合成潤滑劑在水泥制造企業大型減速機中的應用

2009-02-10

　　摘要：合成齒輪潤滑油應具有很好的粘溫性能、良好的熱安定性、抗磨性及耐負荷性能和低摩擦系數，越來越多的被選用于大型減速機的潤滑，用于滿足其不斷增加的性能需要和節能要求。
　　前言：大型減速機是水泥制造工藝過程中的關鍵設備，它具有低速、重載和高運轉率的特性。同時，連續作業的水泥生產要求大型減速機不僅應具有足夠的功率輸出，而且還應具備可靠的連續運行的性能。大型減速機常見的失效形式主要有齒面點蝕、磨損、斷齒、軸承損壞和泄漏等，其中又以齒面點蝕、磨損和軸承率先失效和泄漏占大多數，造成這一狀況很多情況下與減速機潤滑及其潤滑管理有關。正確地選用潤滑油和加強潤滑管理，可以Z大限度地減少齒面的磨損，延長減速機的使用壽命并提高運轉效率。
　　在減速機中幾組相互嚙合運轉的齒輪，其嚙合時間非常短，兩齒面相對滑動與滾動相間發生，且相對滑動比例較大，故兩齒面間自動形成液體油膜非常微弱。兩齒面理論接觸面積很小，因加工及裝配誤差，會使兩齒面實際接觸的面積變得更小，故齒面單位面積所承受的壓力很大會造成油膜破裂，如果潤滑油選用不當或管理不善，齒輪齒面極易發生點蝕、擦傷和膠合等磨損破壞。
　　合成齒輪潤滑油應具有很好的粘溫性能、良好的熱安定性、抗磨性及耐負荷性能和低摩擦系數，越來越多的被選用于大型減速機的潤滑，用于滿足其不斷增加的性能需要和節能要求。
　　一、大型減速機的設計趨勢及潤滑要求
　　隨著減速機制造商和水泥用戶的要求，減速機制造商的目標是創造更多的技術先進性和輸出可靠性，這將帶來更緊湊的傳動設計和更高的功率輸出，齒輪嚙合面上呈獻更高的赫茲壓力和較高的操作溫度，同時，要降低功率損失和減少潤滑油量。
　　在此背景下，齒輪油將會扮演重要角色，良好的潤滑性能保證齒面和軸承達到Z佳的操作條件，同時油品兼容已選定的密封材料減少泄漏，從而使減速機長周期可靠運行。
　　高效能齒輪油應具備的性能
　　1、在減速機齒面上形成持續穩定的潤滑油膜來保證嚙合區域達到流體潤滑條件。
　　·高速和規則的齒型有利于沿漸進線形成有效的潤滑油膜；
　　·正齒輪和傘齒輪會在Z短時間在捏合區域形成Z大的流體潤滑油膜；
　　·高溫，重載，扭矩和不規則的齒型不利于形成有效的潤滑油膜。
　　2、在抗磨添加劑的作用下，在混合摩擦區域齒面嚙合處會形成一層保護膜防止磨損發生。
　　·操作速度越低（齒型也會有影響），越需要齒輪油具有更好的抗磨損性能；
　　·油品中的添加劑必須適應減速機高溫和重載的工況；
　　·交叉旋轉齒輪和雙曲線齒輪Z需要添加抗磨添加劑。
　　3、高承載性能

　　·在極壓和重載條件下極其需要極壓（EP）添加劑來保證齒輪油具有良好的極壓和抗磨性能。
　　4、良好的抗老化和氧化性能
　　·該項性能充分保證齒輪油的使用壽命和適合更高的工況溫度；
　　·對于特定的終身潤滑應用，需要選用的齒輪油具有優秀的抗老化性能。
　　5、優良的粘溫性能
　　·具有高粘溫性能的齒輪油將會延伸高低溫的使用工況；
　　·在低溫工況，高粘溫性能的齒輪油因為粘度輕微增加而使齒輪在低溫啟動順利；
　　·在高溫工況，高粘溫性能能保證選用的齒輪油仍能形成有效的潤滑油膜。
　　6、較低的泡沫性能/良好的空氣釋放性能
　　·在油位上形成的過多的泡沫會從通氣口或迷宮式密封處溢出；
　　·齒輪油中的泡沫會降低油品的散熱效果；
　　·油循環系統因泡沫不能建立正常的泵送壓力會造成循環失敗。
　　7、對有色金屬、油漆和密封的兼容性
　　·選用的齒輪油不會對滾動軸承的黃銅保持架、滑動軸承材料、箱體內部的油漆、密封的彈性體和塑料以及視鏡玻璃造成任何損害。
　　8、優良的防腐蝕性能
　　·減速機在停機或貯存期間，齒輪油應具備一定的防腐蝕保護，特別是在潮濕或含水的環境。
　　9、良好的過濾性能
　　·齒輪油要易于通過小于25 µm孔徑的過濾系統來保證減速機中滾動軸承的壽命。
　　二、不同類型的齒輪油在減速機中的性能比較
　　用于減速機潤滑的齒輪油按基礎油不同分為礦物油和合成油，其中合成油又包括合成烴類(SHC)齒輪油、聚乙二醇基(PG)齒輪油和酯類齒輪油。
　　選用合適的基礎油類型的齒輪油非常重要，因為不同類型的基礎油在各種工況下的性能表現呈獻很大的差異，下面就各類齒輪油進行評比分析。
　　1、不同類型的基礎油的基本性能比較

