趙敏（mǐn）傑

（內蒙古大（dà）唐新能（néng）源有限公司，內蒙古呼和浩（hào）特　010000）

　　摘（zhāi）　要：齒輪箱是（shì）風力發電機的重要組成部分，它的運行好壞直接影響著風機的運行狀態。而齒（chǐ）輪及軸承等機械故障（zhàng）所占齒輪箱故障的比重極大，如何做好潤滑對齒輪箱的維（wéi）護至關（guān）重（chóng）要。本（běn）文介紹了潤滑油對齒（chǐ）輪箱齒輪點蝕、膠合（hé）以及磨（mó）損等常見（jiàn）故障的影響，以及潤滑（huá）油常見汙（wū）染，從潤滑角度（dù）分析如何避（bì）免或延緩齒輪（lún）損傷或（huò）損傷程度，從（cóng）而（ér）在日常設備維護工作中確保（bǎo）齒輪箱的正常而穩定地（dì）運轉。

　　關（guān）鍵詞：風機；齒輪箱（xiāng）；潤滑油

　　齒輪箱潤滑是（shì）能（néng）減少傳（chuán）動中的磨損，改善零件工作條件，提高（gāo）其（qí）預期壽命的有效方法。因此在日（rì）常的潤滑維護中，如何創造良好的潤滑條件（jiàn），采用（yòng）合理的潤（rùn）滑技術避免齒輪（lún）損傷正受到各風電場越來越多的重視。

　　1　潤滑油對齒輪齒麵點蝕的影（yǐng）響

　　（1）點蝕是閉式齒輪傳動中常見的一種接觸疲勞（láo）現象，它是（shì）由於齒麵長期在變化的接觸應力條件下（xià）工作而造成的在（zài）齒麵間產生麻點狀剝蝕損傷現象，它大多先發生於輪齒靠近節線處的齒根上，然（rán）後隨著運動的進行（háng），向其他部（bù）位擴（kuò）展。點蝕的存在，往往會導致齒麵的磨損，從而影響齒輪傳動的精度和壽命，甚至會引發斷齒。一般而（ér）言，潤滑油（yóu）的粘度對點蝕的影響頗大，通常情況下，使用低粘度油，因為（wéi）流動性較好，容易（yì）滲入表麵（miàn）裂紋中，加（jiā）速裂紋的發展和金屬塊的脫（tuō）落，引起點（diǎn）蝕。粘度高的油對於滲入裂紋（wén）的作用沒有稀油活潑，同時，粘度高有利於油膜的建立和油膜厚度的增大，並且油的彈性可緩和（hé）衝擊，使接觸應力的分（fèn）布更趨於均勻，相對的降低了Z大應力值，增（zēng）強了齒麵的耐點蝕能力。所以適當（dāng）提（tí）高潤滑油的粘（zhān）度，可以減少（shǎo）表麵疲勞點蝕的發生（shēng）和擴展。

　　（2）潤滑油的添（tiān）加劑，如油（yóu）性（xìng）劑、極壓添加劑，往往會起到降低摩擦，增大邊界油膜的強度，在一定程度上（shàng）也可以提高齒輪的抗點蝕能力（lì）。但在對添加成分的選擇上也應注意。如果油中（zhōng）存有腐蝕（shí）性物質，會導致金屬齒麵鏽蝕，從而（ér）引發裂紋，另如果油中存在氣泡也會造成齒麵過早的脫（tuō）落。因此，應綜合考慮潤滑油的粘度、添加劑性能等方麵（miàn），盡量避免（miǎn）潤滑油對點（diǎn）蝕照（zhào）成的負麵影響，達到提高齒麵的抗點蝕能力。

