吳成攀（pān） 高揚 段辰宸
（中車戚（qī）墅堰機車車輛工藝研究所有限（xiàn）公司，江蘇常州，213011）
摘 要：本文以超低溫高速齒（chǐ）輪（lún）箱為試驗對象，基於超低溫試驗方法和試驗模式，測試了不同品牌潤滑油潤滑（huá）下的齒輪（lún）箱軸承溫度和溫升速率（lǜ），通過擬合溫度數據曲線，對比分析潤滑油黏溫特性和低溫性（xìng）能指標，綜合評估超低溫齒輪箱潤滑油性（xìng）能並得出結論：相同粘度等級下擁有較低運（yùn）動粘度、較大粘度（dù）指數的潤滑油能夠為齒輪（lún）箱（xiāng）在超低溫高速運用環境下提供更（gèng）好的潤滑條件。
關鍵詞：超低溫；高速齒輪箱；溫升（shēng）速（sù）率
1 前（qián）言
截止到（dào）目前（qián）中國CRH高速動車（chē）組能夠在高溫（+40℃）、高寒（-40℃）地區滿足300km/h持續、穩定運營需求。
本文針對-45℃超低溫運用工況，通過分析齒輪箱低（dī）溫試驗數據，對比潤滑油本身黏溫特性，綜合評估超低溫工況下齒輪箱（xiāng）潤滑油性能（néng）。
2 潤滑油低溫性能試驗方法
以某（mǒu）時速360公裏超（chāo）低溫齒輪箱為研（yán）究對象，使用低溫環境箱開展（zhǎn）-45℃環境（jìng）下的潤滑油低溫性能（néng）測試。
試驗方（fāng）法：通過（guò）測試低溫工況下的軸承和潤滑油的溫升速率和溫升（shēng）大小評估產品低溫潤滑的可靠性；低溫工況下，潤滑油（yóu）較快的溫升速率能夠保證齒輪箱潤滑油較快（kuài）的升溫，溫度升高後提高潤滑油的（de）流動性，提升潤滑油的潤滑可靠性。
試驗對象：某超低溫齒輪箱；
試驗潤滑（huá）油：某B/某F/某K潤滑油；
試驗模式：在齒輪箱油位下線（xiàn）時，按照規定加速度將轉速升至齒輪箱的Z高運營轉（zhuǎn）速，正反轉各運（yùn）轉一次。
3 潤滑油低溫試驗數據分析
齒輪箱低溫試驗過程，監控軸承、潤滑油和環境箱的（de）溫度及溫升速率。數據（jù）中（zhōng）RT代表環境溫度，GW代表輸出軸車輪側溫（wēn）度，GM代表輸出軸電（diàn）機側溫度，PW代表輸入軸車輪側溫度，PM代表輸入軸電機側溫度，OIL代表潤滑（huá）油溫度。例如某F品牌潤滑油-45℃低溫反轉測試的監控溫度曲線和溫升速率曲線如下圖所示。
試驗過程對某B/某F/某K潤滑油分別開展了-45℃低溫啟動試驗測試，下表為不同潤滑油低溫測試的溫（wēn）升和溫升速率數據對比。
分析試驗數據（jù），3種潤滑油在-45℃工況下均能夠實現對齒輪箱的（de）潤滑，但在（zài）溫升情況和溫升速率方麵有一定的差異。其中（zhōng）B油和K油在溫升速率和Z終溫度方麵數值相當（dāng），F油相對B油和K油溫升速（sù）率和Z終溫度偏低。
4 潤滑油性能對比（bǐ）分析
潤滑油在齒（chǐ）輪箱內（nèi）部起著重要（yào）作用：需要滿足在不同溫度和載荷（hé）條件下對齒輪、軸承滾子、保持架等重點摩擦副（fù）的抗磨、防鏽、冷卻、清潔等要求。
下表是本測試中三個齒輪箱潤滑油（yóu）的物化參數對（duì）比。
本測試中三種潤（rùn）滑油都是滿（mǎn）足APIGL-5規格、粘度級別75W-90的合成型車輛齒（chǐ）輪油。具有很（hěn）好的極（jí）壓抗磨性能和優越的粘溫特性。
深入比較三種（zhǒng）油，B油和K油性（xìng）能較為（wéi）接（jiē）近，F油指標略低。盡管都（dōu）屬（shǔ）於75W-90級別的車輛齒（chǐ）輪油，B和K油的運動粘度要較之（zhī）F油更低，但兩者的粘（zhān）度指數VI卻（què）比F油更高。這會給（gěi）B和K油（yóu）帶來更好的高低溫性能。
運動粘度是反映潤滑油流（liú）動性的重要（yào）指標，運動粘度越低（dī），油液流動越快。相對更低的運動粘度，可以在保證足夠油膜厚度的同時，潤滑油更（gèng）易流動，有利於高溫（wēn）下的散熱（rè）和低溫下油膜的快速形成。
粘度指數是反映潤滑油的運動粘度隨著溫度變化而（ér）變化的程度。粘度指數越高，油液（yè）的運動（dòng）粘度隨溫度變化而變化就越小。相對更高的粘度指數，可以（yǐ）讓潤滑油的運動粘度更穩定，高溫下油膜不至於（yú）過（guò）薄而破裂，低溫下油（yóu）液不至於粘度過高而難以流動。
表5比較了在不同溫度（dù）下，三種齒輪油的運動粘度變化比較。結果發現，當溫（wēn）度下降時，三種油（yóu）的運動粘度均在顯著下（xià）降，表（biǎo）明流動性開始（shǐ）變（biàn）差。但（dàn）是（shì）三（sān）者的（de）下降速率有明顯不同，尤其在低溫區間（-10～-40°C）內。油B和油K的運動粘度下（xià）降速率較小且接近，當溫度降至-40°C時，仍然保持較好流動（dòng）性。油F的運動粘度下降速（sù）率很大，到-40°C時已經無法計算（suàn）其運動粘度。
5 結論
通過對齒輪箱低溫試驗的溫升分析，結合潤滑油的粘度指數綜合評估：低溫工況下更（gèng）好地流（liú）動性（xìng）能夠為（wéi）齒輪箱低溫啟動（dòng）帶來有利影響，潤滑油的快速升溫，提升了齒輪箱的低溫工況下的潤滑可靠（kào）性；試驗過程中選擇的某B和某K潤滑（huá）油，在粘度指數上有著相似的性能參數，與試驗結果相一致；相對某F潤滑油，能夠為齒輪箱低（dī）溫工況的運用提供了更好（hǎo）地潤滑效果。
對比潤滑油的粘度（dù）指（zhǐ）數和齒輪箱溫升（shēng）情況，超低（dī）溫工況下齒（chǐ）輪（lún）箱潤滑油的選擇更傾向（xiàng）於相同粘度等級下（xià）更（gèng）低運動（dòng）粘度、更大粘度（dù）指數的低（dī）溫潤滑油。例如本項目測試產品優先推薦某B和某K品牌潤（rùn）滑油。
來源：《山東工業技術》2017年19期
