摘要：文章在简要介绍目前世界车辆和工业齿轮油最新规格发展的同时，着重分析了齿轮技术对齿轮润滑产品在密封适应性，抗磨耐久性、防滑性、抗点蚀、清净性等方面的性能要求及对规格发展的影响，提出了未来我国齿轮润滑技术发展方向及对润滑行业发展的建议

十一五期间，中国齿轮行业进入快速发展时期，总产值已经有250亿元增长到500亿元，再次成为国民经济的热点和亮点。就市场需求与生产规模而言，中国齿轮行业在全球排名已超过意大利，居世界第四位^[1]。齿轮行业的快速增长，为我国齿轮润滑行业带来勃勃生机的同时，也对国内齿轮润滑技术发展带来新的挑战。目前的国内市场，国外性能优异的齿轮润滑产品占领绝大部分的高端市场，并紧跟OEM的技术发展步伐。而国内齿轮油规格发展缓慢，与国外差距较大。本文在介绍齿轮油技术发展及最新规格的同时，着重分析了车辆及工业齿轮传动装备的技术发展对齿轮油新的性能要求，在经济全球化的今天，未来环保和节能的理念将深入到各个行业，齿轮油技术发展不可避免要尊重这一主题，润滑油制造商需在激烈的竞争中为用户提供有保障的低成本的润滑产品。此外，国内润滑油制造商应加强与OEM的战略合作，建立自己的油品规格标准。

1 车辆齿轮油润滑技术发展

汽车工业是车辆齿轮最重要的下游行业之一，也是技术发展最活跃的行业。载重运输车辆传动装置设计变化主要是自动化及限滑型后桥的采用。重负荷齿轮箱及限滑差速器的广泛使用将对润滑产品的性能提出更高要求。另外，流线型汽车及更低的底盘设计减少了风的阻力，并提高了燃料经济性，但同时也使通过后桥和变速箱的空气流量减少。而起冷却作用的空气流量减少可能会是后桥和变速箱的工作温度高于10年前的车辆。这样的温度可能导致油品氧化和密封件老化的加速。在20世纪80年代，API GL-5规格足以满足大部分汽车驱动桥的润滑需求，GL-5需要通过ASTM制定和选用的6个基本性能试验（锈蚀、铜片腐蚀、磨损、极压性和抗泡性），具体指标见表1。

表1 API GL-5车辆齿轮油规格

包括MIL（美军）、Mack Tuck（马克汽车）、Eaton（伊顿）和Meritor（玛瑞特）在内许多设备制造商和用户多采用了这些实验^[2]。随着汽车设备结构的变化使传动部位的润滑条件较过去更为苛刻，如变速箱的标准化和小型化，以及换油周期的延长，API GL-5在实际使用过程中，出现了油泥及沉积物，导致密封件老化而泄露，已不能满足实际使用要求。这就对齿轮油性能提出了新的要求。这些新的要求主要表现为：

（1）良好的热氧化安定性，减低油泥和漆膜厚度，延长油品使用寿命达到终生不换油。如美国dana公司推出了80467万m和120701万m不换油的标准SHAES-256及SHAES-234，壳牌公司也有类似的产品。

（2）开发专用的手动变速箱油，具有良好的摩擦特性，满足驾驶的舒畅性，满足驾驶的舒畅性。如美国石油学会制定了MT-1；由于欧洲还没有统一的手动变速箱规格，大众汽车公司、雪铁龙汽车公司分别制定了自己的OEM规格，大众（VW501.50）、雪铁龙（B712315）规格。

（3）为了满足低档换油、高温有黏膜保护和燃油的经济性要求，使用多级齿轮油，油品中含有剪切性能良好的黏度指数改进剂。如在桥车和重负荷车辆中75W、75W/90、75W/80、75W/85黏度级别的油用量和比例明显增加。

