《汽车机械基础》齿轮油（1）（举一反三考点练）- 讲义

举一反三考点练 《汽车机械基础》齿轮油（1）-讲义 （1）解析极压抗磨性能核心指标 （2）建立黏度等级-环境温度映射 （3）制定齿轮油选型决策矩阵 （4）量化换油周期与失效预警 知识点一 齿轮油的工作条件及对齿轮油的要求 齿轮油指用于汽车、拖拉机和工程机械等车辆的驱动桥、手动变速器、转向器、分动器及轮边减速器、齿轮传动机构用的润滑油。和其他润滑油的作用一样，但工作条件与内燃机油不同，因此对齿轮油性能的要求也有所不同。 (一)齿轮油的工作条件及对齿轮油的要求 车辆各传动系统中的齿轮，根据轴线相互位置关系不同，有平行轴传动和相交轴传动之分；按齿轮外形及轮齿的形状不同，可分为直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮、螺旋斜齿圆柱齿轮、直齿锥齿轮、螺旋锥齿轮和双曲面锥齿轮等。尽管齿轮不同，齿轮的空间和布置也不同，但它们有一些共同特点：齿与齿的接触都是线接触，接触压力高，这就使得油膜难以建立和保持。一般汽车齿轮单位面积压力可达2000~3000 MPa,而双曲面齿轮可达3000 ~4000 MPa,特别是双曲面齿轮，具有很高的相对滑动速度，一般可达8m/s左右，在高速大负荷下，油层变薄和局部破裂，啮合面间就会发生边界摩擦或干摩擦。但齿轮油的工作温度一般较内燃机油低，且在很大程度上随环境温度变化而变化；齿轮油不与燃烧气体接触，热负荷和氧化条件不像发动机机油那么苛刻。 由上述齿轮油的工作环境可知，对性能的要求与发动机机油不完全相同。对齿轮油的要求有良好的油性和极压抗磨性，适宜的黏度和良好的黏温性能，低温流动性好，良好的热氧化安定性，对机件无腐蚀，抗泡沫性好，分散热量、冷却作用好。 【单项选择题】下列关于齿轮油的说法，错误的是（ ） A. 用于手动变速器 B. 工作温度随环境变化 C. 必须使用高黏度油 D. 需要良好的抗泡沫性 【答案】C 【解析】齿轮油需适宜黏度，非必须高黏度，故选C。 1. （单项选择题）齿轮油需要良好的油性，主要是为了（ ） A. 降低油耗 B. 减少摩擦磨损 C. 提高流动性 D. 降低黏度 【答案】B 【解析】油性可增强油膜附着能力，减少摩擦磨损，故选B。 2. （单项选择题）齿轮油的冷却作用主要依靠（ ） A. 自身循环 B. 发动机冷却液 C. 空气对流 D. 变速箱散热片 【答案】A 【解析】齿轮油通过自身循环带走热量，实现冷却，故选A。 3. （填空题）齿轮油用于车辆的驱动桥、________、转向器等齿轮传动机构。 【答案】手动变速器 【解析】材料明确列出齿轮油应用部位。 1. （单项选择题）轮齿接触形式为线接触，会导致（ ） A. 油膜易建立 B. 油膜难以建立和保持 C. 润滑要求降低 D. 无需极压添加剂 【答案】B 【解析】齿与齿线接触导致接触压力高，油膜难以建立和保持，故选B。 2. （单项选择题）下列齿轮中，接触压力最高的是（ ） A. 直齿圆柱齿轮 B. 斜齿圆柱齿轮 C. 螺旋锥齿轮 D. 双曲面锥齿轮 【答案】D 【解析】双曲面齿轮接触压力可达3000~4000 MPa，高于其他类型齿轮，故选D。 3. （填空题）汽车齿轮单位面积压力可达________MPa。 【答案】2000~3000 【解析】直接引用材料数据。 · 齿轮压高滑动快，极压抗磨是王牌；GL-4用于变速箱，GL-5后桥不能改！ · 黏度要看SAE，多级宽温更省心；三万公里定期换，异响发热要当心！ 知识点二 国外车辆齿轮油的分类 1)使用性能(API)分类 API分类法按齿轮油负荷承载能力和使用场合不同，将手动变速器和驱动桥齿轮油分为6个级别,见表15-10。 