煤矿综采设备复合固体润滑技术应用

张 军 张 欢 王 妍

（西安奥奈特固体润滑工程学研究有限公司 西安）

一、传统润滑方式存在的问题

煤矿综采设备受产品结构和传统润滑方式的影响，运行消耗巨大。煤炭机械的工作环境粉尘浓度高、空间狭小、负载大、连续工作时间长、机械协作连动复杂，日常的有效维护和高效可靠的润滑很难完全实现。综采设备的关键组件均由多个构件装配而成，采用干油或稀油润滑模式，虽使用许多先进的密封技术和不同的润滑方式，以期能实现组件润滑周期与设备大修周期同步，但在实际生产中，设备往往因安装工艺、操作方法、润滑油的渗漏、材料应用和润滑剂不能满足设备连续工作的要求，造成组件偏心引起严重磨损或连锁性破坏而被迫停机检修。所以，煤矿综采设备的润滑方式和工艺的可靠性直接关系到设备的正常运行和综合成本。

目前的煤矿综采设备，解决组件中润滑油泄漏、保证润滑有效的办法只有不断地更换新的密封材料、加入新润滑油和较频繁的更换配件。这种办法不能长效保证设备的运行和节约资源的要求。机械运行的冲击荷载、振动，环境条件，牵伸拽拉力和设备运行中的热涨力，机件对偶结合运动中应力的变化均能使装配面产生间隙，导致刮板机链轮轴组、滚筒托轮和辊圈、减速器、大型轴承箱、皮带运输机轴承、皮带托轮轴承等部位的润滑油泄漏或迅速失效。传统的脂润滑物质在50℃以上、水、粉尘的环境中，开始油皂分离、机油变稀而使润滑油膜功能降低，脂中的润滑油迅速流失，存留设备轴承、齿轮表面的皂体无法满足润滑要求，相应的机械偶件得不到有效润滑。因此，只有寻求新的润滑方法和技术，导入复合固体润滑概念，才能延长机械寿命、彻底杜绝机械组件泄漏、润滑失效问题和遇水流失、粉尘条件、高温条件、冲击荷载条件下配件磨损加剧的发生。提高设备的运行效率，降低综合成本，节约设备制造资源，治理环境污染。

二、传统润滑与复合固体润滑机理

1.传统润滑

传统润滑条件下，机械摩擦界面在运行过程中，依靠非摩擦时摩擦面附着润滑油后摩擦产生的油膜达到润滑的目的。这种润滑方式只能解决机械传动部位动力传递时摩擦面初始接触时的临界负荷问题，随着机械运行环境各项条件的变化，传统润滑方法和润滑介质均不能使摩擦面最大程度减少磨损，润滑的有效期也不能成倍延长，摩擦发生时存留界面上的润滑剂存量无法得到保证。

传统的润滑材料和工艺，是在油膜润滑原理的基础上发展和形成的。机械运动过程中，当摩擦发生时，机械接触表面形成油膜，摩擦结束时，油膜则消逝。油膜的润滑性能受到润滑油的制备工艺、材料、添加剂、温度、转速、黏着度、环境的影响，尤其是在设备运行中冲击荷载发生时、磨屑产生时、温度＞60℃时、可飞扬灰尘进入时、环境湿度过大时、有水或其他物质进入时、停机或再启动时的油膜均会被破坏。传统的润滑方式是一种相对不完全润滑方式。

2.复合固体润滑

复合固体润滑——潜伏式润滑方法，根据机械摩擦配合面的机械运动形式，在摩擦配合偶件的相对静止或速度较低的一个面上，设计配置阵列式、星空式孔群或矩形沟槽，使摩擦面在机械运动时界面之间存留大量的润滑剂，以期达到界面之间不管在任何环境条件下都有足够的润滑剂存量，最大程度的保证了润滑有效，同时在冲击荷载发生时，潜伏在界面之间凹陷结构中的润滑剂被气流带出，从而保证摩擦面之间不直接接触，最大程度减少了偶件磨损，固体润滑剂润滑原理见图1，更重要的是复合固体润滑剂的配合使用，杜绝了摩擦面之间的金属摩擦，保证了润滑效果的成倍提高，复合固体润滑剂润滑原理见图2。

复合固体润滑工程技术被应用于煤矿综采设备的传动摩擦件时，具有特殊功能的复合固体润滑剂在摩擦面发生摩擦瞬间产生复合固体润滑膜，该复合固体润滑膜以多层复合物质形态，先后形成的油膜、复合膜、复合金属膜、金属膜同时发挥协同作用，较长时间的存留于摩擦面偶件表面上。摩擦面瞬间产生的剪切力和压强不会破坏存留在摩擦面上的复合固体润滑膜，从而阻断了对偶面的直接接触，保证摩擦面在承受最大压强时的润滑有效，以期达到减少磨损、节约资源、提高资源利用率的目的。所以，复合固体润滑方式是一种相对完全的机械润滑方式。

图1 固体润滑剂润滑原理示意图

图2 复合固体润滑剂润滑原理示意图

三、GR技术在煤矿综采设备中的应用

复合固体润滑工程技术系列产品有别于传统产品，其特点是集材料设计、机械设计及工艺设计的综合技术研究，针对煤矿综采设备，研究设计了以下几项针对磨损关键部位减少摩擦的GR产品解决方案：

（1）GR液压立柱。井下支护系统配置超强耐腐蚀、耐磨损液压立柱，利用先进的激光制造技术，把带有自润滑、超强耐腐蚀性的合金粉末熔覆于油缸表面，使用寿命是传统油缸的3～5倍。

（2）超耐磨GR溜槽。针对刮板输送机，在溜槽表面熔敷超硬质合金、金属基自润滑复合合金强化曾，增强溜槽耐磨损的能力，使用寿命延长3倍以上。

（3）GR刮板机链轮轴组。针对刮板输送机链轮轴组，应用复合固体润滑潜伏式润滑技术，配合链轮轴组专用复合固体润滑剂，使用寿命超过进口产品。

（4）减速机专用GR复合固体润滑剂和伴侣。针对减速机的漏油、频繁检修、油耗严重、齿轮轴承异常磨损现象，设计防尘、止漏和自密封的新型复合固体润滑剂、润滑伴侣，一次加入，3～5年有效。

（5）GR采煤机截齿组件。针对采煤机，设计复合固体润滑截齿组件，该截齿组件应用潜伏式润滑技术，装机前分别在截齿把，齿靴上涂抹专用的复合固体润滑剂，使用寿命是传统截齿的3倍以上。

（6）GR复合固体润滑皮带机托辊。超强托辊专用复合固体润滑剂替代原有传统润滑剂，保证托辊润滑终身有效。同时设计轻型托辊复合结构的GR可拆装耐磨体，实现耐磨、轻量化、循环利用、节电、减少皮带磨损。

（7）综采设备GR销套。针对加油困难、磨损量大部位设计的潜伏式复合固体润滑布氏轴承和所有滑动配合关节。

四、复合固体润滑技术应用的预期效果

使用新型固体润滑技术，摩擦副表面会形成牢固的固体润滑膜，刮板机链轮轴组、减速器实现零渗漏，主轴寿命延长至18个月以上。润滑剂使用量只是原来的1/10，摩擦副的磨损量只是原来的1/6。减速器齿轮应用新型固体润滑技术后，振动明显降低，运行温度也会大幅降低，延长检修周期，降低设备维护成本，提高作业效率，并可创建设备管理新制度、制定和推广机械养护新标准，达到降本增效的经营目标，使企业更具竞争力。