齿轮传动是机械传动中最主要的一种方式，主要用来传递动力，改变运动的速度和方向。由于它传递功率范围大、传递动力准确可靠、传递效率高等特点，因而在汽车、拖拉机、机床和轧钢机等机械设备中已得到广泛应用。用于润滑齿轮传动装置的润滑油就是齿轮油，齿轮油可以防止和减少齿面的磨损、冲洗齿面上的磨粒和杂质、防止齿面腐蚀、减轻齿轮转动等。齿轮油是润滑油三大油品之一，虽然其用量远低于内燃机油和液压油，但它广泛用于车辆和工业部门的机械润滑。齿轮油包括车辆齿轮油和工业齿轮油两种。

（1）齿轮油的工作条件

齿轮之间的接触面积很小，基本是线接触，而在运动过程中既有滚动摩擦，又有滑动摩擦，这样，齿轮油的工作条件就与其他润滑油有很大差别。齿轮工作温度主要与齿轮的结构、外界气温、润滑方式及齿轮油性质等有关。对于高级轿车，车速较高时，双曲线齿轮油的油温可达到160～180℃，而汽车行驶的环境差异较大，对于我国北方地区，冬季气温低至-30～-20℃，这就要求齿轮油具有较好的低温流动性和黏温特性。此外，由于齿轮间接触面积小，所以其承受的压力很大。一些载重机械的减速器齿轮的齿面压力达400～1000MPa。汽车传动装置中双曲线齿轮的使用条件更为苛刻，负荷更重，其接触部位的压力可高达1000～4000MPa。在如此高的压力下，润滑油极易从齿间被挤压出来，容易引起齿面的擦伤和磨损。为此，齿轮油要具有在高负荷下使齿面处于边界润滑和弹性流体动力润滑状态的性能。

（2）齿轮油的主要性能

由齿轮油的工作条件可知，齿轮油的主要作用是在齿与齿之间的接触面上形成吸附膜和反应膜，保证正常的润滑。这就要求齿轮油有适当的黏度以及良好的黏温性能，此外，还要具有以下几种性能：

①良好的极压抗磨性

齿轮油在高速、低速重载或冲击负荷条件下，应能够迅速形成反应膜或吸附膜，防止齿面磨损擦伤、胶合等。如汽车后轴的双曲面齿轮，传递压力非常大，而且齿面间的侧滑速度很大，瞬间温度可高达600～800℃，一般油性添加剂在100℃就会从摩擦表面脱附不能形成油膜。为提高齿轮油的抗磨性能，在中等载荷以下，必须用含油性剂和中等极压剂的齿轮油；重载荷的齿轮传动，必须使用含强极压剂的重载荷齿轮油。齿轮油的极压添加剂都是一些活性很强的添加剂，在高温摩擦面上其活性元素与金属表面发生反应，形成化学反应膜，这种膜的抗磨、抗胶合能力很强，从而减缓齿面磨损和擦伤。所以良好的极压抗磨性是齿轮油最重要的性能。

②良好的热氧化安定性

由于齿轮的高速运转会产生大量的热而使油温升高，齿轮油在温度较高的情况下使用时，由于油品更容易氧化变质而使油品的质量劣化，同时还接触空气、水和具有催化作用的金属，所以很容易氧化而影响油品的正常使用，造成金属的腐蚀锈蚀，因此，齿轮油应具有良好的热安定性和氧化安定性。

③良好的防锈、抗腐蚀性

齿轮油中的酸性物质和硫化物添加剂，在配伍失调或配方本身配伍性较差的情况下，会对齿轮造成腐蚀，在水和氧的作用下，齿轮和油箱还会生锈。腐蚀和锈蚀会破坏齿的表面，影响正常的润滑状态，因此，齿轮油应具有良好的防锈、抗腐蚀性。

④良好的抗乳化性和抗泡性

齿轮油在使用过程中，不可避免与水接触，若齿轮油的分水能力差：油与水会发生乳化形成乳化液，降低润滑性能，还容易形成油泥，所以齿轮油应具有良好的抗乳化性。另外，齿轮油在循环流动和被搅动过程中，很容易产生泡沫，如果形成的泡沫不能很快消失，会影响油膜的完整性，使润滑失效，夹带泡沫也使实际工作油量减少，易造成齿轮磨损和胶合等事故，因此，齿轮油还应具有良好的抗泡性。

