L-CKE680蜗轮蜗杆油的研制

张向英 刘燕 乔琦 王储

中海油气（泰州）石化有限公司

以泰州石化自产润滑油基础油及外购高黏度基础油为原料，实验室对黏度指数改进剂、蜗轮蜗杆油复合剂、多元醇酯及抗泡剂与基础油进行配伍性研究，研制出符合SH/T 0094—91 质量标准的L-CKE680 蜗轮蜗杆油，产品具有优异的氧化安定性、耐腐蚀性能和剪切安定性等性能，可满足蜗轮蜗杆的工况要求。

蜗轮蜗杆主要用于两交错轴间的动力传递，具有传动速比大、结构紧凑、蜗轮输出转矩大等特点。蜗轮蜗杆的传动方式以滑动为主，且相对滑动速度大，滑动距离大，不易实现良好的润滑。随着新材料科技及润滑油技术的发展，蜗杆传动技术得到提高[1～4]，新一代蜗轮蜗杆机结构更紧凑，承载能力更强，润滑条件更加苛刻，对蜗轮蜗杆油要求更高[5～7]。优良的油品性能包括：优异的黏温性能和低温流动性、良好的氧化安定性、优异的抗磨性能、优异的防锈防腐蚀能力等[8]。

本文以中海油气( 泰州) 石化有限公司自产的石蜡基高压加氢润滑油基础油及外购基础油为原料，通过对高性能蜗轮蜗杆油复合添加剂及补强剂的考察，研制出具有优异的氧化安定性、优异的抗磨性能、优异的防锈防腐蚀能力的蜗轮蜗杆油。

研制标准

按照石化标准 SH /T 0094—91的技术要求进行L-CKE680 蜗轮蜗杆油的研制，其质量指标见表1。

从表1 可以看出，L-CKE680蜗轮蜗杆油质量标准对黏度指数、倾点、皂化值、防锈抗腐等都有要求，因此实验室从关键指标出发对L-CKE680 基础油和不同功能剂进行评选，从而使其低温性能、黏温性能、氧化安定性、剪切安定性、抗乳化性、防锈性及抗泡沫性能满足石化标准SH/T0094—91 的质量要求，以保持油品良好的润滑性能，防止油品氧化变质。

试验部分

基础油的选择

基础油为润滑油的主要组成，直接影响润滑油产品的性能。根据L-CKE680 的黏度要求，实验室重点考察了泰州石化自产的50 号工业白油及外购680 白油的性质，其主要性质见表2。

由表2 可以看出，外购680 白油的黏度指数较低，自产的50 号白油的黏度指数达到120 以上，因此可以将这两种基础油组分作为原料，再添加适宜的黏度指数改进剂，使其满足L-CKE680 的黏度和黏度指数的要求。

黏度指数改进剂的选择

根据蜗轮与蜗杆副的承载能力和转速，要求润滑油具有合适的黏度范围。黏度太小，不易形成油膜，造成磨损；黏度太大，增加动力消耗。故油品对黏度指数及剪切安定性要求较高，尤其当前行业对蜗轮蜗杆油的黏温性能要求更高[9]。本文选用聚甲基丙烯酸酯类黏度指数改进剂A、B，重点考察两种黏度指数改进剂对基础油的黏度指数及剪切安定性的影响，并评选出合适的黏度指数改进剂。试验结果见表3。

由表3 可以看出，

◇当黏度指数改进剂A 加剂量为10.8%（质量分数）时，油品可以满足L-CKE680 黏度与黏度指数的要求；

◇当黏度指数改进剂B 的加剂量为15.5%（质量分数）时，油品可以满足L-CKE680 黏度与黏度指数的要求；

◇由于加入黏度指数改进剂B的基础油剪切安定性较加黏度指数改进剂A 的油品更差，并且黏度指数改进剂A 的加剂量较少，经济成本较低，因此选择黏度指数改进剂A 作为L-CKE680 黏度指数改进剂。

复合添加剂的评选

蜗轮蜗杆油的关键性能是抗磨损性能、抗氧化性能及防腐防锈性能等，其关键性能主要影响油品的润滑效果及使用寿命，从而影响蜗轮蜗杆设备的使用寿命。因此需选择高性能复合添加剂与优质基础油进行复配研制高性能的蜗轮蜗杆油[10]。

表1 L-CKE680蜗轮蜗杆油质量标准

表2 基础油理化指标

本文选用主流高性能复合添加剂C（由主剂C1 和补强剂C2 组成）和D，饱和多元醇酯Q 及抗泡剂P分别与优选出的4 号方案基础油复配调制出L-CKE680 蜗轮蜗杆油，并对关键性能进行对比分析，以筛选出复合剂与基础油的最优配伍方案。试验结果见表4、5。

由表4 和表5 可以看出：

◇添加剂C 的最优方案为配方3，添加剂D 的最优方案为配方7。2 种复合剂调制的蜗轮蜗杆油性质差异主要体现在中和值、硫含量及氧化安定性中，其中复合剂D 方案研制的L-CKE680 具有更佳的氧化安定性、更低的硫含量及中和值。由此可见，复合剂D 与基础油的配伍性优于复合剂C。

表3 L-CKE680基础油的调合方案及性质分析

表4 L-CKE680性质分析-复合剂C方案

表5 L-CKE680性质分析-复合剂D方案

◇2 种复合剂方案调和的L-CKE680 油品皂化值较低、抗泡沫性能差，需加入适量饱和多元醇酯及抗泡剂来提高皂化值与抗泡性。

综上，优选复合剂D作为L-CKE680 蜗轮蜗杆油的复合剂，加剂量为1.75%（质量分数），从皂化值指标要求及经济角度考虑，选择饱和多元醇酯Q 的加剂量为3%（质量分数）。

结论

以泰州石化自产的的石蜡基高压加氢润滑油基础油及外购优质基础油为原料，添加合适的黏度指数改进剂、复合型添加剂、抗泡剂及多元醇酯，研制出符合SH/T 0094—91 质量标准的 L-CKE680蜗轮蜗杆油。本产品具有优异的极压性能及抗磨性能，与同类产品相比，适应性明显提高。