长寿命汽车等速万向节润滑脂的研制及应用

　　欧阳秋    宗明

　　汽车万向节用于汽车底盘传动系统,其作用是在两轴间夹角及位置经常变化的转动轴之间传递动力和扭矩。随着前轮驱动车(FF)和四轮驱动车(4WD)的出现,其转向驱动桥和独立悬架驱动桥由于受轴向尺寸的限制及偏转角较大等原因的制约,普通万向节已不能满足要求,因此要求采用各式各样的等速万向节(CVJ),即等角速万向节,见图1。等速万向节根据结构可分为双联式、三叉式、球叉式、球笼式等。

　　随着FF车和4WD车的日益普及,对CVJ的需求也在不断增加,因此用于CVJ的润滑脂引起了各国润滑及机械技术人员的重视。

　　用于CVJ的润滑脂的主要性能要求体现在以下几方面:

　　★具有良好的润滑性,减少摩擦和有害磨损。

　　★具有良好的机械安定性。

　　★在寒冷的气候下,不会因变硬而影响启动。

　　★与橡胶和其他相接触的材料相容性好。

　　★有较强的抗污染能力.如不会因潮湿而失效。

　　★在使用条件下,有良好的氧化安定性和热安定性。

　　针对CVJ对润滑脂的特殊要求,国外已研制出一些不同类型的CVJ用润滑脂,主要为锂基润滑脂和脲基润滑脂2种类型,并配合性能优良的极压抗磨剂等多种添加剂。在一般条件下.以上2种类型的润滑脂均可用于CVJ的润滑,但对于一些高温场合(如装有高速发动机的高级小轿车、跑车、越野车等,其CVJ运转温度可达150℃,甚至180℃),就要求使用高温性能好的润滑脂。在汽车制造大国日本和美国,CVJ用润滑脂常用复合锂基润滑脂或脲基润滑脂,特别是脲

　　基润滑脂,在日本,CVJ用润滑脂80%以上为脲基润滑脂。

　　目前,国内生产的CVJ用润滑脂主要为锂基润滑脂和复合锂基润滑脂,万向节生产厂家一般选用MoS₂锂基润滑脂、极压锂基润滑脂或其他进口润滑脂作为万向节装配用润滑脂。

　　随着汽车向舒适、免维护方向发展,对CVJ用润滑脂的使用寿命提出了越来越苛刻的要求。通常要求CVJ用润滑脂满足3万公里的使用寿命,对于高性能、免维护的等速万向节,则要求装配与之同寿命的润滑脂,如10万公里以上的长寿命润滑脂。

　　根据等速万向节对润滑脂的要求,结合国外的发展情况,笔者开展了YP CVJ汽车等速万向节脂的研制工作.并致力于长寿命汽车等速万向节润滑脂的研究,制备了长寿命汽车等速万向节润滑脂。Falex多试件模拟台架试验和用户行车试验的结果表明,研制的长寿命汽车等速万向节润滑脂满足了CVJ的润滑要求,使用寿命超过普通万向节润滑脂。

　　配方的确定

　　稠化剂

　　稠化剂的结构影响润滑脂的高低温性、剪切安定性、分油性、泵送性、滴点及应用性能。典型的脲基润滑脂和锂基润滑脂的耐高温性能和轴承寿命比较见表1。

　　从表1可见,脲基润滑脂在耐高温、轴承寿命、抗水性、抗氧化性等方面较锉基润滑脂更为优越。因此,选用脲基稠化剂制备长寿命等速万向节脂符合国际发展趋势。

　　基础油

　　基础油的选择对润滑脂的低温性、润滑性、橡胶适应性有较大的影响。对CVJ用润滑脂而言,要求基础油有较强的油膜强度以减小磨损;与CVJ保护革的橡胶材料有较好的相容性;低温性良好,以保证严寒气候下启动顺利;适宜的燕发度,以便在宽温度范围内满足长寿命的使用要求。综合考虑上述因素,选用精制HVI中粘度石蜡基矿油、合成油、醋类油为基础油。CVJ用润滑脂基础油的主要技术指标见表2。

　　添加剂

　　极压抗磨剂

　　CVJ的作用是在汽车传动系统中传递动力和扭矩,其在运转时要承受滑动、滚动和振动等复杂的机械运动.因此要求CVJ润滑脂具有优良的极压抗磨性能.添加适当的极压抗磨剂是必要的。传统的极压抗磨剂主要是含S、P的化合物,近年来,因含Mo化合物优异的极压减磨性能,使其在润滑剂中的应用越来越多的。此外,无机钙盐也有良好的极压抗磨效果。笔者在的基础脂中添加不同的极压抗磨剂,通过四球机试验比较其极压抗磨性能,试验结果见表3。

