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工業機器人精密減速器潤滑油性能評價

文檔作者：孟震英文檔來源：中國石化潤滑油有限公司北京研究院		更新日期： 2026年05月13日	點擊數：
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用油全方位
Application Guides
3344
2025 April
第二期
工業機器人，是自動控制的、
可重復編程、多用途的操作機，可
對三個或三個以上軸進行編程[1]。
它可以是固定式或移動式，在工業
自動化中使用。隨著我國工業轉型
升級、勞動力成本不斷攀升及機器
人生產成本下降，工業機器人在制
造業中的普及程度不斷上升。2023
年中國工業機器人市場銷量達28.2
萬臺； 在役工業機器人存量達到
428.2 萬臺（截至2023 年年末），
占全球總量的41%[2]。
精密減速器通常是指能夠提供
高精度、高剛度、高效率和大傳動
比的減速器。RV 減速器和諧波減速
器是在工業機器人關節中最常用的
兩類精密減速器。其中，RV 減速器
是在擺線針輪減速器行星傳動的基
礎上發展起來的一種精密傳動型式，
具有傳動比范圍大、傳動誤差小、
承載能力大、扭轉剛性大、振動小
及耐沖擊性強等諸多優點，越來越
多地在主流工業機器人精密減速器
中得到應用[3]。
近年來，隨著中國工業機器人
應用規模的不斷擴大，對于配套潤
滑劑的需求日益增長。國內也開展
了工業機器人減速器專用油的開發。
由于工業機器人減速器和整機OEM
不開放油品認證，不公開油品規格
和要求，一度沒有公開的國際、國
內標準可以作為油品評價的依據，
對國產工業機器人減速器潤滑產品
進入市場造成了很大困難。2022 年
5 月，由中國石化潤滑油公司牽頭
制定的石化行業標準NB/SH/T 6040
《機器人用擺線針輪（RV）減速器
潤滑油》開始實施，成為全球范圍
內首個公開的相關標準，在工業機
器人減速器和整機OEM（原始設備
制造商）及用戶中受到廣泛關注，
并得到認可。NB/SH/T 6040 標準中
給出了壽命臺架等關鍵性能評價方
法，為國內機器人油品市場的規范
生產和使用提供了科學、可靠的技
術依據。
為了考察所開發的Sinopec
RO150 機器人減速器專用油（以下
簡稱Sinopec RO150）與減速器、
機器人整機OEM 指定潤滑油的性
能差異，本文參考NB/SH/T 6040，
對自主開發的機器人減速器專用油
Sinopec RO150 和2 款整機OEM
指定用油進行了精密減速機壽命臺
架試驗與油品理化性能評價。
工業機器人減速器的工
況特點及對潤滑劑的性
能要求
工業機器人的工況特點包括[4]：
◇在室內外、南北方均有使用，
使用溫度范圍廣；
◇連續工作時間長，甚至是24 h
滿負荷連續運轉，關節減速機部位
連續工作不斷產生熱量，正常使用
時運行溫度約50~70 ℃，極端條件
下可達到100 ℃；
◇關節部位通常承受中、重負
荷，負荷范圍200~5 000 N；
◇執行重復動作，對定位精度
和重復定位精度要求高；
◇運動形式多為往復運動，加
速度大，頻繁啟動和轉向，易產生
微動磨損；
◇工作狀態下不同關節減速機
保持方位不同且隨時變化，要求減
作者簡介：孟震英，博士，高級工程師，主要
從事新興產業潤滑技術研究及產品開發工
作。E-mail：mengzy.lube@sinopec.com
工業機器人精密減速器
潤滑油性能評價
孟震英
中國石化潤滑油有限公司北京研究院
用油全方位
Application Guides
3355
第一期
35
2025 April
第二期
本文對Sinopec RO150 機器人減速機專用油與兩款機器人整機OEM 指定
用油（指定用油A、B）開展了油品理化性能評價及精密減速機壽命臺架試驗。
結果表明，Sinopec RO150 在理化性能上與指定用油A、B 相當；精密減速機
壽命臺架試驗后，與指定用油A、B 相比，Sinopec RO150 的傳動誤差增加更小，
扭轉剛度下降最低，理化性能的變化在同一范圍內，未發生明顯變化，表明油
品完全能夠滿足工業機器人精密減速器的潤滑需求。
速機密封材料的密封性能優異，確
保油品不發生泄漏；
◇維護周期很長，要求潤滑產
品有很長的使用壽命。
RV 減速器的潤滑方式與嚙合齒
輪潤滑不完全相同，需要考慮滑動
摩擦、滾動摩擦等多種摩擦形式存
在條件下的潤滑，同時要考慮產品
的特殊工況以及對穩定性和精度的
要求。根據工業機器人的工況條件
和減速器的潤滑特點，潤滑劑需要
滿足以下性能要求：
◇溫度適應性廣，可在室內外、
南北方通用，滿足-20~120 ℃甚至
