長壽命汽車等速萬向節(jié)潤滑脂的研制及應(yīng)用

　　歐陽秋    宗明

　　汽車萬向節(jié)用于汽車底盤傳動系統(tǒng),其作用是在兩軸間夾角及位置經(jīng)常變化的轉(zhuǎn)動軸之間傳遞動力和扭矩。隨著前輪驅(qū)動車(FF)和四輪驅(qū)動車(4WD)的出現(xiàn),其轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋和獨(dú)立懸架驅(qū)動橋由于受軸向尺寸的限制及偏轉(zhuǎn)角較大等原因的制約,普通萬向節(jié)已不能滿足要求,因此要求采用各式各樣的等速萬向節(jié)(CVJ),即等角速萬向節(jié),見圖1。等速萬向節(jié)根據(jù)結(jié)構(gòu)可分為雙聯(lián)式、三叉式、球叉式、球籠式等。

　　隨著FF車和4WD車的日益普及,對CVJ的需求也在不斷增加,因此用于CVJ的潤滑脂引起了各國潤滑及機(jī)械技術(shù)人員的重視。

　　用于CVJ的潤滑脂的主要性能要求體現(xiàn)在以下幾方面:

　　★具有良好的潤滑性,減少摩擦和有害磨損。

　　★具有良好的機(jī)械安定性。

　　★在寒冷的氣候下,不會因變硬而影響啟動。

　　★與橡膠和其他相接觸的材料相容性好。

　　★有較強(qiáng)的抗污染能力.如不會因潮濕而失效。

　　★在使用條件下,有良好的氧化安定性和熱安定性。

　　針對CVJ對潤滑脂的特殊要求,國外已研制出一些不同類型的CVJ用潤滑脂,主要為鋰基潤滑脂和脲基潤滑脂2種類型,并配合性能優(yōu)良的極壓抗磨劑等多種添加劑。在一般條件下.以上2種類型的潤滑脂均可用于CVJ的潤滑,但對于一些高溫場合(如裝有高速發(fā)動機(jī)的高級小轎車、跑車、越野車等,其CVJ運(yùn)轉(zhuǎn)溫度可達(dá)150℃,甚至180℃),就要求使用高溫性能好的潤滑脂。在汽車制造大國日本和美國,CVJ用潤滑脂常用復(fù)合鋰基潤滑脂或脲基潤滑脂,特別是脲

　　基潤滑脂,在日本,CVJ用潤滑脂80%以上為脲基潤滑脂。

　　目前,國內(nèi)生產(chǎn)的CVJ用潤滑脂主要為鋰基潤滑脂和復(fù)合鋰基潤滑脂,萬向節(jié)生產(chǎn)廠家一般選用MoS₂鋰基潤滑脂、極壓鋰基潤滑脂或其他進(jìn)口潤滑脂作為萬向節(jié)裝配用潤滑脂。

　　隨著汽車向舒適、免維護(hù)方向發(fā)展,對CVJ用潤滑脂的使用壽命提出了越來越苛刻的要求。通常要求CVJ用潤滑脂滿足3萬公里的使用壽命,對于高性能、免維護(hù)的等速萬向節(jié),則要求裝配與之同壽命的潤滑脂,如10萬公里以上的長壽命潤滑脂。

　　根據(jù)等速萬向節(jié)對潤滑脂的要求,結(jié)合國外的發(fā)展情況,筆者開展了YP CVJ汽車等速萬向節(jié)脂的研制工作.并致力于長壽命汽車等速萬向節(jié)潤滑脂的研究,制備了長壽命汽車等速萬向節(jié)潤滑脂。Falex多試件模擬臺架試驗(yàn)和用戶行車試驗(yàn)的結(jié)果表明,研制的長壽命汽車等速萬向節(jié)潤滑脂滿足了CVJ的潤滑要求,使用壽命超過普通萬向節(jié)潤滑脂。

　　配方的確定

　　稠化劑

　　稠化劑的結(jié)構(gòu)影響潤滑脂的高低溫性、剪切安定性、分油性、泵送性、滴點(diǎn)及應(yīng)用性能。典型的脲基潤滑脂和鋰基潤滑脂的耐高溫性能和軸承壽命比較見表1。

