哪种齿轮油最节能、最耐用？本文通过对合成齿轮油的性能进行浅析和对比，对常见合成齿轮油的种类、性能特点进行了简单的介绍。
齿轮油分为车用齿轮油和工业齿轮油，从成分来看，矿物齿轮油是最常见的齿轮油，但是在某些要求较高的条件下，矿物油不能满足使用要求，或者使用效果不理想，这个时候就考虑使用合成油。比如说：在温度过高、过低的情况下，负载过重的情况下，环境条件极端的情况，或者说矿物油的性能不能满足某些要求，比如说易燃问题。虽然添加剂可以改善矿物油的许多性质，但是这种改善本质上只是有限范围内的弥补，尤其在下述几个方面，添加剂对矿物油性能的改进非常有限：
- 耐高温性
- 低温性能（低温流动性，倾点）
- 闪点
- 油的蒸发损耗
1.合成油优缺点：
合成油有许多优点，但是，它们也不是全方位完胜矿物油。除却众多优点，合成油也具有某些缺点。咱先来看看合成油的优点：
- 耐高温和抗氧化的能力更好
- 黏度指数（VI）更高（大部分情况下）
- 低温下的性能更佳
- 降低了油品的挥发损耗
- 一般情况下，抗燃性更好
- 一般情况下，润滑度更好
- 积碳残留物更少
- 抵抗环境变化的能力更佳
合成油与矿物油相比可能的缺点是：
- 价格高
- 某些合成油接触到水的情况下，可能会和水发生反应（发生水解，腐蚀）
- 要考虑与接触材料可能不相容（涂料，橡胶，某些金属）
- 与矿物油相容不良
2.常见的合成油：
从用途来看，合成油一般都优于矿物油，这使得合成油的使用日益增长，尤其当机器运转环境对润滑油的要求比较严苛的情况下。最为常见的合成油有这几种：合成烃（SHC），代表是PAO（聚 α-烯烃）。PAG（聚乙二醇合成油），和酯类合成油（Ester）。
1）合成烃润滑油(SHC:synthetic hydrocarbon）：
这类润滑油以合成烃基础油(SHC)调制而成，最常见的是PAO。合成烃在化学结构上与矿物油的烃结构相似，因此在与密封材料、与矿物油的相容性、二者体现出近乎一致的性能。但是合成烃分子结构非常整齐，而矿物油因为来自原油，里面总含有一些脱不干净的杂质，因此合成烃具有明显优于矿物油的性能，主要是在低温流动性上表现更佳，更耐高温，黏度指数更高。在SHC基础油里加入专门的添加剂能制造出食品级润滑油（用于食品加工业和医药工业）。
2）PAG合成油：
这类润滑油以聚乙二醇为基础油调制而成，能获得很低的摩擦系数，这一特性适合于滑动面较大的齿轮，如蜗轮蜗杆和准双曲面齿轮。加入相应的添加剂，PAG润滑油能给钢铁或者含铜蜗轮蜗杆提供抗磨损保护，表现出卓越的极压性能。PAG类合成油即使没有加入极压添加剂，也能表现极压性能。PAG类齿轮油的另一个显著优点是形成的润滑油膜较厚。
聚乙二醇类润滑油的缺点：(PAG)可能使密封材料出现问题，还可能把某些涂料溶解掉。在使用PAG油品之前，建议测试油品和涂料，密封材料以及油位显示仪之间的相容性。
要注意聚乙二醇类合成油与矿物油的相容性问题，因此应避免把两类油进行混合。在实际应用中，聚乙二醇润滑油接触到铝或者铝合金部件（如轴承的铝制轴承罩），并且这种接触还是有负载情况下的接触，磨损会加剧（运动并且负载），在这种情况下，应进行相容性测试。虽然PAG类合成油是蜗轮蜗杆的理想润滑油，但是应注意，如果一只蜗轮蜗杆是铝与青铜的合金，就不能选用聚乙二醇类合成油，因为在负载接触区域发生反应会加剧磨损。
3）酯类合成油（Ester）：
酯类油是有机酸与醇类在催化剂作用下酯化脱水得到的，种类很多。过去，酯类润滑油主要用于航空技术，对飞机发动机、燃气轮机、泵系统中的齿轮、启动器等部件进行润滑。
酯类油在高温、低温下的表现都很出色。在工业润滑领域，具有优良生物降解性的酯类合成油迅速占据重要地位，只要选用合适，酯类合成油的性能表现不亚于PAG类合成油。
