全透明黏附性潤滑劑在重載開式齒輪的應用

　　為了滿足工業(yè)需求，從上世紀七十年代業(yè)界開始研發(fā)“粘附性潤滑劑”。人們期待這種粘附性潤滑劑為很少在理想狀態(tài)下運轉的旋轉窯和球磨機的開放式大齒圈和小齒輪驅動提供安全可靠、低消耗量的潤滑。 

　　粘附性潤滑劑含有瀝青或石墨，有時還會含有氟氯化石墨溶劑。這種潤滑劑中因為含有瀝青或石墨，即使齒輪在缺油的情況下嚙合面仍然可以得到一定的保護，但石墨的加入，會使油品變得漆黑，無法在線觀測到運轉的齒面狀況，并且含鉛添加劑、氯和氟氯化石墨溶劑因為環(huán)保而被禁止使用。 

一、重載開式齒輪潤滑理論基礎 

重載開式齒輪的摩擦副是大小齒輪，其工況條件主要是低速、重載、沖擊負荷。在該工況條件下，摩擦副處于典型的邊界摩擦和混合摩擦范圍，這將會導致嚴重的齒面損傷，怎樣將特定條件下的摩擦副從邊界摩擦和混合摩擦范圍帶到彈性流體動力潤滑狀態(tài)，這是摩擦學專門研究的范圍。 

如圖二所示，STRIBECK曲線是國際通用用于評價某個特定摩擦副的手段，它與摩擦副的負載、速度、尺寸，以及潤滑劑的基礎油粘度、添加劑性能息息相關。 

由于低速工況下油契力遠不如高速工況下強，因而需要高粘度的基礎油形成抗剪切的高彈性緩沖油膜，潤滑油的基礎油粘度是第一要素，添加劑，尤其是極壓抗磨添加劑的品質、含量和在基礎油中的溶解性也大大影響潤滑劑的承載性能和抗磨損效果。 

二、齒面產生點蝕和擦傷 

點蝕是齒面較嚴重的疲勞損傷之一，齒面材料在變化的接觸應力作用下，由于金屬疲勞而產生的麻點狀或坑狀損傷，最初的點蝕僅為針尖大小的麻點，如果工作條件未改善，麻點就會逐漸擴大，甚至數點連片，最后形成較大的損傷。齒輪在嚙合過程中，齒面的相對滑動起著形成油膜的作用，相對滑動速度越高，齒面間越易形成油膜，在節(jié)線處嚙合時，相會滑動速度低，形成油膜條件差，潤滑效率低甚至潤滑失效。因此點蝕首先出現(xiàn)節(jié)線或齒根區(qū)域，然后延伸成片。 

齒面擦傷，在工況條件下，齒面嚙合形成的油膜不足或油膜破裂，造成嚙合面的金屬部分接觸，造成齒面擦傷。 
含有極壓抗磨劑的高黏度潤滑劑可形成抗剪切的高彈性緩沖油膜，能有效減緩點蝕和齒面擦傷的發(fā)生。 

三、開式齒輪潤滑劑發(fā)展經歷及新工業(yè)要求 

在開式齒輪潤滑領域，潤滑劑經歷了三個發(fā)展階段： 

1、溶劑瀝青型產品 

這類產品一般以瀝青為黏附劑，添加醚類化合物作為稀釋劑，以改善潤滑油在低溫下的流動性和泵送效果。一旦溶劑揮發(fā)過多，該類潤滑油就會導致堵塞分配器和管路。而且瀝青屬于雜環(huán)類化合物，在潤滑劑中實際起到增粘的作用而非潤滑作用。同時瀝青分子鏈容易被剪斷，潤滑劑變稀后粘附性下降而起不到保護齒面的作用。另外，瀝青難于清洗，不環(huán)保，目前在歐美等國家已經被法律禁止使用。 

2、石墨基潤滑脂 

一般以鋁皂/復合鋁皂稠化礦物油，并加有一定量的固體自潤滑材料石墨，其主要特點是石墨在重載、沖擊載荷以及缺油情況下起到緊急潤滑的功效。該類產品正因為含有石墨而不符合環(huán)保趨勢，而且在回轉窯油池潤滑中，潤滑脂常黏附在齒輪罩和大齒輪非工作面不能回流而造成潤滑成本增加。該類產品的抗焊接負荷一般只有6500-7000牛頓，在高負荷和極壓工況下，不能提供足夠的潤滑保護。 

3、全油型潤滑油 

第三代的超高粘度的半合成油，加有特殊的極壓抗磨添加劑，粘附力強，能在齒面形成足夠厚的潤滑油膜來保證齒輪潤滑。它是100%的基礎油參加潤滑，不象前兩者潤滑劑中只有部分基礎油參與潤滑，因而在保證充分潤滑的前提下全油型潤滑油可以降低用量一半。同時由于其分子量整齊，潤滑油不會因為被剪斷而造成粘度下降，導致油膜破裂，粘附性變差而從齒輪表面流失。該潤滑劑屬于環(huán)保型產品，為最新一代的開式齒輪潤滑產品，如KLUBERFLUID C-F 3 ULTRA。 

