復合固體潤滑劑治理齒輪箱漏油的工程經驗

王宏亮，梁冰利

（金鉬股份礦山分公司，陜西渭南 714102）

0 引言

礦山機械用齒輪減速器是采礦設備中的關鍵設備。采掘設備、提升設備、破碎粉磨設備、篩選設備、洗選設備和其他輔助設備中均有齒輪箱減速器。減速器齒輪箱常年經受較大的溫差、振動和高溫等苛刻環境，服役過程中減速器齒輪箱漏油是礦山設備普遍存在的現象，漏油造成潤滑劑的大量浪費，同時污染了環境，對漏油問題的處理是設備日常維護的難點。在設備潤滑管理不到位時，齒輪箱中齒輪和軸承等因缺乏潤滑劑而引起過度磨損。因此減速器齒輪箱漏油對設備壽命、生產安全和環境帶來了嚴重的影響。正確處理漏油問題是礦山設備管理和潤滑管理的重要內容[1]。

1 礦用減速器齒輪箱漏油現象及原因分析

礦用減速器齒輪箱漏油現象主要出現在輸入軸端蓋、輸出軸端蓋、箱體結合面、箱體鑄造缺陷以及油路管道連接件等處。齒輪箱漏油是在不同位置滲油、滴油和流油等不同狀態的總稱。一般認為，非摩擦界面處每30 min 滴一滴油稱為滲油；摩擦運動界面處每6 min 滴一次油為滲油。無論是否是運動界面，每3 min 滴一滴油時稱為滴油；若1 min 超過5 滴油時稱為流油。不同的漏油位置及漏油現象是由不同的原因導致的。齒輪箱體設計不合理、裝配工藝不當、設備潤滑管理不到位以及設備老化都有可能是造成漏油的原因。輸入軸端蓋處和輸出軸端蓋處漏油主要是密封件老化或密封件摩擦面過度磨損造成的；箱體結合面或鑄造缺陷處漏油主要是由于箱體設計、制造、加工、裝配和檢修不當造成的；油路管道及鏈接件處漏油屬于齒輪箱附件漏油，主要是安裝不當或密封失效造成的。

減速器齒輪箱本體漏油，在設計方面主要有3 種因素：①回油通路和回油孔位置設計不合理、回油孔過小等導致箱體內部潤滑油循環不暢；②箱體密封與潤滑設計中未考慮減速器服役環境中的腐蝕、振動和溫差等因素，以至于密封方式和密封件選擇不合理；③密封件材質與潤滑油不適配，造成密封件性能下降或失效。例如，軸承處油路設計不合理，會在軸承蓋處產生積油現象，甚至由于軸承的轉動，積油處產生一定的油壓，在軸承蓋處漏油。潤滑油使用一段時間后，由于老化會產生一定的結晶體，并與磨削結合形成顆粒狀雜質。若回油孔過小，這些顆粒狀雜質會堵塞油路，造成回油不暢引起潤滑不良或漏油。大多數減速器齒輪箱選用O 形橡膠密封圈，根據密封壓力選擇不同硬度的橡膠密封圈：密封壓力小于2.9 MPa 時，應選用具有耐油性能的低硬度O 形密封圈；密封壓力介于2.9～4.9 MPa 時，選用中等硬度的O 形密封圈；而壓力超過4.9 MPa 時，應選用高硬度密封圈。若密封圈材質不耐油、或者壓力超過密封圈所能承受的壓力時，容易出現漏油現象。

在制造方面主要有兩種因素：一是箱體中蓋板太薄、孔的尺寸精度、形位公差過大，表面粗糙度達不到圖紙要求等因素；二是箱體在鑄造過程中未對沙眼、氣孔、裂紋和組織疏松等缺陷進行有效處理。蓋板太薄，螺栓緊固后箱體容易產生變形，使得箱體結合面處產生縫隙，從而引起漏油。孔的尺寸精度、形位公差過大同樣會導致箱體裝配后產生變形，從而產生可漏油的縫隙。大型齒輪箱鑄造過程不可避免地存在鑄造缺陷，若不對鑄造缺陷進行有效處理，使用過程中由于變形、氧化和腐蝕等現象，缺陷處很可能會出現漏油現象。

