油品选用:液力传动油在修井机传动箱中的选用

摘要:本文针对长庆油田修井车钻机部分配置艾里逊(Allison)系列传动箱所选用的8号和Dexron Ⅲ液力传动油进行现场实验对比,优选出Dexron Ⅲ液力传动油为此系列传动箱今后推广应用的液力传动油。(孙支林 孙丽慧

   关键字:液力传动油 修井机 传动箱

   一、引言
   2007年以前,长庆油田分公司购进的第四石油机械厂生产的JHX5232TXJ30型修井车钻机部分多采用艾里逊(Allison)HT750DR和HD4700系列传动箱,由于受当时国内技术、进口液力传动油价格昂贵和数量少等的影响,四机厂推荐使用国产的8#液力传动油替代专用油作为此系列传动箱的工作液体得到了广泛的推广使用。近年来,艾里逊自动变速器在国内的使用日益广泛,我国润滑油市场也逐渐与国际接轨,对该系列传动箱的使用、维护及润滑油选用也逐渐成熟和规范,正确选用高品质的液力传动油,对设备维护,降低成本起到了至关重要的作用。
   二、液力传动油的作用及具备的特性
   艾里逊(Allison)HT750DR和HD4700系列传动箱由液力变矩器和常啮合正齿行星齿轮变速箱组成,液力变矩器是一种位于动力机与工作机之间的以液体为工作介质的液体传动装置。液力变矩器的结构由泵轮、泵轮轴、涡轮、涡轮轴、外壳、导轮等主要元件组成。变矩器工作时,泵轮内的叶片带动循环工作腔内的液体作圆周运动,在离心力的作用下,泵轮内先将机械能转化为液体的动能和压能,由泵轮流出的高速工作液经过无叶片区段后,进入涡轮冲击涡轮叶片并推动其旋转,通过涡轮轴驱动工作机转动,这样在涡轮内将大部分液体的动能和压能转化为机械能。导轮只起导流作用,即改变液体流速的大小和方向,使液体剩余动能和压能发生相互转换,改变进出口液体的动量矩。
   液力变矩器中使用的传动介质称为液力传动油(PTF)(Power Transmission Fluids)或变矩器专用油。液力传动油作为工作介质在液粘传动中的作用是传递动力、冷却散热和润滑,应具有以下性能: (1)有适宜的粘度。 (2)有良好的润滑性能(油性和极压性)。 (3)有良好的氧化安定性。(4)有较高的比热容和较高的热导率。 除上述要求外,工作液体还应具有防锈作用、抗泡沫能力、凝点要低、闪点应高、不易挥发、无毒等。
   三、国外液力传动油
   Allison 公司是美国通用汽车公司(GM)一个专门生产变速箱的分公司,为使自己的产品能可靠地工作,它对变速箱用油制订了专用规格,是对汽车自动传动液提出规格要求最早的一个公司。美国通用汽车公司( GM 公司) 1949 年制订 GM Type A 以后又修订为 Suffix A 及 GM Dexron规格 ,1973 年修订为 GM Dexron Ⅱ,1987 年改订为Dexron ⅡD , 1992 年又修订为 Dexron ⅡE ,1993 年又订为Dexron Ⅲ,沿用至今。Dexron ⅡD 和 ⅡE的主要改进是把 - 40 ℃时黏度控制在 20 Pa﹒s 以下 ,而Dexron Ⅲ则定为 30 Pa﹒s 以下 ,其抗氧化、抗摩擦磨损性都比 Dexron Ⅱ好得多。早期的规定是采用通过艾里逊C-3自动变速器油认证及通过通用汽车公司 DEXRON Ⅱ认证的自动变速器专用油(简称ATF 油)。后期通用汽车公司艾里逊自动变速器通过对广大用户使用经验的总结及通过严格的实验,对旧的用油标准做了更改,即 AT/MT/HT 系列所有的非公路变速器可采用通过艾里逊C-4 标准自动变速器油认证的变速器油;AT/MT/HT/WT 系列的变速器可采用通过通用汽车公司 DEXRON Ⅲ认证的 ATF油;AT/MT/WT/1000/
   2000系列的变速器可以采用 TRANSYND 艾里逊变速器专用油。
   四、国内液力传动油
   我国的液力传动油与自动变速器油 (液) 按 GB/T7631.2-87 标准都称为液力传动油。是红色透明液体 ,以石油润滑油馏分为原料 ,经脱蜡、深度精制 ,并加入增黏、抗磨、油性、抗氧防锈、抗泡和染色等添加剂制成。我国液力传动油与质量指标目前还没有制订国家标准或行业标准,现仅有按100℃粘度划分的8号和6号两种普通液力传动液企业标准,其中6号油用于内燃机车和重型汽车的液力变矩器,其质量水平相当于通用汽车公司 ( GM) Truck & Coach Allison C-3,6号液力传动油油粘温性和低温性较8号液力传动油稍差。8号液力传动油用于各种轿车、轻型汽车的液力变矩器。除作动力传弟介质外 ,还可启闭阀门实现自动换挡 ,对液力传动系统中的轴承、齿轮等摩擦副兼起润滑、冷却作用 ,相当于通用汽车公司的 Dexron 型液力传动油。由于缺乏抗氧、抗磨、极压、摩擦特性等特殊评定手段,其质量与国外同类产品相差甚大,不能满足变矩器油的摩擦特性要求。
   五、国内外液力传动油对照表
   20年代初,美国材料试验协会(ASTM)和美国石油学会(API)把液力传动液分为三类,即PTF-1、PTF-2、PTF-3。表1为国内外液力传动油对照表
   表1 国内外液力传动油对照表

