开式齿轮润滑剂的现状与发展

方法 ,属于间歇式润滑 。其优点是保证了任何时候 所施加的润滑剂都是质量最好的 ,而缺点是消耗率 相对要高于重复利用的方式 (油浴润滑) ,但它对设 备特别是大型设备的安全运转提供了可靠的保证 , 故现代化的大型回转筒设备多采用这种润滑方式 。 上述几种润滑方式是比较常见的 ,但作为大型 的开式齿轮由于其自身的加工特点决定其较低的加 工精度 ,一般齿轮的粗糙度在 50 μm[10 ] ,加之装配 等因素的影响 ,开式齿轮在第一次装配后其大小轮 齿面接触一般只有 40 %左右 ,需要通过齿轮的“跑 合”进程使齿轮接触面的咬合状况改善 ,获得粗糙度 尽可能小的承载表面 ,此时润滑剂的选择应与正常 运转时有所区别 , 这就涉及到一种新型润滑方式 ———“有序润滑”,即在“跑合”初期由人工施用一种 固体含量高的磨合底膏 ,此后靠喷雾系统施用一种 专门的磨合润滑剂 。跑合过程能实现齿面的有节制 的磨损和精滚光 ,直到主 、从动轮的齿面接触达正常 的 80 %以上 。齿轮只有经过这样的跑合之后 ,才能 进行常规的润滑 ;如果齿轮发生了损伤 ,可通过喷涂 一种修正润滑剂进行重新跑合 ,以改善齿廓表面的 状况 。这种在不同阶段 ,进行效果各异的润滑称为 “有序润滑”[11 ] 。 在实际工业生产中 ,这种有序润滑应用成功的 实例已有报道[12 ] 。上海金山水泥厂依靠这种方式 成功地解决了大型开式齿轮传动装置的啮合故障 。 2. 2 几种常见的开式齿轮润滑剂 2. 2. 1 沥青质润滑剂
200 N 或 FZG 9 级 100 目 (湿法或干法) 过滤后 极压添加剂没有损失
ASTM D88 ASTM D2270 ASTM D2893 ASTM D665 ASTM D392
ASTM D130 ASTM D2711
无 Timken 试验 FZG 试验
注 : 3 仅适用于 A GMA 4 EP～8 EP 号 。
主题词 :开式齿轮 润滑 发展趋势
前言 自工业革命以来开式齿轮与半封闭式齿轮一直
是一种被广泛使用的传动装置 。当载荷很大或长期 在恶劣的 、有冲击负荷的条件下 ,使用现代化开式齿 轮不失为最经济的选择[1 ] , 加之机械设计的灵活 性 ,使得开式齿轮普遍应用于特大型的旋转设备上 , 如磨碎机 、干燥机 、矿山电铲等等 。开式齿轮传动与 闭式齿轮传动相比尽管存在许多缺点 ,但它在水泥 冶金和矿业等行业中 ,历久不衰 ,即使在欧美发达国 家 ,在制造现代化大型回转筒式设备上迄今仍采用 开式齿轮传动 ,在北美 ,露天煤矿的大型提升机 (15 ～45 m3 提升容量) 及大型电铲 (5～20 m3 体积) 上 都一直使用开式齿轮 ,而且还在不断进行新技术开 发[2 ] ,这足以证明了这种传动方式是有生命力的 。 究其原因 ,主要是在生产工艺上它能很好地适应回 转设备中大量通风的需要 ,特别是高温气体 ,这是闭 式齿轮传动所无法比拟的 ;其次 ,是在机械结构上比 较简单 ,加工较易 ,更重要的是造价较低 ,节省投资 。
图 1 开式齿轮润滑剂的种类及润滑方式之间的相互关系
2. 1. 3 涂抹润滑 负荷不高的低速开式齿轮一般简单地用油刷向
齿面涂抹粘稠油或用油壶浇油 。 2. 1. 4 喷雾润滑
有手工喷枪及现代化喷雾装置进行润滑 ,二者 区别从名称即可看出 :现代化喷雾装置其原理是利 用压缩空气通过喷嘴把润滑剂分散成雾状 ,吹向齿 面并散布的 ,是按时间规定加油量的最先进的润滑
表 2 AGMA 251. 02 R &O 开式齿轮油的规格
项 目
质量指标
试验方法
粘度 粘度指数 氧化安定性
锈蚀性能
腐蚀性 泡沫性 175°F 220°F 175°F 抗乳化性
杂质
必须符合牌号规定范围
最小 9ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 3
中和值达到 2 的小时数 3
A GMA 号 h (最小)
1 、2
