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1、KMG0310-10 车辆齿轮油推荐导则 KMG0310-10 车辆齿轮油推荐导则 1 车辆齿轮油简介 车辆齿轮油应用于车辆的传动系统，传递发动机产生的动力，是车辆动力传递的关 键。质量好的车辆齿轮油可以减少动力传递过程中动能的损耗，保护齿轮，节能降耗。 质量不好的车辆齿轮油不仅无法传递动力，而且对齿轮造成严重破坏，甚至断齿，使车 辆瘫痪。 在过去 30 年中， 齿轮润滑油的发展主要体现在降低系统成本的同时提高油品性能： 从最初的硫化鲸鱼脂，到如今的高性能全合成齿轮油。在此期间，直接导致齿轮油配方 变化的原因是各类载重运输车辆的发展，同时也受到环境保护要求和政策法规的压力。 近年来，随着汽车工
2、业的发展，车辆设备性能结构的变化使车辆传动部位的润滑条 件较过去更为苛刻： （1）齿轮箱体积更小：由于使用者对燃油经济性的要求，汽车制造 商提高了后桥及变速箱传动功率密度，使齿轮箱内润滑油的容量变小，从而引起齿轮温 度和负荷提高。 （2）空气动力学设计：可以有效提高燃油效率，但同时使后桥及变速箱 周围的空气流速降低，有 OEM 报道，采用空气动力学设计可能使重负荷卡车手动变速箱 的工作温度提高 2530。 （3）缓冲器的使用：容易在齿轮齿尖产生剥坑。 （4）同步器 的广泛应用：在同步耐久性、抗点蚀、抗擦伤性能上对油品有进一步的要求。 随着汽车技术不断发展， 许多汽车制造厂商对汽车齿轮油的要求超
3、过现有的车辆齿 轮油标准，增加了 OEM 要求，并且变速箱和驱动桥用油有各自成体系的趋势，因此正确 推荐车辆齿轮用油十分必要，可有效保护齿轮设备及用户的经济利益。 2 车辆齿轮油分类 机械式传动系统主要由离合器、变速器、万向传动装置和驱动桥组成。其中万向传 动装置由万向节和传动轴组成，驱动桥由主减速器和差速器组成，见图。 齿轮油润滑的部位主要集中在变速箱和驱动桥。变速箱和后桥齿轮的材质和结构不 同，分开选油可保证变速箱密封件不泄露，铜部件不腐蚀及后桥齿轮得到充分润滑。车 辆齿轮油的选用主要可依照粘度和质量进行分类。 2.1 粘度分类 2.1 粘度分类 根据美国汽车工程师学会（SAE J306-
4、2005）最新的粘度分类（表 1） ，将车辆齿轮 油粘度等级由 1991 年的 7 个牌号增加到 11 个。 其中带尾缀“W”的低温环境用齿轮油， 根据齿轮油低温表观粘度达到 150PaS 的最高温度和 100时的最小运动粘度两项指 标，分为 70W、75W、80W、85W 四档，没有尾缀“W”齿轮油根据 100时的运动粘度范 围划分为 80、85、90、110、140、190 等六档。目前广泛使用的车辆齿轮油为满足车辆 齿轮油在温差大、条件苛刻的环境下使用的多级油。 原厂设备制造商们（OEM）对齿轮油提出了如后桥效率、温度控制、节能、传动性 能及其它方面的性能要求，使 SAE 对车辆齿轮油粘
5、度分类增加了 80 和 85 两个新的粘 度级别，且低粘度级别粘度指标降低，顺应了车用齿轮油朝着低粘度多级方向的发展趋 势，此外还增加了剪切安定性的指标，以保证齿轮油在使用过程中保持有效的粘度。 表表 1 美国汽车工程师学会（美国汽车工程师学会（SAE J306-2005）最新的粘度分类）最新的粘度分类 SAE 粘度级别 粘度 150000cp 最高温度 100粘度 cst 最小 1) 100粘度 cst 最大 70W 75W 80W 85W 80 85 90 110 140 190 250 -55 -40 -26 -12 - - - - - - - 4.1 4.1 7.0 11.0 7.0
