文章编号:100223119(2004)0420055204车辆齿轮油标准化研究许淑艳(中国石化石油化工科学研究院,北京100083)摘要:介绍了国外车辆齿轮油有代表性的分类标准API1560和产品规格MIL-L-2105;欧洲和北美汽车制造商的用油要求;我国车辆齿轮油的产品研制、标准制订和使用情况。
提出近期我国车辆齿轮油标准化建议;采用API1560尽快制定我国相应的分类标准,依托G L-5技术基础提出G L-4产品规格,以规范我国车辆齿轮油的生产和使用。
关键词:车辆齿轮油;标准;研究中图分类号:TE626.38 文献标识码:A前言车辆齿轮油是润滑油重要的产品类别之一,主要用于各种车辆的手动变速器和驱动桥。
随着我国汽车工业的发展,汽车保有量迅速增加,对车辆齿轮油的需求量也越来越大,要求也在不断提高。
本文在调查国内外车辆齿轮油标准状况及国内生产情况的基础上,提出我国车辆齿轮油标准化工作的建议。
1 国外车辆齿轮油现状国际上,车辆齿轮油尚无统一的规格标准。
这主要是由于欧洲与北美的汽车在设计上有所不同,汽车制造商对车辆用油的要求也各有侧重,反映在油品规格上存在一些差异,难以统一。
因此,国际标准化组(ISO)也一直未发布车辆齿轮油的分类标准及产品规格,但世界各国基本上都认可美国石油学会(API)的使用分类,产品规格以美军规格(M IL)最有代表性。
1.1 API1560-1995汽车手动变速箱、手动驱动桥和后桥的使用分类最新的API1560车辆齿轮油使用分类是于1995年发布的,它包括G L-1、G L-2、G L-3、G L -4、G L-5、G L-6、M T-1等7个类别,分别适用于不同的操作状态和产品特性,详见表1。
1995年美国汽车工程协会(SAE)三技术委员会宣布[1]:由于配件或试验装置不存在,API车辆齿轮油使用分类中的G L-1、G L-2、G L-3、G L-6为无效分类,ASTM也不再保留与这些分类有关的性能试验;同时确认API G L-4、G L-5和M T-1为有效分类。
虽然G L-4的一些评定设备也不再生产,但在商业上仍用来描述这档油,SAE打算重新研究此分类的性能要求。
M T-1是在原有分类基础上增加的手动变速器用油类别,适用于客车和重型卡车上使用的非同步手动变速器,提供防止化合物热降解、部件磨损及密封件变坏的性能。
这些性能是API G L-4和G L -5所不具有的。
随着汽车工业的发展,汽车制造商对齿轮油的寿命和热稳定性提出了更高的要求,手动变速器油与驱动桥用油也有各成体系的趋势。
1.2 美军规格MI L-L-2105多效齿轮油美军车辆齿轮油的规格演变过程见表2。
美军早在1950年就制订了车辆齿轮油规格M IL-L-2105,其评定项目主要包括:L-13、L-19、L-20、L-21等4齿轮台架试验,相当于APIG L-4油。
60年代前后,由于用于G L-4性能评定的齿轮试验件工厂不再生产,评定方法也不再可行,美军采用了新的齿轮评定方法:L-33、L-37、L-42、L -60,提高了产品性能要求,并于1962年将该标准修订为M IL-L-2105B,这是G L-5的最初规格。
1976年该标准修订为M IL-L-2105C,用多级油取代了单级油。
1987年修订的M IL-L-2105D与M IL-L-2105C的主要区别在于允许使用再生油做基础油。
美国石油学会(API)认为,满足美军规格M IL-L-2105D的齿轮油即为API G L-5,也就是说M IL-L-2105D是G L-5的代表性规格。
收稿日期:2004-06-30。
作者简介:许淑艳(1966-),女,工程师,1987年毕业于北京石油化工学院化工分析专业,现从事石油产品和润滑剂标准化工作,主要负责有关齿轮油标准化的技术归口工作。
2004年8月Aug.2004 润 滑 油Lubricating Oil第19卷第4期Vol.19,No.4 目前美军最新规格已发展为M IL-L-2105E (1997),相当于M IL-L-2105D(G L-5)加API M T-1,即在G L-5基础上提出防止化合物热降解、部件磨损及密封件变坏的性能。
表1 API汽车手动变速器和驱动桥润滑剂使用分类类 别使 用 说 明G L-1适用于极温和的操作状态,直馏或精制矿物油就可满足要求,可加入抗氧剂、防锈剂和抗泡剂改善其性能G L-2 适用于在G L-1不能满足的负荷、温度和滑动变速下工作的汽车蜗轮后桥齿轮的润滑,此类产品含有抗磨剂、油膜强度改进剂,以保护蜗轮齿轮G L-3 适用于速度和负荷比较苛刻的汽车手动变速箱及较缓和的螺旋伞齿轮驱动桥,此产品的承载能力高于G L-1和G L-2,但低于G L-4G L-4 适用于速度和负荷比较苛刻的螺旋伞齿轮和较缓和的双曲线齿轮的润滑,可用于手动变速器和驱动桥尽管该分类仍在商业上用于描述此类产品,但用于性能评定的设备已不再可得G L-5 适用于在高速冲击负荷、高速低扭矩和低速高扭矩下操作的各种齿轮,特别是准双曲线齿轮,按MIL-L-2105D鉴定的齿轮油满足API G L-5的使用规定G L-6 适用于具有极高小齿轮偏置设计的齿轮润滑,这种设计特别要求超过G L-5的防止齿轮擦伤的性能,原API G