中法油料性能比较及其启示

2021-01-07 18:13周明辉周麟璋黄志勇
化工时刊 2021年1期
关键词:齿轮油法军润滑脂

刘 坪 周明辉 周麟璋 黄志勇

(1.陆军勤务学院,重庆 401331;2.73602部队,江苏 南京 210000;3.95696部队,重庆 40000)

作为北约最重要的成员国之一,法国军队拥有悠久的历史,战争经验丰富,至今仍在国际各冲突地区扮演着相当活跃的角色。为满足作战需要,尤其是保障海外军事任务,法军开展了高效的后勤保障行动。第二次世界大战期间,法军油料保障勤务在非洲战场及收复法国本土的战斗中,对于维持机械化部队的战斗力发挥了重要的作用。而近些年来,法国一直保持着在非洲的军事存在,同时也以北约成员国的身份积极参与各类军事介入,为保障这些军事行动,法军油料总局部署了相应的油料分队,负责油料方面技术与勤务保障。

随着我国经济军事实力的飞速发展,维护海外利益的呼声日益升高,我军也加快了走出去的步伐,但是海外后勤补给问题严重制约了我军遂行海外军事任务的能力。尤其是油料保障方面,我军与其他军事强国相比,仍有较大差距。选取《法国武装力量部油料局油品技术指南》里的16种油料和我军油料质量进行对比分析。

1 法军油料介绍

据《指南》[1]介绍,法军油料分为液体燃料、润滑油、润滑脂、液压油、防腐油、特种液、测试、包装8个模块。而我军军用油料指液体燃料、润滑油、润滑脂、特种液四大类。其中液压油从属于润滑油类,没有将防腐油单独进行分类,测试模块则对应我军的油品产品标准。

在法军油料中,选取了5种液体燃料,3种齿轮油,3种液压油,5种润滑脂进行比较。液体燃料分别是航空涡轮机防冰喷气燃料、航空涡轮机无防冰喷气燃料、高闪点防冰喷气燃料、柴油机喷气燃料、95无铅超级内燃机燃料。齿轮油分别是80w-90极压齿轮油、85w-140极压齿轮油、ISO VG 220级合成齿轮油;液压油分别是ISO VG 68液压液、ISO VG 46级液压液、ISO VG 32级无灰分液压液。润滑脂分别是二硫化钼极压航空合成润滑脂、石墨润滑脂、通用航空合成润滑脂、酯型极压润滑脂、高温润滑脂。根据与我军油料性质大致相似的原则,分别与命名相似度高的油料进行对比。

2 与我军油料对比分析结果讨论

2.1 液体燃料

将法军燃料与我军液体燃料对比后发现,95#无铅超级内燃机燃料比我军95#汽油更优。法军柴油机喷气燃料比3#喷气燃料更优,而航空涡轮机防冰喷气燃料、高闪点防冰喷气燃料、航空涡轮机无防冰喷气燃料相对较差。具体表现如下[2]。

(1)95#无铅超级内燃机燃料的芳香烃含量为35%,小于我国的规定含量40%;硫含量不大于0.001%,小于我国规定的10 mg/kg[3]。芳香烃作为燃料燃烧的组分,能提高燃料的燃烧性,但是含量过高会导致积碳,影响燃料燃烧完全性[4],所以它的含量并不是越高越好,从此看出法军95#燃料比我军95#无铅汽油控制更为严格。硫含量会影响燃料燃烧完全度,但是对于发动机来说,需有一定的含量来达到自润滑效果,但是考虑硫本身对装备的腐蚀性影响,因此能保证润滑时含量偏小为宜。从此指标来看,法军燃料表现更为优异。

(2)法军柴油机喷气燃料水含量为0.02%,S-1750 %体积为0.08~0.12之间,而3#喷气燃料并未对这两项指标作出具体要求。该燃料HFRR高频往复机磨痕直径为0.46 mm,小于3#喷气燃料磨痕直径要求的0.65 mm,从指标量化来看,法军柴油机喷气燃料更为优异。

