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礦山機械設備齒輪減速機的潤滑分析

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礦山機械設備齒輪減速機的潤滑分析

發布日期:2019-01-12 00:00 來源:http://www.dwnlv.tw 點擊:

圍繞礦山機械設備齒輪減速機潤滑,首先分析了兩種基本的潤滑狀態,其次闡述了潤滑作業可能帶來的4 種影響,最后提出了7 點建議,以期能夠提高齒輪減速器潤滑度,優化礦山機械設備性能,推動我國礦山采掘行業發展。礦山采掘作業中所使用的齒輪減速器,其工作性能、使用期限和材質、參數設置等諸多因素相關聯,尤其是齒輪減速器潤滑條件。



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對設備進行潤滑,一方面可以形成油膜,以免因為減小摩擦表面接觸造成的問題,另一方面也能夠提升設備運行效率,加強散熱性,避免銹蝕產生。通過相關資料顯示,礦山機械設備齒輪減速器運行過程中,潤滑問題發生頻率非常高,需要有關部門引起注意。


1 機械設備齒輪減速器潤滑


按照設備破壞機理所呈現的特點,磨損主要有粘養磨損、磨料磨損、微動磨損等幾種,且粘養磨損和磨料磨損屬于比較常見的磨損類型,微動磨損只有在特定條件下才會產生。一旦設備被磨損,會直接影響齒輪減速器性能,所以必須要做好機械設備齒輪減速器潤滑工作。針對齒輪表面的潤滑狀態具體分析如下:


1.1 彈性流體動力潤滑


彈性流體動力潤滑主要是形容相互摩擦表面的摩擦,流體潤滑膜厚度與摩擦表面材料彈性變形、潤滑劑流變特性潤滑有非常密切的關系。在彈性流體動力潤滑狀態之下,所有的負載均是通過油膜來承擔,由此一來出現膠合和磨損等相關問題的幾率非常小。若條件允許,建議將機械設備齒輪減速器潤滑狀態更改為彈性流體動力潤滑狀態。


1.2 邊界潤滑狀態


從液體摩擦過渡之后,轉變為干摩擦之前的臨界狀態即為邊界潤滑。一旦處于邊界潤滑狀態,相互摩擦界面會有一層和介質性質不相同的膜,潤滑性能非常好。邊界潤滑狀態下發揮潤滑作用的膜也被叫做邊界膜。因為潤滑劑油膜的生成需要有一定的條件作為支持,加上機械本身工作條件與潤滑條件存在很大差異,從而使摩擦界面基礎上的油膜分布、潤滑狀態也具有諸多不同。


以上2 種潤滑狀態為減輕機械設備磨損提供了一定的研究價值,針對相應的機械設備建議使用相應的生物潤滑狀態,如此一來可以提高設備運行效率,延長使用期限。


2 齒輪減速器潤滑影響


2.1 邊界潤滑失效諸多機械裝置內都有邊界潤滑的存在,具體如油脂潤滑軸承運行于重載條件下的間隙振蕩過程中,便會產生邊界潤滑條件,表面所形成的高點和突起相接觸,然而其二者的結合卻會遭到固體膜阻擋。這里提到的固體膜并不是非常堅固,很容易被劃傷。如果邊界潤滑失效,那么便意味著齒面潤滑膜失效,金屬直接接觸之后形成干磨擦,使局部溫度驟然提高,金屬熔化粘連之后再次撕裂,進而形成膠合狀態。膠合是齒輪非常基本的一種磨損現象。針對不具備油性劑以及極壓劑的礦物油來說,如果油粘度提高,那么形成的油膜厚度也就越高,提高其粘附性,使齒面直接接觸受阻,粘著磨損能力降低;


針對礦物油內含有油性劑的復合礦物油來說,建議應用物理吸附與化學吸附這兩種形式,構成牢固性強的邊界油膜,對于解決粘著磨損而言效果非常好;針對摻加極壓劑的極壓齒輪油來說,和齒輪表面可以形成化學反應,進而生成無機物覆蓋膜,直接阻止粘著磨損現象的出現。極壓添加劑種類與添加數量存在很大區別,最終形成的粘著影響自然不盡相同。通常極壓油的性能要優于非極壓油抗粘。供油量、供油手段也是粘著的主要影響因素。若供油量充分,便可以有效提升抗粘著極限負荷,噴油所使用的方法相比油浴方法形成的潤滑冷卻效果更佳,進而提高抗粘著磨損性能。


