动车组齿轮箱国产化润滑油的试验研究

马玉强 陈 琪 林新海 李 枫

(中车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司 江苏 常州 213011)

动车组齿轮箱润滑油是齿轮箱的匹配产品，起着润滑保护轴承及齿轮的作用，合理选择润滑油关乎齿轮箱的使用寿命和行车安全。然而，我国动车组齿轮箱用润滑油市场仍主要被日本矫马(JOMO)、巴斯夫(BASF)和美孚(MOBIL)等国外公司产品占领，中国国家铁路集团有限公司面临着较大的动车组运行管理和检修维护的成本压力，同时为了解决供货周期问题，动车组齿轮箱润滑油国产化已迫在眉睫。

目前，我国和谐号动车组齿轮箱润滑油主要采用JOMO JRK 65，油品黏度级别为75W-80，或者采用Mobil Delvac Synthetic Gear Oil 75W-90和Cognis Emgard RW-A 75W-90，油品黏度级别为75W-90，属于合成型车辆齿轮油，油品质量等级均需要满足API GL-5的要求[1]。

1 主要性能指标

国内某品牌润滑油公司按照动车组齿轮箱运行工况计算了油品黏度级别和承载能力，以GB 13895—92《重负荷车辆齿轮油(GL-5)》和Q/SH PRD155—2008《GL-5重负荷车辆齿轮油》为基础，结合对在用油JRK 65性能分析，参考采埃孚公司ZF TE-ML 16F油品的性能要求，开发出了75W-80全合成齿轮油。其性能指标如表1所示。测试结果表明国产全合成齿轮油在抗泡性和铜片腐蚀性能方面要优于在用油。

表1 国产全合成齿轮油与JRK 65基本理化性能对比

2 台架试验

在两种润滑油理化性能指标基本相当的情况下，为了充分验证国产 75W-80全合成齿轮油的性能，有必要进行台架试验。由于润滑油没有统一的试验验证标准，可结合齿轮箱产品性能要求，在同等条件下对装有两种油品的齿轮箱试验结果，作进一步对比分析[2]。

2.1 试验方案

参照认证技术条件CRCC《TJ/CL277—2013 动车组齿轮箱组成》，为模拟齿轮箱在寒冷环境、酷暑环境及常温环境下的运转状态，验证齿轮箱润滑系统性能，分别设计了低温启动试验、高温特性试验、模拟温升平衡试验等与润滑油性能相关性较强的项点，试验模式如表2所示，其中前两项试验在空载试验台进行，第3项试验在加载试验台进行。

在台架试验过程中，检验项点主要包括小齿轮轴承(电机侧)轴承外圈(PM)温度、小齿轮轴承(车轮侧)轴承外圈(PW)温度、大齿轮轴承(电机侧)轴承外圈(GM)温度、大齿轮轴承(车轮侧)轴承外圈(GW)温度、油(Oil)温、各轴承有无烧痕等异常。

表2 齿轮箱试验模式

2.2 试验前后理化性能分析

将台架试验前后的国产75W-80全合成齿轮油进行理化性能分析，对比数据结果如表3所示。

表3 国产75W-80全合成齿轮油台架试验前后数据对比

从表3可以看出，试验前后油品运动黏度变化不大，仅有微量的提高，黏度指数也没有变化。结合油品酸值来看，台架试验后油品酸值也略有提高，这表明油品在试验中有略微的氧化或添加剂消耗，但氧化情况并不严重。油品中元素含量主要来自于添加剂，几乎没有铁、铝、钙等金属元素。考虑到测量误差，试验后油品中添加剂含量保持得也较好。总体来看，国产75W-80全合成齿轮油油品经台架测试后的数据变化不大，油品性能保持良好。

2.3 试验结果分析

试验过程中齿轮箱各部位最高温度、最大温升速度对比如表4所示。试验结束后检查磁性油栓，吸附物呈粉末状，未见片状或块状颗粒，属于齿轮箱正常磨耗。拆解齿轮箱，检查齿轮箱零部件状态，齿面及轴承状态良好。

表4 高温特性试验检验结果

(1)高温特性试验

从表4可以看出，国产 75W-80全合成齿轮油在试验初始温度(40±2) ℃范围内，350 km/h高速条件下进行正反转，轴承均未见烧损。与JRK 65油品相比，到达100 ℃的时间相对较长，最大温升速度比JRK 65低2 ℃/min以上。可见该型齿轮油能够适应我国夏季高温条件下的应用。

(2)低温启动性能试验

从表5中可以看出，国产75W-80全合成齿轮油在-25 ℃低温试验条件下，轴承均未见烧损。与JRK 65油品相比，齿轮箱各处轴承外圈温度普遍偏低，温升速度低于15 ℃/min[3]。这表明在我国冬季温度较低的地域，采用该型齿轮油能够保障动车组的顺利启动。

(3)温升平衡试验

模拟运行温升平衡试验是动车组齿轮箱制造商较为关注的检验项目。试验中要求轴承外圈热平衡温度通常不超过130 ℃，油温不超过120 ℃。试验结果如表6所示。

表5 低温启动试验检验结果

表6 温升平衡试验检验结果

从表6可以看出，采用国产75W-80全合成齿轮油进行模拟运行温升试验，齿轮箱轴承外圈和油品的温升速度较低，4 h连续运行后平衡温度均低于100 ℃，符合试验判定标准要求。

3 结束语

国产75W-80全合成齿轮油在高速动车组齿轮箱上进行了台架试验，试验前后油品性能未发生较大变化，整个试验过程中齿轮箱轴承无烧损，高低温试验中的温升表现优于JRK 65油品。目前，国产化润滑油已完成实车线路运行考核试验，并开始小批量运用在复兴号动车组上，这表明该润滑油能对齿轮箱部件及轴承提供良好的润滑保护，满足高速动车组齿轮箱的使用要求。