刮板機(jī)齒輪箱潤滑油污染原因與治理技術(shù)研究

劉敬德，張 軍，馬葉紅，張 偉，馬 云

（1.天地科技奔牛集團(tuán)有限公司，寧夏石嘴山 753000；2.西安奧奈特固體潤滑工程學(xué)研究有限公司，陜西西安 710000）

0 引言

齒輪箱作為機(jī)械動(dòng)力扭矩設(shè)計(jì)的需要，匹配機(jī)械設(shè)備動(dòng)力源的增速或減速過程，是機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的協(xié)同工作通用部件。齒輪箱由齒輪組、齒輪軸、軸承組、箱體、密封組、強(qiáng)制潤滑等構(gòu)成，在機(jī)械潤滑油的參與下保障設(shè)備的正常運(yùn)行。在齒輪箱機(jī)械技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展中，潤滑發(fā)揮著不可或缺的作用。但是，齒輪箱因潤滑導(dǎo)致的制造與再制造過程的壓力以及對(duì)環(huán)境造成的污染負(fù)擔(dān)，一直以來都是技術(shù)領(lǐng)域關(guān)注的課題。

煤礦采煤作業(yè)中，刮板（輸送）機(jī)也不例外，減速機(jī)同樣是動(dòng)力扭矩配置的通用裝置。

1 煤礦刮板機(jī)減速機(jī)漏油污染原因分析

采用大分子材料或復(fù)合材料的密封是齒輪箱密封的通用技術(shù)，主要依靠密封配合摩擦副間的過盈配合阻止?jié)櫥屯庑?。不過，使密封摩擦副具有過盈配合壓縮量的密封件，驅(qū)趕了摩擦副表面的潤滑油，密封摩擦副在缺油或無油狀態(tài)下的摩擦高溫，致使密封摩擦副非金屬材料的老化，繼而出現(xiàn)非金屬材料密封件的老化、裂紋，導(dǎo)致密封摩擦副間的過盈配合止漏機(jī)制破壞或崩潰，最終產(chǎn)生齒輪箱潤滑油漏油污染問題。

煤礦刮板機(jī)減速機(jī)的機(jī)械密封，采用的是浮動(dòng)密封環(huán)組件。該組件是一組滑動(dòng)配合的金屬環(huán)，附帶外緣鑲嵌大分子材料或改性復(fù)合橡膠材料空心環(huán)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)密封環(huán)。浮動(dòng)密封環(huán)摩擦面的配合間隙在15～40 μm，主要靠浮動(dòng)密封配合間隙的油膜來實(shí)現(xiàn)密封功能。如果浮動(dòng)密封滑動(dòng)配合間隙過小、滑動(dòng)配合面高低不平，就會(huì)造成摩擦面高溫?zé)龘p或間隙增大導(dǎo)致漏油污染；浮動(dòng)密封環(huán)組件配合間隙不到位，會(huì)因?yàn)槟Σ敛荒苄纬捎湍っ芊鈱?dǎo)致漏油污染。因而，密封磨損會(huì)增加停機(jī)維修頻率，影響生產(chǎn)效率，增加因維修而引發(fā)的安全隱患。

由以上分析可知，齒輪箱潤滑油漏油污染的原因主要是齒輪箱浮動(dòng)密封磨損。此外，煤礦刮板機(jī)密封失效而造成潤滑污染的原因還有：生產(chǎn)過程中機(jī)械偏載、喂料不均勻誘發(fā)的沖擊荷載；有害介質(zhì)和氣體腐蝕等導(dǎo)致密封失效、崩潰等。

2 煤礦刮板機(jī)減速機(jī)漏油污染治理措施

對(duì)于由密封失效造成的潤滑污染，傳統(tǒng)的治理措施就是停機(jī)，拆除后運(yùn)輸升井拆解維修。由于維修前的清洗、潤滑油排放，拆解后的清洗、潤滑油清理，均可造成嚴(yán)重污染，所以這個(gè)過程可能發(fā)生5 次污染。尤其是停機(jī)拆解的搬運(yùn)過程，在空間狹小的井下環(huán)境中作業(yè)，不僅存在安全風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)也影響生產(chǎn)效率。

