(yàn)考察結(jié)果見表1。

表1 減摩劑、油性劑在四球機(jī)摩擦磨損試驗(yàn)考察結(jié)果

續(xù)表

由表1可以看出，添加單劑M－1、M－2、M－4的試樣的D40N60min、PB值、ZMZ值的測試結(jié)果都高于參比樣以及添加單劑M－3、M－5、M－6的試樣，在此基礎(chǔ)上，將含磷化合物類摩擦改進(jìn)劑（M－1）、二聚酸（M－2）、硬脂酸丁酯（M－4）這三種潤滑劑采用正交試驗(yàn)法進(jìn)行復(fù)合，配制油樣M7、M8、M9、M10。測試結(jié)果表明:添加劑M－1、M－2和M－4復(fù)合配制的油樣M10的D40N60min、PB值、ZMZ值較參比油樣M0有很大幅度的提高，且比其他油樣的測試結(jié)果都高，測試結(jié)果表明含磷化合物類摩擦改進(jìn)劑（M－1）、二聚酸（M－2）和硬脂酸丁酯（M－4）三者復(fù)配，有較強(qiáng)的協(xié)同作用。

同時(shí)，將本文所有試驗(yàn)油樣與參比油樣依次加入浙江溫州歐勝傳動(dòng)機(jī)械有限公司生產(chǎn)的RV90型蝸輪蝸桿減速機(jī)做臺(tái)架評(píng)定試驗(yàn)，對(duì)本文試驗(yàn)油樣的抗磨損性能再在應(yīng)用設(shè)備上進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，主要是通過采用紅外測溫儀、噪聲測定儀分別監(jiān)測加有試驗(yàn)油樣與參比試樣的RV90型蝸輪蝸桿減速機(jī)的齒輪箱溫度以及噪聲變化情況來對(duì)比判定研制油樣的抗磨損性能，進(jìn)而間接判定減摩劑和油性劑的優(yōu)劣。研制油品在RV90減速機(jī)上的模擬臺(tái)架試驗(yàn)考察結(jié)果見表2。

表2 減摩劑、油性劑在RV90減速機(jī)上的模擬臺(tái)架試驗(yàn)考察結(jié)果

從表2可以看出，加有油樣M1、M2、M4的RV90型減速機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)期間，齒輪箱的溫度、噪音都較參比油樣的溫度、噪音低，油樣M1、M2、M4在齒輪箱內(nèi)工作前后的運(yùn)動(dòng)黏度、閃點(diǎn)變化值也都低于參比油樣M0。反之，加有M3、M5、M6的RV90型減速機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)期間齒輪箱的溫度、噪音都較加有參比油樣M0時(shí)的溫度、噪音高。將含磷化合物類摩擦改進(jìn)劑（M－1）、二聚酸（M－2）、硬脂酸丁酯（M－4）這三種添加劑復(fù)合制備的油樣M7、M8、M9、M10與參比油樣相比，加有油樣M10時(shí)，RV90型減速機(jī)齒輪箱運(yùn)轉(zhuǎn)期間的溫度、噪音都較其他試驗(yàn)油樣與參比油樣時(shí)的都低。

綜合四球機(jī)和減速機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)評(píng)定結(jié)果可以看出，油樣M10的減摩、抗磨損性能最好。加有添加劑M－1、M－2、M－4的試驗(yàn)油樣可以明顯改進(jìn)參比油樣的減摩、降噪等性能，這三種添加劑復(fù)配使用，試驗(yàn)油樣的抗磨損效果和潤滑效果更好。

3 研制油品的性能分析評(píng)定結(jié)果

本文RV90型蝸輪蝸桿減速機(jī)專用潤滑油試驗(yàn)油樣以蝸輪蝸桿油的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SH/T 0094（L－CKE/P）為技術(shù)指標(biāo)，具體分析評(píng)定結(jié)果見表3。

表3 SH/T 0094（L－CKE/P）蝸輪蝸桿潤滑油的性能指標(biāo)與評(píng)定結(jié)果

4 結(jié)論

（1）在基礎(chǔ)油中加入含磷化合物類摩擦改進(jìn)劑（M－1）、二聚酸（M－2）、硬脂酸丁酯（M－4）可以優(yōu)化聚醚類基礎(chǔ)油的摩擦學(xué)性能，提高其減摩抗磨的能力。