　　從表1可見,脲基潤滑脂在耐高溫、軸承壽命、抗水性、抗氧化性等方面較銼基潤滑脂更為優(yōu)越。因此,選用脲基稠化劑制備長壽命等速萬向節(jié)脂符合國際發(fā)展趨勢。

　　基礎(chǔ)油

　　基礎(chǔ)油的選擇對潤滑脂的低溫性、潤滑性、橡膠適應(yīng)性有較大的影響。對CVJ用潤滑脂而言,要求基礎(chǔ)油有較強(qiáng)的油膜強(qiáng)度以減小磨損;與CVJ保護(hù)革的橡膠材料有較好的相容性;低溫性良好,以保證嚴(yán)寒氣候下啟動順利;適宜的燕發(fā)度,以便在寬溫度范圍內(nèi)滿足長壽命的使用要求。綜合考慮上述因素,選用精制HVI中粘度石蠟基礦油、合成油、醋類油為基礎(chǔ)油。CVJ用潤滑脂基礎(chǔ)油的主要技術(shù)指標(biāo)見表2。

　　添加劑

　　極壓抗磨劑

　　CVJ的作用是在汽車傳動系統(tǒng)中傳遞動力和扭矩,其在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)要承受滑動、滾動和振動等復(fù)雜的機(jī)械運(yùn)動.因此要求CVJ潤滑脂具有優(yōu)良的極壓抗磨性能.添加適當(dāng)?shù)臉O壓抗磨劑是必要的。傳統(tǒng)的極壓抗磨劑主要是含S、P的化合物,近年來,因含Mo化合物優(yōu)異的極壓減磨性能,使其在潤滑劑中的應(yīng)用越來越多的。此外,無機(jī)鈣鹽也有良好的極壓抗磨效果。筆者在的基礎(chǔ)脂中添加不同的極壓抗磨劑,通過四球機(jī)試驗(yàn)比較其極壓抗磨性能,試驗(yàn)結(jié)果見表3。

　　從表3可以看出,含S、P的鋅、銻、鉬鹽對潤滑脂的極壓抗磨性都有一定的提高,但隨著添加劑量的增加,其對極壓性的提高幅度不大,其中效果最好的是鈣鹽。此外,有機(jī)鉬添加劑所具有的優(yōu)異的抗磨作用已得到潤滑業(yè)界的共識,特別是其具有良好的抗微動磨損功能,為球節(jié)提供了良好的減磨效果,有利于減少球節(jié)磨損,延長使用壽命。因此,在長壽命等速萬向節(jié)潤滑脂中采用鈣鹽和鉬配合的極壓抗磨劑體系。

　　抗氧劑

　　潤滑脂的抗氧化性能直接影響到潤滑脂的使用壽命,脲基稠化劑本身具有不催化氧化基礎(chǔ)油的特點(diǎn),再配合適當(dāng)?shù)目寡鮿?強(qiáng)化了潤滑脂的抗氧化性能,有利于延長潤滑脂的使用壽命,可滿足長壽命終身潤滑的要求。選擇常用的胺型和酚型抗氧劑進(jìn)行考察,通過旋轉(zhuǎn)氧彈法和差熱試驗(yàn),選定了胺型抗氧劑作為長壽命等速萬向節(jié)潤滑脂的抗氧劑。

　　其他添加劑

　　由于CVJ位于汽車底盤,易與潮氣、水等接觸,要求CVJ用潤滑脂具有較好的防銹和防護(hù)性能,因此,還需要在潤滑脂中添加防銹抗腐蝕抑制劑。

　　性能評價(jià)

　　理化性能

　　對實(shí)驗(yàn)室研制的長壽命汽車等速萬向節(jié)潤滑脂進(jìn)行了綜合性能評價(jià),并與德國萬向節(jié)潤滑脂VW-738(二硫化鉬型鋰基潤滑脂)的實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行對比,其典型數(shù)據(jù)見表4。

　　從表4可以看出,與二硫化鉬型鋰基潤滑脂型CVJ用潤滑脂的比較,研制的脲基長壽命汽車等速萬向節(jié)潤滑脂具有如下優(yōu)點(diǎn):

　　★滴點(diǎn)高,高溫蒸發(fā)度小,具有良好的高溫性能;