(3)航空涡轮机防冰喷气燃料其芳香烃含量为28%、硫含量为0.3%,而3#喷气燃料分别为20%和0.2%。除此之外,3#喷气燃料还对硫醇性硫含量及防冰剂含量作出了要求,规定硫醇性硫含量不大于0.002%、防冰剂含量为0.1~0.15%,航空涡轮机防冰喷气燃料硫含量更高,且未对硫醇性硫含量作出具体要求,总体来说,3#喷气燃料要求更严格。

(4)通过(3)的对比,3#喷气燃料更优于外军航空涡轮机无防冰喷气燃料。

(5)高闪点防冰喷气燃料芳香烃含量高,相较于3#喷气燃料,其蒸发性较低,燃烧完全度低,低温性较差;高闪点防冰喷气燃料硫含量较高,且未规定硫醇性硫含量,说明其腐蚀性比3#喷气燃料大。

2.2 齿轮油

在齿轮油比较中,有1种油料我军优于法军,比如4403合成齿轮油优于法军ISO VG 220级合成齿轮油;有2种油料法军优于我军同级别齿轮油,例如法军80w-90极压齿轮油和85w-140极压齿轮油。具体分析如下。

(1)我军的4403合成齿轮油与外军ISO VG 220级合成齿轮油相比较,差别主要体现在我军要求40 ℃ 运动黏度为153~187 mm2/s,黏度指数不小于190;法军要求40 ℃运动黏度为216 mm2/s,黏度指数不小于152。黏度和黏度指数均反映油品的黏温性能,从以上数据得出,我军油品的运动黏度值偏低,黏度指数值偏大。低温黏度越低,黏度指数越大,说明黏温性越好,越能防止低温条件下黏度增大不能流动的能力;其次法军油品的倾点不高于-35 ℃,而我国不高于-42 ℃,倾点为油品流动性的温度点,倾点更低,说明油品流动性我军要求更高。

(2)法军的80w-90极压齿轮油优于我军80w-90 重负荷多效齿轮油。80w-90极压齿轮油开口闪点不低于207 ℃,而我军80w-90重负荷多效齿轮油不低于165 ℃,闪点表示油品发生闪火的温度点,闪点越高表示安全性能要求越高,相比较,法军安全性能更好;法军齿轮油100 ℃运动黏度为13.9 mm2/s,40 ℃ 运动黏度为125 mm2/s。而我军此齿轮油100 ℃ 运动黏度为13.5-24.0 mm2/s,对40 ℃运动黏度并无规定。黏度反应油品的抗剪切能力和流动性,从黏度指标来看,法军此油在低温性上对黏度要求较高,黏温性能更好。

(3)法军85w-140极压齿轮油优于我军80w-140重负荷多效齿轮油。主要体现在前者开口闪点不低于229 ℃,100 ℃运动黏度为27 mm2/s,40 ℃运动黏度为386 mm2/s。而我军80w-140重负荷多效齿轮油开口闪点不低于180 ℃,100 ℃运动黏度为24-41 mm2/s,对40 ℃运动黏度并无规定。通过比较可以看出,法军85w-140极压齿轮油安全性比我军80w-140重负荷多效齿轮油要高;另外,外军在油品低温性上对黏度有明确要求,且黏温性能较好。

2.3 液压油

在液压油的对比中,法军的ISO VG 68液压液、ISO VG 46级液压液、ISO VG 32级无灰分液压液均优于我军。

首先从命名上国外直接将黏度级号作为油品命名主题,例如68、46、32。我军首先按照功能用途分为HL、HM、HH等大类,在这几大类里,每类都有68、46、32等级号。然后在3种液压油的对比中发现:

(1)法军68液压油闪点高出我国同级别油品闪点11 ℃,VG 46液压液高出我国HV 46 33 ℃,VG 32级无灰分液压液闪点为235 ℃,我军均为175 ℃,可见安全性上国外的防患措施更为严格。

(2)黏度指数上法军也比我军的高,表现在VG 32级无灰分液压液40 ℃运动黏度为32 mm2/s,在我军设定的范围之内;100 ℃运动黏度值为6.99 mm2/s,而我军没有设定。法军油品黏度指数为170,而我军的在80~175之间,HL还只设定为80。根据齿轮油中黏度的概念,黏度指数的比较,法军此液压油优于我军。

