减摩、油性剂在RV90型减速机专用蜗轮蜗杆油中的应用研究

摘要： 以320#聚醚类合成油为基础油，选择如下减摩、油性剂：含磷化合物类摩擦改进剂、二聚酸、油酸乙二醇酯、硬脂酸丁酯、硫化烯烃棉籽油、二烷基二硫代磷酸氧钼等剂，在工艺和技术条件都相同的情况下，制备了几种RV90型减速机专用蜗轮蜗杆油试验油样。文章采用四球机试验和RV90型减速机台架评定试验作为主要测试手段，通过检测试验油样的减摩抗磨性能来间接判定减摩、油性剂的优劣。减摩抗磨性能检测表明上述剂可以有效提高RV90型减速机专用蜗轮蜗杆油的摩擦学性能，其中含磷化合物类摩擦改进剂、二聚酸与硬脂酸丁酯复配使用的效果最佳。

关键词：减摩；油性剂；剂；蜗轮蜗杆油；减摩抗磨性

0 引言

RV90型减速机是蜗轮蜗杆减速机家族中比较常见的减速机之一，它由蜗杆和蜗轮组成，具有传动平稳、振动、冲击和噪音均小，减速比大，通用性广的特点，能与各种机械设备配套使用。RV90型减速机减速机具有较好的自锁性，能以单级传动获得较大的传动比，结构紧凑、能使有制动要求的机械设备节省制动装置。RV90型减速机的蜗轮蜗杆多采用青铜或黄铜的蜗轮和钢蜗杆匹配，不同材质的摩擦付之间的摩擦以滑动摩擦为主，该摩擦会使工作付经常处于边界摩擦状态，易形成卡咬，即产生边界摩擦磨损，由此而引发减速机齿轮箱噪音、振动及齿轮箱温度升高等问题。滑动摩擦的滑速大，负荷能力也大，伴有试擦运动，故对油品的性要求较高，因此，用于RV90型蜗轮蜗杆减速机工作特性的蜗轮蜗杆油中的减摩剂和油性剂的选择就显得尤为重要。本文通过在实验室的评定设备四球摩擦试验机上对试样进行抗磨性检测，同时在应用设备RV90型减速机上进行台架评定试验，初步找到了两种试验模式之间的关联性，对减摩剂和油性剂在RV90型减速机专用蜗轮蜗杆油中的应用有一定的指导作用。

RV90减速机的蜗轮蜗杆在工作负荷增加，并且增加到一定数值的工况下，会使摩擦付黏着、焊接，也就是会处于接近卡死区域，本文中的试验油样已在之前的研制试验当中进行了极压剂的研发工作，并且已添加了固定的极压剂复配本文中所列的减摩、油性剂解决油样的极压性能，因此，本文不再讨论极压剂的应用。同样，本文实验油样中均添加了防锈、抗氧、抗泡剂等功能性添加剂，解决了其他功能问题，本文亦不再讨论这几种功能性添加剂的选择问题。

1试验设备、试验参数及原理

1.1四球摩擦试验试验设备、试验参数及原理

四球试验的试验设备为厦门天机自动化有限公司生产的MS-800磨擦试验机，最大无卡咬负荷PB（N）、综合磨损指数ZMZ（N）试验方法按照GB/T3142测定，磨斑直径按照SH/T0189测定。四球试验用钢球为从上海钢球厂生产的国家GB308II级标准，Φ12.7mm的GCr15轴承钢钢球。最大无卡咬负荷测试是在试验条件下不发生卡咬的最高负荷，综合磨损指数（ZMZ值）的测试试验主要参数是转速1400～1500r/min，时间10S。磨斑直径测试试验主要参数为转速1200r/min， 负荷392N，时间60min，室温。磨斑直径采用光学显微镜测量三个底球磨斑直径（WSD）的算术平均值。

本文试验是依据油性剂和减摩剂可以在摩擦付表面形成物理吸附和化学吸附，并形成物理吸附膜或化学反应膜，来有效地防止摩擦付由边界摩擦产生卡咬和摩擦发热，使摩擦付长期平稳运转。按照GB/T3142法进行摩擦磨损评定试验，负荷按照负荷增量表递增，得到一系列负荷和对应的钢球平均磨痕直径，在双对数坐标上作图，可得到如图1的线段ABCD，AB段的磨损和赫兹线几乎平行，这一段摩擦付属于无卡咬区域；随着负荷的增加，BC段的磨损急剧增加，摩擦付之间会发生部分卡咬，本文试验即研究和解决BC段的摩擦磨损问题；至于更大负荷的增加，摩擦付之间的磨损接近卡死区域，直到最后烧结，CD段本文已在之前极压剂选择的实验基础上，固定了极压剂来解决该问题，因此本文不再讨论该问题。

1.2、RV90型减速机台架评定试验

在四球实验的基础上，将试验油样与参比油样依次加入浙江温州欧胜传动机械有限公司生产的RV90型蜗轮蜗杆减速机做台架评定试验，对试验油样的抗磨性进行对比测试，该实验主要是通过红外测温仪、噪声测定仪分别监测加有试验油样与参比试样的RV90型蜗轮蜗杆减速机的齿轮箱的温度和噪声，对比试验结果以判定研制油样的抗磨损性能，进而间接判定油性剂、减摩剂的优劣。

