重负荷驱动桥油的性能评价及其在轮式装载机上的应用

文彦龙

中国石化润滑油有限公司北京研究院

本文对所开发的中国石化重负荷驱动桥油的氧化安定性、承载性能、空气释放性能和湿式制动摩擦性能进行了评价，并在轮式装载机上开展了整车行车试验，考察油品的实际使用性能。结果表明，油品的各项性能均表现良好；在行车试验1 000 h后运动黏度保持稳定，磨损金属含量较小，完全满足轮式装载机湿式驱动桥的润滑要求。

驱动桥一般由主减速器、差速器、车轮传动装置和驱动桥壳等组成，其基本功能如下：

◇将万向传动装置传来的发动机转矩通过主减速器、差速器、半轴等传到驱动车轮，实现降速增大转矩；

◇通过主减速器圆锥齿轮副改变转矩的传递方向；

◇通过差速器实现两侧车轮差速作用，保证内外侧车轮以不同转速转向；

◇通过桥壳体和车轮实现承载及传力矩作用。

对于工程机械驱动桥来说，按照制动器形式主要分为干式驱动桥和湿式驱动桥2类。干式驱动桥多采用蹄式或盘式制动器，其制动冲击大，维修困难，使用寿命短。而湿式驱动桥采用多片盘式湿式制动器，制动摩擦片浸没在润滑油液中，依靠油液摩擦传递转矩，其制动性能稳定，使用寿命长，维修简便，具有较高的耐用性和可靠性，在不改变系统制动压力的前提下，还可通过改变摩擦片面积或摩擦副数量获得不同的制动力矩，扩大了应用范围，容易形成系列化。目前，湿式驱动桥普遍应用于国外工程机械如轮式推土机、平地机和大型装载机。

湿式驱动桥润滑油较普通驱动桥润滑油有更高的性能要求，普通重负荷车辆齿轮油由于黏度较高，对于纸基摩擦片没有良好的兼容性，因此在使用过程中容易出现刹车噪音、轮边减速温度升高过快、油品氧化严重、摩擦片磨损等现象，因此，湿式驱动桥润滑油需采用专业润滑油品，在兼顾普通车辆齿轮油优良的承载性能、低温性能、抗氧化性能的同时，还应着重关注其与摩擦片的兼容性和抗剪切性能。

重负荷驱动桥油的性能评价

为满足湿式驱动桥的润滑需求，根据湿式驱动桥实际运行工况，对所开发的一款重负荷驱动桥油产品开展了一系列性能验证，着重评价了油品的氧化安定性、承载性能、空气释放性能和湿式制动摩擦性能。

所考察重负荷驱动桥油的理化性能数据见表1。

氧化安定性

对重负荷驱动桥油进行了氧化安定性试验，结果见表2。

表2 重负荷驱动桥油氧化安定性试验结果

从表2可以看出，重负荷驱动桥油经150 ℃、192 h氧化后，其相关理化指标均优于参比油，具有很好的氧化安定性。

承载性能试验

根据湿式驱动桥的齿轮结构和运行工况，采用FZG齿轮试验机对油品的承载性能进行测试，结果见表3。

表3 承载性能试验测试结果

由结果可以看出，重负荷驱动桥油在FZG（A/8.3/90）承载试验中失效级高于10级，具有很好的承载性能。

空气释放性试验

空气释放性主要衡量油品在设备高速运转下所产生气泡的稳定性和倾向性，减少设备的气体腐蚀和降低油压。按照湿式驱动桥的运行工况，对油品的空气释放性进行了测试，具体结果见表4。

由表4可以看出，在90 ℃和120 ℃条件下，油品均具有良好的气泡稳定性和倾向性，结果与参比油相当，具有优异的空气释放性能。

湿式刹车摩擦试验

由于装载机的工作环境相对复杂，工作负荷较大，制动环境复杂，对于湿式驱动桥而言，油品与湿式摩擦片的兼容性对整个制动效果尤为重要，是湿式制动驱动桥油的关键性能。按照工况条件，对油品进行了湿式刹车摩擦试验（主要测定纸基摩擦片与油品的摩擦系数），结果见表5。

表4 空气释放试验试验结果

表5 湿式刹车摩擦试验测试结果

从表5可以看出，重负荷驱动桥油在磨合期的摩擦系数μm(500循环次数)均为0.12左右，对于纸基摩擦片，一般要求其摩擦系数在0.1～0.14，从结果上看，重负荷驱动桥油满足OEM摩擦片的摩擦系数要求。

从表5还可以看出，其分离摩擦系数均呈现下降趋势且平稳，说明在整个制动过程中，其制动比较平稳，不会因为摩擦系数的突变引起刹车异音，在停止制动之后，弹簧推动活塞使动静摩擦片松开，其摩擦系数也平稳上升并趋于稳定，保证了启动稳定。对于在低速情况下的刹车性能和高速情况下的刹车性能，油品的制动后μm变化率均在理想范围内，减少了制动噪音的可能性。

行车试验验证

选用某轮式装载机（型号CLG890H，图1），其配置的湿式驱动桥型号为MT-L3115II或MTL3125II型驱动桥，试装中国石化重负荷驱动桥油，开展了可靠性试验。设备在柳州附近某采石厂开展实际工况作业，截止2017年6月已完成2 000 h试验验证，油品性能表现优异。在可靠性试验的前1 000 h左右，分 别 于250 h、510 h和1 082 h进行了油品取样，油品运动黏度、金属元素随试验时间的变化见图2～图5。

由图4～图7可见，重负荷驱动桥油表现性能优异，运行1 000 h后其运动黏度保持稳定，且磨损金属含量较小，铁含量在200 mg/kg以下，说明油品可满足轮式装载机湿式驱动桥运行工况的要求。

图1 试验用轮式装载机

结论

☆开发了满足湿式驱动桥润滑需求的重负荷驱动桥油，系列性能验证试验结果表明，油品具有优异的氧化安定性、承载性能、空气释放性能和湿式摩擦性能。

☆1 000 h整车行车试验后，油品性能表现优异，运动黏度保持稳定，金属元素含量小于200 mg/kg，完全满足轮式装载机湿式驱动桥的润滑需求。

图2 前驱动桥运动黏度变化趋势

图3 后驱动桥运动黏度变化趋势

图4 前驱动桥金属元素变化趋

图5 后驱动桥金属元素变化趋