专利名称：直升机传动系统齿轮油的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种直升机传动系统齿轮油，具体而言，涉及一种用于米系列直升机的中间减速器、尾减速器等关键部件的齿轮油，所述齿轮油包括混合的基础油、降凝剂、极·压抗磨抗氧抗腐复合剂、金属减活剂和摩擦改进剂等。
背景技术：
我国从俄罗斯引进的米系列直升机的中、尾减速器、活动关节和尾传动轴一直使用18号双曲线齿轮油润滑，该油品在上世纪六、七十年代参照俄罗斯双曲线齿轮油润的规格r0CT4003-53进行生产。然而在我国的实际使用中该油品一直存在以下问题I)粘附性差、甩油严重、补油频繁；2)防锈性差，使用部位有锈蚀；3)低温性差，不能保证在我国严寒地区冬季使用。针对上述情况我国开发了与法国AIR3525和美国MIL-L-6086规范相当的4450硫磷型航空齿轮油(GJB561)，但该油品主要用于其它型号直升机的减速器，并不适于米系列直升机中，实际工作中该油品往往存在轴承圈内沉积物增加的问题。目前，人们对航空齿轮油已经进行了一定的研究，例如在“齿轮油的性能要求及在调和过程中的条件控制”(石油商技，2007，甘炜等)一文中作者探讨了齿轮油的性能要求及在调和过程中的条件控制应注意的问题。在“85W/140重负荷车辆齿轮油(GL-5)的研制”(润滑油，1993，王成功等)中说明了齿轮油(GL-5)的研制。另外，中国专利申请公开CN101870904A公开了一种齿轮油添加剂组合物，能够改善齿轮油的抗乳化性能。中国专利申请公开CN1344784公开了一种齿轮油组合物，该齿轮油组合物包含一种粘度指数改进齐U，以提高轴效率和较低的轴油槽温度。然而目前现有技术中涉及的齿轮油往往是针对车辆研发的，由于米系列直升机本身机器构件的特殊性以及考虑到应用环境等因素，目前现有的齿轮油无法满足米系列直升机的需求。
发明内容
针对米系列直升机的需求，本发明的发明人在参考国外Γ 0CT4003-53、MIL-L-6086和MIL-L-2105等规格指标的基础上，结合米系列直升机用油特点，研发了米系列直升机传动系统齿轮油。本发明的齿轮油在低温启动、粘温性能、防腐防锈和极压抗磨等方面明显优于18号双曲线齿轮油润滑。本发明的齿轮油组合物包括A)混合基础油；B)降凝剂T803B，所述T803B为聚a -烯烃，兰州炼油化工总厂添加剂厂生产；C)极压抗磨抗氧抗腐复合剂TBl，所述TBl的主要成分为中性硫代膦酸酯、含硫杂环化合物和含氮化合物，兰州润滑油研究开发中心生产);D)金属减活剂；和
E)摩擦改进剂。所述混合的基础油包括选自PA010、PA040、HVIS500 和HVIH150BSM(PA010 和PA040主要成分为聚α-烯烃，美孚公司生产；HVIS500和HVIH150BSM为矿物油基础油，克拉玛依炼油厂生产)中的一种或多种，优选为至少两种，更优选为至少三种。其中基于100重量份的基础油，PA010的含量为10至25重量份，PA040的含量为50至60重量份，且HVIS500的含量为20至35重量份；优选地，基于100重量份的基础油，PA010的含量为14至19重量份，PA040的含量为52至55重量份，且HVIS500的含量为25至30重量份；最优选地，基于100重量份的基础油，PA010的含量为16重量份，PA040的含量为54重量份，且HVIS500的含量为30重量份。调合的基础油的100°C运动粘度控制在21. OmmVs至25. 0mm2/s之间，并且_26°C低温表观粘度不大于50000mPa · S。基于100重量份的混合基础油，降凝剂T803B的添加量为O至I重量份，优选为 O. 2至O. 8重量份，更优选为O. 3至O. 6重量份，最优选为O. 42重量份。当降凝剂T803B的添加量大于I重量份时，油品的抗剪切能力较低，不能满足需要，随着降凝剂T803B加入量的下降，油品的抗剪切能力逐步提高，当添加量为O. 