   分类 国外规格 中国石化 性能特点 适用情况    
   PTF-1 通用公司(GM)的 DEXRON ⅡD、ⅡE
   福特公司(Ford) Mercon、新 Mercon 和 Mercon Ⅴ;
   克莱斯勒公司(Chrysler) MS9006 8号液力传动油 良好的低温启动性能和粘温性能要求很高 轿车、轻型卡车的自动传动装置    
   PTF-2 艾里逊公司(Allison)的 C-3、C-4 和 C-5 ;
   卡特皮勒公司(Caterpillar) To-3 、 To-4 6号液力传动油 适用于重负荷下工作,极压抗磨型要求很高 重负荷卡车、履带车、越野车的自动变速器、多级变矩器和液力耦合器用油    
   PTF-3 约翰狄尔公司(Johndeer)J-120B、J-14B、JDT-303
   福特公司(Ford)M2C41A。 液压、传动两用油 极压抗磨性和负荷承载能力强 农业和野外建筑机械的液压、齿轮、刹车和发动机共用的润滑系统  

   六、8 号液力传动油与DEXRON ⅢATF油使用成本的对比
   2007年,长庆油田分公司采油三处三台艾里逊HT750DR传动箱出现了故障,对传动箱进行拆解后均发现摩擦片磨损严重,原因归结为使用8号液力传动油不当所致。2008年初,该处购进了DEXRON Ⅲ液力传动油,在所属单位井下作业一大队的两台修井设备上对8 号液力传动油和DEXRON Ⅲ的使用情况进行了跟踪对比试验,取得了好的效果。
   8号液力传动油,理论换油周期为500个工作小时,考虑设备工况,三个月需要更换一次,一年更换四次,需更换传动箱滤子四次。DEXRON Ⅲ液力传动油,理论换油周期为1000个工作小时,一年更换两次,要更换两次传动箱滤子。以现有Allison HT系列传动箱7″油底加注31L计算,如果使用DEXRON Ⅲ液力传动油,每年单台传动箱用油可节省费用(2800-1865)×2=1870元,节能: 124-62=62L。
   表2  HT系列传动箱保养费用比较

   8号液力传动油 DEXRON Ⅲ ATF 油    
   换油数量(大约、升) 62 31    
   液力传动油单价(元/升) 20 35    
   液力传动油费用(元) 1240 1085    
   外部滤芯数量(套) 2 1    
   外部滤芯单价(元/套) 780 780    
   外部滤芯费用(元) 1560 780    
   合计费用(元) 2800 1865  
   七、结论
   通过对比试验可以得出: DEXRON Ⅲ液力传动油油品标准较高,更换次数少,污染小,增加了传动箱可靠性和传动效率,延长了传动箱使用寿命,减少变速器的故障率,而且更换出来的脏油减少,节能环保,增加了设备投资的经济性。
   参考文献:
   1、朱齐平 申玉良. 液力传动油与自动变速器油(液)及其选用.液压与气动[J].2006年第8期:59-62.
   2、吴修义.TRANSYAND艾里逊(Allison)自动变速器专用油.重型汽车[J].2005年第5期:43-44.