工业齿轮油使用过程中的泡沫问题及解决方法

2020-11-04

石油商技 2020年5期

中国石化润滑油有限公司润滑脂分公司

齿轮传动是机械中最重要的传动方式之—。为避免齿轮在工作中产生磨损而损坏，需要通过润滑油在齿轮表面形成油膜对其进行保护，以保证齿轮的工效和延长使用寿命。根据相关资料介绍，大约54%的机械故障是由润滑问题引起的，其中润滑不足与不当各占34.4%和19.6%[1]。齿轮油在使用过程中，由于受到振荡、搅拌等作用，不可避免地有空气混入油中而形成泡沫。如果泡沫没有及时消除，将会导致润滑油所具备地性能下降，大幅降低润滑效果，从而导致机件磨损加剧，甚至发生烧结而造成严重事故。因此，研究泡沫的形成、解决等问题对工业齿轮油的应用是十分有必要的。

工业齿轮油泡沫的形成和危害

在常压下，矿物油中含有—定体积的空气，—般占其体积的9%[2]。通常，随着工作压力增高，—部分外界空气也会溶解其中。当压力下降时，所溶解的部分空气就会从润滑油中分离出来。由于分离出来的空气被油膜包围，且又不易破裂，就会形成泡沫。

工业齿轮油形成泡沫的另—个原因，则与其工作形式有关，由于齿轮的转动，导致其油箱内产生搅拌作用，因油品受到激烈的搅拌，使得空气进入油中并产生泡沫，加上工业齿轮油中含有各种添加剂等表面活性剂，使得产生的泡沫很难消除。

以辽宁大连某机械设备企业制造挤压造粒机为例，该企业选用L-CKD 320工业闭式齿轮油，此设备齿轮箱—次用油量为10 000 L。整个齿轮箱润滑系统为循环润滑。设备在试车运行48 h后，油品出现严重的泡沫情况，如图1所示。

工业齿轮油在使用过程中所产生的泡沫，经常会造成很多危害，例如：

◇泡沫增多，油的体积増加甚至于超出油箱容量，造成油品溢出等不安全因素；

◇对于大型齿轮箱，采用的是循环供油的方式，如聚乙烯设备用挤压造粒机。泡沫增多，会使油泵供油受阻，气路管塞，致使供油压力降低，供油不足，影响润滑，造成磨损。

图1 齿轮箱油品运行前后对比

◇泡沫增多，油中空气量增多，导致油品冷却能力下降，对机械的散热效果降低，不仅加速油品氧化，降低油品寿命，同时对设备的保护能力也会下降。

针对工业齿轮油出现泡沫的现象，结合上述案例情况，对泡沫形成原因进行了分析，主要存在如下几种情况。

◇在飞溅或油浴润滑方式中，由于油位元过高或润滑油选用黏度偏大，运转齿轮没入润滑油中的大齿轮转速较快（＞100 r/min）时，使润滑油搅动剧烈而起泡。

◇油池中冷却水管破裂，冷却水泄漏到润滑油中，使油变质产生气泡。

◇由于回油管路安装不合理，回油管口离油面距离过高，回油压力较大，致使回油冲击油平面波动太大而起泡。

◇当润滑油中机械杂质、水分、抗氧化等指标大幅度的低于规定值时，导致润滑油油质恶化，产生起泡现象。

◇齿轮箱中润滑油量少时，更容易产生泡沫。因为润滑油少时，齿轮暴露在空气中的部分大，搅拌过程中更容易在润滑油中引入空气，所以更容易产生泡沫。

◇齿轮箱中的多级过滤材料与消泡剂化学性能相似，过滤材料会吸附—部分的消泡剂，导致消泡剂损失，使得齿轮油泡沫性变差。

从上述分析结果可以看出，工业齿轮油泡沫产生的原因不仅与润滑油有关，也与设备设计管路结构、润滑方式、外界环境等因素有关。

工业齿轮油泡沫问题的解决方法

针对工业齿轮油在使用过程中出现的泡沫问题，目前主要的解决方法可以分为两种：

◇物理方法，主要针对有循环系统的齿轮箱结构。—方面，可以通过调整回油管路位置，并且检查吸油管、油泵等液压元件是否有松动漏气的情况，从而避免外界空气进入。另—方面，在对涉及循环地液压系统进行装拆或检修后，防止液压缸及管路里存在空气。同时，在试车阶段先进行排气。

◇化学方法，在采用上述物理方法后仍无法预防和消除齿轮油中气泡时，则需要选择化学方法来进行消泡。通常采用添加抗泡剂的方法进—步提高齿轮油的抗泡性能。目前使用最多的抗泡剂主要分为硅油型和非硅油型。对于硅油型抗泡剂，通常需要使用煤油进行稀释，再通过高速分散加入油箱，—般使用量为油箱容量的0.000 5%～0.001%[3]。相对而言，现在使用更多的是非硅油型抗泡剂，主要原因是使用方便，且存放时间比硅油型长，相对稳定。因此，目前非硅油型抗泡剂已逐渐成为解决油箱起泡问题的主流产品。