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              開式齒輪傳動設備問題及潤滑劑選擇

              2022-03-18

              何勇 王萍 楊希民

              (河南省同力水泥有限公司)

              大型設備開式齒輪傳動裝置是傳送動力的一種重要機械方式,是原材料加工工業中最常見的傳動方式,由于該傳動方式具備傳送巨大力矩的優勢,因此被廣泛應用于電力、礦山、水泥、鋼鐵、化工、造紙等傳統行業的大型設備,如球磨機、管磨機、回轉窯、干燥機、造粒機、碎漿機等。當然較大的力矩傳送勢必使齒圈承受較高應力,為保證設備正常的工作,由于齒輪形式及所選材質的要求設計單位已經考慮,對于使用單位而言意義不大。因此,對使用單位而言,潤滑劑、潤滑劑用量以及潤滑方式的選擇是極其重要的。

              1 開式齒輪傳動設備出現的問題

              水泥行業潤滑情況水泥行業連續運轉的大型設備,一般都長期處于高溫、重負荷、潮濕、多塵的苛刻環境下,而且設備都比較龐大且投資較高,因此維修費用高,停機損失大,因而對潤滑油的要求也特別高。設備表面會出現不同程度的損傷,主要表現在過度磨損、擦傷、膠合、點蝕、塑性變形等,繼而導致齒面金屬材料遺失,改變齒輪幾何尺寸,嚴重影響齒輪副的使用壽命,降低設備連續運行,對生產造成影響。

              過度磨損:是指由于長期使用性能與工況條件不否的潤滑劑,由于潤滑劑本身抗磨損性能差,摩擦系數過高,大的滑動摩擦力會使齒輪表面快速磨損,從而使齒輪副達不到設計壽命,主要表現為齒輪表面明顯粗糙,嚴重時齒廓失去漸開線形狀。

              擦傷:是由于齒輪表面承受過大的接觸應力,潤滑劑如果擠壓性能不足或齒面缺少足夠的潤滑劑,導致潤滑油膜不能及時建立,齒輪處于干摩擦或臨界摩擦狀態,嚙合齒面直接接觸,造成齒輪材料的移除。主要表現為齒面上沿滑動方向出現溝槽,主要分布在滑動速度較快的齒頂、齒根區域。

              膠合:膠合是由于齒輪承受過大的接觸應力或較高的齒面溫度,導致油膜不能建立,齒面上峰谷接觸時發生局部熔焊,而后伴隨齒面的相對運動,促使節點發生塑性變形和破裂,導致齒面材料損傷或遷移。主要表現為相互嚙合齒面間齒面表層材料發生撕裂,形成連續的、一定面積、一定深度的凹坑,嚴重時可能覆蓋整個齒寬。

              點蝕和剝落:點蝕的初期形貌變現為疲勞破壞。隨著裂紋擴展、連接,最終造成齒面金屬材料脫落,形成初期點蝕,并可能持續發展為擴展性點蝕、片蝕或剝落。點蝕損傷對齒輪的使用壽命有較大影響,嚴重時齒輪厚度大大減少,甚至出現斷齒。主要表現為齒面金屬材料的遺失、出現凹坑、且凹坑的邊緣較為尖銳。

              塑性變形:塑性變形時一種卸去外部載荷后不能恢復的變形,其產生的主要原因是齒輪燒到過大載荷沖擊長生的。主要表現為齒輪材料在齒表上流動,齒面上出現類似山雞蛋形狀,平行于齒輪的嚙合線,嚴重時可以延伸到整個齒寬分布。

              2 潤滑劑的要求

              我公司具備大型設備開式齒輪傳動裝置的設備主要包括球磨機、回轉窯等關鍵設備,由于水泥企業工況條件較差、設備要求長期連續運轉,且設備長期處于低速、重載、高沖擊的工況條件下。設備難免出現過度磨損、擦傷、膠合、點蝕、塑性變形等問題。為避免設備出現上述問題,就要求潤滑劑具備以下特點:

              良好的粘附性能,潤滑劑只有具備較強的粘附性能才不至于在工作過程中被甩落導致損耗,從而保證潤滑劑具備足夠的量,實現設備的潤滑及帶走由于齒輪間摩擦產生的熱量。

              優異的抗磨損性和抗擠壓性能,由于該類型的傳動裝置需要傳遞較大的力矩,這就要求潤滑劑本身具備FZG測試級別12,四球燒結負荷800kg,只有具備上述技術要求才不至于潤滑劑從齒輪副間被擠出或潤滑性能失效。

              含有一定比例的固體添加劑和一定量的擠壓抗磨添加劑,以滿足由于邊界潤滑和緊急潤滑的要求,固體添加劑和擠壓抗磨添加劑的加入有助于潤滑劑性能最大的發揮,但不當的加入會對基礎用油產生負面影響,對潤滑劑的初始粘度和流動性等存在抑制作用。

              應具備良好的油膜強度,由于設備在運行過程中,尤其熱工設備,比如回轉窯受具體操作條件和環境因素影響較大、齒輪副間產生交變應力和沖擊負荷的情況是經常性的,最大限度減弱這些沖擊對嚙合面的影響是選擇合適潤滑劑的基礎。

              由于開式齒輪油一般粘度較大,不利于更換,因此對于對潤滑劑?求,使用條件或使用溫度應當較廣,避免因季節的變換產生環境溫度的變化而變質或失效,這就要求潤滑劑中添加適當的防腐劑。同時對于使用噴灑或油池潤滑的系統來說要求潤滑劑具有合理的流動性。

              3 潤滑劑的選擇

              為了達到齒輪最佳潤滑狀態,而且不易污染環境,2003年11月至今我們選用了國內某公司生產的新型HF-開式齒輪極壓潤滑劑,該潤滑劑是采用新工藝、新技術、新材料復合精制而成。為使其適應水泥行業設備苛刻的潤滑條件,產品選用了多種多元特效添加劑如:高溫抗氧劑、粘合劑、抗乳化劑、抗腐劑;復合抗磨劑及固體潤滑材料等,使其協同作用達到最佳的潤滑效果。

              4 潤滑劑的使用效果

              通過對國產品牌某公司生產的新型HF-開式齒輪極壓潤滑劑的成功應用,充分證明了國產專用油同樣對設備能起到良好的潤滑作用,能保證設備穩定、生產順利,其性能可以和國外產品相媲美,值的推廣應用。

              來源:《中國水泥》2014年09期

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