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矿山机械设备齿轮减速器的润滑分析陶春源

发表时间：2020/12/15 来源：《基层建设》2020年第24期作者：陶春源王春磊初晓峰

[导读] 摘要：矿山采掘行业使用的齿轮减速器的使用寿命和工作性能不仅与几何参数设计、材质、装配、热处理过程、加工方法及使用操作等因素有关，而且与润滑条件也有十分密切的关系。

        山东黄金矿业（莱州）有限公司焦家金矿山东莱州 261441
        摘要：矿山采掘行业使用的齿轮减速器的使用寿命和工作性能不仅与几何参数设计、材质、装配、热处理过程、加工方法及使用操作等因素有关，而且与润滑条件也有十分密切的关系。有资料显示，每年因磨损失效而带来的损失约占国民经济总值的1%，美国有研究资料表明：矿产机械设备的功能失效，其中有50%是磨损带来的。因此，需要充分发挥齿轮减速器的承载能力，提高齿轮的传动效率，延长齿轮的使用寿命，润滑也是非常需要引起关注的问题。
        关键词：矿山机械设备；齿轮减速器；润滑分析
        前言
        齿轮减速器是广泛应用于矿山机械设备的重要元件，其使用性能、使用寿命、具体参数等受到多种因素的影响，其中润滑条件的影响程度最为突出。在实践中，对于齿轮减速器进行润滑，既可以在设备表面形成一层油质的膜面，从而使得其在应用中尽可能减小摩擦对于设备表面的影响，又可以有效提高设备的灵活程度，减少表面的锈蚀问题，提升整体设备的运行效率。必须注意的是，润滑问题在机械设备运行中出现的次数较多，需要专业人员进行有效的针对性研究。
        1、机械设备齿轮减速器润滑
        按照设备破坏机理所呈现的特点，磨损主要有粘养磨损、磨料磨损、微动磨损等几种，且粘养磨损和磨料磨损属于比较常见的磨损类型，微动磨损只有在特定条件下才会产生。一旦设备被磨损，会直接影响齿轮减速器性能，所以必须要做好机械设备齿轮减速器润滑工作。针对齿轮表面的润滑状态具体分析如下：
        1.1弹性流体动力润滑
        弹性流体动力润滑主要是形容相互摩擦表面的摩擦，流体润滑膜厚度与摩擦表面材料弹性变形、润滑剂流变特性润滑有非常密切的关系。在弹性流体动力润滑状态之下，所有的负载均是通过油膜来承担，由此一来出现胶合和磨损等相关问题的几率非常小。若条件允许，建议将机械设备齿轮减速器润滑状态更改为弹性流体动力润滑状态。
        1.2边界润滑状态
        从液体摩擦过渡之后，转变为干摩擦之前的临界状态即为边界润滑。一旦处于边界润滑状态，相互摩擦界面会有一层和介质性质不相同的膜，润滑性能非常好。边界润滑状态下发挥润滑作用的膜也被叫做边界膜。因为润滑剂油膜的生成需要有一定的条件作为支持，加上机械本身工作条件与润滑条件存在很大差异，从而使摩擦界面基础上的油膜分布、润滑状态也具有诸多不同。
        以上2种润滑状态为减轻机械设备磨损提供了一定的研究价值，针对相应的机械设备建议使用相应的生物润滑状态，如此一来可以提高设备运行效率，延长使用期限。
        2、润滑失效对于-齿轮减速器运转的消极影响
        2.1边界润滑失效对粘着胶合的影响
        在多样化的矿山机械设备中，有很大一部分机械装置处于边界润滑状态，最典型的案例就是油脂润滑轴承，作为承担着运转等重要职能的载体，其在巨大载量的压力下，如果进行间隙振荡运动，那么就符合了边界润滑状态的基本条件。其表面尤其是高点区域或是吐气会发生接触，但其彼此结合又会被一种固体膜组织。通常来说这一固体膜组织较为轻薄且质地娇软，可以为金属避免的损耗提供一层有效保护。而一旦边界润滑实效，就意味着在齿轮减速器表面发挥保护作用的原有润滑膜不能再发挥其有效作用，就会使得金属表面发生直接性的接触，此时的摩擦是一种摩擦，会导致摩擦表面温度的急速升高，在这一作用下，就出现了粘着与胶合的消极状况，这也是造成齿轮减速器磨损的常见原因。

