煤礦綜采設(shè)備復(fù)合固體潤滑技術(shù)應(yīng)用

張 軍 張 歡 王 妍

（西安奧奈特固體潤滑工程學(xué)研究有限公司 西安）

一、傳統(tǒng)潤滑方式存在的問題

煤礦綜采設(shè)備受產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和傳統(tǒng)潤滑方式的影響，運(yùn)行消耗巨大。煤炭機(jī)械的工作環(huán)境粉塵濃度高、空間狹小、負(fù)載大、連續(xù)工作時(shí)間長、機(jī)械協(xié)作連動復(fù)雜，日常的有效維護(hù)和高效可靠的潤滑很難完全實(shí)現(xiàn)。綜采設(shè)備的關(guān)鍵組件均由多個(gè)構(gòu)件裝配而成，采用干油或稀油潤滑模式，雖使用許多先進(jìn)的密封技術(shù)和不同的潤滑方式，以期能實(shí)現(xiàn)組件潤滑周期與設(shè)備大修周期同步，但在實(shí)際生產(chǎn)中，設(shè)備往往因安裝工藝、操作方法、潤滑油的滲漏、材料應(yīng)用和潤滑劑不能滿足設(shè)備連續(xù)工作的要求，造成組件偏心引起嚴(yán)重磨損或連鎖性破壞而被迫停機(jī)檢修。所以，煤礦綜采設(shè)備的潤滑方式和工藝的可靠性直接關(guān)系到設(shè)備的正常運(yùn)行和綜合成本。

目前的煤礦綜采設(shè)備，解決組件中潤滑油泄漏、保證潤滑有效的辦法只有不斷地更換新的密封材料、加入新潤滑油和較頻繁的更換配件。這種辦法不能長效保證設(shè)備的運(yùn)行和節(jié)約資源的要求。機(jī)械運(yùn)行的沖擊荷載、振動，環(huán)境條件，牽伸拽拉力和設(shè)備運(yùn)行中的熱漲力，機(jī)件對偶結(jié)合運(yùn)動中應(yīng)力的變化均能使裝配面產(chǎn)生間隙，導(dǎo)致刮板機(jī)鏈輪軸組、滾筒托輪和輥圈、減速器、大型軸承箱、皮帶運(yùn)輸機(jī)軸承、皮帶托輪軸承等部位的潤滑油泄漏或迅速失效。傳統(tǒng)的脂潤滑物質(zhì)在50℃以上、水、粉塵的環(huán)境中，開始油皂分離、機(jī)油變稀而使?jié)櫥湍すδ芙档停械臐櫥脱杆倭魇В媪粼O(shè)備軸承、齒輪表面的皂體無法滿足潤滑要求，相應(yīng)的機(jī)械偶件得不到有效潤滑。因此，只有尋求新的潤滑方法和技術(shù)，導(dǎo)入復(fù)合固體潤滑概念，才能延長機(jī)械壽命、徹底杜絕機(jī)械組件泄漏、潤滑失效問題和遇水流失、粉塵條件、高溫條件、沖擊荷載條件下配件磨損加劇的發(fā)生。提高設(shè)備的運(yùn)行效率，降低綜合成本，節(jié)約設(shè)備制造資源，治理環(huán)境污染。

二、傳統(tǒng)潤滑與復(fù)合固體潤滑機(jī)理

1.傳統(tǒng)潤滑

傳統(tǒng)潤滑條件下，機(jī)械摩擦界面在運(yùn)行過程中，依靠非摩擦?xí)r摩擦面附著潤滑油后摩擦產(chǎn)生的油膜達(dá)到潤滑的目的。這種潤滑方式只能解決機(jī)械傳動部位動力傳遞時(shí)摩擦面初始接觸時(shí)的臨界負(fù)荷問題，隨著機(jī)械運(yùn)行環(huán)境各項(xiàng)條件的變化，傳統(tǒng)潤滑方法和潤滑介質(zhì)均不能使摩擦面最大程度減少磨損，潤滑的有效期也不能成倍延長，摩擦發(fā)生時(shí)存留界面上的潤滑劑存量無法得到保證。

傳統(tǒng)的潤滑材料和工藝，是在油膜潤滑原理的基礎(chǔ)上發(fā)展和形成的。機(jī)械運(yùn)動過程中，當(dāng)摩擦發(fā)生時(shí)，機(jī)械接觸表面形成油膜，摩擦結(jié)束時(shí)，油膜則消逝。油膜的潤滑性能受到潤滑油的制備工藝、材料、添加劑、溫度、轉(zhuǎn)速、黏著度、環(huán)境的影響，尤其是在設(shè)備運(yùn)行中沖擊荷載發(fā)生時(shí)、磨屑產(chǎn)生時(shí)、溫度＞60℃時(shí)、可飛揚(yáng)灰塵進(jìn)入時(shí)、環(huán)境濕度過大時(shí)、有水或其他物質(zhì)進(jìn)入時(shí)、停機(jī)或再啟動時(shí)的油膜均會被破壞。傳統(tǒng)的潤滑方式是一種相對不完全潤滑方式。