　　从表3可以看出,含S、P的锌、锑、钼盐对润滑脂的极压抗磨性都有一定的提高,但随着添加剂量的增加,其对极压性的提高幅度不大,其中效果最好的是钙盐。此外,有机钼添加剂所具有的优异的抗磨作用已得到润滑业界的共识,特别是其具有良好的抗微动磨损功能,为球节提供了良好的减磨效果,有利于减少球节磨损,延长使用寿命。因此,在长寿命等速万向节润滑脂中采用钙盐和钼配合的极压抗磨剂体系。

　　抗氧剂

　　润滑脂的抗氧化性能直接影响到润滑脂的使用寿命,脲基稠化剂本身具有不催化氧化基础油的特点,再配合适当的抗氧剂,强化了润滑脂的抗氧化性能,有利于延长润滑脂的使用寿命,可满足长寿命终身润滑的要求。选择常用的胺型和酚型抗氧剂进行考察,通过旋转氧弹法和差热试验,选定了胺型抗氧剂作为长寿命等速万向节润滑脂的抗氧剂。

　　其他添加剂

　　由于CVJ位于汽车底盘,易与潮气、水等接触,要求CVJ用润滑脂具有较好的防锈和防护性能,因此,还需要在润滑脂中添加防锈抗腐蚀抑制剂。

　　性能评价

　　理化性能

　　对实验室研制的长寿命汽车等速万向节润滑脂进行了综合性能评价,并与德国万向节润滑脂VW-738(二硫化钼型锂基润滑脂)的实测数据进行对比,其典型数据见表4。

　　从表4可以看出,与二硫化钼型锂基润滑脂型CVJ用润滑脂的比较,研制的脲基长寿命汽车等速万向节润滑脂具有如下优点:

　　★滴点高,高温蒸发度小,具有良好的高温性能;

　　★在铜片腐蚀试验、静态轴承防锈试验中表现出良好的防腐防锈性能轴承防锈性能优于VW-738润滑脂;

　　★长寿命汽车等速万向节润滑脂压力分油远小于VW-738润滑脂,具有良好的胶体安定性;

　　★在抗水淋试验和Emcor动态轴承防锈试验中表现出良好的抗水防护性能;

　　★四球机极压抗磨试验结果表明,长寿命汽车等速万向节润滑脂在摩擦表面形成的油膜强度(P_B值)优于VW-738润滑脂;

　　★长寿命汽车等速万向节润滑脂与氯丁橡胶有较好的相容性。

　　综上所述,长寿命汽车等速万向节润滑脂适用于等速万向节润滑要求,并且特别适用于高温、高转速的万向节润滑。

　　使用性能评价

　　Falex多试件摩擦试验机模拟试验

　　CVJ在运转中承受滑动、滚动、振动等复杂机械运动,Falex多试件摩擦试验机用转动的钢球在振动的V型槽中往返运动模拟上述工况(试验条件:2002.5N,750r/min,振幅土300,25h,80℃)来评价CVJ用润滑脂的使用性能,可以较好地区分出不同质量的CVJ用润滑脂。脂A、脂B、脂C的文献试验数据和研制的长寿命汽车等速万向节润滑脂、市场商品MoS₂极压锂基润滑脂的实测结果见表5。其中,脂A为OEM指定高性能CVJ装配润滑脂。脂B用作CVJ节装配润滑脂,其试验性能优越。脂C用作CVJ装配润滑脂,不能满足更苛刻的CVJ的设计而被淘汰。

　　从表5可以看出,长寿命汽车等速万向节润滑脂的摩擦性能大大优于MoS₂极压锂基润滑脂,与国外高性能CVJ装配润滑脂(脂A、脂B)性能相当。

　　行车试脸

　　为客户提供了长寿命汽车等速万向节润滑脂后,客户在长安微车球笼式等速万向节上装车进行了行车试验,试验地点在潮湿炎热的我国西南地区,路况为山区石子路面、坡道、乡村小路、高速公路和城市道路等。行车试验证明,使用寿命达到8万公里,满足客户的使用要求。

　　研制的长寿命汽车等速万向节润滑脂装配于奥托车传动轴行车8万公里后的CVJ拆解照片见图2、图3。

     

　　从图2、图3可以看出,经过8万公里行车试验后,润滑脂附着在CVJ的内外摩擦面上,颜色略有变深,未流失;清洗后的球笼保持架及钢球表面光滑,无明显磨痕。

　　结论

　　通过理化性能和使用性能评价,长寿命汽车等速万向节润滑脂的综合性能优良.达到8万公里使用寿命,能够满足CVJ的使用要求,产品质量与国外同类型产品相当。

　　以上资料来源《石油商技》2006年第2期，由深圳优宝惠 www.chinaeubo.com整理提供！EUBO，提供全球领先润滑解决方案！

　　【2014-04-15】  【 打印本稿 】  【 关闭窗口 】