有两种最基本的润滑方式 :连续润滑和间歇式 润滑 ,上图已作说明 。 2. 1. 1 浸油润滑
对低速 、大型开式齿轮 ,一般在从动轮( 小齿轮) 下部设一浅油盘使油粘附在小齿轮面上 , 随着大小 齿轮的转动 ,将润滑剂带进主动轮的咬合部位实现 润滑 ,一般可用室温下富于流动的高粘度润滑剂 。 2. 1. 2 循环润滑
1500
3 、4
750
5 、6 、7 、8
500
A GMA 4～8 号 24 h 合成海水无锈
A GMA 9～13 号 24 h 蒸馏水无锈
250°F ,3 h ,1 级 3
必须在下列规定的范围内 3
75 ϖ10 mL
75 ϖ10 mL
75 ϖ10 mL 5 h 试验后 ,油中水最大 0. 5 % 3 乳化层 最大 2 mL 析出水 最大 30 mL 没有硬渣和磨料
表 1 AGMA 251. 02 中极压 (Mild EP) 开式齿轮油规格
项 目
质量指标
试验方法
粘度 粘度指数 氧化安定性 锈蚀性 泡沫性 24 ±0. 5 ℃ 93 ±0. 5 ℃ 24 ±0. 5 ℃ 腐蚀试验 抗乳化性
杂质 极压性
添加剂溶解性
按 A GMA 牌号规定 最小 90 3 210°F 时运动粘度增长不超过 10 % 3 24 h 试验 ,蒸馏水无锈 试验后最大泡沫数 3 75 ϖ10 mL 75 ϖ10 mL 75 ϖ10 mL 212 υ ,3 h ,1 级 3 2 EP～6 EP 7 EP～8 EP 3 油中水最大 1. 0 mL 1. 0 mL 乳化层最大 2. 0 mL 4. 0 mL 分离水最小 60 mL 50 mL 没有硬渣和磨料
塞。
项 目
粘度等级 相近的原牌号 运动粘度 (100 ℃) / mm2·s - 1 闪点 (开口) / ℃ 钢片腐蚀 (45 号钢片 ,100 ℃,3 h) 防锈性 (蒸馏水 ,15 号钢) 最大无卡咬负荷 PB/ N 清洁性
表 3 普通开式齿轮油 (SH0363 - 92)
质 量 指 标
收稿日期 :1998 - 04 - 07 。
8 润 滑 油 1998 年第 13 卷
良好的粘附性 ; 良好的粘温特性 ; 良好的抗水性和防锈性 ; 良好的极压抗磨性能 ; 易于使用 ; 不易为杂质所污染 ,避免与外来杂质混合为磨
开式齿轮的齿面加工精度相对较低 ,粗糙度大 , 且大小齿轮是分别支撑 ,装配过程难于保证其平行 度中心距以至圆周和端面跳动保持在理想的状态 , 其传动特点决定其低速 、重载和连续运转的工作状 态 ,这些因素都会给齿轮的咬合和接触带来不利的 影响[3 ] 。
尽管开式齿轮对润滑剂的要求不如闭式齿轮那 样高 ,但仍应得到人们应有的认识 。德国 Wollhofen 曾对 55 套开式传动齿轮损坏原因进行调查 ,得出结 论认为 :除了由于设计 、制造 、安装 、操作和维护不当 引起的之外 ,其中还有 18. 2 %是由于润滑不良和润
开式齿轮润滑剂用于在暴露条件下运转齿轮的 润滑 ,并延长其使用寿命 。提到润滑 ,人们总是期望 能获得一个足够厚 、足够强的润滑膜以隔开两个摩 擦表面 ,即流体润滑 ,但对开式齿轮的润滑而言 ,齿 面在最初加油时有厚油膜存在 ,随着机械逐渐运转 将齿面上的油挤掉而成薄膜和不完全膜 ,造成开式 齿轮的大部分运转时间处于边界润滑状态 ,而使齿 轮节线上下部分 , 特别是齿根部分的磨损非常严 重[4 ] ,因而开式齿轮选用润滑剂时应特别注意其性 能的优劣 。W. W. Bailey 等人认为[5 ]开式齿轮润滑 剂固有的特性应是 :它在齿轮表面之间的粘附能力 , 要求它必须具有良好的粘附性和内聚性 ,这两个性 质应是平衡的 ,以使润滑剂能保护齿面不受磨损 。 一个内聚性太强的润滑剂将会粘结成团而没有粘附 力 ,而一个粘附性太强的产品亦难以应用 ,一个好的 开式齿轮润滑剂应具有以下几个特性[6 ] :
不低于 不小于
68 1号 60～75
100 2号 90～100
150 3号 135～156
220 3号 200～245
320 4号 290～350
200