　　圖展現了不同基礎油的性能表現，合成油在各項指標上均比礦物油又了很大的提升，以聚乙二醇類油為例：其良好的粘溫性能減少了油品中粘度指數改進添加劑的加入，而此類聚合物類添加劑會在高剪切（106 s-1）的工況下分子鏈斷裂而引起油品粘度損失；優秀的抗老化性能大大延長了油品的使用壽命；低摩擦系數更有利于減速機節能運行；優秀的抗磨損性能為齒輪和軸承提供Z佳的潤滑保護。

　　上圖顯示了礦物油、合成烴和聚乙二醇類齒輪油在不同速度下的摩擦系數，聚乙二醇類齒輪油的摩擦系數在各種速度下均比礦物油有所降低。

　　2、油品的低摩擦性能提高傳動效率

　　根據FZG傳動效率測試，合成油在功率輸出方面具有更少的功率損失，傳動效率大大提高。同時，油槽的溫度也大大降低，這延長了合成齒輪油的使用壽命，減少了油品消耗和換油人工成本。如下圖所示：

　　3、抗磨損性能
　　根據Kluber蝸輪蝸桿測試臺架有如下結果：礦物油基本達到了1/1000mm/hr的磨損速度，聚乙二醇類齒輪油無論在蝸輪失重和磨損比率方面均有大幅降低。

　　4、FAG FE8 軸承試驗
　　減速機的失效往往率先由軸承損壞和磨損引起的，FAG FE8 標準軸承試驗描述了各類齒輪油在軸承試驗中的表現，其中Klubersynth GH 6-320 聚乙二醇類齒輪油在測試中失重Z小，具有極好的抗磨損性能。

　　三、克魯勃在減速機領域的產品和服務
　　1、克魯勃在減速機領域的產品和優勢
　　克魯勃公司在大型減速機領域擁有全系列合成齒輪油，如酯類油Klubersynth GEM 2系列, 合成烴類Klubersynth GEM 4系列，聚乙二醇類Klubersynth GH 6系列。尤其是Klubersynth GH 6聚乙二醇系列在大型減速機的應用上更具以下優勢：
　　·達到DIN 51 517 CLP PG齒輪油的性能要求；
　　·FZG 承載試驗大于12級，甚至高達14級；
　　·很高的抗微點蝕性能，在60～90°C 抗微點蝕大于10級；
　　·極佳的滾動軸承抗磨損保護，FAG FE 8 軸承試驗滾動體磨損只有2mg，遠低于指標30mg；
　　·通過了科德寶（Freudenberg）密封材料兼容性試驗；
　　·得到了Friedr. Flender, SEW, ZAE, Lenze, Getriebebau Nord, Bonfigioli等眾多OEM的認證和應用；
　　·換油周期大大延長，有的客戶換油間隔超過10年，降低了潤滑成本和人工成本；
　　·傳動效率提高，降低了大型減速機的運行能耗。
　　2、克魯勃為大型減速機潤滑提供專業服務和油品檢測
　　克魯勃在全球匯集了大批減速機潤滑方面的專家，對各類減速機及潤滑問題進行深入透徹的分析并提供解決方案，和全球知名OEM保持溝通及合作，持續地向水泥制造企業提供Z有價值的減速機專業潤滑分析以及油樣檢測分析服務。
　　克魯勃公司和母公司科德寶（Freudenberg）集團聯合成立“潤滑&密封”課題團隊，來解決減速箱在運行中由于齒輪油和密封材料不兼容造成的泄漏問題。克魯勃生產的各類齒輪油均通過了科德寶動態密封測試，并取得了很好的測試結果。該課題團隊將為OEM和水泥制造企業的減速機密封設計、優化及油品更換提供技術支持，進而保證減速機長周期運行的可靠性。
　　四、克魯勃合成齒輪油應用
　　克魯勃的合成齒輪油在全球多家水泥廠、電廠、礦山均有成功應用，在國內也有多家企業使用聚乙二醇基合成齒輪油換油周期超過5年，其中Z長換油間隔長達16年，體現了極佳的經濟性能。
　　五、結論
　　合成齒輪油尤其是聚乙二醇類合成油比礦物油具有更加優秀的性能，在大型減速機的運行中能提供長周期、低磨損的潤滑保護，同時提高減速機運轉效率和可靠性，延長了設備使用壽命，減少設備的非計劃檢修和操作及維護成本，是水泥制造企業大型減速機潤滑的首選。（作者：田曉如；克魯勃潤滑劑上海有限）