42重量份时，可以满足100°C运动粘度下降率不大于5. 0%。基于100重量份的混合基础油，所述极压抗磨抗氧抗腐复合剂TBl的添加量为2. O至7. O重量份，优选为3. 2至6. 5重量份，更优选为4. 7至5. 8重量份，最优选为5. 23重量份。金属减活剂，选自Dl、T551和T561中的一种或多种。其中Dl主要成分为苯三唑衍生物和噻二唑衍生物，兰州润滑油研究开发中心生产；T551主要成分为苯三唑衍生物，兰州炼油化工总厂添加剂厂生产；Τ561主要成分为噻二唑衍生物，兰州炼油化工总厂添加剂厂生产，并且基于100重量份的混合基础油，所述金属减活剂的添加量为O. 01至O. 50重量份，优选为O. 03至O. 24重量份，更优选为O. 06至O. 17重量份，最优选为O. 13重量份。摩擦改进剂，选自CibaFlO (甘油酯减磨剂，兰州炼油化工总厂生产)、范德比尔德Vanlube289(硼酸酯，美国范德比尔德公司生产)和TMC (油酸酯，兰州润滑油研究开发中心生产)中的一种或多种。基于100重量份的混合基础油，所述摩擦改进剂的含量为1. O至9. O重量份，优选为3. 7至7. 7重量份，更优选为4. 2至6. 9重量份，最优选为5. 4重量份。因此根据本发明的齿轮油组合物包括A)混合基础油，100重量份； B)降凝剂T803B，O至I重量份；C)极压抗磨抗氧抗腐复合剂TBl，2. O至7. O重量份；D)金属减活剂，O. 01至O. 50重量份；和E)摩擦改进剂，1. O至9. O重量份。优选地，根据本发明的齿轮油组合物包括A)混合基础油，100重量份；B)降凝剂T803B, O. 2至O. 8重量份；C)极压抗磨抗氧抗腐复合剂TBl，优选为3. 2至6. 5重量份；D)金属减活剂，O. 03至O. 24重量份；和
E)摩擦改进剂，3. 7至7. 7重量份。更优选地，根据本发明的齿轮油组合物包括A)混合基础油，100重量份；B)降凝剂T803B, O. 3至O. 6重量份；C)极压抗磨抗氧抗腐复合剂TBl，4. 7至5. 8重量份；D)金属减活剂，O. 06至O. 17重量份；和E)摩擦改进剂，4. 2至6. 9重量份。最优选地，根据本发明的齿轮油组合物包括 A)混合基础油，100重量份；B)降凝剂 T803B，O. 42 重量份；C)极压抗磨抗氧抗腐复合剂TBl，5. 23重量份；D)金属减活剂，O. 13重量份；和E)摩擦改进剂,5. 4重量份。有益效果本发明的齿轮油组合物与现在使用的18号双曲线齿轮油润滑相比，高低温性能、极压抗磨性、氧化安定性和防腐防锈性显著提高，粘附性好，冬夏通用。
具体实施例方式齿轮油组合物粘附性的要求齿轮的润滑是靠存在于齿面间的油膜，油膜的粘附性与齿轮油的粘度有关。一般情况下，齿轮油粘度增加，油膜厚度增加，油膜粘附性亦增加。但直升机传动系统齿轮油的粘度不能太大，必须保持在一定范围内。因为直升飞机中、尾减速器的注油孔只有Imm左右，且一般直升机注油都在室外。如果油品粘度较大，将使注油非常困难。此外，如果油品的粘度较小，会使粘附性变差，将造成甩油现象，油品会从注油孔流失。因此，根据实际情况确定本发明的齿轮油组合物的100°C运动粘度控制在19. 5至23. 5mm2/s之间。齿轮油的粘附性还与基础油的性质有关。由于不能完全依靠增加粘度来提高油膜粘附性，那么就需要选用粘附性良好的基础油来满足油品粘附性要求。合成油与普通的矿物油相比粘温性好，受温度变化的影响小，在高温下不流失，能为摩擦部位提供足够的润滑。此外，经过加氢处理的矿物油性能与合成油相近。因此，选用合成油和加氢矿物油调制基础油以提闻油品的粘附性。本发明采用选自PA010、PA040、HVIS500和HVIH150BSM作为基础油，这些基础油均是市售可得的，从而可以有效降低成本。齿轮油组合物摩擦磨损性的要求直升机垂直关节、水平关节是螺旋桨与传动轴之间滚针式轴承链接，在飞行过程中，螺旋桨叶片产生的具有离心力，通过传递到达关节轴承中的滚针与外套筒之间，尤其在执行军事任务时，随着飞行姿态的急剧变化，传动关节传递的离心力和传动轴传递的负载更大，容易引起严重的轴套和齿轮磨损，必须保障齿轮油具有足够的载荷特性和较小的摩擦系数。齿轮油组合物防锈性的要求
