大型开式齿轮润滑的实用性分析

大型开式齿轮润滑的实用性分析

多年来，在水泥、电力、冶金、矿山等行业中的重型旋转设备上，大型开式齿轮传动装置的应用十分普遍，如干燥机、磨碎机、回转窑、矿山电铲等，但人们对其设备的润滑却认识不足，导致事故时有发生。而开式齿轮油就是应用在大型旋转设备上开式、半闭式齿轮箱润滑系统的油品。使用中的大型开式齿轮齿面的单位面积负荷高，齿面成线接触，容易产生噪音、振动及磨损，开式齿轮油品不仅要有较高的承载能力，而且还要降低摩擦副的摩擦系数。

标签：开式齿轮；开式齿轮润滑剂；合成油；应用分析；磨合

1 润滑特点和注意事项

大型开式齿轮（见图1）广泛应用在水泥、电厂、矿山、钢铁、造纸、化工等行业的大型设备，如：回转窑、磨煤机、烧结窑、管磨机、棒磨机、干燥机、造粒机、鼓式碎浆机、烘干炉等（见图2），是原材料加工工业中常用到的传动方式。

开式齿轮传动具有重载，低速，结构尺寸较大，齿面粗糙度较高；灰尘、高温、冲击载荷工作条件苛刻等特征。整个开式齿轮能够传递较高力矩，在启动、正常运转、停机期间通常处于混合摩擦状态，使齿面承受了极高的应力，例如大型铁矿石研磨机，见图3。

第一次使用开式齿轮润滑剂产品时，要彻底清洗齿轮装置，使开式齿轮润滑剂能够在润滑表面形成完好的润滑油膜。为了最大限度地减少磨损，设备操作人员应定出相应的施用/换油时间间隔。

2 产品特点及选用

（1）工作温度范围宽：在冬、夏季均有很好的粘附性。以确保有一层连续的油膜保持在齿轮表面上，夏季不易甩落和损耗；冬季需要避免在齿轮齿根部位出现堆积、其他部位润滑不足等现象。（2）具有极高的承载能力：含有一定比例的固体润滑剂（石墨，二硫化钼）和EP（极压）添加剂，具有极高的承载能力，高的抗磨损和抗极压性能，防止金属与金属之间直接接触摩擦，确保在振动载荷的情况下能保持稳定的润滑保护能力。（3）具有良好的可喷雾性：对依靠自动润滑系统的喷射系统，可防止系统堵塞造成润滑事故，或具有良好的流动性能，满足依靠齿轮或带油轮将润滑剂带入啮合部位的油池润滑方式。（4）具备一定的油膜强度：降低齿轮接触区温度，减弱冲击负荷对齿面影响，减少齿轮表面点蚀和爬行问题。（5）实现现场环境友善管理：不含可挥发性溶剂和重金属铅，不会对环境和操作人员造成危害，能够避免润滑剂和润滑系统发生火灾的可能。

3 油品总类

3.1 沥青型、石油残渣型产品（见图4）

优点：具有承载能力强，黏附性好的特点，即使在最恶劣的运行条件下，仍能在裸露齿轮表面上形成强度高、韧性强的润滑膜，防止了这些摩擦副表面的磨损。溶剂挥发以后，就会出现一层塑性的类似橡胶膜，全部覆盖齿面，以此起到阻止磨损、灰尘和水进入形成的损害，达到永久保护齿轮的目的。缺点：夏季易流失，冬季难流动，粘温性差，溶剂挥发后对周边环境、安全和人身健康产生不利影响。

3.2 半流体润滑脂型产品

采用高黏度基础油、石墨、二硫化钼和抗极高压添加剂精制而成。具有半流动性的润滑脂，见图5，此类产品不含对环境和人体有害的溶剂。特点：（1）选择合适的锥入度级别，适用于自动喷雾装置，满足现代化润滑需求。此类产品有良好的极压抗磨性、粘附性、抗水性和抗氧化性能，是当前市场普遍应用的产品。（2）具有优异的黏附特性、良好的防锈能力，不论温度范围多宽，都能保持适中的稠度，即使在高压下也具有较强的耐水能力。