因此，在API GL-5规格基础上，美国石油学会在90年代制定了手动变速箱及驱动桥油的两个推荐性使用分类，把重负荷双曲线后桥齿轮用油定为PG-2，其性能要高于API GL-5油。在密封适应性、抗磨耐久性、防滑性、抗震颤性、高温抗氧化性等方面提出新要求；将手动变速箱用油定为MT-1（PG-1），增加了对密封适应性、同步性、换挡感受、长的使用寿命等方面性能要求^[3]，美军在MIL-PRF-2105E规格也在2003年正式生效，在MIL-L-2105D基础上补加了MT-1规格，使车辆齿轮油真正满足多效性要求。而随后代表目前车辆齿轮油最高水平SAE J2360替代了MIL-PRF-2105E，SAE J2360定义了用于双曲线后桥和非同步器手动变速箱的车辆齿轮油的性能，被采用作为许多顶级OEM（Eaton，ArvinMeritor，Dana，etc）的基本油品规格要求，SAE J2360的好处是OEM认可、不需要发展PG-2，不同规格对比见表2^[4]。

表2 SAE J2360与MIL-L-2105D和API MT-1的比较

注：*为API MT-1和MIL-PRF-2105E/SAE J2360的ASTM铜片腐蚀要求比MIL-L-2105D更严格。

驱动桥中限滑差速器（LSD）是对普通差速器的革新与改进。这类差速器大大提高了汽车在双附着系数路面上的动力性和通过性，显著改善了汽车的操作稳定性，有效地提高了汽车的行驶安全性。近年来转矩感应式、转速感应式和主动控制式等类型防滑差速器在赛车、越野汽车、中型和重型商用车、AWD轿车以及工程机械等车辆上得到了广泛应用。美国博格华纳（BW）公司、伊顿（EATON）公司、瑞典的瀚德（HALDEX）公司、德国采埃夫（ZF）公司等世界著名汽车零配件制造商在限滑差速器技术上遥遥领先于国内，目前市场常见限滑差速器及制造商见表3。

表3 市场常见限滑差速器及制造商

进入20世纪90年代以来，有关防滑差速器的专利数量有大幅度提高，说明国内外对于防滑差速器的研究非常重视。在润滑油方面，对于离合片式防滑差速器润滑技术研究较为广泛^[5-9]，一些OEM制定了相应的油品规格要求，其中ZF公司的TE-ML-05C规格对此类防滑差速器专用油提出了包括剪切安定性、材料适应性、离合器试验等除GL-5规格以外的更高要求。

今后，OEM对车辆齿轮油品规格变化影响将会越来越大，限滑式驱动桥的增长将对车辆齿轮油的研制带来新的影响。此外，节能环保的压力已及行业内竞争的加剧将影响到中国润滑油市场。利用资源优势及先进的配方技术来应对车辆齿轮更高的润滑需求是中国润滑油制造商面临的挑战之一。

2 工业齿轮油润滑技术进展

工业齿轮在中国的行业集中度远高于车辆齿轮，在80年代到现在这30多年间，是中国工业齿轮技术的快速和蓬勃发展时期，改革开放政策使国内企业相继引进了许多大型成套项目，使我国的齿轮界开始接触国外先进的齿轮传动装置。

工业齿轮装置正沿着小型化、高速化、标准化方向发展，而其功率却越来越高。润滑材料面临着真正挑战。工业齿轮设备用油环境复杂，涉及到国计民生的各个领域。低速重载和高速重载是工业齿轮两种较为苛刻的传动方式、如水泥磨传动设备和风电齿轮增速箱。需要性能更为全面的润滑产品，传统的CKC、CKD系列亦不能满足此类特殊工况的有效润滑。

