液压传动两用油在拖拉机台架上的试验

朱宝利

中国石化润滑油有限公司西北分公司

拖拉机是重要的农业机械，其配合农机具在农耕中可完成旋、犁、收、采、植保等操作，大大提升了农业耕作效率。同时其具有功率大、启动快、可靠性好、地域适应性好等特点，随着农业现代化的不断深入，人们对拖拉机的需求更加多样化、复杂化，在短期内其作为农业机械主要动力是无可取代的。

随着拖拉机技术的进步，拖拉机底盘需润滑的部位逐步增加，从过去单独的机械传动系统，增加了液压系统、湿式制动器，所用油品也从单独的车辆齿轮油，增加了液压油、刹车油，使得终端用户油品管理难度和误用风险加大；为解决该问题，采用多功能、通用型油品，即一种油品可同时满足两个或多个润滑部件的要求，将成为拖拉机用油的趋势，随着市面上液压传动两用油、多功能传动系统用油等产品的出现，大大降低了用油风险。

液压传动两用油具有车辆齿轮油和液压油性能，能同时应用于除湿式离合器和湿式制动器以外的拖拉机传动系统和液压系统[1]，因该油品的多用途性，其在产品设计上有其特殊性，与普通的车辆齿轮油和液压油不同。国内某大型农业装备公司的拖拉机采用液压系统和传动系统共用油箱的设计，针对该公司拖拉机的特点及客户的特殊要求，2018年中国石化润滑油公司研发了专用的液压传动两用油，即100号拖拉机液压传动两用油，并进行了拖拉机传动系统耐久台架试验。

试验部分

试验用油

试验用油系中国石化润滑油公司生产的100号拖拉机液压传动两用油，其典型数据见表1。

表1 100号拖拉机液压传动两用油典型数据

台架信息

拖拉机传动系统耐久台架是进行拖拉机传动系快速耐久试验的装置。它通过在特定试验条件下对拖拉机传动系测试，评价传动系统的耐久性，测试过程可通过计算机程序控制试验加载系统，使试验的载荷接近田间实际工况，该传动系耐久性试验小时数与田间试验小时数的当量系数为3.3[2]。

试验台架由3台电动机和TR2104传动系统组成。其中一台220 kW电机作为主动力系统，模拟拖拉机发动机系统；其他两台85 kW轮边电机模拟车轮系统；传动系统采用该企业TR2104机型传动系统，具体情况如下：

台架：底盘配置 TR2104；

试验周期：400 h，采用24 h全天不间断连续试验；

加油量：100 L；

油温控制：80～90 ℃，采用外置水冷装置；

档位情况：每个档位分配时间、负载由拖拉机公司自行设计；

加油液面位置：达到主传动轴伞型齿轮2/3左右，有液位指示杆。

中国石化润滑油公司针对国内某大型农机设备公司拖拉机研发了专用的液压传动两用油。本文采用研发油品在其拖拉机传动系统耐久台架上进行400 h试验。试验结果表明，该油品可以满足双方约定的试验要求，油品具有良好的抗氧化性、抗磨损性能，能为拖拉机提供良好的润滑保护。

清洗、采样及油品分析

试验采用全新齿轮部件，试验初期对试验台架进行50 h磨合，磨合油与试验油品相同，磨合后放尽油品，补加新油后进行台架试验。

台架试验进行400 h，经双方协商，按1 h、200 h、400 h时间点进行采样，监测油品性能变化情况。

由于目前没有专门针对拖拉机液压传动两用油的换油标准，考虑拖拉机传动特点和具体使用要求，参考GB/T 30034—2013《重负荷车辆齿轮油（GL-5）换油指标》和JB/T 7282—2016 《拖拉机用润滑油品种、规格的选用》要求，经双方协商，按照如下要求对油品使用情况进行判断，具体见表2。

表2 100号液压传动两用油换油要求

结果与讨论

运动黏度

运动黏度变化可反映液压传动两用油使用过程中的油品氧化变质程度、热分解程度以及黏度指数改进剂等的变化情况，可以比较综合地反映油品质量的变化。黏度的过快增长标志着油品过度氧化衰变，添加剂逐步失效，从而影响润滑造成事故；黏度的下降则往往是黏度指数改进剂、降凝剂等大分子物质受剪切后长链断裂所致，其会造成齿轮摩擦副间油膜变薄，润滑性能下降，机件磨损加大，黏度的大幅下降往往会造成齿轮的胶合[3]。

