刮板机齿轮箱润滑油污染原因与治理技术研究

刘敬德，张 军，马叶红，张 伟，马 云

（1.天地科技奔牛集团有限公司，宁夏石嘴山 753000；2.西安奥奈特固体润滑工程学研究有限公司，陕西西安 710000）

0 引言

齿轮箱作为机械动力扭矩设计的需要，匹配机械设备动力源的增速或减速过程，是机械运转的协同工作通用部件。齿轮箱由齿轮组、齿轮轴、轴承组、箱体、密封组、强制润滑等构成，在机械润滑油的参与下保障设备的正常运行。在齿轮箱机械技术的应用与发展中，润滑发挥着不可或缺的作用。但是，齿轮箱因润滑导致的制造与再制造过程的压力以及对环境造成的污染负担，一直以来都是技术领域关注的课题。

煤矿采煤作业中，刮板（输送）机也不例外，减速机同样是动力扭矩配置的通用装置。

1 煤矿刮板机减速机漏油污染原因分析

采用大分子材料或复合材料的密封是齿轮箱密封的通用技术，主要依靠密封配合摩擦副间的过盈配合阻止润滑油外泄。不过，使密封摩擦副具有过盈配合压缩量的密封件，驱赶了摩擦副表面的润滑油，密封摩擦副在缺油或无油状态下的摩擦高温，致使密封摩擦副非金属材料的老化，继而出现非金属材料密封件的老化、裂纹，导致密封摩擦副间的过盈配合止漏机制破坏或崩溃，最终产生齿轮箱润滑油漏油污染问题。

煤矿刮板机减速机的机械密封，采用的是浮动密封环组件。该组件是一组滑动配合的金属环，附带外缘镶嵌大分子材料或改性复合橡胶材料空心环的相对运动密封环。浮动密封环摩擦面的配合间隙在15～40 μm，主要靠浮动密封配合间隙的油膜来实现密封功能。如果浮动密封滑动配合间隙过小、滑动配合面高低不平，就会造成摩擦面高温烧损或间隙增大导致漏油污染；浮动密封环组件配合间隙不到位，会因为摩擦不能形成油膜密封导致漏油污染。因而，密封磨损会增加停机维修频率，影响生产效率，增加因维修而引发的安全隐患。

由以上分析可知，齿轮箱润滑油漏油污染的原因主要是齿轮箱浮动密封磨损。此外，煤矿刮板机密封失效而造成润滑污染的原因还有：生产过程中机械偏载、喂料不均匀诱发的冲击荷载；有害介质和气体腐蚀等导致密封失效、崩溃等。

2 煤矿刮板机减速机漏油污染治理措施

对于由密封失效造成的润滑污染，传统的治理措施就是停机，拆除后运输升井拆解维修。由于维修前的清洗、润滑油排放，拆解后的清洗、润滑油清理，均可造成严重污染，所以这个过程可能发生5 次污染。尤其是停机拆解的搬运过程，在空间狭小的井下环境中作业，不仅存在安全风险，同时也影响生产效率。

现在，可以采用复合固体润滑工程技术来治理齿轮箱的润滑污染问题，其主要内容有两个。

2.1 齿轮箱全季长效自密封复合固体润滑剂

针对齿轮箱输入轴、输出轴端的爬敷、渗漏、滴漏（每分钟在70 滴以内）的污染治理，采用西安奥奈特固体润滑工程学研究有限公司研制的专利产品——GR 齿轮箱专用全季长效自密封复合固体润滑剂，可以达到不停机、免拆解维护和治理润滑油漏油污染的目的。

该项技术的基本原理是：以与润滑油同质的，由具有抗乳化、憎水、抗剪切，具有惰性功能的复合材料构架的液相组织，裹挟或夹带复合固体润滑材料，参与齿轮、轴承、浮动密封环、密封摩擦副的机械运动，在相关啮合与摩擦过程中形成烧结负荷大于7840 N的复合固体润滑膜，直接实现了机械运行过程中各个协同机构摩擦面对抗冲击荷载的破坏。这样，它实现了如下五大特点。