在裝配和檢修方面的主要因素是設備安裝和檢修人員未嚴格按照裝配和檢修工藝進行操作導致的箱體變形、結合處破損等。在裝配和檢修時，油封裝反、唇口處損傷、螺栓過松或過緊、彈簧脫落、結合面有雜質、密封膠不均勻以及加油過量等均有可能引起漏油現象。

2 復合固體潤滑劑堵漏原理

GR 牌ZL6 系列復合固體潤滑劑是一種基于固液復合潤滑技術的特種潤滑劑，由液態基礎油和固態固體潤滑材料以及各類添加劑組成，組分中液態基礎油既是潤滑劑，又是固體潤滑材料的載體。這種復合固體潤滑劑在摩擦界面上通過摩擦可形成牢固的復合潤滑膜，這種膜具有良好的附著強度，高承載能力，良好的抗磨損性能和減摩性能，以及良好的再生性和較長的潤滑壽命。公開資料顯示，復合固體潤滑劑以聚醚（PAG）為基礎油，以12-羥基硬脂酸鋰皂為稠化劑，以雙酚F 二縮水甘油醚（BPF）為增黏劑，將六方氮化硼、膠體二硫化鉬粉末、聚四氟乙烯粉末和二硫代鉬酸鋅粉末組成的復合固體潤滑材料分布于基礎油中，并添加抗氧化劑二戊基二硫代氨基甲鹽，形成半流體狀自密封復合固體潤滑劑，通過增黏劑雙酚F 二縮水甘油醚（BPF）與混合固體潤滑材料的相互作用，并以12-羥基硬脂酸鋰皂調控黏度，實現齒輪箱漏油縫隙的自動封堵功能[2]。

油路管道及連接件處漏油時，可以通過更換油管及連接件解決，更換和維護的成本較低。對于箱體漏油，目前常用解決手段是用各類膠黏劑對漏點進行封堵，但效果不甚理想。同時用于封堵漏點的膠黏劑一旦進入潤滑劑中，會對摩擦表面形成損傷。采用具有堵漏功能的GR 牌ZL6 系列復合固體潤滑劑為減速器齒輪箱提供有效潤滑，是一種集潤滑劑技術與防泄漏技術的新型集成技術。

3 GR 牌復合固體潤滑劑的性能特點

GR 牌復合固體潤滑劑系列產品適用于齒輪箱、減速機和軸承等傳動零部件的潤滑，具有高承載、自密封、長壽命和極強的環境適應性。因此可為齒輪、軸承等摩擦件提供有效的潤滑，以減少設備故障、降低維修次數、基本上杜絕潤滑油脂泄漏。該產品的執行標準為Q/GR 8001—2019《通用機械復合固體潤滑劑》，應用于煤礦機械時可最大程度地降低機械摩擦副的摩擦因數并顯著降低磨損，提升設備壽命，提高設備工作效率，提升設備品質，減少能源消耗和材料損耗，實現節能減排。一般情況下，該技術可減少設備磨損70%，減少潤滑油使用量80%，減少停機維修70%，減少設備維護成本15%～20%[3]。