试验油品运动黏度随试验时间变化的曲线见图1、图2。

从图1可以看出，试验油品40 ℃运动黏度随着试验时间的增加而降低，主要是油品中黏度指数改进剂剪切后所致，其变化可以满足双方约定要求，满足90～110 mm2/s范围要求，且从整个台架来看，设备未出现异常情况。

图1 试验油品40 ℃运动黏度随时间的变化

从图2可以看出，试验油品100 ℃运动黏度随着试验时间的增加而降低，主要原因同上。其变化程度双方未做约定，从整个台架来看，设备未出现异常情况[金属元素分析结果（见下文）也表明，该降低并没有造成磨损加剧，油品保持了良好的润滑性能]，其最终黏度值为10.06 mm2/s，亦可满足多功能传动系用油“柴油喷嘴剪切试验后100 ℃运动黏度≥7.1 mm2/s”要求[3]。

图2 试验油品100 ℃运动黏度随时间的变化

酸值变化

酸值变化表示了油品中酸性添加剂消耗和氧化变质程度。油品在使用过程中受温度、水分等因素的影响，造成酸性添加剂消耗，进而导致酸值降低；另外油品逐渐老化变质，会造成酸值升高。总体来说，随着油品老化程度增加，油品酸值增加，油品中会有较多的酸性物质；较大量的酸性物质对设备造成一定程度的腐蚀，并在金属的催化作用下继续加速油品的老化状态，影响工作部件的正常运行[4]。

试验油品酸值随试验时间变化的曲线见图3。

由图3可以看出，在整个台架试验过程中，油品酸值与新油相比无明显变化，且远未达到换油指标要求，也表明该油品具有良好的抗氧化性能。

图3 试验油品酸值随时间的变化

铁含量

油品中金属含量表示了机件的磨损程度。通过检测油中金属元素的含量，可以判断机件的磨损程度及油品的润滑保护能力的强弱，其测试结果越大，代表机件磨损越严重，油品的润滑保护能力越弱，传动系统中所包含的金属元素主要为铁和铜。铁元素主要来自于齿轮、连接等部件。

试验油品中铁含量随试验时间变化的曲线见图4。

从图4可以看出，试验油品中铁含量随台架试验时间的增加而增加，但铁含量远未达到换油指标要求，表明机件没有出现明显的磨损，也说明试验油品具有良好的抗磨损性能、润滑保护性能。

图4 试验油品铁含量随时间的变化

铜含量

铜元素主要来源于变速箱同步器、后桥差速器减磨垫片等部件。

试验油品中铜含量随试验时间变化的曲线见图5。

从图5可以看出，试验油品铜含量随台架试验时间的逐渐增加，400 h时增加趋于平缓，其铜含量远小于换油指标要求，表明机件没有出现明显的磨损，也说明试验油品具有良好的抗磨损性能、润滑保护性能。

图5 试验油品铜含量随时间的变化

正戊烷不溶物

正戊烷不溶物表示油品中氧化不溶物和机械类杂质的多少。其一方面反映油品氧化衰变的程度，即形成不溶于正戊烷的胶质情况，另一方面也反映了油液中非油溶性固体污染（如尘土、沙粒）以及磨损颗粒等含量。在用油正戊烷不溶物含量达到一定值后，油品黏度增大，流动性变差，油品中的不溶物聚集成团，造成润滑不良等严重后果[3]。

试验油品正戊烷不溶物含量随试验时间变化的曲线见图6。

从图6可以看出，试验油品正戊烷不溶物含量逐渐增加，但远低于换油指标的要求，说明试验油品中不溶性胶质和非油溶性污染物较低，也表明了试验油品氧化和受污染程度较低。

图6 试验油品正戊烷不溶物含量随时间的变化

水分

水分表示了油品中含水量的多少。油品中水分多为外来引入，如水冷装置泄漏、油箱密封不足等。油品中含水，会造成油品乳化变质，并造成齿轮传动零部件表面的锈蚀、腐蚀[3]。

在本次台架试验过程中，3次取样的水分含量均为“痕迹”（指试样中水含量小于0.03%），说明整个试验过程中对外来因素控制较好，没有水冷装置泄漏等外部情况发生。

结论

中国石化润滑油公司生产的100号液压传动两用油经过400 h台架试验，经检测各项数据能够满足国内某大型农业装备公司拖拉机传动-液压系统的润滑需求，得到了该公司技术部门认可。目前，该油品已经作为装填用油在其拖拉机上使用，并得到终端用户的认可。