（1）实现了齿轮箱运行过程中各种场景下的摩擦副间的完全润滑效果，延长了齿轮箱不同功能零部件的精度期，使齿轮箱出厂设计的效果最大化。

（2）利用复合固体润滑技术的材料协同原理，齿轮箱运行中的振动能量迫使固相复合固体润滑材料，在液相组织流动力的带动下向有微孔和间隙的地方沉积，从而构建了齿轮箱运行过程中的动静自动补偿密封体系，杜绝了齿轮箱输入、输出轴端磨损不大于70 μm 的漏油污染。

（3）齿轮箱运行伊始、发生啮合或摩擦等机械现象时，受水分、水汽、湿气的作用，传统的润滑油会发生乳化现象，直接导致润滑失效条件下的摩擦面擦伤。而憎水的复合固体润滑剂，在复合固体润滑膜构建的同时，粘附或嵌入齿轮箱专用复合固体润滑剂中的固相组织擦伤面，达到有效润滑保障和磨损修复的双重目的。

（4）极具惰性的液相组织和400 ℃高温也不会氧化的固相组织的复合固体润滑材料，赋予了齿轮箱专用复合固体润滑剂10 年免维护的长效润滑功能。这样可以减少齿轮箱润滑油使用量80%、延长齿轮箱维修周期5 倍以上，安全和环保贡献值大于80%。

（5）区别于传统润滑的不完全润滑以及润滑油无孔不入的特点，齿轮箱专用复合固体润滑润滑剂具有的完全润滑和自动止漏的密封特性，使齿轮箱的齿轮、轴承、浮动密封环、密封件的摩擦副间均有可靠的复合固体润滑润滑膜，有效地隔离了摩擦副的两个协同工作面，促使摩擦副在复合固体润滑润滑膜上做相对运动，阻断了摩擦副的接触摩擦磨损。在保证轴承、齿轮、浮动密封环、密封件的配合精度期最大化的同时，延长了各个零件的使用寿命，减少了维修次数，实现齿轮箱的有效工作时间达到最大的生产要求。

2.2 齿轮箱集成式复合固体润滑密封技术

煤矿刮板机齿轮箱漏油污染治理的传统方法是停机拆解、更换密封，工艺流程复杂，工艺过程时间长达72 h 左右。而集成式复合固体润滑润滑密封技术，只需要在齿轮箱输出、输入密封端盖处加载即可，加载工艺过程不超过1 h，而且不用拆解和升井，工艺流程简单，成本低、效率高、安全可靠。集成式复合固体润滑密封系统之所以可以达到以上效果，是因为原来的齿轮箱密封设计具有较大优化空间，促进了复合固体润滑工程技术密封形式与方法的应用，有效整合了齿轮箱输入、输出轴端的结构优势条件，发挥了端盖与传动轴轴向径向、复合固体润滑润滑盘根兄弟过盈长效配合加载，促使输入输出轴端、密封端盖轴向径向密封系统密封精度期成倍延长。同时，集成式设计的密封端盖的密封加强与维修，无需拆装、解体齿轮箱，无需更换原密封件。

3 GR 齿轮箱全季长效自密封复合固体润滑剂的使用与维护

（1）用量。制造或维修总装工艺中，在最后一个密封法兰安装前，把充分摇匀的该产品按照箱体的2/3 加入，然后再按安装制造与再制造要求封盖。

（2）点检。该产品虽然具有长效润滑与自密封功能，可以不用像传统润滑油那样频繁点检，但是也要严格观察润滑剂液面、检查油泵的可靠性和畅通与否，每月至少点检到位一次。

（3）畅通。保证箱体呼吸孔畅通。

（4）配加。设备运行前，核查齿轮箱出厂设计润滑油黏度级别标号与复合固体润滑剂黏度级别标号相同。切忌少加或多加，一定要保证液面与润滑剂标准油位刻度平齐。

（5）检查周期。每间隔30 d，必须检查油面活动情况。

（6）有效保障。液面有下降活动趋势为正常，但应及时补加齿轮箱原厂设计排号齿轮油到标准液面线刻度。

（7）疏通推荐。疏通油泵油管、呼吸孔，推荐用气体加压或吹开方法。

（8）废物处理。按照流体废物，依照环保管理制度进行。

（9）适用。该产品适用正常运行设备的箱体齿轮箱，对安装失差、配件失差、过载、偏载、埋压、撞击、异物侵入等非润滑机械异常状况部件无效。