選用正確潤滑油以控制齒輪微孔蝕 (二)

2007-10-05

選用正確潤滑油以控制齒輪微孔蝕 (二)

吳世榮

本文針對微孔蝕產生的來龍去脈，列出改善潤滑，避免微孔蝕的幾項應注意的方法供作參考，其中並非每個方法對各種條件狀況產生的微孔蝕都有效且可行，但是考慮得愈周全、執行得愈徹底，效果會愈明顯。

 

潤滑油的效用

在選用的齒輪潤滑油的特性裡，如基礎油、添加劑配方和黏度等等都會影響微孔蝕的發展狀況，從實際的測試結果中顯示出不同的潤滑油對於抑制微孔蝕方面有著不同的效果。有些潤滑油確實對於已產生微孔蝕的齒輪具有延緩且遏止其惡化的效能。

‧基礎油

潤滑油品在彈性液動潤滑EHL的接觸條件下，因為高壓的產生使得油品有局部短暫固化的現象，滑油固化瞬間的剪力強度可以影響兩粗糙表面接觸時的牽引應力。不同的滑油其固化所需的壓力和剪力強度會有很大的不同，其牽引力量的生成也各異。

多元醇Polyglycols和酯類Esters含有彈性的醚類分子連結，其剪力強度較碳氫物質為低，所以具有很低的牽引係數。環烷基礦油分子相對的比較強硬結實，所以牽引力較高；而石臘基礦油和PAO合成基油具有開放、彈性的分子及較低的牽引係數。PAO和高精煉（傳統的煉製礦油）礦物基油其牽引係數遠低於傳統的煉製礦物基油。在作為潤滑油的使用上，PAO大都會掺配少量的酯類基油以改善和添加劑的相溶性，可是由於酯類本身很容易親近水分，所以這類含有酯類基油的PAO油品受到了相當數量的水分污染後，其抑制微孔蝕的效能就會明顯的降低。

齒輪潤滑油的應用上，無論使用的是礦物油或合成油，微孔蝕的現象都可能會發生。在高溫運作的狀況下，PAO和聚烯烴二醇醚PAG合成油的彈性液動潤滑（EHL）油膜較厚，所以比起相同ISO黏度及添加劑成分的礦物油，其抑制微孔蝕的能力當然較好，可是在比較低溫的運轉就有不同的表現了。根據研究的結果，在輪齒溫度在70~90℃的運作條件狀況下，礦物油和PAO的彈性液動潤滑EHL油膜厚度差異不大，然而PAG則是明顯高了許多。



‧添加劑

一般而言，齒輪潤滑油大都需要掺配抗拖曳抗磨損的添加劑，但這類型的添加劑其化學性質較為活潑，可能促使微孔蝕的加速生成；反倒是不含抗拖曳抗磨損添加劑的齒輪油其抑制微孔蝕的效果最好。

齒輪油添加劑對於微孔蝕的影響，從實驗的結果顯示有很大的不同，有些甚至是產生完全不同方向的結果。例如有些測試顯示，含有硫磷的抗拖曳抗磨損添加劑會促進微孔蝕的產生，而另一方面卻有些證實硫磷添加劑可以抗拒微孔蝕的發生。

因為添加劑在齒輪上展現的效能會隨著操作溫度而異，所以如果測試是在不同的溫度條件下進行，其結果可能會有不同。因而在測定滑油抗拒微孔蝕的效能時，最好是根據現場實際的齒輪組的測試結果為準。而實驗室的測試條件也要能模擬實際的操作條件，其結果才有意義。



‧黏度

黏度較低的油品其EHL油膜厚度較低，使用上對於齒輪的疲勞壽命也較短。同樣的道理，高黏度油品的EHL油膜比較厚，可以有較好的效果抑制微孔蝕的生成，當然衍生的裂痕問題也比較低。然而齒輪油的黏度也不可以太高，否則隨之而來的高溫，過度能源耗損，或者是導致油品氧化的加速都無法平衡較高黏度所帶來的些許好處。

對於齒輪微孔蝕的產生問題，添加劑所造成的影響比起油品黏度而言是大多了，如果是因為添加劑的活潑性質而促使微孔蝕的產生，這問題並無法單以黏度的調整來解決。