更寬的使用溫度范圍的使用要求；
◇ 熱穩定性能優良， 保證在
70 ℃甚至100 ℃能夠正常工作；
◇極壓抗磨性能好，能滿足重
負荷工況要求；
◇抗微動磨損性能好，摩擦性
能良好，可減少設備摩擦部位磨損；
◇與密封材料的兼容性能良好，
確保設備油品不發生泄漏；
◇抗氧化性能好，經長期使用
后，無明顯氧化現象；
◇使用壽命長，具有10 000 h
以上的換油周期。
試驗部分
試驗用油
試驗用油選擇自主開發的機器
人減速器專用油Sinopec RO150、
兩款整機OEM 指定用油A、B。油
品典型理化數據見表1。
從表1可以看出，Sinopec RO150、
指定用油A 和指定用油B 的各項指
標都滿足質量指標要求。Sinopec
RO150 的理化性能與指定用油A 和
指定用油B 相當，運動黏度、黏度
指數、傾點、閃點等關鍵參數均在
合格范圍內，顯示出良好的低溫流
動性和高溫穩定性，在抗泡性、液
相銹蝕、氧化安定性等指標上也表
現出良好的性能。
臺架試驗
表1 中所列的測試項目中，臺
架試驗（E110 減速器）是針對機器
人關節減速器的特征性臺架，能良
好地反映油品的性能差異。
試驗設備
采用GB/T 35089—2018《機
器人用精密齒輪傳動裝置 試驗方
法》中規定的機器人用精密齒輪傳
動裝置臺架，根據減速器的結構和
運行特點設定試驗條件。該臺架試
驗方法是減速器行業用于測評價機
器人減速器的綜合性能的臺架方法。
本研究引用該方法，固定減速器型
號（作為標準測試件），測試潤滑
油長周期運行對于減速器參數的影
響，用以評價油品對設備的潤滑和
保護的綜合性能。
精密減速機壽命試驗臺架為擺
臂式負載試驗平臺，其結構如圖1
所示。試驗平臺可以模擬工業機器
人精密減速器在實際使用時的周期
性負載，并通過調節配重塊數量改
變負載值。通過內置的轉矩轉速傳
感器測量減速器輸入端的轉矩值，
監測潤滑油在減速器全壽命周期內
性能變化對扭矩值的影響，評估潤
滑油在減速器使用過程中的狀態變
化。同時采用接觸式溫度傳感器對
減速器內的潤滑油進行溫度測量，
監測運行過程中的溫度變化。
減速器的選擇
依據GB/T 37718—2019 《機
器人用精密行星擺線減速器》，采
用具有代表性的中型擺線針輪減速
器RV-110E-161作為固定標準件。
用油全方位
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3366
2025 April
第二期
表1 試驗油品理化數據對比
項目質量指標
測試油品
Sinopec 試驗方法
RO150
指定用油A 指定用油B
運動黏度（40 ℃）/（mm2·s-1） 135～165 154.5 151.7 149.7 GB/T 265
運動黏度（100 ℃）/（mm2·s-1） 報告22.12 19.66 29.15 GB/T 265
黏度指數 ≥130 169 149 236 GB/T 1995
傾點/℃ ≤-40 -42 -48 -48 GB/T 3535
閃點（開口）/℃ ≥200 248 214 274 GB/T 3536
ω (水分)/%
PAO及極性相當的基礎油產品
PAG、酯類油及極性相當的基礎油產品
≤痕跡
≤0.1
痕跡痕跡
0.05
GB/T 260
泡沫性（傾向/穩定性）/（mL/mL）
24 ℃
93.5 ℃
后24 ℃
≤50/0
≤50/0
≤50/0
20/0
50/0
20/0
0/0
20/0
0/0
0/0
15/0
15/0
GB/T 12579
液相銹蝕（24 h）
蒸餾水無銹無銹無銹無銹
GB/T 11143
（A法）
氧化安定性（121 ℃，312 h）
100 ℃運動黏度增長/％
沉淀值/mL
≤6
≤0.1
1.98
0
7.74
0.1
4.95
0
SH/T 0123
四球機試驗
最大無卡咬負荷P B/N
綜合磨損指數/N
磨斑直徑（392 N，60 min，75 ℃，
1 200 r/min）/mm
≥784
≥392
≤0.50
1 236
567
0.36
1 117
578
0.49
1 863
642.7
0.40
GB/T 3142
NB/SH/T 0189
承載能力
齒輪機試驗（FZG目測法）（A/8.3/90）/失效級≥12 12 12 12
NB/SH/T 0306
SRV摩擦磨損試驗（300 N，50 ℃，50 Hz，2 h，
1 mm）
磨斑直徑/mm
平均摩擦系數
≤0.60
報告
0.082
0.54
0.085
0.55
0.109
0.48
N B/SH/T 0847
剪切安定性（KRL法）（20 h）
剪切后40 ℃運動黏度/（mm2·s-1） 135～165 138.1 147.6 148.6
