采煤機關鍵部件潤滑技術及其應用研究

劉 斌

（西山煤電（集團）有限公司東曲多種經營分公司，山西 古交 030200）

引言

采煤機是煤礦開采的重要機械設備，其安全運行關系著煤礦生產安全和煤礦工人的生命安全，嚴謹科學的維護措施是保障采煤機正常運行的前提，在實際工作中，要結合采煤機具體型號和相關技術規程制定科學的潤滑策略，才能夠提高煤炭開采效率和延長采煤機使用壽命。

1 采煤機常見潤滑工藝

1.1 液壓油潤滑工藝

大部分采煤機都采用液壓作為動力來源，液壓油在傳遞能量的同時也起到了散熱和潤滑的作用。一般的液壓油都具有抗氧化性和抗泡性，由于采煤機的應用環境惡劣，更應該選擇優質的液壓油，保障其在存儲和應用環節不變質。液壓油的黏度是選擇液壓油種類的一個重要指標[1-2]，隨著液壓油黏度的增高，其潤滑效果也就越好，但是液壓油的黏度并不是越大越好，因為隨著液壓油黏度增大，液壓油在液壓管路中的流動性逐漸變差，因此會降低液壓油的散熱效果，總而言之，液壓油的潤滑效果和散熱效果相互制約，實際選擇液壓油種類時，可以根據被潤滑部件的負載來決定其黏度，對于負載較大的齒輪而言，以粘度大、潤滑效果好為主，對于負載較小的齒輪而言，以黏度較小、散熱效果佳為主。

1.2 齒輪油潤滑工藝

齒輪油在采煤機中的作用有兩方面，一是采煤機零部件運動產生的熱量隨著齒輪油的循環發散出去，保持采煤機運動零件不至于溫升過高；二是在齒輪等零件表面形成一個潤滑膜，降低齒輪與齒輪的摩擦因數，減小齒輪運動的負載轉矩，提高電機或泵的能量利用效率。齒輪油的選擇和維護需要根據采煤機的工作環境和運行周期進行科學選擇和制定。不同齒輪油在不同溫度和濕度下的潤滑效果具有顯著不同，如果被潤滑零件的轉速較快，導致齒輪油溫度高，就會使齒輪油迅速劣化，在選擇齒輪油時要考慮采煤機潤滑部位的溫度和濕度[3-4]。

2 采煤機關鍵部件潤滑技術研究

2.1 齒輪箱

采煤機齒輪箱內的關鍵零件為齒輪和軸承，相比于齒輪，軸承對潤滑的要求更高，這是因為軸承的套圈和滾動體之間存在著大小和方向不斷變化的載荷，在這個載荷的作用下，軸承各部位極易出現點蝕、裂紋或者表面剝離等損傷，隨著采煤機運行時間的增加，軸承損傷不斷擴大，就會引起齒面膠合、軸承失效等，因此，齒輪箱的潤滑技術一定程度上決定了齒輪箱的可靠性。齒輪箱的潤滑方式有多種，常用的有油浴潤滑、離心潤滑、油霧潤滑和循環潤滑等，油浴潤滑就是在齒輪箱的油槽內注入潤滑油，利用齒輪箱工作時轉動帶起潤滑油，潤滑油在齒輪飛速轉動的過程中不斷被上下帶起落下，熱量得到釋放。油浴潤滑常見于中小型齒輪箱，對齒輪的轉速有一定要求，一般采用這種潤滑的齒輪轉速在3~15 m/s之間[5]。離心潤滑的原理是在齒輪齒面上加工出油小孔，在齒輪轉動過程中利用離心力將潤滑油甩出在齒面，這種潤滑方式對零件加工和轉速要求較高，因此只在高速大型齒輪中偶有應用。油霧潤滑是利用壓縮空氣將潤滑油霧化為微米級別的油滴，通過空氣彌散在齒輪面上，因此油污潤滑的需油量小，潤滑效果均勻，壓縮空氣的散熱效果好。循環潤滑的工作原理是通過油泵強迫潤滑油在油箱和齒輪箱之間流動，適用于轉速快，功率大的圓柱形齒輪傳動箱。

2.2 牽引部

大多數采煤機選用液壓的形式作為動力進行能量驅動，液壓系統的柱塞泵壓力較高，當采煤機的負荷變化劇烈的時候就容易出現零件之間直接的固體接觸。因此在采煤機設計階段就不僅要考慮液壓能量的基本要求，還應當使系統滿足齒輪潤滑的要求[6-7]。液壓油的黏度在不同的轉速下具有明顯的差異，當采煤機高速運轉時，液壓油在液壓泵的推動下劇烈攪動，黏度指數就會超過允許的范圍，因此工作人員要通過控制采煤機的負載來使液壓油的黏度變化在合理范圍內，不僅要保障牽引功能的正常，還能保障潤滑和散熱等方面的要求。

2.3 截割部

采煤機的截割部所處的環境非常潮濕，這種環境下常采用飛濺潤滑的方式對齒輪進行潤滑，并且應當采用抗乳化性和抗氧化性較好的潤滑油。在截割部潤滑方案中，應當著重考慮齒面負荷、高溫和齒面滑動等三個因素。采煤機的齒輪都是低速運轉和高速重載運行的，潤滑油選擇非極壓性潤滑油，在適應采煤機負荷的條件下使齒輪運轉更加自如。采煤機重負載運行情況下，齒輪齒面和軸承等部位會嚴重發熱，導致潤滑油散熱不及時，長期運行在高溫環境的潤滑油極易發生變質，實際選擇潤滑油類型時要滿足其能在70℃的高溫下長期運轉，且其黏度不發生顯著變化。最后，齒輪齒面的滑動速度也會影響潤滑效果，有相關研究表明，齒輪齒面滑動速度越快，越容易形成油膜，二者之間存在正比例關系，在潤滑油選型時要盡量選擇擠壓性能良好的潤滑油[8]。

3 集中潤滑技術在采煤機上的應用

采煤機上不同部位的潤滑技術各有側重點，但是其潤滑維護工作量大，潤滑周期和潤滑質量無法做到整機統一，因此目前整機自動集中潤滑技術開始逐漸應用在工程機械和車輛領域。自動集中潤滑系統有一套獨立的微機程序，采煤機開始運行后，如圖1所示為采煤機液壓系統原理圖，潤滑泵的驅動馬達在液壓系統管路的供油下旋轉運動，潤滑油從油箱內被壓出，按照程序設定的油量直接傳輸到指定軸承和齒輪，集中潤滑技術有遞進式和點對點式兩種，這兩種方式各有利弊，遞進式潤滑方式情況下，潤滑油在分配器的分配下逐級分配到待潤滑部位，這種方式節省管路，但是分配器容易堵塞，增加了工人的維護成本。為了提高潤滑系統的可靠性，許多集中潤滑系統取消了逐級潤滑分配器，直接將潤滑油以點對點的方式輸送到齒輪齒面或軸承部位，雖然增加了硬件投資，但是潤滑部位邏輯獨立，不僅方便維修，而且使潤滑質量得到了提高。

圖1 液壓系統原理