刮板機齒輪箱潤滑油污染原因與治理技術研究

劉敬德，張 軍，馬葉紅，張 偉，馬 云

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

0 引言

齒輪箱作為機械動力扭矩設計的需要，匹配機械設備動力源的增速或減速過程，是機械運轉的協同工作通用部件。齒輪箱由齒輪組、齒輪軸、軸承組、箱體、密封組、強制潤滑等構成，在機械潤滑油的參與下保障設備的正常運行。在齒輪箱機械技術的應用與發展中，潤滑發揮著不可或缺的作用。但是，齒輪箱因潤滑導致的制造與再制造過程的壓力以及對環境造成的污染負擔，一直以來都是技術領域關注的課題。

煤礦采煤作業中，刮板（輸送）機也不例外，減速機同樣是動力扭矩配置的通用裝置。

1 煤礦刮板機減速機漏油污染原因分析

采用大分子材料或復合材料的密封是齒輪箱密封的通用技術，主要依靠密封配合摩擦副間的過盈配合阻止潤滑油外泄。不過，使密封摩擦副具有過盈配合壓縮量的密封件，驅趕了摩擦副表面的潤滑油，密封摩擦副在缺油或無油狀態下的摩擦高溫，致使密封摩擦副非金屬材料的老化，繼而出現非金屬材料密封件的老化、裂紋，導致密封摩擦副間的過盈配合止漏機制破壞或崩潰，最終產生齒輪箱潤滑油漏油污染問題。

煤礦刮板機減速機的機械密封，采用的是浮動密封環組件。該組件是一組滑動配合的金屬環，附帶外緣鑲嵌大分子材料或改性復合橡膠材料空心環的相對運動密封環。浮動密封環摩擦面的配合間隙在15～40 μm，主要靠浮動密封配合間隙的油膜來實現密封功能。如果浮動密封滑動配合間隙過小、滑動配合面高低不平，就會造成摩擦面高溫燒損或間隙增大導致漏油污染；浮動密封環組件配合間隙不到位，會因為摩擦不能形成油膜密封導致漏油污染。因而，密封磨損會增加停機維修頻率，影響生產效率，增加因維修而引發的安全隱患。

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密封磨損。此外，煤礦刮板機密封失效而造成潤滑污染的原因還有：生產過程中機械偏載、喂料不均勻誘發的沖擊荷載；有害介質和氣體腐蝕等導致密封失效、崩潰等。

2 煤礦刮板機減速機漏油污染治理措施

對于由密封失效造成的潤滑污染，傳統的治理措施就是停機，拆除后運輸升井拆解維修。由于維修前的清洗、潤滑油排放，拆解后的清洗、潤滑油清理，均可造成嚴重污染，所以這個過程可能發生5 次污染。尤其是停機拆解的搬運過程，在空間狹小的井下環境中作業，不僅存在安全風險，同時也影響生產效率。

現在，可以采用復合固體潤滑工程技術來治理齒輪箱的潤滑污染問題，其主要內容有兩個。

2.1 齒輪箱全季長效自密封復合固體潤滑劑

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

該項技術的基本原理是：以與潤滑油同質的，由具有抗乳化、憎水、抗剪切，具有惰性功能的復合材料構架的液相組織，裹挾或夾帶復合固體潤滑材料，參與齒輪、軸承、浮動密封環、密封摩擦副的機械運動，在相關嚙合與摩擦過程中形成燒結負荷大于7840 N的復合固體潤滑膜，直接實現了機械運行過程中各個協同機構摩擦面對抗沖擊荷載的破壞。這樣，它實現了如下五大特點。

（1）實現了齒輪箱運行過程中各種場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，使齒輪箱出廠設計的效果最大化。

（2）利用復合固體潤滑技術的材料協同原理，齒輪箱運行中的振動能量迫使固相復合固體潤滑材料，在液相組織流動力的帶動下向有微孔和間隙的地方沉積，從而構建了齒輪箱運行過程中的動靜自動補償密封體系，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）齒輪箱運行伊始、發生嚙合或摩擦等機械現象時，受水分、水汽、濕氣的作用，傳統的潤滑油會發生乳化現象，直接導致潤滑失效條件下的摩擦面擦傷。而憎水的復合固體潤滑劑，在復合固體潤滑膜構建的同時，粘附或嵌入齒輪箱專用復合固體潤滑劑中的固相組織擦傷面，達到有效潤滑保障和磨損修復的雙重目的。

（4）極具惰性的液相組織和400 ℃高溫也不會氧化的固相組織的復合固體潤滑材料，賦予了齒輪箱專用復合固體潤滑劑10 年免維護的長效潤滑功能。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，安全和環保貢獻值大于80%。

（5）區別于傳統潤滑的不完全潤滑以及潤滑油無孔不入的特點，齒輪箱專用復合固體潤滑潤滑劑具有的完全潤滑和自動止漏的密封特性，使齒輪箱的齒輪、軸承、浮動密封環、密封件的摩擦副間均有可靠的復合固體潤滑潤滑膜，有效地隔離了摩擦副的兩個協同工作面，促使摩擦副在復合固體潤滑潤滑膜上做相對運動，阻斷了摩擦副的接觸摩擦磨損。在保證軸承、齒輪、浮動密封環、密封件的配合精度期最大化的同時，延長了各個零件的使用壽命，減少了維修次數，實現齒輪箱的有效工作時間達到最大的生產要求。

2.2 齒輪箱集成式復合固體潤滑密封技術

煤礦刮板機齒輪箱漏油污染治理的傳統方法是停機拆解、更換密封，工藝流程復雜，工藝過程時間長達72 h 左右。而集成式復合固體潤滑潤滑密封技術，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。集成式復合固體潤滑密封系統之所以可以達到以上效果，是因為原來的齒輪箱密封設計具有較大優化空間，促進了復合固體潤滑工程技術密封形式與方法的應用，有效整合了齒輪箱輸入、輸出軸端的結構優勢條件，發揮了端蓋與傳動軸軸向徑向、復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密封精度期成倍延長。同時，集成式設計的密封端蓋的密封加強與維修，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合固體潤滑劑的使用與維護

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

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

（3）暢通。保證箱體呼吸孔暢通。

（4）配加。設備運行前，核查齒輪箱出廠設計潤滑油黏度級別標號與復合固體潤滑劑黏度級別標號相同。切忌少加或多加，一定要保證液面與潤滑劑標準油位刻度平齊。

（5）檢查周期。每間隔30 d，必須檢查油面活動情況。

（6）有效保障。液面有下降活動趨勢為正常，但應及時補加齒輪箱原廠設計排號齒輪油到標準液面線刻度。

（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，依照環保管理制度進行。

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