直升机尾传动轴连接套筒为方便补油采用开口设计，在使用过程中由于呼吸作用，难免空气中的潮气或雨滴进入，无论是在存放期间还是在使用过程中都易造成齿轮表面及轴承的锈蚀和腐蚀现象，尤其是在近海地区锈蚀现象更为严重，威胁直升机的飞行安全。然而防锈与润滑就是一对不宜调和的矛盾，原18号双曲线齿轮油为了保证抗载荷能力，采用硫化异丁烯作为极压抗磨剂，但使用发现，不仅是使用期间轴承、轴套等运动部件存在锈蚀，甚至是使用后的油滴在金属上也会导致锈蚀，说明油中的硫烯类物质分解产生氢硫酸。因此本发明的齿轮油的研发重点之一就在于在不影响极压抗摩性能的前提下，强化其防锈性能。另外油品在使用过程中不可避免的要受到齿轮的剪切作用，产生的后果是粘度下降，油膜变薄，影响润滑效果。而使粘度下降的主要原因是油品中的高分子化合物被剪断造成的。为此本发明的发明人加入适量的降凝剂T803B以解决该问题。极压抗磨抗氧防腐复合剂TBl具有良好的防锈性能、极压抗磨性能，但随着加入 量的增加，对油品的抗磨性能有所影响，这是由于随着极压抗磨剂浓度的增加，活性元素硫、磷等与钢球表面的反应加剧，生成了较多量的低剪切强度的有机金属化合物，当这些化合物被剪切掉后，造成钢球表面的磨损。而且随着加入量的增加，油品会产生油泥并钢片有一定的腐蚀性。因此基于100重量份的混合基础油，所述极压抗磨剂TBl的添加量为2. O至7. O重量份，优选为3. 2至6. 5重量份，更优选为4. 7至5. 8重量份，最优选为5. 23重量份实施例以下实施例仅是为了说明本发明的概念而作为示例提出，并不对本发明构成任何限制。制备实施例1首先在200L的反应釜内加入IOg的PA010、50g的PA040和20g的HVIS500，形成基础油混合物，搅拌约I小时，然后加入O. 2g的降凝剂T803B，在60°C至70°C下再搅拌I小时。然后加入2. Og的极压抗磨抗氧抗腐复合剂TB1、0. Olg的金属减活剂Dl、1.0g的摩擦改进剂CibaFlO，继续搅拌约2小时，即得到本发明的直升机传动系统齿轮油组合物。制备实施例2至制备实施例14除了按照下表I的成分和用量代替制备实施例1中的相应的组份外，按照制备实施例I的方法制备制备实施例2至制备实施例14的齿轮油组合物。表1:制备实施例2至14的组成及含量
权利要求
1.一种直升机用齿轮油组合物，其特征在于，所示齿轮油组合物包括 A)混合基础油； B)降凝剂T803B，所述T803B为聚a-烯烃，兰州炼油化工总厂添加剂厂生产； C)极压抗磨抗氧抗腐复合剂TBl，所述TBl的主要成分为中性硫代膦酸酯、含硫杂环化合物和含氮化合物，兰州润滑油研究开发中心生产； D)金属减活剂；和 E)摩擦改进剂。
2.根据权利要求1所述的直升机用齿轮油组合物，其特征在于，所述混合基础油包括选自 PA010、PA040、HVIS500 和 HVIH150BSM (PA010 和 PA040 主要成分为聚 a -烯烃，美孚公司生产；HVIS500和HVIH150BSM为矿物油基础油，克拉玛依炼油厂生产)中的一种或多种，优选为至少两种，更优选为至少三种。其中基于100重量份的基础油，PAOlO的含量为10至25重量份，PA040的含量为50至60重量份，且HVIS500的含量为20至35重量份；优选地，基于100重量份的基础油，PA010的含量为14至19重量份，PA040的含量为52至55重量份，且HVIS500的含量为25至30重量份；最优选地，基于100重量份的基础油，PA010的含量为16重量份，PA040的含量为54重量份，且HVIS500的含量为30重量份。
