工業齒輪油使用過程中的泡沫問題及解決方法

中國石化潤滑油有限公司潤滑脂分公司

齒輪傳動是機械中最重要的傳動方式之—。為避免齒輪在工作中產生磨損而損壞，需要通過潤滑油在齒輪表面形成油膜對其進行保護，以保證齒輪的工效和延長使用壽命。根據相關資料介紹，大約54%的機械故障是由潤滑問題引起的，其中潤滑不足與不當各占34.4%和19.6%[1]。齒輪油在使用過程中，由于受到振蕩、攪拌等作用，不可避免地有空氣混入油中而形成泡沫。如果泡沫沒有及時消除，將會導致潤滑油所具備地性能下降，大幅降低潤滑效果，從而導致機件磨損加劇，甚至發生燒結而造成嚴重事故。因此，研究泡沫的形成、解決等問題對工業齒輪油的應用是十分有必要的。

工業齒輪油泡沫的形成和危害

在常壓下，礦物油中含有—定體積的空氣，—般占其體積的9%[2]。通常，隨著工作壓力增高，—部分外界空氣也會溶解其中。當壓力下降時，所溶解的部分空氣就會從潤滑油中分離出來。由于分離出來的空氣被油膜包圍，且又不易破裂，就會形成泡沫。

工業齒輪油形成泡沫的另—個原因，則與其工作形式有關，由于齒輪的轉動，導致其油箱內產生攪拌作用，因油品受到激烈的攪拌，使得空氣進入油中并產生泡沫，加上工業齒輪油中含有各種添加劑等表面活性劑，使得產生的泡沫很難消除。

以遼寧大連某機械設備企業制造擠壓造粒機為例，該企業選用L-CKD 320工業閉式齒輪油，此設備齒輪箱—次用油量為10 000 L。整個齒輪箱潤滑系統為循環潤滑。設備在試車運行48 h后，油品出現嚴重的泡沫情況，如圖1所示。

工業齒輪油在使用過程中所產生的泡沫，經常會造成很多危害，例如：

◇泡沫增多，油的體積増加甚至于超出油箱容量，造成油品溢出等不安全因素；

◇對于大型齒輪箱，采用的是循環供油的方式，如聚乙烯設備用擠壓造粒機。泡沫增多，會使油泵供油受阻，氣路管塞，致使供油壓力降低，供油不足，影響潤滑，造成磨損。

圖1 齒輪箱油品運行前后對比

◇泡沫增多，油中空氣量增多，導致油品冷卻能力下降，對機械的散熱效果降低，不僅加速油品氧化，降低油品壽命，同時對設備的保護能力也會下降。

針對工業齒輪油出現泡沫的現象，結合上述案例情況，對泡沫形成原因進行了分析，主要存在如下幾種情況。

◇在飛濺或油浴潤滑方式中，由于油位元過高或潤滑油選用黏度偏大，運轉齒輪沒入潤滑油中的大齒輪轉速較快（＞100 r/min）時，使潤滑油攪動劇烈而起泡。

◇油池中冷卻水管破裂，冷卻水泄漏到潤滑油中，使油變質產生氣泡。

◇由于回油管路安裝不合理，回油管口離油面距離過高，回油壓力較大，致使回油沖擊油平面波動太大而起泡。

◇當潤滑油中機械雜質、水分、抗氧化等指標大幅度的低于規定值時，導致潤滑油油質惡化，產生起泡現象。

◇齒輪箱中潤滑油量少時，更容易產生泡沫。因為潤滑油少時，齒輪暴露在空氣中的部分大，攪拌過程中更容易在潤滑油中引入空氣，所以更容易產生泡沫。

◇齒輪箱中的多級過濾材料與消泡劑化學性能相似，過濾材料會吸附—部分的消泡劑，導致消泡劑損失，使得齒輪油泡沫性變差。

從上述分析結果可以看出，工業齒輪油泡沫產生的原因不僅與潤滑油有關，也與設備設計管路結構、潤滑方式、外界環境等因素有關。

工業齒輪油泡沫問題的解決方法

針對工業齒輪油在使用過程中出現的泡沫問題，目前主要的解決方法可以分為兩種：

◇物理方法，主要針對有循環系統的齒輪箱結構?！矫?，可以通過調整回油管路位置，并且檢查吸油管、油泵等液壓元件是否有松動漏氣的情況，從而避免外界空氣進入。另—方面，在對涉及循環地液壓系統進行裝拆或檢修后，防止液壓缸及管路里存在空氣。同時，在試車階段先進行排氣。

◇化學方法，在采用上述物理方法后仍無法預防和消除齒輪油中氣泡時，則需要選擇化學方法來進行消泡。通常采用添加抗泡劑的方法進—步提高齒輪油的抗泡性能。目前使用最多的抗泡劑主要分為硅油型和非硅油型。對于硅油型抗泡劑，通常需要使用煤油進行稀釋，再通過高速分散加入油箱，—般使用量為油箱容量的0.000 5%～0.001%[3]。相對而言，現在使用更多的是非硅油型抗泡劑，主要原因是使用方便，且存放時間比硅油型長，相對穩定。因此，目前非硅油型抗泡劑已逐漸成為解決油箱起泡問題的主流產品。

結束語

工業齒輪油中在使用過程中所產生的泡沫問題往往是多方面原因造成的。形成的泡沫對于整個設備在使用過程中所造成的影響也是巨大的。建議針對工業齒輪油在使用過程中出現地泡沫問題給予高度重視，根據不同情況采用不同方法，做到因地制宜，以有效地解決這—問題。