合成齒輪油的優勢

2016-12-08 02:58:26陳友德

水泥技術 2016年6期

合成齒輪油的優勢

長期以來，水泥工業一直使用的是礦物齒輪油，近年來，通過技術優化，油的性能得到了一定程度的改善，但仍然難于滿足生產運行的需求。而合成齒輪油的性能越來越引起行業的重視，得到廣泛應用。

合成齒輪油抗磨蝕性能優良、摩擦較小，可降低減速機的溫度，明顯降低減速機油的熱應力和氧化應力，延長油的使用壽命，減少操作費用。合成齒輪油較礦物齒輪油的粘度-溫度特性優良，能更好地在低溫和高溫下操作。

石油蒸餾生產的礦物油主要由碳氫化合物和一些無機化合物組成。而合成減速機油結構均勻，通過合成可得到預先確定性能的化合物。

減速箱內的油主要有聚α烯烴、多元醇和脂油等。通過加入外加劑，油的性能會更加優良。這些外加劑可以增強油的抗老化、抗氧化、抗腐蝕和磨蝕性能，改善粘度-溫度性能、發泡性能等。潤滑劑與所選擇的外加劑進行組合，能夠滿足特定的需要。

1　降低油溫

現代化工業齒輪箱的發展趨勢是越來越緊湊且功率越來越大，減速箱內存油容量越來越小，減速箱內的油承受的能量應力更大，致使油溫增高，熱應力和氧化應力增加。一般情況下，減速機油溫每增加10℃，則老化速度增加1倍。降低齒輪溫度上升的關鍵是減少摩擦，礦物齒輪油可能滿足降溫需求，合成減速機油可提供較低的摩擦值，能夠降低摩擦產生的溫度。

齒輪扭矩測試裝置（FZG）能夠證實合成齒輪油溫度減少。該裝置通過一套齒輪裝置來檢測潤滑和抗磨損性能（圖1）。

試驗過程中，通過負荷桿上配重的變化，相應產生箱內潤滑油的溫度變化。圖2為FZG試驗裝置所測得的礦物齒輪油和合成齒輪油的溫度變化曲線。試驗過程中，負荷配重增加，減速箱內各種油的油溫相應增加，同一負荷下，合成齒輪油較礦物齒輪油溫降低20℃左右。

圖1　FZG試驗裝置（減速箱扭矩試驗臺）

圖2　FZG試驗的溫度曲線

上述試驗結果表明，在水泥廠實際工況下使用，兩種油的油溫差約5℃以上。

圖3　FAG-FE8試驗臺（輥輪軸承試驗臺）

圖4　FAG-FE8試驗臺對不同齒輪油測得的摩擦值

圖5　不同齒輪油的粘度-溫度性能

2　減少摩擦值

減速箱內的摩擦不僅使齒輪產生溫度變化，而且會產生動力消耗，摩擦減少則能耗明顯降低。若效率改善0.4%～0.5%，那么，通過使用聚α烯烴減速油取代相同粘度的礦物齒輪油，對于常規的水泥磨，能量可減少4～5W/kW，電費減少2 500歐元/年。

潤滑油和油脂是通過FAG-FE8裝置對其潤滑的軸承的磨損和摩擦性能進行檢測。軸承重量損失與摩擦和溫度性能相關。

圖3為輥輪軸承試驗臺（FAGFE8試驗臺），兩個試驗軸承均安裝在FAG-FE8試驗臺的頭部，承受特殊的輔助軸承荷載和速度。FAG -FE8軸承試驗表明，不同的齒輪油顯示不同的摩擦值，合成齒輪油的摩擦值低于礦物齒輪油。

圖4為FAG-FE8試驗臺所測試的不同齒輪油的摩擦值，通過使用合成齒輪油，摩擦扭矩明顯地降低。

3　粘度指數高

油的粘度隨溫度變化而變化。低溫時，油的粘度高；當溫度上升時，油的粘度下降。油的品種不一，粘度的變化值也不一樣，通常用粘度指數VI來表達。VI值愈高，溫度變化帶來的粘度值變化愈小。

礦物油的粘度值VI為110mm2/ s，而聚α烯烴油為150mm2/s，脂油和醇油的粘度值分別為170mm2/s和270mm2/s。

圖5為ISOVG220和ISOVG320兩種不同的礦物油的粘度-溫度特性，用紅色表示。ISOVG220礦物油在40℃時，粘度值為220mm2/s，80℃時，約為35.5mm2/s。ISOVG320礦物油在80℃時，粘度值約為45.6mm2/s，較前者高約30%。

表1為ISOVG220礦物油、ISO? VG320礦物油、合成的ISOVG220聚α烯烴油三種齒輪油在5℃、40℃、80℃時的粘度值變化情況。當操作溫度為80℃、粘度值為40mm2/s時，在此工況下，可使用ISOVG320礦物油。然而，此類礦物油在低溫范圍的粘度值高，5℃時粘度值為5 330mm2/ s，操作時粘度過高易出現事故。而ISOVG220聚α烯烴合成油在80℃時粘度值為45.3mm2/s，與ISOVG320礦物油接近，但在低溫范圍操作時，油的粘度值低，5℃時僅為1 930mm2/s，有利于操作。

上述情況表明，礦物基質齒輪油和合成齒輪油，在某一工況條件下，粘度值相近，不同粘度的礦物油可以被合成齒輪油取代。但在低溫工況下，兩種油的粘度值差別較大，而合成齒輪油在生產操作中呈現正效益，這意味著水泥廠內使用的齒輪油品種不宜單一，需引起注意。