美国钢铁公司USS 224规格一直以来代表工业齿轮油最高规格，其油品具体性能与我

国的CKD相当，但达到USS 224规格的油品一般未对热氧化后的沉淀物进行评价。随着齿轮设计精度的要求、流线型设计等因素，使齿轮的操作温度，承载负荷越来越大，齿轮间的公差越来越小，齿轮切线速度加快，要求油品具有优良的氧化安定性和热安定性，以延长油品的换油周期^[10]。新一代齿轮油要求油品具有更宽的使用温度、更长的使用寿命；更优异的极压抗磨性、更好的减摩节能特性；这是因为随着齿轮工业的发展，工业齿轮油已被作为齿轮设计的一个重要零部件，原因之一：设备润滑工况发生了变化，工业齿轮箱朝着更大的动力、更大的载荷和较小的体积方向发展，并且工作环境潮湿。其中载荷的增大，增加了齿面接触压力和金属与金属之间磨损和点蚀，齿轮箱体积的变小导致油品温度的升高，潮湿的工作条件导致轴承腐蚀加剧。其二；齿轮油在润滑齿轮的同时也要确保轴承的润滑。这些变化对工业齿轮油抗磨性能、承载能力、抗点蚀性能和热稳定性以及抗腐蚀性能提出了更高的要求。体现这些变化的规格主要以德国标准DIN 51517和OEM的Flender规格（工业齿轮箱制造商）最具代表性，与国外先进水平相比国内规格却一直停滞在美钢224规格上，与欧洲Flender规格相比在抗微点蚀性能、抗磨损性能和抗腐蚀性能方面有一定差距，尤其在近年来工业齿轮油推广应用中，OEM提出的要求不仅仅是满足美钢224规格，也要求通过DIN 51517-3和Flender规格，该油品通过了FAG FE8试验和FVA 54微点蚀试验，能有效地控制齿面的微点蚀和其他形式的齿轮磨损。表4、表5分别列出了德国标准DIN 51517-3和不同OEM对工业齿轮油的规格。

表4 DIN 51517-3规格性能要求

表5 不同OEM的工业齿轮油规格

未来工业齿轮油发展趋势应从选择适当的添加剂技术与适当的基础油匹配来实现，新型添加剂配方可提供良好的极压性能，黏度跨度大（甚至低至ISO VG68），对于高负载的小型齿轮箱具有极强的保护，用于食品行业和风力涡轮等特殊用途。过去用于增强极压性能的添加剂易于出现热稳定性问题，目前形成的添加剂配方新技术可以在热稳定性（无油泥齿轮件）和极压保护性（重负荷耐久性）之间提供优异的平衡性能。这两个特性的组合可以延长齿轮箱寿命，最大程度的提高运行效率，减少停车时间。可以预计，未来的发展趋势在要求高负荷性能的同时保持齿轮油的清洁性。在油品评定方面，由于FZG齿轮试验更接近齿轮工作状态，目前已有FZG点蚀、FZG微点蚀和FZG磨损、FZG传动效率等试验方法建成，今后将成为工业齿轮油的主要评定手段；梯姆肯试验逐步从工业齿轮油规格中取消；在实际应用中，由于工业齿轮油同时兼有润滑轴承的功能，因此轴承磨损试验和轴承腐蚀试验将逐步进入到工业齿轮油规格中来。

3 结束语

  从世界范围看，齿轮油规格不断变化、技术含量不断提高、要求越来越苛刻，但是面对不同的需求、不同的市场环境，并不是最高水平的齿轮油就是最具需求的油品，而是应对国内市场不同的需求呈现两种不同的发展趋势：其一是对满足基本使用性能而低成本的齿轮油需求，其中基础油和添加剂都需要控制成本，因而需要添加剂在低剂量下仍十分有效；另一方面，则需要具有耐久性，燃料经济性和可靠性的高度专一的齿轮油。对于这种油品，基础油往往比添加剂起更大的作用。未来几年我国润滑油制造商应快速提升高效齿轮油、专用齿轮油的市场份额，降低设备维护成本，防止资源浪费，保证更多齿轮传动装置良好平稳的运行，减少因油品质量不足造成的重大经济损失。此外，中国润滑油制造商应加强与OEM的战略合作，建立自己的齿轮油规格标准。