表15-10 汽车齿轮油API质量分类 分级 说明 用途 GL-1 纯矿物油，可通过加入抗氧、防锈、消泡等添加剂改善性能，但不能用摩擦改进剂和极压剂 低速低负荷、缓和的条件下使用的汽车螺旋锥齿轮及手动变速器、蜗轮蜗杆传动 GL-2 含有抗磨剂、少量极压剂，适用于用GL-1不能满足要求的齿轮、蜗轮润滑 低速低负荷、缓和的条件下使用的汽车螺旋锥齿轮及手动变速器、蜗轮蜗杆传动 GL-3 有一定的添加剂，使用于要求负荷在 GL-2~GL-4间的润滑场合 中等负荷、速度的螺旋锥齿轮、手动变速器。不能用于双曲面齿轮 GL-4 较多的添加剂、极压剂，抗擦伤性能等于或优于CRC-RGO-105 标准齿轮油 高速低扭、低速高扭操作下的各种齿轮，使用条件不大苛刻的双曲面齿轮 GL-5 抗磨伤性能等于或优于CRC-RG0-110标准，有大量添加剂 高速冲击负荷、高速低扭、低速高扭的双曲面齿轮 GL-6 添加剂很多，性能等于或优于福特T(Ford)标准齿轮油L-1000的性能 高速冲击负荷、大偏置的双曲面齿轮 2)黏度分类(SAE) 美国汽车齿轮油的黏度按100℃的运动黏度mm 和低温表观黏度为150 Pa·s的温度分成7个牌号。如表15-11 所示，临界黏度规定为150 Pa·s，超过这一黏度，汽车起步后主减速器驱动齿轮前轴承可能会被损坏或起步困难。手动变速器齿轮油的动力黏度不超过200 Pa·s。 同时具有良好高温及低温黏度特性的齿轮油称为多级齿轮油。如SAE 80W/90表示齿轮油符合 SAE 80W 和SAE 90的黏度要求。 表15-11 SAE齿轮油黏度分类 SAE 黏度等级 动力黏度到达150 Pa·s时的最高温度/℃ 100℃时的运动黏度/(mm³/s) 最小 最大 70W -55 4.1 - 75W -40 4.1 - 80W -26 7.0 - 85W -12 11.0 - 90 -10 13.5 小于24.0 140 -10 24.0 小于41.0 250 - 41.0 - 【单项选择题】关于GL - 4级齿轮油的用途，说法正确的是（ ） A. 只适用于低速低扭操作下的齿轮 B. 只适用于低速高扭操作下的齿轮 C. 适用于使用条件苛刻的双曲面齿轮 D. 适用于高速低扭、低速高扭操作下的各种齿轮及使用条件不大苛刻的双曲面齿轮 【答案】D 【解析】GL - 4级齿轮油含有较多的添加剂、极压剂，适用于高速低扭、低速高扭操作下的各种齿轮，以及使用条件不大苛刻的双曲面齿轮，所以选D。 1. （单项选择题）API分类中，添加剂很多，性能优于福特T(Ford)标准齿轮油L - 1000的是（ ） A. GL - 1 B. GL - 3 C. GL - 5 D. GL - 6 【答案】D 【解析】GL - 6添加剂很多，性能等于或优于福特T(Ford)标准齿轮油L - 1000的性能，适用于高速冲击负荷、大偏置的双曲面齿轮，所以选D。 2. （单项选择题）SAE 90齿轮油在100℃时的运动黏度范围是（ ） A. 4.1 - 7.0(mm³/s) B. 7.0 - 11.0(mm³/s) C. 13.5 - 24.0(mm³/s) D. 24.0 - 41.0(mm³/s) 【答案】C 【解析】由表15 - 11可知，SAE 90齿轮油在100℃时的运动黏度最小为13.5(mm³/s) ，小于24.0(mm³/s) ，所以选C。 3. （填空题）API分类法按齿轮油负荷承载能力和使用场合不同，将手动变速器和驱动桥齿轮油分为________个级别。 【答案】6 【解析】原文明确指出API分类法将手动变速器和驱动桥齿轮油分为6个级别。 