潤滑油的基礎油粘度V40，V100值反映了該產品的油膜承載能力，KLUBERFLUID C-F 3 ULTRA分別高達 16500cSt，500cSt，第二代的石墨基產品GRAFLOSCON C-SG 0 ULTRA的 V40僅為680cSt。同時KLUBERFLUID C-F 3 ULTRA 具有更好的粘溫性能，粘溫度指數高達170，而瀝青型產品僅40左右，石墨基潤滑脂為100 左右。KLUBERFLUID C-F 3 ULTRA更具有高達8500牛頓的抗焊接負荷，溶劑瀝青型產品僅為4000牛頓，石墨基潤滑脂一般為6500-7000牛頓。 

使用現(xiàn)代、環(huán)保健康的潤滑劑的發(fā)展趨勢對新的粘附性潤滑劑的研發(fā)造成了影響，從而導致了全新產品的問世。人們需要一種不含瀝青，并且不含鉛、氯以及CFC溶劑的潤滑劑，而且這種潤滑劑應當是淺色的，可以避免含石墨潤滑劑帶來的污染，并且廢油處理更簡便，運行維護更容易。含石墨的粘附性潤滑劑彌補了含瀝青產品的很多缺陷，但是它的顏色還是不夠透明。 

市場上合成/半合成的的高粘和超高粘潤滑劑是不含石墨，但含有多種添加劑。這種潤滑劑也有優(yōu)越的粘附性和良好的齒面保護性能。 

下圖為石墨基產品和全油型開齒潤滑劑在齒面的形成的油膜情況，KLUBERFLUID C-F 3 ULTRA很容易用肉眼觀察到齒面情況。 

四、全透明粘附性潤滑劑的特點 

全透明粘附性潤滑劑的承載級別>12級，磨損量<0.2mg/kwh（FZG試驗A 8.3/90℃，DIN51354），焊接載荷>8500N（VKA四球磨損試驗，DIN51350，point 4）。 

依照實際的運作條件，無石墨潤滑劑可以通過噴灑、油池和循環(huán)等潤滑方式使用。在噴灑潤滑的情況下，潤滑劑消耗量可以降低50%。這顯然對廢油處理有著積極的影響。另外，經驗表明，小齒輪軸承的振動和齒面溫度都顯著降低。另一個重要的方面就是淺色的、透明的潤滑劑事維護檢測齒面的工作容易許多，例如，用閃頻檢測儀在不停機情況下對齒輪嚙合面進行檢查，不再需要進行費錢、費時的齒輪清洗了。除此之外，通過透明的油膜可以隨時觀測齒面的變化，而且，廢油處理的成本也因為潤滑劑用量的下降而降低了。潤滑劑根據《德國空氣清潔法令分類V》進行分級，可以直接進行焚燒處理。 

五、全透明粘附性潤滑劑的應用 

KLUBERFLUID C-F 3 Ultra在全球30多個國家，400多個電廠、水泥廠均有成功應用，在國內也有35條2500-5000t/d 水泥干法生產線使用KLUBERFLUID C-F 3 Ultra用于開式齒輪潤滑。 

六、開式齒輪潤滑的技術支持與服務 

克魯勃公司在重載開式齒輪潤滑方面涉及電廠、水泥廠、化肥廠、化工廠、造船等行業(yè)，在國內有廣泛的應用和眾多客戶，持續(xù)地向客戶提供最有價值的技術服務以及德國總部的技術支持。 

6R服務項目有： 

     Routine Inspection Service                      常規(guī)檢測服務 
     Reduction of Consumption                      調節(jié)潤滑系統(tǒng)減少消耗量 
     Repair Lubrication                              修復潤滑 
     Record of Special Flank Condition               硅膠記錄齒面狀況 
     Recommendation of Lubrication                 推薦潤滑系統(tǒng)和潤滑方案 
     Regular technical documentation                規(guī)律的技術文件存檔 

1、常規(guī)檢測：每年四次的專業(yè)服務工程師檢測服務，項目包括：齒輪表面溫度、磨損、軸承振動、噴灑系統(tǒng)及用油量調整，一周內出具檢測報告，給出相應的潤滑診斷和建議。 

2、緊急情況下，24小時內趕到現(xiàn)場為用戶解決各種潤滑難題。 

3、修復服務：必要情況下，克魯勃工程師出具齒輪修復方案，并在客戶的技術人員協(xié)助下實施大小齒輪的在線或手動修復。 

4、潤滑培訓：克魯勃專業(yè)工程師對客戶設備工程師和現(xiàn)場操作人員進行培訓，定期與客戶技術人員進行技術交流。 

5、每年會議總結：回顧過去一年的潤滑狀況，并在專責工程師電腦中建立檢測數據庫。 

結論 

全透明粘附性潤滑劑相對含瀝青和石墨潤滑劑保護齒面效能突出，對環(huán)境友好，并且潤滑成本較低，是開式齒輪潤滑劑的發(fā)展方向。選擇合適的潤滑劑要根據特定的操作和實際工況決定，并要參考設備生產廠家的潤滑推薦。