引 言
目前无锡1号线电客车齿轮箱油型号为MOBIL SHC GEAR 150;润滑油的更换周期为每1年或12万公里(以先到者为准),润滑油中的关键成分性能指标决定了更换周期,采用目前的换油周期,既不能完全发挥润滑油的性能,又不利于节约检修维护成本,对无锡1号线电客车齿轮箱润滑油的检测、监控、分析等研究,在保证电客车运行安全的前提下,减少无锡地铁检修维护成本,为行业提供借鉴参考。
1 润滑油检测指标的确定
1.1电客车齿轮箱厂家对润滑油的要求
无锡地铁1号线电客车齿轮箱生产厂家对于齿轮箱润滑油能满足齿轮箱润滑要求的指标内容及要求如下:
因此,MOBIL SHC GEAR 150润滑油能满足无锡地铁电客车齿轮箱使用要求其40℃运动粘度、总酸值、水分、铁含量四项指标应至少达到上述标准方可。
1.2润滑油新油的出厂指标
考虑到润滑油的油质状况及性能受到使用工况、工作环境、维护方式的影响较大,同时也为更加精确、全面的对润滑油在各使用时期的状态进行全方位的分析,从而尽可能规避外部因素对润滑油质的影响,我们对MOBIL SHC GEAR 150润滑油新油出厂的主要指标进行了统计,其主要内容如下:
美孚MOBIL SHC GEAR 150润滑油为工业合成油,其主要成分包含基础油成分:聚α烯烃,添加剂:含硅、磷、钙等的化学成分。(用于改变润滑油抗泡性、耐磨性)
2润滑油检测准确性的预防
2.1采样的准确性
(1)采样前擦拭干净齿轮箱周边的灰尘
(2)使用专用的抽油泵
(3)使用专用的样品存储瓶
2.2检测误差的规避
(1)检测新油相关指标并与新油出厂指标对比误差
(2)检测2次新油指标并进行误差对比
3 试验滑油指标分析
3.1名称解释
(1)警告值:指该项指标数据达到换油最低限度数值;
(2)观察值:指该项指标数据进入观察阶段,尚未达到换油数值
(3)新油:至新的润滑油指标数据
(4)第一批、第二批、第三批、第四批、第五批、第六批表示每三个月检测时各样品的润滑油指标
3.2数据分析
(1)检测新油相关指标并与新油出厂指标对比误差,确保检测的准确性;
注:水分受环境、空气湿度影响较大,数据随意偏差,但都在合理范围内
(2)理化性指标、齿轮箱磨损状况、润滑油添加剂的变化、润滑油污染物的含量四个方面指标分析。
1)理化性能分析
图1 润滑油40℃和100℃运动黏度
由于氧化、添加剂水解、热分解等因素,一般情况下齿轮箱润滑油随使用时间的增加其黏度值会呈现上升的趋势,本次研究的齿轮箱润滑油在走行20万公里左右的情况下其40℃运动黏度和100℃运动黏度(见图1)变化绝对值不超过6mm²/s远小于换油指标要求的15%变化率。由此可以反映出润滑油在这段时间的氧化以及添加剂降解程度非常微小,此现象同样可以通过酸值变化得到证实。
润滑油的总酸值是基础油的酸值与添加剂酸值综合作用的结果,一般情况下随着使用时间的增加基础油由于齿轮摩擦副之间的高温热作用会导致氧化发生从而使酸值随之增加,同时呈酸性的含磷添加剂消耗降解则会导致酸值下降,通过图2我们可以看出润滑油总酸值的变化呈现轻微下降的趋势且下降总酸值不超过0.17mg(KOH) /g,由此可以反映出齿轮油出现了一定的氧化,而此时含磷酸的添加剂因为摩擦副的热作用逐渐开始降解(这一点也可以通过对润滑油中磷含量的变化得到证实,见图3)生成含磷的化合物,从而使酸值出现下降,由于添加剂的降解程度大于基础油的氧化程度,综合之后总酸值略有下降。
图3 润滑油添加剂磷指标
另外,对于铜片腐蚀值由于油液氧化以及酸值变化都很小,指标变化程度微弱,因此本文在此不做具体讨论。综合分析可以看出齿轮箱润滑油理化性能仍然处于较好的状态。
2)污染度及磨损状况分析
②磨损状况析
通过检测我们在油液中主要发现了铁、磷、硅三种元素,其中铁元素在缓慢增加,磨粒浓度PQI值呈现先上升后趋于平稳的状态,说明闭式齿轮箱的机械磨损符合常规磨损的规律。
图5 润滑油铁元素指标
综合以上分析可以看出润滑油的添加剂磨损和机械磨损都在正常范围内,润滑油的污染度也在合理的范围内。
3 结束语
综上所述,本次润滑油更换周期研究从检测对象指标的选择、参考标准的制定、电客车齿轮箱润滑油使用工况、采样以及检测的准确性等多方面考虑,尽可能准确的通过数据指标反映齿轮箱润滑油在使用的各个阶段的状态,通过对数据指标的分析,无锡1号线电客车运行20万公里左右时,齿轮箱润滑油理化性能仍然处于较好的状态,验证了延长无锡1号线齿轮箱油更换周期的可行性,进而为齿轮箱润滑油换油周期提供参考。
参考文献
[1]中车戚墅堰机车车辆研究所有限公司. 无锡地铁2号线齿轮箱使用维护说明书[J].无锡:无锡地铁运营分公司;2013.
[2]董浚修.润滑原理及润滑油[M].北京.中国石化出版社,1998.
[3]贾朋磊. 地铁车辆齿轮箱润滑油使用寿命研究[J].轨道交通装备与技术,2014(5):26-28.
[4]周颂东. 齿轮润滑状态及润滑油的选择[J]. 润滑与密封,1993,(6):15-18.
[5]张晨辉,林亮智.润滑油应用及设备润滑[M].北京:中国石化出版社,2002.167-168