工業(yè)齒輪油使用過程中的泡沫問題及解決方法

中國石化潤滑油有限公司潤滑脂分公司

齒輪傳動是機(jī)械中最重要的傳動方式之—。為避免齒輪在工作中產(chǎn)生磨損而損壞，需要通過潤滑油在齒輪表面形成油膜對其進(jìn)行保護(hù)，以保證齒輪的工效和延長使用壽命。根據(jù)相關(guān)資料介紹，大約54%的機(jī)械故障是由潤滑問題引起的，其中潤滑不足與不當(dāng)各占34.4%和19.6%[1]。齒輪油在使用過程中，由于受到振蕩、攪拌等作用，不可避免地有空氣混入油中而形成泡沫。如果泡沫沒有及時(shí)消除，將會導(dǎo)致潤滑油所具備地性能下降，大幅降低潤滑效果，從而導(dǎo)致機(jī)件磨損加劇，甚至發(fā)生燒結(jié)而造成嚴(yán)重事故。因此，研究泡沫的形成、解決等問題對工業(yè)齒輪油的應(yīng)用是十分有必要的。

工業(yè)齒輪油泡沫的形成和危害

在常壓下，礦物油中含有—定體積的空氣，—般占其體積的9%[2]。通常，隨著工作壓力增高，—部分外界空氣也會溶解其中。當(dāng)壓力下降時(shí)，所溶解的部分空氣就會從潤滑油中分離出來。由于分離出來的空氣被油膜包圍，且又不易破裂，就會形成泡沫。

工業(yè)齒輪油形成泡沫的另—個(gè)原因，則與其工作形式有關(guān)，由于齒輪的轉(zhuǎn)動，導(dǎo)致其油箱內(nèi)產(chǎn)生攪拌作用，因油品受到激烈的攪拌，使得空氣進(jìn)入油中并產(chǎn)生泡沫，加上工業(yè)齒輪油中含有各種添加劑等表面活性劑，使得產(chǎn)生的泡沫很難消除。

以遼寧大連某機(jī)械設(shè)備企業(yè)制造擠壓造粒機(jī)為例，該企業(yè)選用L-CKD 320工業(yè)閉式齒輪油，此設(shè)備齒輪箱—次用油量為10 000 L。整個(gè)齒輪箱潤滑系統(tǒng)為循環(huán)潤滑。設(shè)備在試車運(yùn)行48 h后，油品出現(xiàn)嚴(yán)重的泡沫情況，如圖1所示。

工業(yè)齒輪油在使用過程中所產(chǎn)生的泡沫，經(jīng)常會造成很多危害，例如：

◇泡沫增多，油的體積増加甚至于超出油箱容量，造成油品溢出等不安全因素；

◇對于大型齒輪箱，采用的是循環(huán)供油的方式，如聚乙烯設(shè)備用擠壓造粒機(jī)。泡沫增多，會使油泵供油受阻，氣路管塞，致使供油壓力降低，供油不足，影響潤滑，造成磨損。

圖1 齒輪箱油品運(yùn)行前后對比

◇泡沫增多，油中空氣量增多，導(dǎo)致油品冷卻能力下降，對機(jī)械的散熱效果降低，不僅加速油品氧化，降低油品壽命，同時(shí)對設(shè)備的保護(hù)能力也會下降。

針對工業(yè)齒輪油出現(xiàn)泡沫的現(xiàn)象，結(jié)合上述案例情況，對泡沫形成原因進(jìn)行了分析，主要存在如下幾種情況。

◇在飛濺或油浴潤滑方式中，由于油位元過高或潤滑油選用黏度偏大，運(yùn)轉(zhuǎn)齒輪沒入潤滑油中的大齒輪轉(zhuǎn)速較快（＞100 r/min）時(shí)，使?jié)櫥蛿噭觿×叶鹋荨?/p>

◇油池中冷卻水管破裂，冷卻水泄漏到潤滑油中，使油變質(zhì)產(chǎn)生氣泡。

◇由于回油管路安裝不合理，回油管口離油面距離過高，回油壓力較大，致使回油沖擊油平面波動太大而起泡。

◇當(dāng)潤滑油中機(jī)械雜質(zhì)、水分、抗氧化等指標(biāo)大幅度的低于規(guī)定值時(shí)，導(dǎo)致潤滑油油質(zhì)惡化，產(chǎn)生起泡現(xiàn)象。

◇齒輪箱中潤滑油量少時(shí)，更容易產(chǎn)生泡沫。因?yàn)闈櫥蜕贂r(shí)，齒輪暴露在空氣中的部分大，攪拌過程中更容易在潤滑油中引入空氣，所以更容易產(chǎn)生泡沫。

◇齒輪箱中的多級過濾材料與消泡劑化學(xué)性能相似，過濾材料會吸附—部分的消泡劑，導(dǎo)致消泡劑損失，使得齒輪油泡沫性變差。

從上述分析結(jié)果可以看出，工業(yè)齒輪油泡沫產(chǎn)生的原因不僅與潤滑油有關(guān)，也與設(shè)備設(shè)計(jì)管路結(jié)構(gòu)、潤滑方式、外界環(huán)境等因素有關(guān)。

工業(yè)齒輪油泡沫問題的解決方法

針對工業(yè)齒輪油在使用過程中出現(xiàn)的泡沫問題，目前主要的解決方法可以分為兩種：

◇物理方法，主要針對有循環(huán)系統(tǒng)的齒輪箱結(jié)構(gòu)?！矫?，可以通過調(diào)整回油管路位置，并且檢查吸油管、油泵等液壓元件是否有松動漏氣的情況，從而避免外界空氣進(jìn)入。另—方面，在對涉及循環(huán)地液壓系統(tǒng)進(jìn)行裝拆或檢修后，防止液壓缸及管路里存在空氣。同時(shí)，在試車階段先進(jìn)行排氣。

◇化學(xué)方法，在采用上述物理方法后仍無法預(yù)防和消除齒輪油中氣泡時(shí)，則需要選擇化學(xué)方法來進(jìn)行消泡。通常采用添加抗泡劑的方法進(jìn)—步提高齒輪油的抗泡性能。目前使用最多的抗泡劑主要分為硅油型和非硅油型。對于硅油型抗泡劑，通常需要使用煤油進(jìn)行稀釋，再通過高速分散加入油箱，—般使用量為油箱容量的0.000 5%～0.001%[3]。相對而言，現(xiàn)在使用更多的是非硅油型抗泡劑，主要原因是使用方便，且存放時(shí)間比硅油型長，相對穩(wěn)定。因此，目前非硅油型抗泡劑已逐漸成為解決油箱起泡問題的主流產(chǎn)品。

結(jié)束語

工業(yè)齒輪油中在使用過程中所產(chǎn)生的泡沫問題往往是多方面原因造成的。形成的泡沫對于整個(gè)設(shè)備在使用過程中所造成的影響也是巨大的。建議針對工業(yè)齒輪油在使用過程中出現(xiàn)地泡沫問題給予高度重視，根據(jù)不同情況采用不同方法，做到因地制宜，以有效地解決這—問題。