210
合 格
无 锈
686 必须无砂子和磨料
试验方法
附录 A GB/ T 267 SH/ T 0195 GB/ T 11143 GB/ T 3142
1998 年 10 月 润 滑 油 第 13 卷第 5 期
开式齿轮润滑剂的现状与发展
刘 红
(中国石化长城高级润滑油公司研究所 ,北京 100085)
摘要 :着重介绍国内外开式齿轮的润滑形式 、润滑剂的性能规格 、种类及各自的优缺点 ,提出开发一种适应国情 、 性能良好的润滑剂以满足现代工业的需要 。
1 0 润 滑 油 1998 年第 13 卷
大型开式齿轮所用的传统润滑剂是沥青润滑 剂 。这种润滑剂利用沥青作增稠剂 ,有较好的粘附 性和油膜强度 。国内兰炼生产的 1 # ～4 # 普通开式 齿轮润滑油即属于这种沥青质润滑剂[13 ] ; 国外的 Shell Cardiu company 产品也属于此类 ,相当于 A G2 MA 251. 02 中 R &O 型开式齿轮润滑剂 。还有一种 是加有极压抗磨添加剂属于极压型的沥青质开式齿 轮润滑剂 ,能满足 A GMA 251. 02 中 EP 型开式齿轮 润滑剂的规格要求 ,美孚 Mobitac 系列产品即属此 类[14 ] ,国内尚无此类产品 。上述 2 种沥青质齿轮润 滑剂在使用时往往需要加热才能涂上去 ,有时为了 使用方便需加入 10 %左右挥发性的溶剂稀释后使 用 ,但这对环境保护不利 。在使用过程中 ,这类沥青 质润滑剂还存在一些严重的问题 。
通过在外部设置的油泵输油施加到齿轮上 。与 浸油润滑相比 ,其优点是 :润滑剂在循环过程中经过 过滤后重新加到齿轮上 ,避免了磨料磨损 ,但要求齿 轮罩密封良好 , 防止杂质侵入 , 避免过滤系统的阻
第 5 期 刘红. 开式齿轮润滑剂的现状与发展 9
滑失效造成齿轮损坏的 。因此 ,润滑剂的正确选择 和使用对开式齿轮正常运转有着重要影响 。多年 来 ,国内众多企业对开式齿轮的润滑一直不太重视 , 使用性能不高的沥青型润滑剂 ,或其它代用品 ,造成 各种事故的现象时有发生 。为满足工业需求 ,开发 新型 、性能较高的开式齿轮润滑剂迫在眉睫 。
开式齿轮的润滑技术 ,六七十年代的国内外报 道不是很多 ,直至 80 年代末 90 年代初 ,开始有一些 有关开式齿轮润滑的新技术的报道 ,主要涉及以下 几方面 。 1 开式齿轮润滑剂的主要性能和规格
料式的物质 ,加速齿轮的磨损 。 开式齿轮润滑剂主要用于工业用开式齿轮箱 、
半封闭齿轮箱和低速重负荷齿轮箱的润滑 ,国外以 A GMA251. 02 规格为代表[7 ] ,它包括抗氧防锈型 、 极压型和溶剂稀释型 ,主要技术指标见表 1 和表 2 。 我国开式齿轮油规格目前只有普通开式齿轮油 ( SH 0363 - 92) ,其质量水平介于 A GMA 251. 02 R &O 与中极压 (Mild EP) 油之间 ,见表 3 。
(1) 粘温性能较差 。使用温度范围较窄 ,低温下 难以加到使用部位 ,且易剥落 ,有龟裂现象 ,尤其是 在环境温度变化较大的场合使用极为不便 。对于溶 剂稀释型沥青润滑剂使用时粘度难以控制 ,如溶剂 蒸发甚至出现固化 。另外 ,某些油池借助所设的加 热盘管来升温 ,加温不当则可引起该润滑剂的焦化 或裂化 ;如采用喷雾润滑则容易造成喷雾系统的堵 塞。
ASTM D88 ASTM D2270 ASTM 943
ASTM D665 ASTM D130 ASTM D892
ASTM D2711
注 : 3 仅用于 A GMA 4 EP～8 EP 号 。
2 开式齿轮的润滑方式及润滑剂类型 从润滑剂技术及维护保养的观点来讲[ 8] , 润滑
剂的种类和润滑方式的选择对于齿轮的润滑是非常 重要的 ,当选择开式齿轮润滑剂的种类及润滑方式 时非常重要的是确定这种应用方法是否能保证润滑 剂能充分润滑齿轮 , 尤其是齿根部分 。图 1[ 9] 显示 了开式齿轮润滑剂的种类及润滑方式之间的相互关 系。 2. 1 开式齿轮润滑方式