某些酯类油水解安定性较差。因此选用中应注意酯类润滑油是否具有良好的水解安定性，因为润滑油在使用中经常接触到水份。酯类的水解安定性取决于：
- 酯的种类
- 添加剂的种类
- 酯的加工工艺
- 使用条件
3.齿轮油性能对比：
下面几点是从实际应用中出发，解读合成油相对于矿物油所具有的优势：
- 减轻轮齿间的摩擦，润滑更高效。即使是极压型矿物齿轮油，与合成油之间的差距（尤其是PAG） 可高达30%
- 减少摩擦，降低齿轮损耗，更节能
- 在同等温度水平下运行，换油周期延长至矿物油的3～5倍
- 在重负载的情况下，降低机件运转的温度，增加机件寿命；免去给系统降温的麻烦
降低齿轮损耗，提高能效
由于合成油具有特殊的分子结构，基于PAO（聚 α- 烯烃）和聚乙二醇的合成油能明显降低轮齿间的摩擦（相比矿物油）。因为合成油的摩擦系数更低，轮齿间的摩擦减少，从而提高了齿轮效率。
对于面接触较多的齿轮来说（比如蜗轮或者准双曲面齿轮），以合成油代替矿物油可以把齿轮的效率提高15%。在正齿轮、斜齿轮、伞齿轮（这类齿轮本身的效率就已经很高）上改用合成油可以把齿轮的效率提高1%。这种变化也许在开始看着不怎么样，但是对成本的节约却可以在长期的产出上体现出来，尤其当机组涉及多个齿轮的情况。
合成油可以减低损耗，尤其当损耗与负载程度密切相关的情况。
齿轮效率提高：
- 同样的功率输出，可以通过更小的齿轮、更小的发动机来实现
- 同等的输入功率，输出功率更高
降低温度：
- 氧化变质所需时间更长（油品寿命更长），某些情况下可达矿物油的5倍
- 减少磨损和摩擦，延长零件寿命
- 免去给系统降温的麻烦
能耗更低：
- 通过提高齿轮能效，降低电能或者燃料的消耗。对于蜗轮来说可以减少30%或更多
- 据报道，可以节约10%的电能
节能性对比：
如果齿轮得到良好的润滑，运转效率高，就能减少能耗（摩擦较小，浪费的能耗较低），也就更节能。试验证明合成油与矿物油相比效率更高。在实验中，使用聚乙二醇油（PAG）进行润滑的齿轮组运转效率最高：比矿物油效率提高了18%，SHC类齿轮油相对于矿物齿轮油，能效提高8%～9%，符合USDA-H1标准的SHC食品级润滑油表现同样出色——与人们一贯以来认为食品级润滑油性能不如常规润滑油的观点不一样。
降低磨损：
合成齿轮油所使用的基础油本身就有优良的抗磨损能力，如果添加剂使用得当，那么抗磨能力更加出色。当使用PAG类合成油时，磨损则表现得更低。
使用时间对比：
合成油能更好地抗高温、抗老化变质，使用时间比矿物油更长。根据基础油种类不同（PAG或SCH），在同等温度条件下，合成油的换油周期是矿物油的3到5倍不等。
80摄氏度下齿轮油的换油周期（近似值）：
- 矿物油：运转5000小时
- SHC类齿轮油：运转15000小时
- 聚乙二醇类 (PAG)：运转25000小时
合成油的摩擦系数比矿物油低，而且粘温特性更好，这使得合成油能以更低的黏度实现同等的性能要求，另外使运转温度相对更低。
以下试验记录展示的是运转300小时后油池温度：
矿物油：110°C
SHC合成油: 90°C
PAG合成油: 75°C
合成油节省油品的维护和后处理费用：
同等温度条件下的合成油换油周期可达矿物油的5倍左右，虽然售价比矿物油更高，单次的处理费用也相对更贵，但是由于合成油换油周期长，再加上节省下来的齿轮损耗费用，以及节能优势，这一切又能抵消合成油相对矿物油多出来的那部分价格，而且维护更为简单（换油次数少），机器运转更稳定。因为换油次数少，油品消耗减少，也更为环保。
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