此外，齿轮油还应具有良好的剪切安定性、低温流动性和储存安定性等。

（3）齿轮油的分类

①车辆齿轮油

车辆齿轮油主要用于润滑汽车、拖拉车等车辆的手动变速箱和后桥传动齿轮。齿轮润滑油起到减少摩擦，降低磨损，冷却零部件，缓和振动，减少冲击，防止锈蚀以及清洗摩擦面的作用。车辆齿轮油是按照黏度级别和质量分级进行分类的。

a.SAE 黏度分类

我国车辆齿轮油的黏度分类等效采用美国汽车工程师学会（SAE）制定的汽车齿油黏度分级标准SAE J306-2005，见表2.17。

表2.17 美国汽车工程师学会的车辆齿轮油黏度分类（SAE J306-2005）

SAE 黏度级别 黏度达150Pa·s时的

最高温度／℃ 运动黏度（100℃）／（m㎡／s）

车辆齿轮油的黏度分级也是划分牌号的重要依据，与内燃机黏度分级一样，这11个黏度号为单级油，带尾缀“W”的表示低温环境用齿轮油，不带尾缀“W”的没有考虑到齿轮油的低温性能。为了节能，方便四季及寒暖区通用，SAE也设计了车辆齿轮油多级油，如85W／90、80W／90、85W／140等，以满足车辆在温差大、条件苛刻的环境下使用，减少随季节换油造成的浪费。其级别选用如表2.18所示。

表2.18 车辆齿轮油黏度级别选用表

环境温度／℃ -57~10 -25~49 -15~49 -15~49 -12~49 -7~49

黏度级别 75W 06/M08 85W/90 85W/140 90 140

b.质量分类

按照美国石油学会（API）API 1560使用性能分类，根据车辆齿轮油工作条件的苛刻程度不同，将其划分为GL-1、GL-2、GL-3、GL-4、GL-5、GL-6、MT-1等，

汽车手动变速箱油和驱动桥润滑剂使用分类

使用说明

类别

GL-1 适用于极温和的操作状态，直馏或精制矿物油可满足要求，可加入抗氧剂、防腐剂、抗泡剂

改善其性能

适用于在GL-1不能满足的负荷、速度和滑动变速下工作的汽车涡轮后桥齿轮的润滑。产品

GL-2 含有抗磨剂、油膜强度改进剂

适用于速度和负荷比较苛刻的汽车手动变速箱及较缓和的螺旋伞齿轮驱动桥。产品的承载能

GL-3 力高于GL-1、GL-2，但低于GL-4

适用于速度和负荷比较苛刻的螺旋伞和较缓和的双曲面齿轮的润滑，可用于手动变速器和驱

GL-4 动桥

适用于在高速冲击负荷、高速低扭矩下操作的各种齿轮，特别是准双曲面齿轮，按MIL-L-

GL-5 2105D鉴定的齿轮油满足APIGL-5的使用规定

GL-6 适用于具有极高小齿轮偏置设计的齿轮润滑，特别要求超过GL-5的防止齿轮擦伤的性能

适用于客车和重型卡车上使用的非同步手动变速器，提供防止化合物热降解、部件磨损及密

MT-1

封件变坏的性能，这是APIGL-4、GL-5所不具备的

目前，在用的车辆齿轮油主要是APIGL-5，但在使用过程中，出现了油泥及沉积物，导致密封泄漏，需对其热安定性、防腐性等加以改进，API为驱动桥油制订了新的推荐性使用分类，把重负荷双曲线后桥齿轮用油代号命名为PG-2，其性能高于GL-5。

我国的车辆齿轮油的质量分类采用目前世界各国广泛采用的美国石油学会（API）使用性能分类。根据GB／T 7631.7-1995润滑剂和有关产品（L类）的分类原则，把车辆齿轮油相应分为普通车辆齿轮油（CLC）、中负荷车辆齿轮油（CLD）、重负荷车辆齿轮油（CLE）三类，分别相当于API分类法中的GL-3、GL-4、GL-5。