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        粘着的发生较为常见，在润滑油的选择中，如果选用一些不添加油性剂及极压剂的矿物油，油膜的厚度与油的粘度呈现出明显的正相关关系，也即搞粘度的油可以形成更高厚度的油膜，相应地，其粘附性也就随之提升，可以实现有效防止齿面直接接触的理想效果，防范粘着问题的性能也就更加突出。如果选用复合矿物油，即在原有矿物油中添加油性剂，此时可以考虑综合运用物理和化学吸附的方法，创造出性能更强的边界油膜，实现抗粘着性能的最优化。
        如果选用含有极压剂的极压齿轮油，要考虑到其与齿轮的相互影响，主要是与齿轮表面的化学反应，这种反应也会对粘着形成有效控制，主要是由于其在齿轮表面形成了一层无机物的覆盖膜，具有较好的保护作用。必须注意的是选用类型、数量不同的极压添加剂，会产生不一样的保护效果。从实践中可以发现，通常情况下，极压油相比于非极压油，具有更好的抗粘着性能。同时，操作方式的差异也会形成不同的抗粘着效果，如加大油量供应，就可以强化齿轮减速器本身抗粘着的极限负荷；采取喷油方式，与油浴方式相比，具有更优秀的润滑冷却效果，这主要是因为前者工作时的油温相对较低，此时耐磨损程度会明显加强。
        2.2润滑对磨料磨损的影响
        在对齿轮减速器进行润滑时，必须注意保证润滑过程的纯净度，如果出现了杂质混入的情况，那么磨料磨损就不可避免，且其损害速度极快。值得注意的是，润滑油本身是不能直接改善磨料磨损状况的，其只能以冲洗附着于齿轮减速器表面的杂质这一间接形式完成对设备的保护。
        如果润滑油中悬浮存在着大量的磨损微粒，其将会充当研磨剂的角色，将加大磨损的严重程度。因此，必须始终保持润滑油的纯净度，由专人进行系列操作，防止混入外来杂质；在进行油浴润滑时，可以选择粘度相对较低的润滑油，避免磨损微粒在油中悬浮加速其沉淀过程；还应当将取样化验工作常态化，确保能及时了解润滑油的整体状态，并进行针对性的净化工作。
        3、矿山机械设备齿轮减速器的润滑要点
        相比于其他机械设备，矿山机械设备面临着作业环境复杂、条件相对恶劣、运转程度繁多的现实情况，其主要工作特点可以概括如下：其一，通常处于高温的运行状态，且环境温度的变化程度较高；其二，圆周速度相对较低，具有较高的传递效率，因此齿轮减速器表面接触应力交稿；其三，工作环境中，存在大量的灰尘，对于润滑的影响较大；其四，因为其冲击性符合较大，所以机械设备需要承受极高的过载负荷，且这一现象的频率极高。针对于这样的工作特点，要想充分适应复杂的工作环境，切实提高机械设备的使用性能，延长其使用寿命，就必须把握矿山机械设备齿轮润滑器的润滑要点，重点关注并完善如下几个具体方面：其一，通过提高油膜比厚度的相应数值，从而实现降低齿面粗糙程度的目标，使得齿轮无限接近于弹性流体动力润滑状态，从而增强润滑性能；其二，针对于过载负荷的状况，要避免局部齿面应力过于集中，使得齿面所承受的局部负荷趋向于均匀状态；其三，在完成装配齿轮的相关工作之后，可以适当添加一些极压添加剂，从而降低齿面的粗糙程度，优化润滑性能；其四，针对于高温作业环境，要加强相应润滑油的冷却效果，减少因集中高温、瞬时高温对于齿面的消极影响；其五，综合考虑，做好润滑剂的选择工作，结合润滑剂的相关效果，积极采用极压油、复合油为主的润滑剂，提升其应对粘着和点蚀的应对效果；其六，科学安排具体的润滑方法，确保润滑油供应量满足实际需求，并把握好日常的检修与维护工作，尽可能保证润滑油的纯净程度。
        4、结语
        齿轮设备是机械设备中较为重要的设备，我们需要将磨损程度降到最低，润滑不仅可以保证机械设备齿轮减速器内的齿轮可以正常运行，也是机械设备齿轮传动的减速器使用好坏的关键环节。只有在齿轮减速器上做好润滑工作，才能延长其使用寿命，保证设备的正常运作，进一步的使机械设备的利用价值得到提高，所以必须将减速器的润滑工作做好。
        参考文献
        [1]赵平,黄洪钟,李刚,张小强,李彦锋.太阳翼驱动机构谐波齿轮减速器动态可靠性优化设计[J].机械,2018,45(7):7-12.
        [2]杨馥宁,王洪申,闫金堂,赵红红.双级圆柱齿轮减速器虚拟装配的仿真与优化[J].机械设计与制造工程,2018,47(4):6-10.