1. （单项选择题）当齿轮油的低温表观黏度超过（ ）时，汽车起步后主减速器驱动齿轮前轴承可能会被损坏或起步困难。 A. 100 Pa·s B. 150 Pa·s C. 200 Pa·s D. 250 Pa·s 【答案】B 【解析】临界黏度规定为150 Pa·s，超过这一黏度，汽车起步后主减速器驱动齿轮前轴承可能会被损坏或起步困难，所以选B。 2. （单项选择题）手动变速器齿轮油的动力黏度要求不超过（ ） A. 100 Pa·s B. 150 Pa·s C. 200 Pa·s D. 250 Pa·s 【答案】C 【解析】手动变速器齿轮油的动力黏度不超过200 Pa·s，所以选C。 3. （填空题）GL - 1级齿轮油为纯矿物油，不能用摩擦改进剂和________。 【答案】极压剂 【解析】GL - 1级齿轮油可通过加入抗氧、防锈、消泡等添加剂改善性能，但不能用摩擦改进剂和极压剂。 · API分级GL1到5，数字越高越抗磨；GL-4用于变速箱，GL-5后桥专用油！ · SAE看W前后数，75W-90四季护；极压测试四球法，低温泵送是基础！ 知识点三 车辆齿轮油的分类规格 在国家标准《车辆齿轮油分类》(GB/T 28767—2012)中，参考API分类法，把车辆齿轮油分为普通车辆齿轮油(SH/T0350—1992)、中负荷车辆齿轮油(GL-4)(JT/T 224—2008)、重负荷车辆齿轮油(GL-5)(GB/T 13895—2018)和非同步手动变速箱油(MT-1)四个品种,它们与 API 使用性能分类的对应关系见表15-12。 表15-12 中国车辆齿轮油名称与API使用分类中的各品种对应关系 齿轮油名称 API 的品种 齿轮油名称 API的品种 普通车辆齿轮油(SH/T0350—1992) GL-3 重负荷车辆齿轮油(GL-5) (GB/T 13895—2018) GL-5 中负荷车辆齿轮油(GL-4) (JT/T 224—2008) GL-4 非同步手动变速箱油 MT-1 参照 SAE 黏度分类,根据国家标准《汽车齿轮润滑剂黏度分类》(GB/T 17477—2012),中国车辆齿轮油采用含字母W 和不含字母W的两组黏度等级系列。含字母的黏度等级系列代号由一组数字和字母W组成(如70W、75W、80W、85W)；不含字母的黏度等级代号由一组数字组成(如80、90、110、140、190 和250)。前者以低温黏度达150 Pa·s时的最高温度和100 ℃时最小运动黏度划分；后者以 时最小运动黏度划分。 黏度等级有单级和多级之分。一个多级润滑剂，低温黏度满足含 W级的要求，并且100℃时运动黏度在一个不含W级规定的黏度范围内，两个标记之间用连号“-”分隔。如80W-90，黏度应满足80W 的低温要求并且在90℃高温要求规定范围之内。汽车齿轮润滑剂黏度分类见表15-13。 表15-13 汽车齿轮润滑剂黏度分类 黏度等级 最高温度(黏度达到150 Pa·s)/℃ 运动黏度(100℃)/(mm²s) 最小 最大 70W -55 4.1 - 75W -40 4.1 - 80W -26 7.0 - 85W -12 11.0 - 80 - 7.0 <11.0 85 - 11.0 <13.5 90 - 13.5 <18.5 110 - 18.5 <24.0 140 - 24.0 <32.5 190 - 32.5 <41.0 250 - 41.0 - 代号说明：每一个类型是根据产品特性、使用场合和使用对象确定的；每一个类型由两个大写英文字母或两个大写英文字母和一个数字组成的代号表示，在字母和数字之间用“-”连接，由字母、符号和数字组合代表质量等级；在分类体系中，产品以统一的方法命名，每个特定的类型代号之后应附有按 GB/T 17477 规定的黏度等级。 