2.復(fù)合固體潤滑

復(fù)合固體潤滑——潛伏式潤滑方法，根據(jù)機(jī)械摩擦配合面的機(jī)械運(yùn)動形式，在摩擦配合偶件的相對靜止或速度較低的一個(gè)面上，設(shè)計(jì)配置陣列式、星空式孔群或矩形溝槽，使摩擦面在機(jī)械運(yùn)動時(shí)界面之間存留大量的潤滑劑，以期達(dá)到界面之間不管在任何環(huán)境條件下都有足夠的潤滑劑存量，最大程度的保證了潤滑有效，同時(shí)在沖擊荷載發(fā)生時(shí)，潛伏在界面之間凹陷結(jié)構(gòu)中的潤滑劑被氣流帶出，從而保證摩擦面之間不直接接觸，最大程度減少了偶件磨損，固體潤滑劑潤滑原理見圖1，更重要的是復(fù)合固體潤滑劑的配合使用，杜絕了摩擦面之間的金屬摩擦，保證了潤滑效果的成倍提高，復(fù)合固體潤滑劑潤滑原理見圖2。

復(fù)合固體潤滑工程技術(shù)被應(yīng)用于煤礦綜采設(shè)備的傳動摩擦件時(shí)，具有特殊功能的復(fù)合固體潤滑劑在摩擦面發(fā)生摩擦瞬間產(chǎn)生復(fù)合固體潤滑膜，該復(fù)合固體潤滑膜以多層復(fù)合物質(zhì)形態(tài)，先后形成的油膜、復(fù)合膜、復(fù)合金屬膜、金屬膜同時(shí)發(fā)揮協(xié)同作用，較長時(shí)間的存留于摩擦面偶件表面上。摩擦面瞬間產(chǎn)生的剪切力和壓強(qiáng)不會破壞存留在摩擦面上的復(fù)合固體潤滑膜，從而阻斷了對偶面的直接接觸，保證摩擦面在承受最大壓強(qiáng)時(shí)的潤滑有效，以期達(dá)到減少磨損、節(jié)約資源、提高資源利用率的目的。所以，復(fù)合固體潤滑方式是一種相對完全的機(jī)械潤滑方式。

圖1 固體潤滑劑潤滑原理示意圖

圖2 復(fù)合固體潤滑劑潤滑原理示意圖

三、GR技術(shù)在煤礦綜采設(shè)備中的應(yīng)用

復(fù)合固體潤滑工程技術(shù)系列產(chǎn)品有別于傳統(tǒng)產(chǎn)品，其特點(diǎn)是集材料設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)及工藝設(shè)計(jì)的綜合技術(shù)研究，針對煤礦綜采設(shè)備，研究設(shè)計(jì)了以下幾項(xiàng)針對磨損關(guān)鍵部位減少摩擦的GR產(chǎn)品解決方案：

（1）GR液壓立柱。井下支護(hù)系統(tǒng)配置超強(qiáng)耐腐蝕、耐磨損液壓立柱，利用先進(jìn)的激光制造技術(shù)，把帶有自潤滑、超強(qiáng)耐腐蝕性的合金粉末熔覆于油缸表面，使用壽命是傳統(tǒng)油缸的3～5倍。

（2）超耐磨GR溜槽。針對刮板輸送機(jī)，在溜槽表面熔敷超硬質(zhì)合金、金屬基自潤滑復(fù)合合金強(qiáng)化曾，增強(qiáng)溜槽耐磨損的能力，使用壽命延長3倍以上。

（3）GR刮板機(jī)鏈輪軸組。針對刮板輸送機(jī)鏈輪軸組，應(yīng)用復(fù)合固體潤滑潛伏式潤滑技術(shù)，配合鏈輪軸組專用復(fù)合固體潤滑劑，使用壽命超過進(jìn)口產(chǎn)品。

（4）減速機(jī)專用GR復(fù)合固體潤滑劑和伴侶。針對減速機(jī)的漏油、頻繁檢修、油耗嚴(yán)重、齒輪軸承異常磨損現(xiàn)象，設(shè)計(jì)防塵、止漏和自密封的新型復(fù)合固體潤滑劑、潤滑伴侶，一次加入，3～5年有效。

（5）GR采煤機(jī)截齒組件。針對采煤機(jī)，設(shè)計(jì)復(fù)合固體潤滑截齒組件，該截齒組件應(yīng)用潛伏式潤滑技術(shù)，裝機(jī)前分別在截齒把，齒靴上涂抹專用的復(fù)合固體潤滑劑，使用壽命是傳統(tǒng)截齒的3倍以上。

（6）GR復(fù)合固體潤滑皮帶機(jī)托輥。超強(qiáng)托輥專用復(fù)合固體潤滑劑替代原有傳統(tǒng)潤滑劑，保證托輥潤滑終身有效。同時(shí)設(shè)計(jì)輕型托輥復(fù)合結(jié)構(gòu)的GR可拆裝耐磨體，實(shí)現(xiàn)耐磨、輕量化、循環(huán)利用、節(jié)電、減少皮帶磨損。

（7）綜采設(shè)備GR銷套。針對加油困難、磨損量大部位設(shè)計(jì)的潛伏式復(fù)合固體潤滑布氏軸承和所有滑動配合關(guān)節(jié)。

四、復(fù)合固體潤滑技術(shù)應(yīng)用的預(yù)期效果

使用新型固體潤滑技術(shù)，摩擦副表面會形成牢固的固體潤滑膜，刮板機(jī)鏈輪軸組、減速器實(shí)現(xiàn)零滲漏，主軸壽命延長至18個(gè)月以上。潤滑劑使用量只是原來的1/10，摩擦副的磨損量只是原來的1/6。減速器齒輪應(yīng)用新型固體潤滑技術(shù)后，振動明顯降低，運(yùn)行溫度也會大幅降低，延長檢修周期，降低設(shè)備維護(hù)成本，提高作業(yè)效率，并可創(chuàng)建設(shè)備管理新制度、制定和推廣機(jī)械養(yǎng)護(hù)新標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到降本增效的經(jīng)營目標(biāo)，使企業(yè)更具競爭力。