合成齿轮油的优势

2016-12-08陈友德

水泥技术 2016年6期

关键词：齿轮油矿物油减速机

合成齿轮油的优势

长期以来，水泥工业一直使用的是矿物齿轮油，近年来，通过技术优化，油的性能得到了一定程度的改善，但仍然难于满足生产运行的需求。而合成齿轮油的性能越来越引起行业的重视，得到广泛应用。

合成齿轮油抗磨蚀性能优良、摩擦较小，可降低减速机的温度，明显降低减速机油的热应力和氧化应力，延长油的使用寿命，减少操作费用。合成齿轮油较矿物齿轮油的粘度-温度特性优良，能更好地在低温和高温下操作。

石油蒸馏生产的矿物油主要由碳氢化合物和一些无机化合物组成。而合成减速机油结构均匀，通过合成可得到预先确定性能的化合物。

减速箱内的油主要有聚α烯烃、多元醇和脂油等。通过加入外加剂，油的性能会更加优良。这些外加剂可以增强油的抗老化、抗氧化、抗腐蚀和磨蚀性能，改善粘度-温度性能、发泡性能等。润滑剂与所选择的外加剂进行组合，能够满足特定的需要。

1　降低油温

现代化工业齿轮箱的发展趋势是越来越紧凑且功率越来越大，减速箱内存油容量越来越小，减速箱内的油承受的能量应力更大，致使油温增高，热应力和氧化应力增加。一般情况下，减速机油温每增加10℃，则老化速度增加1倍。降低齿轮温度上升的关键是减少摩擦，矿物齿轮油可能满足降温需求，合成减速机油可提供较低的摩擦值，能够降低摩擦产生的温度。

齿轮扭矩测试装置（FZG）能够证实合成齿轮油温度减少。该装置通过一套齿轮装置来检测润滑和抗磨损性能（图1）。

试验过程中，通过负荷杆上配重的变化，相应产生箱内润滑油的温度变化。图2为FZG试验装置所测得的矿物齿轮油和合成齿轮油的温度变化曲线。试验过程中，负荷配重增加，减速箱内各种油的油温相应增加，同一负荷下，合成齿轮油较矿物齿轮油温降低20℃左右。

图1　FZG试验装置（减速箱扭矩试验台）

图2　FZG试验的温度曲线

上述试验结果表明，在水泥厂实际工况下使用，两种油的油温差约5℃以上。

图3　FAG-FE8试验台（辊轮轴承试验台）

图4　FAG-FE8试验台对不同齿轮油测得的摩擦值

图5　不同齿轮油的粘度-温度性能

2　减少摩擦值

减速箱内的摩擦不仅使齿轮产生温度变化，而且会产生动力消耗，摩擦减少则能耗明显降低。若效率改善0.4%～0.5%，那么，通过使用聚α烯烃减速油取代相同粘度的矿物齿轮油，对于常规的水泥磨，能量可减少4～5W/kW，电费减少2 500欧元/年。

润滑油和油脂是通过FAG-FE8装置对其润滑的轴承的磨损和摩擦性能进行检测。轴承重量损失与摩擦和温度性能相关。

图3为辊轮轴承试验台（FAGFE8试验台），两个试验轴承均安装在FAG-FE8试验台的头部，承受特殊的辅助轴承荷载和速度。FAG -FE8轴承试验表明，不同的齿轮油显示不同的摩擦值，合成齿轮油的摩擦值低于矿物齿轮油。

图4为FAG-FE8试验台所测试的不同齿轮油的摩擦值，通过使用合成齿轮油，摩擦扭矩明显地降低。

3　粘度指数高

油的粘度随温度变化而变化。低温时，油的粘度高；当温度上升时，油的粘度下降。油的品种不一，粘度的变化值也不一样，通常用粘度指数VI来表达。VI值愈高，温度变化带来的粘度值变化愈小。

矿物油的粘度值VI为110mm2/ s，而聚α烯烃油为150mm2/s，脂油和醇油的粘度值分别为170mm2/s和270mm2/s。

图5为ISOVG220和ISOVG320两种不同的矿物油的粘度-温度特性，用红色表示。ISOVG220矿物油在40℃时，粘度值为220mm2/s，80℃时，约为35.5mm2/s。ISOVG320矿物油在80℃时，粘度值约为45.6mm2/s，较前者高约30%。

表1为ISOVG220矿物油、ISO⁃ VG320矿物油、合成的ISOVG220聚α烯烃油三种齿轮油在5℃、40℃、80℃时的粘度值变化情况。当操作温度为80℃、粘度值为40mm2/s时，在此工况下，可使用ISOVG320矿物油。然而，此类矿物油在低温范围的粘度值高，5℃时粘度值为5 330mm2/ s，操作时粘度过高易出现事故。而ISOVG220聚α烯烃合成油在80℃时粘度值为45.3mm2/s，与ISOVG320矿物油接近，但在低温范围操作时，油的粘度值低，5℃时仅为1 930mm2/s，有利于操作。

上述情况表明，矿物基质齿轮油和合成齿轮油，在某一工况条件下，粘度值相近，不同粘度的矿物油可以被合成齿轮油取代。但在低温工况下，两种油的粘度值差别较大，而合成齿轮油在生产操作中呈现正效益，这意味着水泥厂内使用的齿轮油品种不宜单一，需引起注意。