L-6的试验设备已不存在M T-1适用于客车和重型卡车上使用的非同步手动变速器,提供防止化合物热降解、部件磨损及密封件变坏的性能,这些性能是API G L-4和G L-5所不具有的表2 美军车辆齿轮油的规格演变规 格MIL-L-2105(1950)MIL-L-2105B(1962)MIL-L-2105C(1976)/MIL-L-2105D(1987)MIL-L-2105E(1997)8090140809014075W80W/9085W/14075W80W/9085W/140表观粘度达150Pa・s时的温度/℃-40-26-12-40-21-12成沟点/℃≤-35-18-18-35-18-18-45-35-20-45-35-20铜片试验(121℃,3h)/级≤2C2C33泡沫特性(24-93.5-24℃)/m L/m L300-50-300300-50-30020-50-2020-50-20齿轮台架试验 锈蚀试验L-13、L-21通过CRC L-33通过CRC L-33通过CRC L-33通过 承载能力试验L-20通过CRC L-37通过CRC L-37通过CRC L-37通过 齿轮擦伤试验L-19通过CRC L-42通过CRC L-42通过CRC L-42通过 热氧化稳定性CRC L-60通过CRC L-60通过CRC L-60、L-60-1通过满足API使用分类 G L-4G L-5G L-5多级油/允许使用再生油G L-5+、M T-11.3 国外车辆齿轮油的使用情况欧洲与北美的汽车在设计上有所不同,欧洲较为注重节能,汽车设计向小型化发展,并且由于欧共体各国车辆自由通行,车速设计比较高,转速可达5000～6000r/min(美国则在3000～4000r/min左右),另外要求延长油品换油期,甚至要求同寿命油。
还有,欧洲汽车多为前桥驱动,前桥中装有同步器,欧洲同步器与美国不同,美国的同步器由一组摩擦片组成,而欧洲的同步器由一组黄铜环组成,为使同步器能正常工作,变速箱油必须保护铜环不会有过分的腐蚀和磨损,此外变速箱油还具备良好的摩擦特性。
因此欧洲汽车公司对车辆齿轮油的要求是在G L-4、G L-5油基础上增加内部要求,如:同步器、密封件、抗氧性和抗剪切性等试验。
由此可见欧洲的汽车齿轮油要求高于美国。
表4是欧洲轿车制造厂对齿轮油的要求。
欧洲市场车辆齿轮油年需要量为30万t,其中G L-4(包括G L-4+厂商要求)约占总量的24%;G L-5油占75%以上;美国各大汽车制造厂普遍采用G L-5油,其用量占总量的90%左右,其余为G L-4和M T-1油。
需要说明的是:由于G L-4的评定设备不再生产,性能评定无法进行,原产品规格已失去意义,润滑油和添加剂供应商为了满足市场需求,几十来年普遍采用通过G L-5台架试验的添加剂配方剂量减半生产G L-4。
65 润 滑 油 2004年第19卷表4 欧洲轿车制造厂对齿轮油的要求轿车制造厂变速箱后桥Renault G L-5(加内部试验)同寿命油80WG L-5(加内部试验)85W/140、80W/140Fiat G L-4(加内部试验)80W/90G L-5(加内部试验)90、85W/140、80W/140VW G L-4(加内部试验)75W、75W/90G L-5(加内部试验)90、75W/90Ford G L-4(加内部试验)80WG L-5(加内部试验)90GM G L-4(加内部试验)80WG L-5(加内部试验)902 我国车辆齿轮油的现状2.1 车辆齿轮油分类标准在我国,每种润滑剂产品的品种和代号都是由其分类标准确定的。
80年代以来,我国参照ISO标准制定了一系列润滑剂及其相关产品的分类标准,但由于ISO没有制定车辆用油的分类标准,使得我国车辆齿轮油的分类工作经历了一些曲折。
最初是在80年代末,采用ISO的齿轮分组符号C,参照API使用分类制定了我国车辆齿轮油分类标准G B/T7631.7-89。
该分类标准包括3个产品品种,代号为:CLC、CLD、CL E,并在附录中给出“车辆齿轮油的详细分类与API使用分类的对应关系”:CLC对应G L-3,CLD对应G L-4,CL E对应G L-5。
1990年ISO发布了C组齿轮油的分类标准ISO6743.6,该标准只包括工业齿轮油的分类,未给出车辆齿轮油的分类。
由于采用国际标准的要求,我国于1995年等效采用ISO6743.6-1990修订了G B/T7631.7-89,新标准G B/T7631.7-1995取消原来的车辆齿轮油分类,只规定了工业齿轮油的分类,因此车辆齿轮油又处于没有分类标准的状态,这种反复在一定程度上造成车辆齿轮油产品名称和代号使用的不规范。
2.2 国内车辆齿轮油产品标准五六十年代,由于我国工业设备和车辆均沿用苏联50年代的设计和制造方法,因而在润滑剂方面也是沿用苏联的品种和牌号。
我国曾参照苏联标准制定过2个车辆齿轮油产品标准即:SY1103-59“齿轮油”和SY1102-60“双曲线齿轮油”,均属渣油型产品,质量水平较差,已于80年代废除。
80年代初,为改进解放牌、跃进牌等汽车长期使用渣油型齿轮油的状况,研制生产了馏分型的普通车辆齿轮油,制定了行业标准SH0350-92“普通车辆齿轮油”,其质量等级基本相当于API G L-3水平。