GR 牌復合固體潤滑劑基于“不完全潤滑（相對）”和“完全潤滑（相對）”的創新性概念，是根據摩擦副相對運動時摩擦表面之間潤滑膜的完整程度對磨損大小的影響而提出的實用性新概念，發展了復合固體潤滑工程學中的基礎潤滑理論[4-5]。不完全潤滑的含義為：當摩擦表面完全被潤滑油膜覆蓋時兩摩擦表面間不會互相接觸，也就不會產生磨損。但事實上磨損總是會發生，也就是說一般情況下極難長時間實現潤滑油膜在摩擦面上的完全覆蓋。在載荷作用下相對運動的摩擦面上總有潤滑膜局部破裂而出現金屬發生塑性變形并粘著，粘著被剪斷而產生磨損。這種潤滑油膜在實際摩擦過程中處于不完整的狀態稱之為不完全潤滑。傳統油潤滑在絕大多數情況下潤滑油膜是處于不完全覆蓋摩擦面的狀態，而這正是導致發生磨損的根本原因。完全潤滑的含義為：當摩擦表面上傳統的潤滑油膜被某種特殊的潤滑膜替代，使得即使摩擦面承受極大的壓力，這種特殊的潤滑膜也不會出現局部破裂現象，在摩擦過程中始終處于潤滑膜完全覆蓋摩擦面的狀態，這種潤滑狀態稱之為完全潤滑。針對傳統潤滑油的不完全潤滑，應用復合固體潤滑工程技術使得摩擦表面上產生復合固體潤滑膜。這種復合固體潤滑膜具有良好的附著強度，極高的承載能力以及優異的再生性能。這些特殊性能使得摩擦過程中，復合固體潤滑膜始終處于完全覆蓋摩擦面的狀態，阻斷了摩擦面之間金屬的直接接觸，從而實現完全潤滑狀態。

GR 牌復合固體潤滑劑性能具有以上新型潤滑方式外，還發展了堵漏功能。復合固體潤滑劑中的液態組分與固態組分，在摩擦副表面摩擦力與擠壓力的作用下發生聚合反應，在摩擦界面上形成粘結牢固的復合固體潤滑膜[2]。這種復合固體潤滑膜具有良好的附著強度高承載能力，同時具有良好的抗磨、減磨性能及良好的再生性和長的耐磨壽命。極高的黏度使其具有封堵摩擦副間隙的功能，從而實現復合固體潤滑劑的自堵漏功能。

4 齒輪箱漏油免拆解處理方法中復合固體潤滑劑的選型

GR 牌ZL6 系列復合固體潤滑劑為減速器齒輪箱通用復合固體潤滑劑，適用于礦山設備的各類減速器。于2020 年10 月—2022 年4 月在金鉬股份礦山分公司礦山四區13#、14#給礦皮帶輸送機上進行了工程驗證試驗。驗證結果顯示：該系列復合固體潤滑劑可以有效延緩減速器齒輪箱的拆解維修次數，減少漏油現象，徹底解決漏油問題。根據GR 牌復合固體潤滑劑的堵漏原理和試驗結果，總結出齒輪箱漏油免拆解處理方法中復合固體潤滑劑的選型指南，為礦山機械減速器齒輪箱漏油問題提供解決方法和技術參考（表1）。

表1 齒輪箱漏油免拆解處理方法中復合固體潤滑劑選型指南

GR 牌ZL6 系列復合固體潤滑劑適用于減速器齒輪箱密封件失效前（漏油量＜120 滴/min）漏油問題的應急解決方法。復合固體潤滑劑型號的選擇基于齒輪箱漏油的嚴重程度。根據表1，以漏油量為判據，不同漏油程度的減速器選擇不同型號的復合固體潤滑劑。在使用復合固體潤滑劑后，還應嚴格檢測齒輪箱溫度的變化、潤滑油液面的變化，以及排氣孔（呼吸孔）是否通暢等。使用后若漏油現象沒有加劇，重復放油50%并加注復合固體潤滑劑補正液至原頁面高度。維護2～3 次后，漏油現象將極大緩解或完全止漏。

對于漏油嚴重、使用復合固體潤滑劑后堵漏效果不明顯的，應依據原密封法蘭，制造外加式復合固體潤滑集成密封組件，停機時進行加裝或更換后，重新使用復合固體潤滑劑即可解決漏油問題。

5 結語

礦山機械中減速器漏油是行業普遍存在的現象。用膠黏劑堵漏的方法雖然取得了一定的效果，但漏油現象仍然影響生產效率、設備維護成本和環境安全。以免拆解為出發點設計并制造的GR牌ZL6 系列復合固體潤滑劑在現役且容易漏油的減速器齒輪箱中表現出良好的防泄漏性能，同時該類潤滑劑具有優異的潤滑性，為減速器齒輪和軸承等摩擦件提供有效潤滑，延長其使用壽命。