2024年3月22日发(作者:)

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2007年9月 

润滑与密封 

LUBRICATION ENGINEERING 

Sep.2007 

V0l_32 No 9 

第32卷第9期 

CF一4 15W一40润滑油在车辆手动变速箱齿轮系 

统和工程铲车液压系统中的应急代用研究 

徐金龙 

(总后油料研究所北京102300) 

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摘要:介绍了CF.4 15W.40润滑油在车辆手动变速箱齿轮系统和工程铲车液压系统上的应急代用试验情况,试验 

关键词:润滑油;应急代用;行车试验 

中圈分类号:TE626.3文献标识码:A文章编号:0254—0150(2007)9—140—5 

结果表明该油品具有良好的抗磨性和抗氧抗腐性能,可以在应急情况下满足上述2种装备系统的用油要求。 

The Application of CF-4 1 5 W-4O Lubriatcion Oil[IS the Emergency 

oil in the Manual Gear.box System 0If Car&Camion and the 

Hydraulic Pressure System of Engineering ForMfft 

Xu Jinlong 

(POL Research Institute of General Logistics Dept,CPLA,Beijing 102300,China) 

Abstract:The substitutive application of CF一4 15W-40 lubrication oil was carried out in the manual gear—box system of 

car and camion and the hydraulic pressure system of engineering forklift in emergency.The results show that the CF一4 

15W一40 lubrication oil has perfect antioxidant ability and antiwear property,and call satisfy the requests of he atbove two 

type equipments system in emergency. 

Keywords:lubrication oil;substitutive application;field test 

美军研究的战斗/战术车辆用油MIL-L-2104G除 

了能够用于军用装备柴油发动机外,还能够在非双曲 

线齿轮系统和工程机械液压系统中进行应急代用…。 

的模拟及台架试验后,又进行了小轿车、运输卡车的 

手动变速箱齿轮试验以及工程铲车的液压系统试验, 

为应急情况下代用GL一3(或GL.4)普通车辆齿轮油 

因此本文作者参照美军标MIL—L-2104G研制了CF,4 

15W一40润滑油,在完成CF一4柴油机油要求的标准 

台架试验和通过了普通车辆齿轮油和抗磨液压油要求 

以及L—HM抗磨液压油提供了理论和实际使用依据。 

1试验部分 

1.1试验油品 

表1 CF.4 15W一40润滑油用于齿轮及液压系统试验的油品数据表 

田 、 

Table 1 The representative data of CF一4 15W-40 lubrication oil 

收稿日期:2007—04—05 

作者简介:徐金龙(1976一),男,硕士研究生,工程师,主要 

从事润滑油品的论证、研制及应用研究工作.E-mail:xjlyxc@ 

163.coin. 