3.根据权利要求1所述的直升机用齿轮油组合物，其特征在于，所述混合基础油的100°C运动粘度控制在21. OmmVs至25. 0mm2/s之间，并且_26°C低温表观粘度不大于50000mPa S。
4.根据权利要求1所述的直升机用齿轮油组合物，其特征在于，基于100重量份的混合基础油，所述降凝剂T803B的添加量为0至I重量份，优选为0. 2至0. 8重量份，更优选为0.3至0. 6重量份，最优选为0. 42重量份。
5.根据权利要求1所述的直升机用齿轮油组合物，其特征在于，基于100重量份的混合基础油，所述极压抗磨抗氧抗腐复合剂TBl的添加量为2. 0至7. 0重量份，优选为3. 2至6.5重量份，更优选为4. 7至5. 8重量份，最优选为5. 23重量份。
6.根据权利要求1所述的直升机用齿轮油组合物，其特征在于，所述金属减活剂，选自DUT551和T561中的一种或多种，其中Dl主要成分为苯三唑衍生物和噻二唑衍生物，兰州润滑油研究开发中心生产；T551主要成分为苯三唑衍生物，兰州炼油化工总厂添加剂厂生产；T561主要成分为噻二唑衍生物，兰州炼油化工总厂添加剂厂生产，并且基于100重量份的混合基础油，所述金属减活剂的添加量为0. 01至0. 50重量份，优选为0. 03至0. 24重量份，更优选为0. 06至0. 17重量份，最优选为0. 13重量份。
7.根据权利要求1所述的直升机用齿轮油组合物，其特征在于，所述摩擦改进剂，选自CibaFlO (甘油酯减磨剂，兰州炼油化工总厂生产)、范德比尔德Vanlube289 (硼酸酯，美国范德比尔德公司生产)和TMC (油酸酯，兰州润滑油研究开发中心生产)中的一种或多种；基于100重量份的混合基础油，所述摩擦改进剂的含量为1. 0至9. 0重量份，优选为3. 7至7.7重量份，更优选为4. 2至6. 9重量份，最优选为5. 4重量份。
8.根据权利要求1所述的直升机用齿轮油组合物，其特征在于，所述齿轮油组合物包括 A)混合基础油，100重量份； B)降凝剂T803B，0至I重量份；C)极压抗磨抗氧抗腐复合剂TBl，2.O至7. O重量份； D)金属减活剂，0.01至0. 50重量份；和 E)摩擦改进剂，1.0至9. 0重量份。
9.根据权利要求8所述的直升机用齿轮油组合物，其特征在于，所述齿轮油组合物包括 A)混合基础油，100重量份； B)降凝剂T803B,0. 2至0. 8重量份； C)极压抗磨抗氧抗腐复合剂TBl，优选为3.2至6. 5重量份； D)金属减活剂，0.03至0. 24重量份；和 E)摩擦改进剂，3.7至7. 7重量份。
10.根据权利要求8或9所述的直升机用齿轮油组合物，其特征在于，所述齿轮油组合物包括 A)混合基础油，100重量份； B)降凝剂T803B,0. 3至0. 6重量份； C)极压抗磨抗氧抗腐复合剂TBl，4.7至5. 8重量份； D)金属减活剂，0.06至0. 17重量份；和 E)摩擦改进剂，4.2至6. 9重量份； 优选地，所述齿轮油组合物包括 A)混合基础油，100重量份； B)降凝剂T803B,0.42重量份； C)极压抗磨抗氧抗腐复合剂TB1，5.23重量份； D)金属减活剂，0.13重量份；和 E)摩擦改进剂，5.4重量份。
全文摘要
本发明涉及一种直升机传动系统齿轮油，具体而言，涉及一种用于米系列直升机的中间减速器、尾减速器等关键部件的齿轮油，所述齿轮油包括混合的基础油、降凝剂、极压抗磨抗氧抗腐复合剂、金属减活剂和摩擦改进剂等。相对现有18号双曲线齿轮油，本发明的齿轮油组合物高低温性能、极压抗磨性、氧化安定性和防腐防锈性显著提高，粘附性好。
文档编号C10N30/08GK102994204SQ201210564560
公开日2013年3月27日 申请日期2012年12月21日 优先权日2012年12月21日
发明者徐敏, 李晓涛, 刘爱全, 张亮 申请人:中国人民解放军空军油料研究所