2.2 疲勞點蝕


如果礦山機械設備齒輪減速器出現齒輪磨損,另外一種常見現象是疲勞點蝕。點蝕程度與所形成的時間都是由接觸應力這一因素來決定,此外,載荷循環次數、材料硬度以及表面微觀幾何形狀等也是非常重要的影響因素。所以,若潤滑油選擇不合理,或者是潤滑模式不科學,便會導致疲勞點蝕現象的出現。作業過程中使用低粘度油,由于流動性非常好,滲入性強,所以低粘度油可以快速滲入表面裂紋,使裂紋與金屬塊快速脫落,進而導致點蝕現象。高粘度油在滲入裂紋方面所產生的作用相比稀油要差,如果粘度較高,可以促使油膜建立,并增加油膜厚度,提高油彈性的同時,減緩沖擊,使接觸應力分布更為勻稱。


因此,有效提升潤滑油粘度,對于緩解表面疲勞點蝕的形成、蔓延有重要作用[3]。潤滑油內添加劑也會影響點蝕,尤其是極壓添加劑,若實際應用存在錯誤,便會因為腐蝕而形成點蝕現象。為了規避點蝕,必須要慎重選擇極壓添加劑,從添加劑組分、齒輪材質、接觸應力以及使用環境溫度等多個方面加以考慮。


另外,潤滑模式與供油量慝會對點蝕造成影響。立足于防疲勞點蝕這一立場,供油量合理即可,不能過多。如果供油量超出標準要求,一部分油會在嚙合齒面之間遭受擠壓,形成局部高壓,提高接觸應力。當油處于高壓作用條件下,滲入裂紋油量也會增加,加速疲勞點蝕的形成與蔓延。然而為了避免粘著,務必要保證一定浸漬量,這就需要對供油量信息合理性進行考慮,保證最佳潤滑效果。


2.3 潤滑劑失效


通過潤滑劑解決摩擦問題,以免受到磨損的機械設備在運行過程中因為潤滑劑失效影響礦山作業。如果油因為空氣而增加溫度,并且產生氧化現象,這時氧化現象的出現會使粘度、礦物油有機酸濃度得到提升,進而在熱金屬表面形成一種沉積物,該沉積物呈油漆狀組成磨屑,利用微切屑方式反復切碎保護膜,直至完全喪失動力學穩定性為止,同時也會將金屬接觸表面劃傷。潤滑劑如果被化學分解,或者是溫度過高、污染、潤滑劑流失等原因同樣會引發潤滑失效。


2.4 磨料磨損


如果潤滑期間摻加泥沙、灰塵、鐵屑等材料,便會形成磨料磨損現象,磨損速度也會因此不斷加快。不同類型的潤滑油并不會對磨料磨損現象進行優化,相反油只會將齒面上的外來雜質去除。如果磨損微粒懸浮于油內,可以發揮研磨劑的效果,促使磨料磨損持續進行。所以,為了從根本上避免磨料磨損現象,必須要保證潤滑油潔凈度。選擇粘度較低的油品,這對于磨粒沉淀有非常好的效果;油品應用之前需要過濾,潤滑系統油質也要定期取樣、化驗、凈化。


3 礦山機械設備齒輪減速器潤滑建議


礦山采掘作業過程中應用的設備比較復雜,且作業環境也非常惡劣,為此提出了以下幾點建議:


第一,以免磨料遭到磨損,需要保證潤滑油潔凈度;


第二,以免發生點蝕現象,建議在嚙合齒輪內摻加潤滑油,如此便可以減輕磨損與點蝕,延長齒輪減速器使用期限;


第三,選擇潤滑劑時,若齒輪減速器齒輪傳動為低速重載齒輪,因為接觸應力較大,油膜的形成條件欠佳,這時建議選擇黏度大、油性好的潤滑油。


針對高速輕載齒輪,因為這種齒輪自身油膜形成條件非常好,只是運行過程中因為激烈攪動油液可能會損失非常多的能量,提高了油液氧化可能性,所以建議選擇黏度低、抗氧化性能好的潤滑油;


第四,大幅度降減小低齒面粗糙程度,將齒輪調整到彈性流體動壓潤滑狀態;


第五,加強齒輪裝配質量,避免局部齒面應力集中現象;


第六,當完成齒輪裝配之后,建議在添加硫與磷型極壓添加劑的基礎上實施走合處理,優化齒面粗糙度;


第七,選擇契合度高的潤滑模式與供油量,定期維修設備,提高油品質量。


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