杨晓峰,褚铭铭
(1.上海质量监督站,上海 200137;2.无锡中石油润滑脂有限责任公司,江苏无锡 214096)
军用汽车润滑脂是军用车辆可靠运行的重要保障物资之一,主要用于军用汽车的轮毂轴承、底盘(包括球形轴承、万向节及底盘其他部位)、电器、车身等部位的润滑,其中轮毂轴承使用工况最为恶劣,对润滑脂要求最高。军用汽车轮毂轴承用润滑脂有以下几个方面的性能要求:
(1)需要具备极佳的耐候性,适用于全天候条件。军用汽车经常需要向边疆地区运送物资和人员,时常需要在气候多变、环境恶劣且路况较差的情况下长途行驶,各零部件在不同地域和气温条件下都要能正常运转。
(2)优异的极压抗磨性能。军用汽车运输载量较大,山区道路路况差,车辆底盘振动和冲击负荷大;条件最苛刻的为55 t 坦克拖车,低速行驶时沿途较多颠簸,如果润滑脂极压抗磨性能不足,很容易造成磨损。
(3)优异的抗剪切稳定性能。在高速重载的工况下,润滑脂受到长期机械剪切,稠度会下降导致油脂的黏附性降低,不能为轮毂轴承提供有效保护,因此要求润滑脂具有优异的抗剪切稳定性。
(4)良好的抗水性和防锈性能。军用车辆需要经常在野外行驶,沿途接触泥泞路面等潮湿环境,雨水、雪水、便道流水及深沟蓄水容易导致轮毂、底盘进水,影响轴承润滑同时还容易产生锈蚀,需要润滑脂具备良好的抗水和防锈性能,尤其是沿海地区,需要润滑脂具备一定的抗海水防锈性能。
(5)良好的橡胶相容性。军用汽车轮毂轴承用润滑脂在使用过程中会与后桥油封直接接触,一旦润滑脂与接触的材料相容性差,可能引起密封材料的硬化、软化、溶胀或收缩,引起油封失效。因此要求润滑脂具备良好的橡胶相容性。
本文将从我国军用汽车轮毂轴承用润滑脂的产品类型、执行标准、产品特性、优劣势分析以及未来的发展方向等方面进行阐述。
国外如美国及北约的地面装备包括坦克等重型装备均采用符合MIL-PRF-10924H《汽车和火炮润滑脂性能规范》质量标准要求的润滑脂,该标准规定的润滑脂具有良好的高温性,滴点在220 ℃以上,良好的抗水性,防锈性等,润滑脂制造厂商采用复合型皂基稠化剂、精制矿物油和聚α 烯烃合成油为基础油,加有多种极压抗磨剂、防锈剂、抗氧剂等满足了装备的使用要求。经过多年的发展,我国已经形成了汽车通用锂基润滑脂、军用汽车通用润滑脂、2 号坦克润滑脂Ⅰ型和Ⅱ型四大系列军用汽车轮毂轴承用润滑脂产品,基本可以满足我国军用车辆及装备轮毂轴承用润滑脂需求。
汽车通用锂基润滑脂采用十二羟基锂皂稠化精制矿物基础油,并加入抗氧、极压抗磨、防锈等添加剂制得,执行标准为GB/T 5671《汽车通用锂基润滑脂》,属于民品军用,该标准中对军用汽车实际行驶中的抗水性、高温性等并未做要求,在实际应用中,尤其在高原地区行驶的汽车上使用时,容易出现润滑脂流失、轮毂轴承损坏等问题。
2015 年由原总后油料研究所牵头根据美军标MIL-PRF-10924H 和GB/T 5671 两个标准,制定出我国军标GJB 8454—2015《军用汽车通用润滑脂规范》。军用汽车通用润滑脂由复合锂皂稠化矿物油或半合成基础油,并加入抗氧、防锈、极压抗磨等添加剂制得,具有优异的极压抗磨性、高低温性、抗剪切性和较长的使用寿命,使用温度为-30~150 ℃。适用于军用运输车辆轮毂轴承以及底盘上的转向主销、纵拉杆球销、横拉杆球销和钢板弹簧等,替代了原汽车通用锂基润滑脂。
2 号坦克润滑脂Ⅰ型由复合锂皂稠化精制矿物油和合成烃基础油,并添加极压抗磨、抗氧、防腐防锈等添加剂,通过特殊工艺制备而成,该产品有较宽的使用温度范围,在-54~180 ℃范围内,保证各部位的润滑;在水及沙尘环境下,润滑脂不软化流失,密封性好;在巨大的冲击负荷条件下,润滑部位不被擦伤;具有良好的防锈性,坦克封存时润滑部位不锈蚀;具有良好的储存稳定性,在长达6 年储存后仍能保持胶体结构的稳定;原料立足国内、来源稳定。2 号坦克润滑脂Ⅰ型适用于全天候条件下的陆地装甲装备、军用运输车辆以及通用装备的防护和润滑,如坦克等重型装备的行走系统、传动系统、操作系统、战斗系统以及军用运输车辆和通勤车辆的轮毂轴承、底盘等。2 号坦克润滑脂Ⅰ型执行标准为GJB 4364—2002《2 号坦克润滑脂规范》。该规范与美军标MIL-PRF-10924F 技术要求基本一致。