　　（3）潤滑方式與（yǔ）供油量對點蝕也有影響。當潤滑油（yóu）達到（dào）粘著極限時，點蝕（shí）傾向隨油量增大而（ér）增加。從防疲勞點蝕出發，供油量不宜過多。供油量過多，會有部分油因在齧合的齒麵間，受到擠壓，從而產（chǎn）生局部高壓，增加接觸應力。同時油（yóu）在高壓作用下滲入裂紋的量也多，促進疲勞（láo）點蝕的發生和發（fā）展。但是為防止粘著，又（yòu）必須有充（chōng）分的流量，所以，應綜（zōng）合全麵考慮供油量的多少，以取得良好的潤滑效果。

　　2　潤滑油對齒輪齒麵膠合的影響

　　膠合（hé）是高（gāo）速重載齒輪（lún）經常發生的一種破壞形式，它（tā）主要是因兩工作齒輪齒麵間的壓力大，瞬時溫度高（gāo），潤滑效果差，造成兩齒麵粘結在一起而形成的（de）。隨著傳動的繼續進（jìn）行，這些粘住的地（dì）方往（wǎng）往會被撕裂，從而在齒麵上沿相對滑動方向形成刻痕，由此降低了齒輪（lún）傳動的平穩性。

　　就（jiù）潤滑而言，潤滑油的粘度、種（zhǒng）類、潤滑方式對膠合均有一定程度的影響（xiǎng）。

　　一般來說，對不含油性（xìng）劑和極壓劑的礦物油，若油的粘度愈高，形成的油膜愈厚，粘附性愈強，容易阻止齒麵的直接接觸，抵抗粘著磨損的能力（lì）愈強。一定粘度（dù）的潤滑油對具有衝擊載荷的齒輪（lún）傳動往往能起緩衝吸振作（zuò）用。另外潤滑油在（zài）承受壓力的情況下，粘度隨壓力增加也會相應增（zēng）大（dà），這種特性對潤滑油膜（mó）的承載能力將會產生較大影（yǐng）響。

　　不同類型的潤滑油對膠合的影響作用（yòng）往往（wǎng）也不一樣。一般的（de）礦物油（yóu），由於其不含油性劑和（hé）極壓劑，它們主要依靠粘性（xìng）在輪齒工作表麵之間產生流體潤滑膜來減輕並防止膠合的（de）產生，這（zhè）類潤滑劑粘度越大防膠合性就（jiù）越好，對（duì）於加入（rù）了油（yóu）性劑的複合（hé）礦物油（yóu），由於油性劑分子的吸附作用（yòng），能形成比（bǐ）純（chún）礦物油更為牢固的邊（biān）界油（yóu）膜，從而用以（yǐ）抵抗膠合，而另一種極壓齒輪油由於油中所含的添加劑能與金屬中的某些成分產生化學反府，可在輪齒工作表麵上生成抗膠合性強的（de）化學反應油膜，這層無機覆蓋油膜（mó）具有較高的強度，能承受較大的載倚，從而抗膠合（hé）能力更強。極壓添加劑的品種和（hé）添加數量不同，對粘著（zhe）的影（yǐng）響也不一樣。一般來說，極壓油比非（fēi）極壓（yā）油抗粘性（xìng）能好。

　　潤滑油的供給（gěi）Z和（hé）潤滑方式（shì）對膠合（hé）也（yě）產生一定的影響。供油越充足，油的膠合極限負載可得以提高。另外，噴（pēn）油方（fāng）式比油浴方式的潤滑（huá）冷卻效果好，油溫（wēn）低（dī），抗粘著磨（mó）損的能力強。從齒輪出側噴（pēn）油，比（bǐ）齧入側（cè）噴油效果好。