NB/SH/T 0845
密封材料相容性試驗
FPM（100 ℃，168 h）
體積變化率/%
拉伸強度變化率/%
拉斷伸長率變化率/%
硬度變化
報告
報告
報告
報告
0.5
21
36
0
-0.2
15
-2
2
0.75
-2.94
10.0
0
NB/SH/T 0877
臺架試驗 （E110減速器）
壽命評價
油品酸值增加（以KOH計）/（mg·g-1）
試驗后油品40 ℃黏度/（mm2·s-1）
通過
≤1.0
135～165
通過
0.2
142.1
通過
0.2
146.4
通過
0.2
147.7
GB/T 35089
GB/T 37718
GB/T 7304
GB/T 265
用油全方位
Application Guides
3377
第一期
37
2025 April
第二期
試驗周期
GB/T 37718—2019 規定減速
器的額定壽命不低于6 000 h。這是
絕大多數減速器的額定壽命，也是
整機OEM 要求的減速器工作時間，
因此油品測試周期應滿足減速器
6 000 h 壽命要求。同時該標準中規
定了對應6 000 h 壽命的臺架試驗
時間——減速器當量壽命的計算方
法，可據此結合臺架實際參數計算
出試驗時間。其當量壽命（即試驗
時間）按照下述公式計算[5]：
式中：
LT —試驗時間， h；
LT 0 —減速器額定壽命，h；
T —試驗時實際輸出轉矩，
N·m；
n—試驗時實際輸出轉速，
r/min；
T 0 —額定輸出轉矩，N·m；
n 0 —額定輸出轉速， r/min。
按照RV-110E-161 的參數及
上述公式，計算出試驗周期為300 h。
測試過程
測試過程如下：
◇測試減速器的壽命之前首先
按GB/T 35089—2018 測試減速器
的基礎數據，包括傳動誤差、扭轉
剛度和傳動效率，保證被測減速器
的性能符合測試要求。基礎參數的
測試設備如圖2 所示。
◇將被測減速器安裝到壽命測
試臺上， 按GB/T 30589—2018 進
行跑合。
◇待減速器溫度穩定時，將負
載增加至2.5 倍減速器的額定轉矩，
轉速增加至額定轉矩，實時監測被
測減速器的運行狀況。
◇當減速器的運轉時間達到計
算出的當量壽命，或減速器溫度超
過60 ℃時，將減速器停機檢查。
◇ 試驗結束后， 再次按GB/T
35089—2018 測試RV 減速器的基
礎參數——傳動誤差、扭轉剛度和
傳動效率。
結果與討論
精密減速器壽命臺架試驗
結果
Sinopec RO150、指定用油A、
指定用油B 在3 臺RV-110E-161
型號減速器上開展測試的結果如圖
3~ 圖5 所示。根據壽命臺架試驗前
后減速器的傳動誤差、傳動效率和
扭轉剛度的數值計算出的3 臺減
速器試驗前后的參數變化見表2
及圖6。
從表2、圖6 可以看出，完成
壽命試驗后，裝填3 種不同潤滑油
的減速器的基礎參數都發生了變化。
3 種油品的基礎參數變化趨勢相
同——傳動誤差增大，傳動效率提
高，扭轉剛度下降，但變化程度有
差異：
◇ 傳動誤差的增大：Sinopec
RO150< 指定用油B< 指定用油A；
◇ 傳動效率的提高：Sinopec
RO150> 指定用油A > 指定用油B；
◇ 扭轉剛度的下降：Sinopec
RO150< 指定用油B< 指定用油A。
在固定設備、操作條件的前提
下，潤滑油的不同可以認為是引起
LT =LT 0× × （1）
10
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n T
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用油全方位
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3388
2025 April
第二期
傳動誤差、傳動效率和扭轉剛度變
化的唯一因素。RV 減速器傳動誤差、
扭轉剛度的變化與軸承剛度、齒輪
嚙合剛度、構件彈性、材料疲勞、
潤滑條件等多種因素有關，傳動誤
差的增加和扭轉剛度的下降表明，
減速器在經歷過相當于全壽命周期
的運行后，軸承、齒面結構件、材
料等都發生了一定程度的磨損和破
壞，裝填Sinopec RO150 的設備傳
動誤差增大最小、扭轉剛度下降最
少，表明該設備的磨損最輕微，相
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用油全方位
Application Guides
3399
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第二期