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2007年第9期 

徐金龙:CF一4 15W一40润滑油在车辆手动变速箱齿轮系 

统和工程铲车液压系统中的应急代用研究 

续表 

141 

1.2试验装备 

表2应急代用行车试验表 

Table 2 The field test equipment of substitutive application 

与通常在内燃机油中使用的粘度指数改进剂在性能上 

有较大区别,其抗剪切的能力要求较高,而且使用的 

备注 装备名称及数量 要求使用的润滑油级别 

量也比较小。所以在普通车辆齿轮油换油指标中,其 

粘度变化范围是+20%~一10%。 

本次试验使用发动机油替代齿轮油,可以预料试 

验油品的粘度将有较大的下降,考虑到是应急代用油 

品,因此为了保证试验效果,同时又保证装备不受 

损害,本次试验确定的粘度变化范围为+20%~ 

1.3试验概况 

20% 

表3 齿轮及液压系统行车试验表 

Table 3 The test outlines of gear—box system 

and hydraulic pressure system 

从图1中可以看出, 

试验油品的粘度下降很 

快,尤其在最初1 000 km越 

范围内呈直线下降的趋蕃 

势,之后变化趋缓,这主 

要是由于油品中的粘度指= 一500 1 ooo 2行驶里程/ 500 4k O00 5 5呻 

n i

改 的 图l 手动变速箱齿轮系统 

故。从图中还可看出,当 

2结果与讨论 

1 ℃ 叠 验 

viscosity VS the test kilo一 

metres ofthe car&truck 

粘度下降率达到一20% 行驶里程的变化率 

时,17 车、29 车、03 Fig 1 The changes of kinetic 

2.1 手动变速箱齿轮系统试验 

车分别试验到4 000 km、 

2 000 km、1 000 km。总 

CF一4 15W一40润滑油在手动变速箱齿轮系统的行 

的来说,试验油在手动变 gear yst 

车试验分析的数据参照SH/T 0475-92《普通车辆齿 

轮油换油指标》 中的内容以及红外光谱、铁谱、磨 

粒等相关仪器分析进行分别讨论,以便结合各项指标 

确定最终换油周期。 

2.1.1 理化分析 

2.1.1.1 100℃运动粘度 

速箱齿轮系统中具有一定的抗剪切性能。 

根据试验油品在车辆手动变速箱齿轮系统上的 

100℃运动粘度的变化率来看,试验油品可在要求使 

用GL一3(或GL一4)普通车辆齿轮油的齿轮系统上应 

急代用2 500~3 000 km。 

2.1.1.2酸值 

100 oC运动粘度的变化情况是本次试验的重点关 

注项目之一。与发动机相比,齿轮系统中的剪切条件 

比较苛刻,在齿轮油配方中使用的粘度指数改进剂, 

试验油品的酸值增加值变化见图2。从图中可以 

看出,所有参试车辆的酸值变化都不大,最大的仅为 

0.22 mgKOH/g,都在换油指标范围之内。 

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142 润滑与密封 第32卷 

参考SH/T 0475-92 if- ,0.6 

《普通车辆齿轮油换油指暑 

标》的规定以及酸值增加 

值的变化结果来看,试验塑.。: 

油品可在要求使用GL_3 ̄ -0.4 

(或GL.4)普通车辆齿轮 -0.6 

0 1 500 3000 4500 

油的齿轮系统上应急代用 

行驶里程,km 

5 000 km。 图2 

手动变速箱齿轮系统 

2.1.1.3正戊烷不溶物 

酸值随试验行驶里程 

试验油品的正戊烷不 

的增加值变化 

溶物见表4,从表中可以看¨g 

rIl ch, ̄ges 0f acid nlJrtl- 

出,所有车辆的正戊烷不 

ber VS the test kilometres 

ofthe car&truck gear box 

溶物最大值仅为0.064%, 

system 

远小于齿轮油要求的换油 

指标,说明该试验油品质量无明显衰变,且油品容纳 

污染物的性能良好。 

表4手动变速箱齿轮系统行车试验最后一 

个试验油样正戊烷不溶物、水分表 

Table 4 The pentane insolubility and water 

of the last test of gear box system 

2.1.1.4水分 

试验油品的水分见表4,从表中可以看出,所有 

车辆的试验油样中水分均为痕迹,说明参试车辆工况 

良好。 

2.1.2氧化衰变情况分析(红外光谱法) 

利用热电公司的 。。 

轮系统用油,主要是考察藿蚕0

370红外光谱仪测定齿薹曼 

.06 

油品在齿轮系统中使用过 营0。04 

程中受到金属碎屑、潮湿 痞:’ 

等的影响而引起的氧化衰 

谱法(MOA法)) 