示例1:一个特定的车辆齿轮油产品可命名为GL-4 90,其中“90”为按 GB/T 17477规定的黏度等级。90号是一种单级油。 示例2:一个特定的车辆齿轮油产品可命名为GL-5 80W-90,其中“80W-90”为按GB/T17477 规定的黏度等级。80W-90号是一定地区范围的冬夏通用油。 普通车辆齿轮油(SH/T0350—1992)适用于中等速度和负荷比较苛刻的手动变速器和螺旋锥齿轮驱动桥,有80W-90、85W-90和90三个黏度牌号,规格见表15-14。 表15-14 普通车辆齿轮油规格质量指标 项目 质量指标 80W-90 85W-90 90 运动黏度100℃/(mm²/s) 15~19 15~19 15~19 表观黏度150 Pa·s时/℃ 不高于 -26 -12 黏度指数 90 倾点/℃ 不高于 -28 -18 -10 闪点(开口)/℃ 不低于 170 180 190 水分/% 不大于 痕迹 无锈 痕迹 无锈 痕迹 无锈 锈蚀试验15号钢棒 A法 起泡性/(mL/mL) (24±0.5)℃ 不大于 100/10 100/10 100/10 (93±0.5)℃ 不大于 100/10 100/10 100/10 目前我国还没有制定中负荷车辆齿轮油 规格的国家标准，但有许多行业企业制定了相应的车辆齿轮油标准。表15-15 为交通运输部标准《中负荷车辆齿轮油》(JT/T224—2008)的技术要求。 表15-15 中负荷车辆齿轮油(GL-4)的技术要求 项目 技术要求 90 85W-90 80W-90 运动黏度(100℃)/(mm²/s) 13.5~24.0 13.5~24.0 13.5-24.0 黏度指数 ≥75 - - 表观黏度达150 Pa·s时的温度/℃ - ≤-12 ≤-26 闪点(开口)/℃ ≥180 ≥180 ≥165 倾点/℃ ≤-10 ≤-15 ≤-27 机械杂质/% ≤0.05 ≤0.05 ≤0.05 水分 ≤痕迹 ≤痕迹 ≤痕迹 铜片腐蚀(121℃,3h) ≤3b ≤3b ≤3b 锈蚀试验(15号钢棒) 无锈 无锈 无锈 泡沫倾向性/泡沫稳定性(mL/mL) 24℃±0.5℃ ≤100/0 ≤100/0 ≤100/0 93℃±0.5℃ ≤100/0 ≤100/0 ≤100/0 后24℃±0.5℃ ≤100/0 ≤100/0 ≤100/0 磷含量/% 报告 报告 报告 硫含量/% 报告 报告 报告 重负荷车辆齿轮油(GL-5)(GB/T13895—2018)经过严格试验，适用于高速冲击负荷、高速低扭和低速高扭工况下应用的双曲面齿轮。GL-5 级油有75W-90、80W-90、80W-110、80W-140、85W-90、85W-110、85W-140、90、110、140十个黏度等级,规格见表15-16。 表15-16 重负荷车辆齿轮油(GL-5)的技术要求 分析项目 技术要求 黏度等级 75W-90 80W-90 85W-140 90 110 140 运动黏度(100℃)/(mm³/s) 13.5~ <18.5 13.5~ <18.5 24.0~ <32.5 13.5~ <18.5 18.5~ <24.0 24.0~ <32.5 黏度指数 报告 ≥90 倾点/℃ 报告 ≤-12 ≤-9 ≤-6 表面黏度(-40℃)/ Pa·s≤ 150 - - - - - 表面黏度(-26℃)/ Pa·s≤ - 150 - - - - 表面黏度(-12℃)/ Pa·s≤ - - 150 - - - 闪点(开口)/℃ ≥ 170 180 180 180 180 180 机械杂质(质量分数)/%≤ 0.05 水分(质量分数)/% ≤ 痕迹 分析项目 技术要求 泡沫性(泡 沫倾向)/mL 24℃≤ 20 93.5℃≤ 50 后24℃≤ 20 【单项选择题】关于车辆齿轮油的命名，以下正确的是（ ） A. GL-4 80表示该齿轮油为多级油 B. GL-5 85W-140中“85W-140”仅代表低温黏度要求 C. GL-3 90中“90”为按GB/T 17477规定的黏度等级 D. 以上都不对 【答案】C 【解析】GL-3 90中“90”为按GB/T 17477规定的黏度等级，90号是单级油；GL-4 80是单级油；GL-5 85W-140中“85W-140”表示满足85W低温要求且在140规定的高温要求范围内 ，所以选C。 1. （单项选择题）中负荷车辆齿轮油(GL-4)85W-90的表观黏度达150 Pa·s时的温度要求是（ ） A. ≤-26℃ B. ≤-12℃ C. ≤-40℃ D. ≤-55℃ 【答案】B 【解析】由表15-15可知，中负荷车辆齿轮油(GL-4)85W-90的表观黏度达150 Pa·s时的温度要求是≤-12℃，所以选B。 2. （单项选择题）重负荷车辆齿轮油(GL-5)80W-140在100℃时运动黏度的最大值是（ ） A. 18.5(mm³/s) B. 24.0(mm³/s) C. 32.5(mm³/s) D. 41.0(mm³/s) 【答案】C 【解析】根据表15-16，重负荷车辆齿轮油(GL-5)80W-140在100℃时运动黏度范围是24.0~ <32.5(mm³/s)，最大值是32.5(mm³/s)，所以选C。 3. （填空题）在国家标准《车辆齿轮油分类》(GB/T 28767—2012)中，参考API分类法，把车辆齿轮油分为四个品种，分别是普通车辆齿轮油、中负荷车辆齿轮油、重负荷车辆齿轮油和________。 【答案】非同步手动变速箱油 【解析】原文明确提及车辆齿轮油的四个品种。 1. （单项选择题）中负荷车辆齿轮油(GL-4)的运动黏度(100℃)技术要求，以下正确的是（ ） A. 85W-90的运动黏度为15~19(mm²/s) B. 90的运动黏度为13.5~24.0(mm²/s) C. 80W-90的运动黏度为7.0~11.0(mm²/s) D. 以上都不对 【答案】B 【解析】由表15-15可知，中负荷车辆齿轮油(GL-4)中，90、85W-90、80W-90的运动黏度(100℃)技术要求均为13.5 - 24.0(mm²/s) ，所以选B。 2. （单项选择题）重负荷车辆齿轮油(GL-5)75W-90在100℃时的运动黏度范围是（ ） A. 13.5~ <18.5(mm³/s) B. 18.5~ <24.0(mm³/s) C. 24.0~ <32.5(mm³/s) D. 7.0~11.0(mm³/s) 【答案】A 【解析】根据表15-16，重负荷车辆齿轮油(GL-5)75W-90在100℃时的运动黏度范围是13.5~ <18.5(mm³/s)，所以选A。 3. （填空题）我国中负荷车辆齿轮油(GL-4)对应的API品种是________。 【答案】GL-4 【解析】由表15-12可知对应关系。 · 国标齿轮油分四类，GL-3/4/5加MT；GL-5给双曲面，GL-4变速箱内填！ · 黏度要看W前后，80W-90走中原；铜片腐蚀测硫磷，泡沫多了要坏件！ 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$