2 号坦克润滑脂Ⅱ型由复合锂或复合锂钙皂稠化全合成或半合成基础油制备而成,具有低温起动性、高温稳定性、剪切稳定性、黏附性、抗水性良好以及使用寿命长等特点,较2 号坦克润滑脂Ⅰ型有更好的防腐防锈性能,适用温度在-54~180 ℃。2 号坦克润滑脂Ⅱ型主要用于各类型装甲装备的行走系统、传动系统、操作系统、战斗系统以及军用运输车辆和工程装备的轮毂轴承、底盘等部位,可适用在与海水接触的环境中,可替代2 号坦克润滑脂Ⅰ型、汽车通用锂基润滑脂、军用汽车通用润滑脂使用。2 号坦克润滑脂Ⅱ型执行标准为GJB 4364A—2015《2 号坦克润滑脂Ⅱ型规范》。该标准在GJB 4364—2002 版基础上修订了润滑脂高温球轴承寿命测定以及汽车轮毂轴承润滑脂高温寿命测定方法,采用SH/T 0428—2008《高温下润滑脂在球轴承中的寿命测定法》替代ASTM D3336—2005《高温下球轴承润滑脂寿命的标准试验方法》,采用SH/T 0773—2005《汽车轮毂轴承润滑脂寿命特性测定法》替代ASTM D3527—2007《汽车轮毂轴承润滑脂使用寿命的标准试验方法》,并增加了2 号坦克润滑脂Ⅱ型产品。
军队在用的汽车通用锂基润滑脂、军用汽车通用润滑脂、2 号坦克润滑脂Ⅰ型和Ⅱ型四大系列产品各有优劣,具体表现在:
(1)军用汽车通用润滑脂产品性能均衡,既满足苛刻条件下的润滑工况要求,又具有较高的性价比,但无法满足各类型装甲装备的用脂需求;
(2)2 号坦克润滑脂Ⅰ型和Ⅱ型虽然性能高于军用汽车通用润滑脂,但在高低温性能、防锈性能方面又有所冗余,价格较高,使用面相对缩小,目前国内的来源也相对较少;
(3)汽车通用锂基润滑脂虽然价格低廉,生产比较简单,来源相对广泛,但受稠化剂的先天弱势影响,在高原高海拔地区满足不了轮毂轴承的高温使用要求,逐步被其他几类产品所替代。
随着我军现代化发展新型装备的不断涌现,其作战机动性大幅提高,对军用车辆的运动速度、高可靠性、承载能力提出了越来越高的要求。除了对润滑脂的耐高温、抗氧化、抗水性、储存安定性、防锈性等要求外,还需满足军用汽车轮毂轴承全天候、全地形、长寿命的使用要求,要同时满足海陆两用需要。未来军用汽车轮毂轴承用润滑脂需在以下几方面进一步加强:
(1)进一步提升润滑脂的抗水性和耐水冲刷能力。现代化战争的特征是“陆海空天电”五位一体化协同作战,军用车辆的多用途性和野外作战能力决定了军用汽车轮毂轴承用润滑脂必须具备极佳的黏附能力、抗水和抗乳化性能,以确保恶劣条件下的润滑保持性[1]。采用含钙类稠化剂技术来改善稠化剂纤维的结合强度,提高润滑脂黏附性和抗水性[2]是一大趋势。
(2)开发使用寿命更长乃至终身免维护润滑脂。确保军用车辆在设计寿命下,能够延长换脂周期甚至无需换脂,减少后勤保障的压力。提升寿命的关键在于两方面:一是提高润滑脂高温抗氧化性能(PDSC 测试)[3],满足长周期运行时润滑脂不被氧化炭化结焦;二是进一步提高稠化剂抗剪切能力,确保在低速重载和极大的冲击载荷等极端苛刻条件下润滑脂的胶体结构、纤维骨架保持稳定。
(3)开发具有自修复功能的润滑脂[4-5]。军用汽车作为敌方重点打击目标,当车辆重要润滑部位因战争损伤时,具有自修复能力的润滑脂可以保证车辆装备具有短期的生存和作战能力。
(4)开发环境友好、节能低碳型产品。随着国家对生态环境保护的日益重视,军事装备用油脂也需要向环保、可生物降解性和无生物毒性等方向发展,为环境保护贡献应有的力量。
开发新一代军用汽车轮毂轴承润滑脂符合我军军事装备的新要求,需要以新一代高滴点长寿命复合皂基类润滑脂为基础,通过对基础脂的合成研究以及各类添加剂的配伍与协同效应的研究,制备出综合性能优异,满足军事装备苛刻条件下润滑需求的产品,在抗氧化、抗腐蚀、防锈、极压、抗磨、抗水、增黏等功能性方面进一步提升,以满足现代化战争的后勤保障需要。