　　★在銅片腐蝕試驗(yàn)、靜態(tài)軸承防銹試驗(yàn)中表現(xiàn)出良好的防腐防銹性能軸承防銹性能優(yōu)于VW-738潤滑脂;

　　★長壽命汽車等速萬向節(jié)潤滑脂壓力分油遠(yuǎn)小于VW-738潤滑脂,具有良好的膠體安定性;

　　★在抗水淋試驗(yàn)和Emcor動態(tài)軸承防銹試驗(yàn)中表現(xiàn)出良好的抗水防護(hù)性能;

　　★四球機(jī)極壓抗磨試驗(yàn)結(jié)果表明,長壽命汽車等速萬向節(jié)潤滑脂在摩擦表面形成的油膜強(qiáng)度(P_B值)優(yōu)于VW-738潤滑脂;

　　★長壽命汽車等速萬向節(jié)潤滑脂與氯丁橡膠有較好的相容性。

　　綜上所述,長壽命汽車等速萬向節(jié)潤滑脂適用于等速萬向節(jié)潤滑要求,并且特別適用于高溫、高轉(zhuǎn)速的萬向節(jié)潤滑。

　　使用性能評價(jià)

　　Falex多試件摩擦試驗(yàn)機(jī)模擬試驗(yàn)

　　CVJ在運(yùn)轉(zhuǎn)中承受滑動、滾動、振動等復(fù)雜機(jī)械運(yùn)動,Falex多試件摩擦試驗(yàn)機(jī)用轉(zhuǎn)動的鋼球在振動的V型槽中往返運(yùn)動模擬上述工況(試驗(yàn)條件:2002.5N,750r/min,振幅土300,25h,80℃)來評價(jià)CVJ用潤滑脂的使用性能,可以較好地區(qū)分出不同質(zhì)量的CVJ用潤滑脂。脂A、脂B、脂C的文獻(xiàn)試驗(yàn)數(shù)據(jù)和研制的長壽命汽車等速萬向節(jié)潤滑脂、市場商品MoS₂極壓鋰基潤滑脂的實(shí)測結(jié)果見表5。其中,脂A為OEM指定高性能CVJ裝配潤滑脂。脂B用作CVJ節(jié)裝配潤滑脂,其試驗(yàn)性能優(yōu)越。脂C用作CVJ裝配潤滑脂,不能滿足更苛刻的CVJ的設(shè)計(jì)而被淘汰。

　　從表5可以看出,長壽命汽車等速萬向節(jié)潤滑脂的摩擦性能大大優(yōu)于MoS₂極壓鋰基潤滑脂,與國外高性能CVJ裝配潤滑脂(脂A、脂B)性能相當(dāng)。

　　行車試臉

　　為客戶提供了長壽命汽車等速萬向節(jié)潤滑脂后,客戶在長安微車球籠式等速萬向節(jié)上裝車進(jìn)行了行車試驗(yàn),試驗(yàn)地點(diǎn)在潮濕炎熱的我國西南地區(qū),路況為山區(qū)石子路面、坡道、鄉(xiāng)村小路、高速公路和城市道路等。行車試驗(yàn)證明,使用壽命達(dá)到8萬公里,滿足客戶的使用要求。

　　研制的長壽命汽車等速萬向節(jié)潤滑脂裝配于奧托車傳動軸行車8萬公里后的CVJ拆解照片見圖2、圖3。

     

　　從圖2、圖3可以看出,經(jīng)過8萬公里行車試驗(yàn)后,潤滑脂附著在CVJ的內(nèi)外摩擦面上,顏色略有變深,未流失;清洗后的球籠保持架及鋼球表面光滑,無明顯磨痕。

　　結(jié)論

　　通過理化性能和使用性能評價(jià),長壽命汽車等速萬向節(jié)潤滑脂的綜合性能優(yōu)良.達(dá)到8萬公里使用壽命,能夠滿足CVJ的使用要求,產(chǎn)品質(zhì)量與國外同類型產(chǎn)品相當(dāng)。

　　以上資料來源《石油商技》2006年第2期，由深圳優(yōu)寶惠 m.fixpricemove.com整理提供！EUBO，提供全球領(lǐng)先潤滑解決方案！

　　【2014-04-15】  【 打印本稿 】  【 關(guān)閉窗口 】