3.3 聚合物型开式齿轮润滑剂

此类产品采用高黏度矿物型基础油或合成型基础油制成，使用聚合物稠化，配以优异的复合添加剂和固体润滑材料，能够有效提高油品的油膜厚度和边界润滑保护，是20世纪八十年代出现的产品。见图6。特点：（1）不会在齿轮齿根部位发生堆积现象，在高冲击负荷下，油膜不会破裂；（2）由于基础油和聚合物不会产生分离现象，可以保障长期稳定使用。

3.4 高黏度全合成型产品

此类产品在20世纪九十年代开始出现，采用非常高黏度的全合成型基础油，如PAO（聚α-烯烃）和多元醇酯，配合极压抗磨剂、防锈抗腐蚀剂调和而成，见图7。产品具有独特的热和氧化性能，对以很低速度运行的齿轮，在极高温和低温条件下操作时，具有卓越的润滑性能。通过添加剂设计也提供了很好的极压、抗磨性能、抑制锈蚀和腐蚀的能力。全合成型开齿油产品是未来开齿油的发展方向。优点：（1）新的高粘度合成油技术；（2）不含溶剂——相应工况下确定的粘度；（3）极压添加剂适用于重载；（4）不含铅和锌——环保；（5）极为清洁——易于齿轮检查，储存，喷射系统的操作；（6）减少喷射系统的维护；（7）减少润滑油的消耗；（8）提高齿轮寿命；（9）系统清洁——便于齿轮检查和存放；（10）良好的低温特性；（11）减少废油处理/库存的成本（可回收利用）；（12）油品转换不需或仅需少量附加费用；（13）减少功率损耗。缺点：此类产品价格太高，目前应用场合并不多。

4 开式齿轮油的应用分析

4.1 开式齿轮润滑剂润滑方式

（1）间歇喷射润滑方法。需要非常高的粘度和高粘附性的润滑剂，以便在喷射间歇期间也可保护轮齿免除磨损。需要一套完善的喷射供油系统见，图8、图9。（2）连续润滑方法（浸油式和循环润滑）。需要比用EHL理论计算出的粘度更高的润滑剂；需要在低温时良好的流动性能；需要润滑油过滤系统，以便保护轮齿以免受污染。

4.2 开式齿轮油的使用方法

4.2.1 连续润滑方法

（1）磨。采用油循环润滑系统，不浸润小齿轮；每一个装置应根据实际情况特制；在线和/或旁通过滤器（15-25微米）；要求使用电动泵。（2）窑。浸润小齿轮或油循环润滑系统；推荐使用在线和/或旁通过滤器，但许多装置没有使用；需要的初始费用比磨的润滑小；要求控制温度。

4.2.2 间歇润滑方法

（1）磨。使用含溶剂的润滑油，喷射在刚啮合后的大齿轮上。（2）磨。使用不含溶剂润滑油，喷射在刚进入啮合的大齿轮上。（3）窑。使用含溶剂和不含溶剂的润滑油，都喷射在小齿轮上。其它注意事项：欧洲间歇润滑方法多用半流体滑脂；由于粘度较低，使用半流体滑脂前需要使用磨合油；在存在齿轮破坏的可能性时，小心不要减少润滑油的用量。

4.3 开式齿轮润滑油的转换程序

（1）最好先清洗齿轮，齿轮护罩和喷射系统，但有时是不可行的，更简单的方法是更换润滑管路。（2）在转换前要进行齿轮检查，通常齿輪被沥青/滑脂覆盖遮挡，技术人员之前看不到齿面。（3）最好得到油品供应商技术代表的参与，若是老设备或是维护状况差的的设备，有机会改造就可以提高设备的可靠性。（4）注意温度和润滑时机的控制。（5）让客户技术人员准备好转换。（6）在初始阶段需要“细心照料”。（7）合理使用磨合剂，化学活性的磨合剂设计用于除去齿面粗糙的部分。a.在新的齿轮组上通常不需要，滑脂除外。b.已磨损的齿轮或为大齿圈上配一个新的/旧的小齿轮，可能需要磨合剂。c.沥青型产品和合成型的产品没有相容性的问题。

4.4 如何在开式齿轮上使用高黏度合成型产品

为了流畅地供给高黏度合成型产品，需要对系统进行以下改造：（1）如果设备不是置于有采暖的室内，需设置预热（加热）系统，以便减小管路的压力损失，并且可以考虑加大油管的尺寸，以减小泵的泵送率。（2）若有室内采暖设施，保证冬季温度≥10℃时可不考虑预热。

参考文献