②工业齿轮油

工业齿轮油用于各种工业机械的传动齿轮及涡轮蜗杆的润滑，按齿轮封闭形式的不同，齿轮传动装置分为闭式和开式两种，相应的齿轮油分别称为工业闭式齿轮油和工业开式齿轮油。工业齿轮油一般都是参照ISO标准，按照黏度和性能两个方面进行分类的。

a.工业齿轮油的黏度分级

我国工业齿轮油的黏度分级，按其40℃运动黏度的中心值分为68、100、150、220、320、460、680等7个等级（牌号）。

b.工业齿轮油的性能分类

按照使用场合的不同，ISO 6743-6：1990和ISO 12925-1：1996，把工业齿轮油分为工业闭式齿轮油和工业开式齿轮油，工业闭式齿轮油均为连续润滑用油（飞溅、循环或喷射等），工业开式齿轮油则均为间歇式或滴入式润滑用油。根据产品组成性能及使用范围，GB／T 7631.7-1995把我国工业闭式齿轮油分为L-CKB（抗氧防锈型齿轮油）、L-CKC（中负荷工业齿轮油）、L-CKD（重负荷工业齿轮油）、L-CKE（涡轮蜗杆油）、L-CKS（合成烃齿轮油）、L-CKT（合成烃极压齿轮油）、L-CKG（普通齿轮润滑脂）七个等级；工业开式齿轮油分为L-CKH（抗氧抗腐沥青型）、L-CKJ（极压型）、L-CKL（极压抗腐蚀齿轮润滑脂）和L-CKM（极压抗腐蚀抗擦伤型）四种（为了避免与柴油机油混淆，第二个字母引进K字）。（4）齿轮油的选用和更换

①车辆齿轮油

车辆齿轮油的选用一般从两个方面考虑，一是根据齿轮类型、负荷大小和滑动速度的高

低，选用相应的CLC、CLD或CLE级齿轮油；二是根据最低环境温度和最高操作温度确定

油品的黏度等级。气温高、负荷大的齿轮可选用黏度较大的齿轮油。齿轮油的工作温度不如

内燃机油的工作温度高，所以其使用期一般为内燃机油的几倍到十倍，为减少因季节变化而

造成的浪费，可选用多级齿轮油。车辆齿轮油的品种选择和黏度选择。

环境温度，℃ -57~10 -25~49 -15~49 -15~49 -12~49 -7~49

黏度级别 75W 80W/90 85W/90 85W/140 90 140

车辆齿轮油在长期高温和有氧环境下黏度会逐渐增加，其中的极压抗磨剂会发生热分解或水解产生酸性物质使油品酸值增加，氧化产生的不溶物及磨损杂质（如铁含量的增加）会导致油品性质恶化，此外，还会引起水分增加、抗泡性和抗乳化性变差等，所以要参照普通车辆齿轮油换油指标SH／T 0475-1992（2003）进行换油。

②工业齿轮油

工业齿轮油广泛应用在各行各业的齿轮传动装置上，其选用一般从以下几个方面考虑：根据应用的特殊性确定类型，如开式齿轮油、闭式齿轮油等。

根据齿面接触应力和使用工况确定质量等级，如抗氧防锈齿轮油、中负荷、重负荷等，一般说来质量等级就高不就低，高档油可用于低档次场合，反之则不宜。

根据齿轮节线速度，使用温度等因素确定油品黏度等级，如100、320等，速度高、使用温度低时宜选用低黏度油。

工业齿轮油在使用过程中，会受到高温、高负荷操作条件的变化及污染物的混入使油品变质，主要表现在黏度增加、酸值增加、水分增加、生成油泥、抗泡性变差等而影响使用。齿轮油的种类和质量不同、使用工况不同决定了换油周期也不同。一般用油量较小的齿轮箱，美国齿轮制造厂商协会（AGMA）推荐换油期为6个月或工作4000h；工况控制较好且没有水汽混入时，推荐换油期为12个月或工作8000h。我国对L-CKC中负荷工业齿轮油和L-CKD重负荷工业齿轮油制订了NB／SH／T 0586-2010换油标准。

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