　　3　潤滑（huá）油中汙染顆粒對齒輪磨損的影響

　　風（fēng）電齒輪箱因其工作環境，潤滑油中的汙染顆粒有一下常見的四種：

　　（1）設備內殘（cán）留的顆粒，主要是製造和工作初期（qī）磨損（sǔn）所留下的汙染物，包括沒有徹底清理的砂粒，裝配和修理時落入的金屬屑、毛刺、焊渣等。

　　（2）係（xì）統內摩擦副（fù）的金屬磨屑，金屬磨屑是摩擦副表麵在（zài）相對運動過程中，表麵相互摩擦（cā）與磨損而形成的產物。

　　（3）係統在（zài）工作中外界侵入的顆（kē）粒，包括灰塵、細砂等雜質，它們通過兩條途徑進入油路係統，一是空氣濾清器性能不良或網眼太粗；二是（shì）在加注或（huò）更換新油液時，使用的容器（qì）不幹淨或加油口沒有設置濾網。

　　（4）油液衰變產（chǎn）生的（de）微粒，油液在使用過（guò）程中，由於氧化、硫化、硝化及添加劑耗損等原因，產生的摩擦聚合物微粒、纖維物微粒、積碳微（wēi）粒及油渣物微粒。

　　上述這些固體顆粒一旦停（tíng）留在（zài）齒輪箱中就將產生嚴重磨（mó）損，其表現為“衝蝕”磨損、“銼（cuò）削”磨（mó）損（sǔn）、“研磨”磨損三種形式，它們或單獨或共同存在。“衝（chōng）蝕”磨損是指汙（wū）染（rǎn）顆粒隨著高速流動的（de）油液，不斷向油液係統中部件的表麵吹射衝刷，使（shǐ）被衝刷部位受到磨損。汙染顆粒有軟硬之分，軟質（zhì）顆粒的衝蝕磨損使被衝擊部件表麵變形，在表層（céng）下產生缺陷後損壞。硬質顆粒的衝蝕磨損使被衝刷部件表麵材料晶格錯位、滑移，加劇部件疲勞或使材料表麵直接（jiē）被切屑剝離而形成嚴（yán）重磨（mó）損（sǔn）。“銼削”磨損是指嵌在（zài）表麵的硬質顆粒對另一個相對運動的表麵產生的磨損。這種磨損部（bù）件的表（biǎo）麵常有明顯的劃紋與（yǔ）劃傷。“研磨”磨損是指（zhǐ）兩個（gè）相對（duì）運動部件的間隙中，進入與間隙尺寸相近的硬質（zhì）顆粒（lì）。部件運動時，硬質顆粒與運動部件（jiàn）表（biǎo）麵（miàn）相（xiàng）接觸，像研磨劑（jì）一樣對所接觸的配合表（biǎo）麵起（qǐ）著磨削作用，使配合（hé）麵損傷。這種磨損是油液係（xì）統中主要的磨損（sǔn）形式。

　　汙染顆粒是導致齒輪箱失效的一（yī）個重要因素。對於因潤滑油中混入（rù）有泥沙、塵土（tǔ）或因長期沒有經過及時更換而導致輪齒工作表（biǎo）麵產生（shēng）的磨料磨損，可適當降低潤滑油的粘度，從而（ér）對齒麵（miàn）上（shàng）的磨粒有更好的清洗效果。當然，定時清除（chú）油中的沉澱物或更換潤滑油，以及（jí）在潤滑油的（de）循環係統中安（ān）裝過濾設備，也可達到良（liáng）好的減輕磨損的作用。

　　4　油品汙染

　　有此可見，潤滑（huá）油的品質對齒輪箱的壽命至關重要。控製好油品質量（liàng）不（bú）僅能延長齒輪箱的壽（shòu）命，也能減少日常維護的費用。下麵介紹常見的油品汙染。

　　4.1顆粒物汙染

　　顆粒物是（shì）油係統失效（xiào）Z主要的原因。危害Z大的就是尺寸相近或者略大於油係統齒輪間容差的顆粒物。微小的磨（mó）料（liào）顆粒例如沙粒和塵埃進（jìn）入到油係統當中，然後隨著油進入到係統關鍵元件當中，擠入精（jīng）密間（jiān）隙。這導致了係統表麵的微裂，例如，滾珠軸承所受（shòu）的負載和應力循環會造成接觸向的龜裂和研磨，進一步發展會他內部金屬（shǔ）結構（gòu）退化，產（chǎn）生並釋放更大尺寸的碎（suì）片。