現(xiàn)在，可以采用復(fù)合固體潤滑工程技術(shù)來治理齒輪箱的潤滑污染問題，其主要內(nèi)容有兩個(gè)。

2.1 齒輪箱全季長效自密封復(fù)合固體潤滑劑

針對(duì)齒輪箱輸入軸、輸出軸端的爬敷、滲漏、滴漏（每分鐘在70 滴以內(nèi)）的污染治理，采用西安奧奈特固體潤滑工程學(xué)研究有限公司研制的專利產(chǎn)品——GR 齒輪箱專用全季長效自密封復(fù)合固體潤滑劑，可以達(dá)到不停機(jī)、免拆解維護(hù)和治理潤滑油漏油污染的目的。

該項(xiàng)技術(shù)的基本原理是：以與潤滑油同質(zhì)的，由具有抗乳化、憎水、抗剪切，具有惰性功能的復(fù)合材料構(gòu)架的液相組織，裹挾或夾帶復(fù)合固體潤滑材料，參與齒輪、軸承、浮動(dòng)密封環(huán)、密封摩擦副的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，在相關(guān)嚙合與摩擦過程中形成燒結(jié)負(fù)荷大于7840 N的復(fù)合固體潤滑膜，直接實(shí)現(xiàn)了機(jī)械運(yùn)行過程中各個(gè)協(xié)同機(jī)構(gòu)摩擦面對(duì)抗沖擊荷載的破壞。這樣，它實(shí)現(xiàn)了如下五大特點(diǎn)。

（1）實(shí)現(xiàn)了齒輪箱運(yùn)行過程中各種場(chǎng)景下的摩擦副間的完全潤滑效果，延長了齒輪箱不同功能零部件的精度期，使齒輪箱出廠設(shè)計(jì)的效果最大化。

（2）利用復(fù)合固體潤滑技術(shù)的材料協(xié)同原理，齒輪箱運(yùn)行中的振動(dòng)能量迫使固相復(fù)合固體潤滑材料，在液相組織流動(dòng)力的帶動(dòng)下向有微孔和間隙的地方沉積，從而構(gòu)建了齒輪箱運(yùn)行過程中的動(dòng)靜自動(dòng)補(bǔ)償密封體系，杜絕了齒輪箱輸入、輸出軸端磨損不大于70 μm 的漏油污染。

（3）齒輪箱運(yùn)行伊始、發(fā)生嚙合或摩擦等機(jī)械現(xiàn)象時(shí)，受水分、水汽、濕氣的作用，傳統(tǒng)的潤滑油會(huì)發(fā)生乳化現(xiàn)象，直接導(dǎo)致潤滑失效條件下的摩擦面擦傷。而憎水的復(fù)合固體潤滑劑，在復(fù)合固體潤滑膜構(gòu)建的同時(shí)，粘附或嵌入齒輪箱專用復(fù)合固體潤滑劑中的固相組織擦傷面，達(dá)到有效潤滑保障和磨損修復(fù)的雙重目的。

（4）極具惰性的液相組織和400 ℃高溫也不會(huì)氧化的固相組織的復(fù)合固體潤滑材料，賦予了齒輪箱專用復(fù)合固體潤滑劑10 年免維護(hù)的長效潤滑功能。這樣可以減少齒輪箱潤滑油使用量80%、延長齒輪箱維修周期5 倍以上，安全和環(huán)保貢獻(xiàn)值大于80%。