2减摩剂、油性剂的选择及性能考察

考虑到黏温性能，本文试验油样均以320#聚醚类合成基础油作为基础油进行试验。本文选择含磷化合物类摩擦改进剂（M-1）、二聚酸（M-2）、油酸乙二醇酯（M-3）、硬脂酸丁酯（M-4）、硫化烯烃棉籽油（M-5）、二烷基二硫代磷酸氧钼（M-6）六种添加剂作为试验油样的减摩剂、油性剂，将他们作为单剂或者以一定的组合进行复合，在抗氧剂等其他添加剂配比和技术条件都不变的情况下，制备油试验油样进行四球摩擦试验和RV90型减速机模拟台架试验，为了研究减摩剂、油性剂的作用，把不加油性剂、减摩剂的，其他添加剂配比和技术条件都一样油样作为参比油样，参比油样名称为M0。

由表1可以看出，添加单剂M-1、M-2、M-4的试样的 、PB值、ZMZ值的测试结果都高于参比样、以及添加单剂M-3、M-5 、M-6的试样，在此基础上，将含磷化合物类摩擦改进剂（M-1）、二聚酸（M-2）、硬脂酸丁酯（M-4）这三种剂采用正交试验法进行复合，配制油样M7、M8、M9、M10。测试结果表明：添加剂M-1、M-2和M-4复合配制的油样M10的 、 PB值、ZMZ值较参比油样M0有很大幅度的提高，且比其他油样的测试结果都高，测试结果表明含磷化合物类摩擦改进剂（M-1）、二聚酸 （M-2）和硬脂酸丁酯（M-4）三者复配，有较强的协同作用。。

同时，将本文所有试验油样与参比油样依次加入浙江温州欧胜传动机械有限公司生产的RV90型蜗轮蜗杆减速机做台架评定试验，对本文试验油样的抗磨损性能再在应用设备上进行对比试验，主要是通过采用红外测温仪、噪声测定仪分别监测加有试验油样与参比试样的RV90型蜗轮蜗杆减速机的齿轮箱温度以及噪声变化情况来对比判定研制油样的抗磨损性能，进而间接判定油性剂和减摩剂的优劣。研制油品在RV90减速机上的模拟台架试验考察结果。

从表2可以看出，加有油样M1、M2、M4的RV90型减速机运转期间，齿轮箱的温度、噪音都较参比油样的温度、噪音低，油样M1、M2、M4在齿轮箱内工作前后的运动黏度、闪点变化值也都低于未添加抗磨剂的油样。反之，加有M3、M5、M6 的RV90型减速机运转期间齿轮箱的温度、噪音都较未添加抗摩剂时的温度、噪音高。将含磷化合物类摩擦改进剂（M-1）、二聚酸（M-2）、硬脂酸丁酯（M-4）这三种添加剂复合制备的油样M7、M8 、M9 、M10与参比油样相比，加有油样M10时，RV90型减速机齿轮箱运转期间的温度、噪音都较其他试验油样与参比油样时的都低。

综合四球机和减速机台架试验评定结果可以看出，油样M10的减摩、抗磨损性能最好。加有添加剂M-1 、M-2 、M-4的试验油样可以明显改进参比油样的减摩、降噪等性能，这三种添加剂复配使用，试验油样的抗磨损效果和效果更好。

3研制油品的性能分析评定结果

本文RV90型蜗轮蜗杆减速机专用油试验油样以蜗轮蜗杆油的行业标准SH/T 0094 （L-CKE/P）为技术指标，具体分析评定结果。

4结论

（1）在基础油中加入含磷化合物类摩擦改进剂（M-1）、二聚酸 （M-2）、硬脂酸丁酯（M-4）可以优化聚醚类基础油的磨擦学性能，提高其减摩抗磨的能力。

（2）含磷化合物类摩擦改进剂（M-1）、二聚酸 （M-2）和硬脂酸丁酯（M-4）三者复配，有较强的协同作用。使用的效果优于单剂以及其他复配方式的减摩抗磨效果。

（3）可以通过改变抗磨剂的组成来改变RV90型蜗轮蜗杆减速机专用油的抗磨性能，在此种油中，减摩剂、油性剂、极压剂为主剂，辅以适当的抗氧剂和抗泡剂等功能性添加剂所研制的油品的各项性能可以通过油品的应用试验，能解决RV90型减速机运转时产生的温升和噪音问题。

（4）研制油品的四球机试验测试结果与在RV90减速机上的台架试验测试结果具有较高的对应性，四球机测试出抗磨性效果较佳的油品，在减速机上的应用效果也极佳！

（5）研制油品的各项指标可以达到蜗轮蜗杆油的行业标准SH/T 0094-1991（2007）蜗轮蜗杆油（L-CKE/P）标准的技术指标要求。

参考文献：

[1] 董俊修.原理及油[M].北京：中国石化出版社，1998.

[2] 黄文轩.剂添加剂应用指南[M].北京：中国石化出版社，2003.

[3] GB/T 3142-1982剂承载能力测定法（四球法）[S].

[4] SH/T 0189-1992油抗磨损性能测定法（四球机法）[S].

[5] SH/T 0094-1991（2007）蜗轮蜗杆油[S].

[6] 董青.极压型蜗轮蜗杆油系列产品的研制与应用[J].油，2002.17（6）：22-27.

[7] 夏延秋，丁津秋，马先贵等.几种减磨添加剂对对钢-铜摩擦副的磨损性能试验研究[J].与密封，1999（1）：40-41.

[8] Properties of Enclosed Gear Drive Lubricants[J].Lawrence G. Ludwig， Jr. is chief chemist/technical director for Schaeffer Manufacturing in St. Louis， Missouri.2001.5：28-33.

[9] Dennis A Lauer，P E.The Sense of Synthetics in Worm Gear Lubrication[J]. Gear Solutions，2004.8：20-29.