齿轮润滑剂的最佳选择：合成油还是润滑脂？

如果工程师要使齿轮发挥最佳性能，则齿轮（即使是塑料齿轮）也需要润滑。过去，工程师和设计师会推荐哪种类型的润滑油几乎毫无疑问：石油基润滑油。但就性能而言，合成油已开始主导高端润滑油，而润滑脂现在的配方适用于齿轮，是最便宜的齿轮润滑剂。

合成油的优势

随着齿轮变得越来越小和旋转得越来越快，它们会产生更多的热量。有时，对于石油基润滑剂来说，热量太大了，这就是为什么大多数设备制造商使用合成润滑剂来应对高温的原因。相比之下，合成油在 212°F (100°C) 左右开始分解，当温度低于 0°F (-18°C) 时变得无法使用，而合成润滑剂仍在 -130 至 500°F 的温度下保持齿轮旋转（−90 至 260°C）。当温度不是问题时，工程师和设计师也在转向齿轮和其他组件的合成材料，他们指定它们是为了提高性能和在分子水平上微调润滑剂的能力，以便它们的特性符合应用的需求。

合成材料在高温下能更好地抵抗氧化，也就是说，它们具有更好的热氧化稳定性。氧化会降解润滑剂并降低其性能。更糟糕的是，由此产生的氧化物具有磨蚀性，会过早磨损齿轮和其他部件。合成材料在高温下也不像石油基润滑剂那样易挥发。

合成油比石油具有更高的薄膜强度，润滑剂在零件上形成一层薄膜，降低摩擦和磨损，如果薄膜破裂，保护就会减少。合成油的粘度指数也高于石油产品，这意味着基础油的粘度在温度变化时保持更恒定。蒸发和流体流失对合成材料来说不是什么大问题，因此，齿轮机构每个零件使用较少的合成润滑剂。由于具有所有这些优点，合成润滑油的使用寿命通常是同等粘度石油产品的三到五倍。

润滑脂是粉末状材料或增稠剂和基础油的混合物，增稠剂包括钠、黏土和皂（如锂）和合成材料（如 PTFE）。正确的油对齿轮润滑脂至关重要，因为它决定了润滑脂的特性。尽管润滑脂可用于高速和低速齿轮箱，但外壳应该几乎没有开放空间，这些空间可以使润滑脂远离需要润滑的运动部件。

合成润滑剂通过在配对齿轮齿之间形成保护膜，使齿轮运行更平稳，使用寿命更长。这加宽了牙齿之间的接触线并增加了支撑负载的面积。最终结果是齿轮上的压力和磨损更小。合成油有六个系列，每个系列都有自己的特性，获得正确的齿轮是确保平稳运行齿轮的关键。

合成碳氢化合物是最流行的齿轮和变速箱合成润滑剂，它们可在低至 −76°F (−60°C) 的温度下工作并抗氧化，它们可以与多种塑料一起使用，并且与其他合成材料相比价格相对便宜。

合成酯与许多金属相容，包括钢铁，这使它们非常适合切割和粉末金属齿轮。它们还能承受高达 356°F (180°C) 的温度，这使得它们在汽车增压器和其他重载应用中的齿轮中很受欢迎。聚乙二醇适用于黄铜和磷青铜，这使得它们在蜗轮中很常见。

有机硅和全氟聚醚 (PFPE) 与几乎所有塑料齿轮兼容，两者都能承受很宽的温度范围并具有良好的低温扭矩特性。 PFPE 可抵抗苛刻的化学品，例如硫酸、盐酸、碱、卤素和石油溶剂。并且一些 PFPE 具有低蒸气压，这是真空室和航空航天应用的基本特性，在这些应用中存在脱气问题。

聚苯醚 (PPE) 已找到一些利基齿轮应用，例如，PPE 具有抗辐射性，因此非常适合医疗和牙科设备中的齿轮。

结论

尽管油一直是齿轮的首选润滑剂，但它们比合成润滑脂更昂贵且更容易泄漏，使用润滑脂还消除了油封的成本和复杂性。合成润滑脂可能很轻，往往会停留在预先设定的位置，并且可以处理低扭矩应用。许多工程师错误地认为只有传统的齿轮油才能用于低扭矩齿轮，润滑脂可以配制得足够轻，以用于小型齿轮马达。事实上，齿轮润滑脂可以做得非常柔软，以至于在静态时会在剪切变硬的情况下流动成凝胶。