6、11.0 13.5 18.5 24.0 32.5 41.0 - - - - 11.0 13.5 18.5 24.0 32.5 41.0 - 注：1)粘度指标必须在通过 CEC L-45-T-93(20 小时)剪切试验后仍然满足。 多级油的粘度级别及相应的高低温性能要求见表 2。 表 2 车辆齿轮油的主要品种-粘度分类 表 2 车辆齿轮油的主要品种-粘度分类 SAE 粘度级别 粘度 150000cp 最高温度 100粘度 cst 最小 100粘度 cst 最大 75W/80 75W/85 75W/90 80W/85 80W/90 80W/110 80W/140 85W/90 85W/110 85
7、W/140 85W/190 85W/250 -40 -40 -40 -26 -26 -26 -26 -12 -12 -12 -12 -12 7.0 11.0 13.5 11.0 13.5 18.5 24.0 13.5 18.5 24.0 32.5 41.0 11.0 13.5 18.5 13.5 18.5 24.0 32.5 18.5 24.0 32.5 41.0 - 2.2 质量分类 2.2 质量分类 根据齿轮油的用途和苛刻的工作条件，API 把车辆齿轮油分成 GL-1、GL-2、GL-3、 GL-4、GL-5、GL-6 等六个质量等级和 MT-1、PG-2 以及尚在讨论的 PM-1、PM-
8、2 试验 规格，见表 3。 表表 3 车辆齿轮油的主要品种车辆齿轮油的主要品种-质量分类质量分类 API 分类 油品类型 应用场合 GL-4 与已淘汰的 MIL-L-2105 规格相当 重负荷螺旋伞齿轮及缓和的双曲线齿轮 GL-5 与现行的 MIL-L-2105D 规格相当 高速冲击负荷、高速低扭矩和低速高扭矩下的 各类齿轮，特别是双曲线齿轮 MT-1(PG-1) 含热稳定剂和极压剂 重型卡车及公共汽车的手动变速箱 PG-2 尚在讨论中的 GL-5 的升级换代油 重型卡车和公共汽车后桥的螺旋伞齿轮和双曲 线齿轮 PM-1 尚在讨论中 带有同步器的轻型卡车及小轿车的手动变速箱 油 PM-2 尚在
9、讨论中 带有同步器的中型、重型卡车及小轿车的手动 变速箱油 API 的齿轮油 GL 使用性能分级有相应的规格。GL-4 油适用于主减速器是双曲线齿 轮的车辆，但负荷不超过 2000MPa，齿面滑移速度在 1.58m/s 的车；驱动桥为单准双 曲线齿轮、重负荷螺旋伞齿轮及缓合的双曲线齿轮，和美国军用规格 MIL-L-2105 齿轮 油的性能相当。 GL-5 的抗擦伤性能等于或优于标准齿轮油 RGO-110，油品质量符合美军规格 MIL-L-2105B（1962） 、MIL-L-2105C（1976） 、MIL-L-2105D（1987） 。 80 年代后期美国汽车工程师协会(SAE)、 美国材料
10、试验学会(ASTM)和美国石油学会(API) 开始考虑车辆齿轮油的换代问题，提出了 PG-1、PG-2 和 PM-1 三种规格的齿轮油， MT-1(API PG-1)是手动传动系统所用高于 GL-4 的齿轮油，用在重型卡车及公共汽车的 手动变速箱上，要求具有良好的热安定性、清净性、抗氧化性、抗磨性、抗泡性并和密 封材料及青铜件有良好的配伍性。PG-2、PM-1 规格尚在讨论中，PG-2 用于重型卡车的 后桥传动装置，是 GL-5 的升级换代油，该油应具有良好的热安定性、清净性、与密封 材料的配伍性，良好的抗剥落性能，抗擦伤性能要等于或优于 GL-5 油，并能保护铜金 属不腐蚀， 正式规格可能是
11、GL-7； 和GL-5相比， 增加了一个齿轮剥落试验(Mack Spalling) 和密封件适应性试验 D5662， 同时改进了原先 L-60 氧化试验的重复性和试验中的漏油问 题成为 L-60-1，增加了漆膜评分和油泥评分。目前剥落试验尚未正式公布，剥落试验由 于设备太复杂，重复性差，准备用 L-37 改变条件来做齿轮剥落试验。PM-1 则是用于小 轿车、轻型卡车的手动变速箱油，要求满足以下需要：良好的同步性能，-40下的低 温流动性，热氧化安定性，密封适应性，也考虑抗泡性、防腐蚀和抗点蚀等性能要求。 由于 MT-1 规格适用于非同步的重负荷变速箱，虽然 API MT-1 标准在北美相当普及
