装载机湿式制动驱动桥油的长寿命性能分析

甄鹏厚，王月行，安海珍，王普健

（1. 江苏徐工工程机械研究院有限公司，江苏 徐州 221004；2. 徐工集团高端工程机械智能制造国家重点实验室，江苏 徐州 221004）

驱动桥是工程机械的底盘元件，也是工程机械的核心传动部件之一［1］。目前装载机向更大功率和更高吨位的方向发展，干式驱动桥已不能满足使用需要。随着新型摩擦材料的研发和密封技术的发展，湿式驱动桥应运而生。湿式驱动桥采用内置式湿式制动器，其具有行车制动力矩大、可靠性好、使用寿命长、制动稳定性高、抗环境污染能力强、热物理稳定性高等优点［2-4］，使其越来越多的应用到工程机械驱动桥中。驱动桥制动方式的变化，对驱动桥用油也有了更高的要求［5］，如应具有良好的抗氧化性能，以提高油品使用寿命，良好的摩擦特性，以利于制动的平顺性和减小制动噪声，此外，还应具有良好的高低温性能、极压抗磨性能、橡胶相容性等，是1种性能更为全面的油品，以保证驱动桥能更加稳定可靠工作。

目前国内搭载湿式驱动桥的装载机仍使用普通的车辆齿轮油，使用中会造成制动异响、制动距离过长、换油周期短、部件磨损严重等问题，存在安全隐患和资源浪费。基于此，为有效保障湿式驱动桥的安全、高效、长久地运行，针对驱动桥技术升级后对润滑油的新要求，本文根据设备特点，开发了满足装载机湿式驱动桥润滑要求的专用长寿命湿式驱动桥油，对于湿式驱动桥油的合理选用以及提升产品品质提供了参考依据。

1 湿式制动驱动桥油的开发

在实验室对开发的湿式驱动桥油进行理化性能测试、氧化实验、摩擦台架实验等，测试结果表明，该专用油在剪切安定性、低温性能、极压性能、氧化安定性、橡胶相容性、摩擦特性等方面均优于现用的普通车辆齿轮油。但是，前阶段主要是在实验室内进行模拟测试，有些实验设置条件和装载机实际工作条件差别较大，而且装载机实际现场工作时，工况比较复杂和恶劣，对湿式驱动桥油性能要求较高，所以需要通过实际工作下的行车测试来考察开发的专用油的性能是否满足要求，如制动是否平顺，有无异响，抗氧、抗磨等性能是否提升，换油周期是否延长等。因此，进行专用油行车跟踪测试对于油品的优化以及推广使用具有重要的参考意义。

2 专用油的行车测试

行车测试选取某型号7t装载机作为试验车辆，该装载机搭载湿式驱动桥，工作场所位于某港口内，主要工作是铲装木材等，每天工作时间长，工作环境较苛刻，能很好地满足行车测试的要求。行车测试时，每隔一定时间取样检测油品的运动粘度、酸值、Fe和Cu元素含量等，观察油品的各个指标随时间的变化，通过分析变化原因，预估变化趋势，并参考换油指标技术要求，如表1所示，以便更好地掌握专用油的性能。

表1 换油指标技术要求和试验方法

3 结果分析

3.1 运动粘度变化

该专用油品的100℃运动粘度随行车时间的变化曲线如图1所示。通过图1可以看出，油品在前750h内100℃运动粘度有所降低，750h之后运动粘度变化较小，逐渐趋于稳定。粘度下降率约为8%，未超过换油指标要求。油品调制中一般会加入粘度指数改进剂，以改善油品的粘温性能。而车辆驱动桥湿式制动，是依靠油的剪切力传递扭矩，因此在制动时，摩擦副会对油品进行强剪切，油品受到强烈的机械剪切力作用后会使油中的粘度指数改进剂之类的高分子化合物因剪切作用而被切断［6］，造成油品粘度下降，750h后粘度指数改进剂被剪切程度降低，粘度趋于稳定，避免粘度太低造成机械内部漏液或磨损增大，说明该油品具有良好的剪切安定性，能保证油品在使用过程中具有良好的粘度保持能力，防止粘度过度下降使油膜厚度不足造成运动部件磨损加剧。

3.2 酸值变化

该专用油品的酸值随行车时间的变化曲线如图2所示。油品中的酸性物质一般来源于加入的酸性抗氧剂，而油品使用过程中酸性抗氧剂的消耗和基础油的氧化均会带来油品酸值的变化。酸性抗氧剂消耗，酸值减小；基础油氧化，酸值增大。该油品的酸值整体上变化甚微，未达到换油指标要求，说明油品在工作中，其酸性抗氧剂ZDDP（二烷基二硫代磷酸锌）性能稳定，消耗量少，基础油氧化程度低，抗氧化性能优异，能有效避免氧化产生油泥、漆膜等对制动器、齿轮、轴承产生不良影响，引起制动性能的改变和齿轮、轴承部件的损坏，提高油品使用寿命和整车工作效率。

图1 油品100℃运动粘度变化

图2 油品酸值变化

3.3 Fe和Cu元素含量变化

该专用油品的Fe、Cu元素含量随行车时间的变化曲线如图3所示。油品中的磨损金属元素主要是Fe和Cu，来源于驱动桥中齿轮、轴承、离合器摩擦片等的磨损。Fe和Cu元素含量随行车时间增加并逐渐趋于稳定，含量变化都处于正常磨损范围内，未见异常磨损，均未超换油指标要求，表明该油品抗磨性能优异，能有效降低驱动桥中的齿轮、轴承、摩擦片组间的磨损，摩擦耐久性良好，与驱动桥的摩擦副之间具有良好的适应性，部件保护和制动摩擦特性突出，同时有利于提高制动过程的平顺性和制动性能的稳定性，减少制动噪声，提高整车操作舒适性。

图3 Fe和Cu元素含量变化

4 结束语

（1）行车测试表明，该油品具有良好的剪切安定性、氧化安定性、摩擦特性及稳定可靠的使用性能，换油周期延长，提升了油品的质量。

（2）该专用油品能满足湿式制动驱动桥的使用要求，有效保障湿式制动驱动桥和装载机安全、可靠、高效工作，提高设备使用寿命和产品竞争力。