（2）含磷化合物類摩擦改進(jìn)劑（M－1）、二聚酸（M－2）和硬脂酸丁酯（M－4）三者復(fù)配，有較強(qiáng)的協(xié)同作用。使用的效果優(yōu)于單劑以及其他復(fù)配方式的減摩抗磨效果。

（3）可以通過改變抗磨劑的組成來改變RV90型蝸輪蝸桿減速機(jī)專用潤滑油的抗磨性能，在此種潤滑油中，減摩劑、油性劑、極壓劑為主劑，輔以適當(dāng)?shù)目寡鮿┖涂古輨┑裙δ苄蕴砑觿┧兄频挠推返母黜?xiàng)性能可以通過油品的應(yīng)用試驗(yàn)，能解決RV90型減速機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的溫升和噪音問題。

（4）研制油品的四球機(jī)試驗(yàn)測試結(jié)果與在RV90減速機(jī)上的臺(tái)架試驗(yàn)測試結(jié)果具有較高的對(duì)應(yīng)性，四球機(jī)測試出抗磨性效果較佳的油品，在減速機(jī)上的應(yīng)用效果也極佳。

（5）研制油品的各項(xiàng)指標(biāo)可以達(dá)到蝸輪蝸桿油的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SH/T 0094－1991（2007）、蝸輪蝸桿油（L－CKE/P）標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)指標(biāo)要求。

［1］董俊修.潤滑原理及潤滑油［M］.北京:中國石化出版社，1998.

［2］黃文軒.潤滑劑添加劑應(yīng)用指南［M］.北京:中國石化出版社，2003.

［3］GB/T 3142－1982潤滑劑承載能力測定法（四球法）［S］.

［4］SH/T 0189－1992潤滑油抗磨損性能測定法（四球機(jī)法）［S］.

［5］SH/T 0094－1991（2007）蝸輪蝸桿油［S］.

［6］董青.極壓型蝸輪蝸桿油系列產(chǎn)品的研制與應(yīng)用［J］.潤滑油，2002，17（6）:22－27.

［7］夏延秋，丁津秋，馬先貴，等.幾種減摩添加劑對(duì)鋼－銅摩擦副的磨損性能試驗(yàn)研究［J］.潤滑與密封，1999（1）: 40－41.

［8］Lawrence G，Ludwig Jr.Properties of Enclosed Gear Drive Lubricants［J］.Chief Chemist/Technical Director for Schaeffer Manufacturing in St.Louis，Missouri，2001，5:28－33.

［9］Dennis A，Lauer P E.The Sense of Synthetics in Worm Gear Lubrication［J］.Gear Solutions，2004（8）:20－29.

App lication Research on Fric tion－Reducing Agent and Oiliness Agents in SpecialWorm Gear Lubricant for RV90 Reducer

ZENG Yu－fen1，LIU W en2
（1.Masuda Rissoil（Beijing）Chem ical＆Industrial Co.，Ltd.，Beijing 100043，China; 2.SINOPEC Research Institute of Petroleum Processing，Beijing 100083，China）

Taking 320#synthetic oilas base oiland phosphorus－containing friction m odifier，dimeracid，ethylene glycololeate，butyl stearate，sulfurized olefin cotton oil and sulphurized oxym olybdenum dithiophosphate，etc.as friction－reducing agent and oiliness agents，severaloilsam ples for RV90 specialw orm gear lubricantw ere prepared under the same process and technical condition.In this article，four－ball test and RV90 reducer bench evaluation test w ere used as the m ain test m ethods to judge the quality of friction－reducing agent and oiliness agents by testing the friction－reducing and antiw ear properties of oil sam ples.The test show ed that the above additives can effectively im prove the tribological properties of RV90 specialw orm gear lubricant，among them，the combination of phosphorus－containing friction modifier，dimer acid and butylstearate has better synergistic effect.

friction－reducing agent;oiliness agent;w orm gear lubricant;friction－reducing and antiw ear property

TE624.82

A

1002-3119（2012）06-0011-04

2012－05－03。

曾玉芬（1981－），女，助理工程師，2005年畢業(yè)于西北師范大學(xué)化學(xué)工程與工藝專業(yè)，現(xiàn)主要從事于潤滑油添加劑及高性能金屬加工液、潤滑油脂的制備與應(yīng)用研究工作。