(3)法军VG 32级无灰分液压液倾点为-42 ℃,我军32(HL、HM、HS)为-6 ℃。根据齿轮油中倾点的概念,法军此液压油在倾点这个指标上比我军要求高。

2.4 润滑脂

在5种脂的比较中,法军优于我军的有石墨润滑脂,通用航空合成润滑脂,高温润滑脂。与我军相比,各有优势的是二硫化钼极压航空合成润滑脂和酯型极压润滑脂。

(1)法军石墨润滑脂滴点为196 ℃,我军石墨钙基润滑脂滴点为80 ℃。说明法军石墨润滑脂高温性能较好,适合在更高温度条件下工作。

(2)法军通用航空合成润滑脂滴点为322 ℃,而我军7007、7008通用航空润滑脂滴点为160 ℃,说明法军通用航空合成润滑脂高温性能较好,适合在更高温度条件下工作。

(3)法军高温润滑脂滴点为230 ℃,锥入度为280;我军2号汽车通用润滑脂锥入度为265~295,3号汽车通用润滑脂锥入度为220~250。通过比较可以看出,法军高温润滑脂滴点较高,高温性能较好,硬度一般情况下比我军2号、3号汽车通用润滑脂要大。

(4)法军二硫化钼极压航空合成润滑脂滴点均高于我军0号、1号、2号润滑脂,滴点越高,说明润滑脂受热融化开始滴落的温度越高,承受高温的能力越强,说明法军二硫化钼极压航空合成润滑脂更耐高温。但是除2号润滑脂工作前锥入度指标要求小于法军二硫化钼极压航空合成润滑脂指标要求外,0号、1号润滑脂工作前锥入度指标范围均大于法军二硫化钼极压航空合成润滑脂。

(5)法军酯型极压润滑脂滴点为303 ℃,锥入度为290(0.1 mm);我军极压锂基酯滴点为175 ℃,锥入度为265~430(0.1 mm)。法军酯型极压润滑脂高温性能较我军要好,但其锥入度标准要求在我军极压锂基酯标准范围内,锥入度是衡量润滑脂稠度及软硬程度的指标,反应我军极压锂基酯的流变性能更好,软硬度变化范围大。所以,这两类酯相比各有优点。

3 对我军油料性能提升的启示

在综合16种油料的对比中发现,我军仅有4种油料明显优于国外油料,有2种油料我军与外军之间各有千秋,法军有10种油料高于我军。因此,根据油料的性质,提出如下关于技术提升建议。

3.1 将液体燃料部分指标由定性改为定量

在液体燃料的比较中,柴油机喷气燃料在指标上设置了“水含量,S-1750 %”2个定量指标,规定了它的含量上限,而我军对于3#喷气燃料的检测中,对于水分的要求是目测无,这是一种定性要求。定性指标在实际操作中容易存在人为因素,界限易偏差,在实际观测过程中易留下质量隐患。

3.2 增设润滑油中未限定标准

在齿轮油对比中,发现我军齿轮油均未设40 ℃运动黏度,液压油均未设100 ℃运动黏度,黏度变化涉及的是油品从低温到高温黏度变小或者从高温到低温的黏度变大,因此,特有必要限定油品的40 ℃和100 ℃两种黏度值。

3.3 提高润滑油的安全性指标

油品安全最大的隐患就是油品着火,其中着火性用闪点来衡量,闪点越高表示油蒸气发生闪火的温度点越高,越安全。而我军液压油比法军同级别液压油低60 ℃,因此建议做相应实验,进行理论支撑。

3.4 提高润滑脂的耐高温性

在5种润滑脂的对比中发现,所有外军润滑脂均在滴点这一指标上比同级别、同类型的我军润滑脂滴点要高,也就是承受高温能力更强,润滑脂耐高温性越强,其流变性上越好,因此我军需采用相应的试车实验,评价脂的高温性影响因素,提高脂的高温品质。

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