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舰船重负荷齿轮油的研制
来源: | 作者:pmo881967 | 发布时间: 2019-09-04 | 86 次浏览 | 分享到:
齿轮油是海军舰船常用的一种润滑油,广泛使用在舰船的操舟机、起艇机、锚机、舵机、绞缆机及辅推等装置上。这些装置的齿轮一般为渐开线圆柱齿轮和蜗轮蜗杆装置,具有载荷高、传递功率大、扭距高等特点,要求润滑油具有良好的极压抗磨和减摩性能;这些装置一般处于甲板之上,易受海水侵蚀,润滑油应具有良好的分水和防锈性能;舰艇游曳的区域广,齿轮箱的润滑系统无加热系统,要求润滑油应具有良好的低温性能,以满足其冷启动和四季通用的特殊要求;另外,舰艇舱室特殊的密封环境,要求油品的气味要小,且蜗轮一般为铜质材料,对硫含量要求苛刻。 
目前海军舰船上使用的26号军用通用齿轮油和18号合成双曲线齿轮油均属车辆齿轮油范畴,是上世纪七八十年代的产品,使用中普遍存在着气味大、进水易乳化、防锈性能差等缺点。另外,海军近年来从国外引进了多型性能先进的大型舰艇装备,这些装备的齿轮箱用油要求苛刻,国内现用的齿轮油达不到其使用要求。为了解决引进装备齿轮油国产化和海军舰艇现用齿轮油存在的问题,必须对海军舰船齿轮油进行全面的升级换代和规范统一化。
1.研制油品质量指标 

舰艇辅助装置传动齿轮箱的齿轮类型一般为直齿轮、斜齿轮和蜗轮蜗杆,运行工况类似于工业齿轮装置;另外处于甲板之上的舰艇齿轮箱装置容易进水,其润滑油应具有良好的抗乳化性能,而工业齿轮油规范中对油品的抗乳化性能有严格的要求,因此从舰艇齿轮箱装置的齿轮类型及使用环境要求看,舰艇齿轮油应向工业齿轮油标准靠拢。 


2.基础油  

加氢基础油是新一代润滑油的理想基础油组分,它具有低硫、低氮、低芳烃含量较高的粘度指数和低温性能,优良的氧化安定性和良好的添加剂感受性等特点。本产品以克拉玛依炼油厂的加氢150BS光亮油为主要成分,并混兑一定比例的500SN中性油及酯类合成油。 

3.添加剂及其配伍性研究   

3.1 极压抗磨添加剂 

作为重负荷质量等级的齿轮油,必须通过五项极压抗磨性能指标的评定(四球综合磨损指数、烧结负荷、磨斑直径、梯姆肯抗擦伤能力、FZG齿轮负荷试验),优良的极压抗磨性是其应具有的最重要的使用性能,因此极压抗磨添加剂的选择是配方研究中的关键技术。硫磷型添加剂是当今改善齿轮油极压抗磨性的主要添加剂,本产品也采用硫磷剂进行复合使用。 

硫化异丁烯是现代齿轮油配方中常用的含硫主剂,在高负荷极压运转条件下形成硫化铁极压膜,对提高OK值起主要作用,但由于它的硫含量高达46%,因而气味非常大,目前市场上高等级齿轮油都存在此问题。考虑到舰艇,尤其是潜艇的特殊使用环境,不宜选它作为新研制齿轮油的极压剂的主剂。 

本研究选用由低活性、气味小的硫烯和磷氮剂复合的硫磷剂TA,并复配适量的摩擦改进剂TB,就能达到C220/H舰船通用齿轮油对四球试验和梯姆肯试验的指标要求,并解决了舰船齿轮油对气味的特殊要求。 


3.2 防腐剂 

齿轮油的腐蚀性主要来源于油中酸性物质和添加剂中的活性成分,尤其是活性硫成分。活性硫成分主要是由极压抗磨添加剂中的含硫添加剂带入。金属中以铅、铜等有色金属及合金对酸性物质和活性硫的腐蚀最为敏感,而齿轮尤其是蜗轮蜗杆齿轮中就含有这些材质。因此,良好的防腐性能是舰艇齿轮油应具有的又一重要性能。我们对含硫磷型极压抗磨添加剂TA体系的抗腐蚀性进行考察。 


基础油加入极压抗磨剂TA后,体系的腐蚀作用较严重。这是由于硫磷剂TA中的硫烯是一种高含硫量的化合物,在试验温度下易释放出活性硫,因此对铜的腐蚀较厉害。摩擦改进剂TB具有一定的抗腐蚀性能。苯并三氮唑(T706)是常用的防腐剂,但在试验中发现,它在加氢基础油中的溶解性不理想,加入0.2%即产生浑浊现象,因而不宜采用。防腐剂TD是一种液体的噻二唑衍生物,它能有效捕捉体系中的活性硫,因而具有良好的防腐性能。 


3.3 破乳剂 

舰艇齿轮箱,尤其是处于甲板以上的齿轮箱,易进入海水,如果润滑油的抗乳化性不良,会使齿轮油乳化或发泡,使油膜强度变低或破裂,齿轮油迅速变质失去使用性能,造成齿轮擦伤、磨损,甚至导致事故。因此,抗乳化性能是舰船齿轮油的主要质量指标之一。 


3.4 综合配方 

通过添加剂间的合理配伍和油品各项性能评定,C220/H舰船重负荷齿轮油确定下列配方:总剂量为3.0%~3.5%的复合添加剂,其中包括硫磷剂、防腐剂、破乳剂、抗氧剂、抗泡剂和降凝剂等。 

4.结论    

(1)在基础油的选择中,采用以加氢基础油为主要成分调制齿轮油的工艺,并通过在加氢油中复合适量的馏分油和酯类合成油,解决了极性添加剂在加氢油中溶解性差的技术难题。 

(2)在极压抗磨剂筛选中,通过选用低活性、气味小的硫化物与磷化物复合,达到了重负荷齿轮油苛刻的极压性能要求,并解决了以往齿轮油配方选用高活性硫带来气味大的问题,新研制产品具有良好的环保性,适合密闭环境下使用。 

(3)研制产品通过在引进装备上使用试验证明,其具有适宜的粘度和粘度指数,良好的低温、防锈、防腐性能,优良的极压抗磨、破乳化和氧化安定性能,可以代替俄罗斯进口齿轮油和国产26号军用通用齿轮油、18号合成双曲线齿轮油在海军舰艇和辅助船相关设备上使用。 

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