　　極端（duān）大量的（de）顆粒物（wù）會對油品中的各種（zhǒng）添（tiān）加劑造成擠壓。如果顆粒物的汙染問題得（dé）不到控製，油品中的添加劑特別是（shì）清（qīng）潔劑和分（fèn）布劑將可能（néng）耗盡。對（duì）於顆粒汙染物而（ér）言，油品所需達到的（de）清潔程度，取決於係統元件的敏感程度，和係（xì）統失效的損失有多大。比如更換元件的費用，停（tíng）機費用和安全責任（rèn）等等。

　　4.2水汙染

　　水是機械（xiè）失效的（de）主要原因之一（yī）。在一些水汙（wū）染嚴重的油係統中，水是機械失效Z主要的原因（yīn）。由於粘度（dù）的（de）降低（dī）和有限的對（duì）水（shuǐ）的負載能力，油品的潤滑性降低。

　　由於水的粘度（dù）和負載能力低，水會降低油的潤滑（huá）性能。當水分出現（xiàn）在高壓處，比如齒（chǐ）輪和軸承，水滴破裂（爆裂），這導致（zhì）了金屬（shǔ）表麵的點蝕，更可能在水蒸氣（qì）暫時趕走油的時候出現金屬和金屬的直接接觸，水中的遊離氫離子更會加（jiā）劇（jù）這一現象（xiàng），氫離子進入元件之間使得金屬變脆，易於損壞，水還（hái）會導致腐蝕，進一步造成金屬表麵的損壞。

　　4.3油（yóu）品降解

　　在絕大多數工業行業，油品降解產物或者軟性汙染物廣泛存在。在液壓和潤滑係統中（zhōng），這些產（chǎn）物就（jiù）是油泥的（de）前身。如果油品由於高溫（wēn），水分和化學汙染（rǎn）物而發生降解，比如銅，油品的組成（chéng）和功能就會發生改變，導致以下（xià）產物的形成：

　　（1）酸

　　（2）聚合物（wù）溶解於熱油之中（就是俗（sú）稱的油泥和脂（zhī）類）

　　（3）清（qīng）漆沉澱析出，沉澱在溫度低一些的機器元件上。清（qīng）漆產物在金（jīn）屬表麵形（xíng）成了一個粘性油膜（mó）層，輕易就能影響精細公差（chà），卡住定向（xiàng）控製閥。硬質（zhì）顆粒物陷（xiàn）入油膜層，形成了一個像砂紙一樣的表麵（miàn），嚴重加劇了（le）係統表麵的磨損。清漆還將影響油品（pǐn）冷卻器，阻塞油品通路和在線過濾器，影響（xiǎng）潤滑等等。

　　4.4酸汙（wū）染

　　酸（suān）作為油（yóu）品降解的副產物存在，或來源於氣體或燃料燃燒，酯類水解等等。油品中的酸需（xū）要控製在一個（gè）合理的範圍，因為酸會對機器產生（shēng）化學腐蝕和縮短油品壽命。

　　風機控製係統中的酯類油液（HFD液（yè）體）水解產生的酸會導致嚴重損害。曾有發現酸值高於新油20倍，對係統元件（jiàn）導致了嚴重的酸腐蝕。在這類液體中酸值可以被一些催化劑（jì）中和，諸如離子交換樹（shù）脂，矽藻土或者鋁氧化物等等。

　　參考文獻

　　[1]祝國棟，文海，高清毅等，風電（diàn）機組齒輪箱潤滑油清潔度控製[J]。風能，2011（6）：72-76.

來源：《引文版：工程技術》2015年（nián）第42月