（5）區(qū)別于傳統(tǒng)潤滑的不完全潤滑以及潤滑油無孔不入的特點(diǎn)，齒輪箱專用復(fù)合固體潤滑潤滑劑具有的完全潤滑和自動(dòng)止漏的密封特性，使齒輪箱的齒輪、軸承、浮動(dòng)密封環(huán)、密封件的摩擦副間均有可靠的復(fù)合固體潤滑潤滑膜，有效地隔離了摩擦副的兩個(gè)協(xié)同工作面，促使摩擦副在復(fù)合固體潤滑潤滑膜上做相對(duì)運(yùn)動(dòng)，阻斷了摩擦副的接觸摩擦磨損。在保證軸承、齒輪、浮動(dòng)密封環(huán)、密封件的配合精度期最大化的同時(shí)，延長了各個(gè)零件的使用壽命，減少了維修次數(shù)，實(shí)現(xiàn)齒輪箱的有效工作時(shí)間達(dá)到最大的生產(chǎn)要求。

2.2 齒輪箱集成式復(fù)合固體潤滑密封技術(shù)

煤礦刮板機(jī)齒輪箱漏油污染治理的傳統(tǒng)方法是停機(jī)拆解、更換密封，工藝流程復(fù)雜，工藝過程時(shí)間長達(dá)72 h 左右。而集成式復(fù)合固體潤滑潤滑密封技術(shù)，只需要在齒輪箱輸出、輸入密封端蓋處加載即可，加載工藝過程不超過1 h，而且不用拆解和升井，工藝流程簡單，成本低、效率高、安全可靠。集成式復(fù)合固體潤滑密封系統(tǒng)之所以可以達(dá)到以上效果，是因?yàn)樵瓉淼凝X輪箱密封設(shè)計(jì)具有較大優(yōu)化空間，促進(jìn)了復(fù)合固體潤滑工程技術(shù)密封形式與方法的應(yīng)用，有效整合了齒輪箱輸入、輸出軸端的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)條件，發(fā)揮了端蓋與傳動(dòng)軸軸向徑向、復(fù)合固體潤滑潤滑盤根兄弟過盈長效配合加載，促使輸入輸出軸端、密封端蓋軸向徑向密封系統(tǒng)密封精度期成倍延長。同時(shí)，集成式設(shè)計(jì)的密封端蓋的密封加強(qiáng)與維修，無需拆裝、解體齒輪箱，無需更換原密封件。

3 GR 齒輪箱全季長效自密封復(fù)合固體潤滑劑的使用與維護(hù)

（1）用量。制造或維修總裝工藝中，在最后一個(gè)密封法蘭安裝前，把充分搖勻的該產(chǎn)品按照箱體的2/3 加入，然后再按安裝制造與再制造要求封蓋。

（2）點(diǎn)檢。該產(chǎn)品雖然具有長效潤滑與自密封功能，可以不用像傳統(tǒng)潤滑油那樣頻繁點(diǎn)檢，但是也要嚴(yán)格觀察潤滑劑液面、檢查油泵的可靠性和暢通與否，每月至少點(diǎn)檢到位一次。

（3）暢通。保證箱體呼吸孔暢通。

（4）配加。設(shè)備運(yùn)行前，核查齒輪箱出廠設(shè)計(jì)潤滑油黏度級(jí)別標(biāo)號(hào)與復(fù)合固體潤滑劑黏度級(jí)別標(biāo)號(hào)相同。切忌少加或多加，一定要保證液面與潤滑劑標(biāo)準(zhǔn)油位刻度平齊。

（5）檢查周期。每間隔30 d，必須檢查油面活動(dòng)情況。

（6）有效保障。液面有下降活動(dòng)趨勢(shì)為正常，但應(yīng)及時(shí)補(bǔ)加齒輪箱原廠設(shè)計(jì)排號(hào)齒輪油到標(biāo)準(zhǔn)液面線刻度。

（7）疏通推薦。疏通油泵油管、呼吸孔，推薦用氣體加壓或吹開方法。

（8）廢物處理。按照流體廢物，依照環(huán)保管理制度進(jìn)行。

（9）適用。該產(chǎn)品適用正常運(yùn)行設(shè)備的箱體齒輪箱，對(duì)安裝失差、配件失差、過載、偏載、埋壓、撞擊、異物侵入等非潤滑機(jī)械異常狀況部件無效。