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表2 壽命臺架試驗前后減速器的參數變化
項目
傳動誤差/arc sec 傳動效率/% 扭轉剛度/(N·m·arc min-1）
測試前測試后
傳動誤差
變化
變化
平均值1） 測試前測試后
傳動效率
變化
變化
平均值
測試前測試后
扭轉
剛度變化
Sinopec RO150 正轉正轉　　805 r/min 805 r/min 290 264 -26
32.6 63.4 30.8 86.9 90.3 3.4
反轉反轉 28.25 1 610 r/min 1 610 r/min 3.35
28.2 53.9 25.7 　84.6 87.9 3.3
指定用油A 正轉正轉　　805 r/min 805 r/min 297 244 -53
37.3 68.3 31 　87.7 91 3.3
反轉反轉　29.6 1 610 r/min 1 610 r/min 2.7
34.5 62.7 28.2 　86.6 88.7 2.1
指定用油B 正轉正轉　　805 r/min 805 r/min 295 261 -34
39.8 68.5 28.7 　87.1 90.3 3.2
反轉反轉　28.85 1 610r/min 1 610 r/min 2.65
36.6 65.6 29 　85.2 87.3 2.1
注：1）為正轉、反轉的平均值。
用油全方位
Application Guides
4400
2025 April
第二期
應所裝填的潤滑油對設備的保護性
最好，性能優于另外兩種潤滑油。
理論上，傳動效率應與扭轉剛
度的變化趨勢相同，且隨著設備運
行時間的增加，兩者都應該呈現下
降的趨勢。但臺架試驗數據表明，
裝填了3 種潤滑油的減速器的傳動
效率都不降反升，這是由于試驗中
采用了全新減速器，在臺架試驗前
測量傳動效率，設備還處在磨合階
段，而試驗后再次測量傳動效率，
設備已經完成了磨合，故此傳動效
率上升。
試驗前后油品的理化性能
試驗前后油品的理化性能見
表3。
由表3 可以看出，試驗后Si nopec
RO150 和指定用油A、B 的黏度等
級都在150 黏度范圍內，雜質元素
和磨損金屬元素含量增加量在合理
范圍內。
結論
☆ Sinopec RO150 的各項理化
性能與國際品牌指定用油相當，甚
至在某些關鍵指標上表現更為優異，
能夠滿足工業機器人精密減速器的
潤滑需求，具備替代進口油品的
潛力。
☆ 在壽命臺架測試中， 使用
Sinopec RO150 的減速器在傳動誤
差、傳動效率和扭轉剛度等關鍵參
數的變化上，相較于指定用油A 和
B，顯示出更小的性能退化，表明
Sinopec RO150 具有更好的設備保
護性能，能夠為工業機器人的長期
穩定運行提供更為可靠的保障。
參考文獻
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GB/T 12643—2013 機器人與機器人
裝備詞匯[S].2013.
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[R/OL]. 2024 中國機器人產業發展
大會，http://cria.mei.net.cn/admin/
news/keditor/attached/file/20241122/
20241122123756245624.pdf.
[3] 韓炬，曹利杰. 工業機器人關節
減速器關鍵結構嚙合運動仿真[J]. 計
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［J]. 機械設計與制造，2020，（8）:
270-274.
表3 試驗前后油品的理化性能
項目
Sinopec RO150 指定用油B 指定用油A
測試前測試后測試前測試后測試前測試后
運動黏度（100 ℃）/（mm2·s-1） 21.80 21.77 17.85 17.62 18.14 17.07
運動黏度（40 ℃）/（mm2·s-1） 155.4 155.3 144.7 146.4 149.1 120.8
黏度指數167 166 133 133 158 155
ω (硅) /% 0 0.001 8 0 0.002 1 0 0.002 9
ω (鐵) /% 0 0.027 0 0.016 0 0.021
ω (鋁) /% 0 0.000 3 0 0.002 6 0 0.001 3
磨斑直徑(300 N，50 ℃，50 Hz，
2 h，1 mm) /mm 0.54 0.54 0.48 0.50 0.55 0.56
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