磨损金属含量的变化情况是本次试验重点关注的 

另一个项目。在SH/T 0475-92《普通车辆齿轮油换 

油指标》中,只对铁含量进行了控制,当铁含量大 

于0.5%(质量分数,下同)即要求更换齿轮油。图 

4是油品在齿轮系统中试验的磨损金属和污染元素含 

量曲线图,从图中可以看出,17 和29 车的磨损 

(铁、铜、铝、铅)相对来说较重,这可能是由于这 

两辆车的齿轮系统要求使用的润滑油是GL.4型,但 

即使这样铁的磨损含量最大才0.1 1%,远小于0.5% 

的指标要求,说明试验油品在手动变速箱齿轮系统上 

具有一定的抗磨性能,能够满足该齿轮系统的使用要 

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墩 

图4手动变速箱齿轮系统中磨损金属和污 

染元素含量随试验行车里程的变化 

Fig 4 The changes of wear particle and contamination 

vs the test kilometres of gear box systme 

参考SH/T 0475-92《普通车辆齿轮油换油指标》 

的规定以磨损金属含量的变化结果来看,试验油品可 

在要求使用GL.3普通车辆齿轮油的齿轮系统上应急 

代用5 00O km。 

2.2工程铲车液压系统试验 

CF.4 15W.40润滑油在工程铲车液压系统上的试 

验分析的数据参照SH/T 0599-94《L.HM液压油换油 

指标》中的内容以及红外光谱等相关仪器分析进行 

分别讨论,以便结合各项指标确定最终换油周期。 

2.2.1 40℃运动粘度 

粘度是液压油的重要性能指标,也是本次试验重 

点监控的指标之一。由于液压油粘度过高时,油泵吸 

油阻力增加,流动过程能量损失增加,容易产生空穴 

和气蚀作用,造成油压不稳,使油泵工作困难,甚至 

受到损坏,油泵的能量损失增大,机械总效率降低; 

管路中压力损失增大,也会降低总效率;阀和油缸的 

敏感性降低,工作不够灵活。 

对于本次应急代用试验,试验新油的40℃的运 

动粘度为121.7 mm /s,在要求使用L.HM 68液压油 

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2007年第9期 

徐金龙:CF一4 15W一40润滑油在车辆手动变速箱齿轮系 

统和工程铲车液压系统中的应急代用研究 143 

的工程铲车上进行了试验,由于试验油中含有粘度指 

数改进剂组分,粘度指数改进剂为高分子聚合物,经 

油粘度不会总是保持在新油的高粘度状态。对于该试 

验油代替L-HM抗磨液压油的试验,主要存在粘度过 

过液压泵的反复剪切粘度会下降,因此使用中的试验 高的问题,带来操作的不灵敏性。 

表5 油品在铲车液压系统上40℃运动粘度随试验摩托小时的变化情况表 

Table 5 The changes of 40 oC kinetic viscosity VS the test hours of hydraulic pressure system 