12、，但 在其它地区却难以普及。例如欧洲的商用车变速箱广泛使用同步器变速箱，同步性能限 制了 GL-5 和 MT-1 的使用。因此，随着同步器在新型手动变速箱上的广泛使用，新的手 动变速箱油评定方法和规格正在积极制定中。 近年来， SAE 向 ASTM 提出要求开发适用于 同步器式手动变速箱的新的油品规格， 简述了新规格的齿轮性能的要求。 ASTM 召集工作 组开会进行讨论，提出了商用车同步器式手动变速箱 PM-2 规格。PM-2 适用于带有同步 器的中、重型卡车手动变速箱和前驱动桥。PM-2 提供了目前 API GL-4、API MT-1 和所 建议的 PM-1 规格中没有的性能， 不仅适用于道
13、路/非道路车辆的同步/非同步手动变速 箱，以及中、重负荷速度下的锥齿轮和斜齿轮车轴，同时还可以用于驱动桥。达到 PM-2 要求的润滑油能够对超速、超重负荷的摩擦表面提供保护，具有良好的抗磨损性能、同 步性能、抗氧化性能和密封适应性。因此，PM-2 有望成为全球通用的手动变速箱规格。 目前国内汽车齿轮油分类有两种，一种按粘度分类，其分类标准参照 SAE 粘度分类 (SAE J306)执行，另一种是按使用性能分类，执行标准为 GB/T7631.7-1995，它与 API 分类的对应关系，具体如表 4 所列。 表 4 我国车辆齿轮油的详细分类（GB7631.7-1995） 表 4 我国车辆齿轮油的详
14、细分类（GB7631.7-1995） 代号 组成特性和使用说明 使用部位 相当 API 分类 CLC 普通车辆 齿轮油 精制矿油加抗氧剂、防锈剂、抗泡剂和少量 极压剂等制成，适用于中等速度和负荷比较 苛刻的手动变速器和螺旋伞齿轮的驱动桥 手动变速器、螺旋伞 齿轮的驱动桥 GL-3 CLD 中负荷车 辆齿轮油 精制矿油加抗氧剂、防锈剂、抗泡剂和极压 剂等制成，适用于在低速高扭矩、高速低扭 矩下操作的各种齿轮，特别是客车和其它各 种车辆用的准双曲面齿轮 手动变速器、螺旋伞 齿轮和使用条件不太 苛刻的准双曲面齿轮 驱动桥 GL-4 CLE 重负荷车 辆齿轮油 精制矿油加抗氧剂、防锈剂、抗泡剂和极压
15、剂等制成，适用于在高速冲击负荷、高速低 扭矩、低速高扭矩下操作的各种齿轮，特别 是客车和其它各种车辆的准双曲面齿轮 操作条件缓和或苛刻 的准双曲面齿轮及其 它各种齿轮的驱动桥 GL-5 3 车辆齿轮油的选用原则 正确选用车辆齿轮油要从两方面入手： 一方面要根据油品最低环境温度和传动装置 最高运行温度来确定油品的粘度等级；另一方面要根据齿轮类型、工作条件确定油品的 种类或质量等级如变速箱油或 GL-4、GL-5 等。 由于我国幅员广阔， 南北气候相差很大， 不能按同一模式来选择车辆齿轮油的粘度。 我国南方冬季温度很少低于-10，可全年使用 SAE90 和 SAE140 车辆齿轮油；北方地 区，为
16、适当延长换油期，避免季节换油造成浪费，可选用冬夏通用的多级油。黄河以南 地区可选用 85W/90、85W/140 车辆齿轮油；三北地区可选用 80W/90 车辆齿轮油；寒区 及严寒区选用 75W/90 车辆齿轮油。使用多级油（例如 85W/90、85W/140 或 80W/90、 80W/140 等）可以减少随季节换油造成的浪费（表 5） 。 表表 5 齿轮油粘度级别选用表齿轮油粘度级别选用表 环境温度/ 车辆齿轮油粘度级别 -5710 75W -2549 80W/90 -1549 85W/90 -1549 85W/140 -1249 90 -749 140 车辆齿轮油的选用原则可遵循以下几点： （1） 适宜的粘度：粘度过大，会使摩擦面发热，造成不必要的动力损耗；粘度过小， 由于离心力的作用，易使油从齿面甩掉，容易从油封漏油，而且油膜强度低，可能产生 大的磨损和烧结。一般卡车用油的粘度高于小轿车。 （2） 适中的极压性能：双曲线齿轮齿面滑动速度大，发生烧结的可能性大，所以要有 适度的极压性能，维持适当的承载性。但是，齿轮油