表5是试验油在工程铲车上试验后的粘度和变化 酸值是评价液压油在使用中其发生氧化变质的程 

度,酸值增加是由于液压油在使用过程中因老化、过 

率情况。从表中看出,尽管试验油新油粘度较高,但 

经一段时间使用后,粘度出现下降。在经过了100 h 

的应急代用试验后,40 cc运动粘度的变化率最大为 

10.2%,根据新油40 cc的运动粘度来看,可以代 

替L—HM 100液压油(90~110 mm /s)的使用。参 

考SH/T 0599—94《L—HM液压油换油指标》 换油指 

热或氧化而形成的老化产物,其可侵蚀系统构件如泵 

和轴承,而这又引起严重的系统故障,因此酸值是评 

价液压油状况的重要指标。铜片腐蚀性能的变化预示 

着其对液压系统中铜零件的腐蚀趋势。而液压油的色 

度是用来初步鉴别油品精制深度和使用过程中氧化变 

质程度的标志。 

由于色度、铜片腐蚀以及酸值都是有关液压油在 

标的要求以及40 cc运动粘度变化情况来看,在战时 

试验油品可在要求使用L—HM 68或100抗磨液压油的 

工程机械液压系统上应急代用100 h。 

2.2.2 色度、酸值及铜片腐蚀 

使用过程中的氧化程度的指标,因此将这3项指标进 

行统一分析讨论。 

表6工程铲车液压系统试验酸值、铜片腐蚀及色度表 

Table 6 The test results of acid number,copper corrosion and color 

表6是试验油在工程铲车液压系统上试验后酸 

值、铜片腐蚀及色度表。从表中可以看出,仅试验油 

的酸值增加值在100 h已经增加了0.51 mgKOH/g, 

超过了标准中酸值增加值不大于0.4 mgKOH/g的指 

标,而其余的变化都很小,都在标准范围之内。从试 

验油酸值、铜片腐蚀及色度结果来看,在战时试验油 

品可在要求使用L-HM 68或100抗磨液压油的工程机 

械液压系统上应急代用100 h。 

2.2.3氧化衰变情况分析(红外光谱法)和磨损金 

属及污染元素含量分析(MOA法) 

表7试验油在铲车上氧化等和磨损情况表 

Table 7 The test results of oxidation etc and wear particle 

表7是试验油在铲车液压系统上氧化等和磨损情 

况表。从表中可以看出,通过红外光谱法测定的氧化 

值、硝化值和硫化值都为0,几乎没有氧化。通过原 

子发射光谱法测定的磨损金属和污染元素来看,磨损 

金属非常小(尤其是铜),说明液压系统铜部件没有 

发生磨损,同时看出污染元素相对其它金属来看就很 

高,这有可能是由于在平时的加注油料时带入的灰尘 

所致。总的来说,通过红外光谱法和原子发射光谱法 

测定结果来看,在战时试验油品可在要求使用L—HM 68 

或100抗磨液压油的工程机械液压系统上应急代用 

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144 

100 h。 

润滑与密封 .第32卷 

验油与原车液压油的污染度等级,如表8所示。从表 

中可看出,虽然按NAS 1638污染度等级来看试验油 2.2.4污染度等级分析 

液压油的污染度(也叫清洁度),是指液压油受 

到水分和机械杂质的污染程度。据有关资料显示,在 

液压系统中,有70%~80%的故障与液压系统污染 

有关,其中固体颗粒污染物引起的液压系统故障占总 

在100 h的试验时间内与原车油一样超过12级,但 

从粒径分布来看,在100 h的试验时间内试验油的颗 

粒都比原车油要少,这从试验油与原车液压油的污染 

度等级分析中可以看出,说明在试验过程中对于外界 

污染故障的60%~70%。因此,本次试验考察了试 污染物的控制比较好。 

表8试验油在铲车上污染度等级分析情况表 

Table 8 The pollution levels of test oil on the hydraulic prssure system 

2.2.5其它性能分析 

具有良好的抗磨性能,可以在应急情况之下替代GL一 

试验油品的正戊烷不溶物和水分见表9所示,从 

3普通车辆齿轮油使用,换油周期不超过5 000 km。 

表中可以看出,试验油品在试验到100 h的正戊烷不 (2)研制的CF一4 15W一40润滑油通过在工程铲 

溶物和水分含量分别为0.02%和痕迹,说明该试验 车的液压系统上的试验表明,该油品除了运动粘度变 

油品质量无明显衰变,且没有受到外来水分的污染。 

化比较大外,试验油其它性能变化均在正常之内,并 

表9试验油在铲车上的正戊烷不溶物和水分表 

且具有良好的抗磨、抗腐性能,在应急情况之下可以 

Table 9 The pentane insolubility and water of the 

代替L—HM100或68抗磨液压油用于工程铲车液压系 

last test of hydraulic pressure system 

统作短暂使用,换油周期不超过100 h。 

参考文献 

【1】MIL-PRF-2104G Lubrication Oil,Intenral Combustion Engine, 

3结论 

Combat/Tactical Service[S]. 

(1)研制的CF一4 15W一40润滑油通过在4辆车 

【2】SH/T 0475-92普通车辆齿轮油换油指标[S]. 

的手动变速箱齿轮系统中进行的实际使用表明,油品 

【3】SH/T0599-94 L.HM液压油换油指标[S]. 

(上接第67页) 

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