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電梯傳動潤滑油使用現狀及發展趨勢

2013-11-07

李智
（甘肅省石油化工設計院，蘭州　730030）
　　摘　要：介紹了國內電梯傳動系統的主要類型及潤滑油的使用情況，分析了我國在該領域今后的發展趨勢。
　　關健詞：電梯；傳動；潤滑油
　　前言
　　近幾年，我國城市化進程明顯加快，一座座高層建筑如雨后春筍般在大江南北拔地而起，而電梯作為高層建筑中不可缺少的運輸設備，在人們的日常生活中正發揮著越來越重要的作用。在此形勢下，我國電梯制造業也獲得了長足的發展，目前已有制造廠家200多家，年產量近3.0×104臺，保有量約3.0×105臺，成為僅次于日本、美國之后的第三大電梯生產國。同時，國內電梯在機械設計、運行控制系統等方面已達到或接近水平，電梯的安全性、舒適性有了很大提高。
　　然而，與電梯行業發展形勢不相適應的是，電梯傳動系統潤滑油的選用還存在許多問題，行業內部未能形成統一標準，市場上提供的油品也良莠不齊，已落后于曳引機技術的發展，這必然會影響到電梯的使用壽命及安全性。
　　1　國內電梯傳動系統主要類型
　　Z常見的電梯傳動系統是電機輸入動力，經過曳引傳動傳輸到轎箱，使之產生直線運動。電梯傳動系統按傳動方式可分為有齒傳動和無齒傳動，其中有齒傳動由于工藝成熟，控制簡單而大量被采用，是目前國內Z常見的電梯傳動方式，約占98%以上；無齒傳動對電機的要求較高，制造費用大，在高速電梯中使用較多，目前市場上較難見到。常見電梯傳動系統類型及所用潤滑油見表1。
表1 電梯傳動類型及使用的潤滑油
　　我國目前90%以上的電梯采用蝸輪蝸桿傳動，其他傳動類型，如行星無機房電梯、液壓電梯以及無齒傳動電梯近幾年也有了較大的發展，顯示出一定的生命力。
　　2　電梯傳動潤滑油的性能要求
　　對于有齒傳動電梯而言，其曳引機潤滑油的作用在于減少蝸輪蝸桿副或其他齒輪摩擦副在傳動過程中產生的熱量，起到散熱作用，保證齒輪充分潤滑，減少摩擦，達到提高傳動效果和承載力的目的。
　　現代有齒傳動曳引機的齒輪箱結構緊湊，加油量較少（約5-10kg），載荷變化大，電梯的運行又無規律，因此要求潤滑油不僅要具有優良的極壓抗磨性，還應具有運行和啟動瞬間在齒輪表面建立起有足夠強度油膜的能力。總的來說，對電梯傳動潤滑油的性能要求主要有以下幾點：
　　①優良的粘溫性能和低溫性能，保證在齒輪箱溫度變化時，能充分潤滑蝸輪蝸桿副，并能清潔齒面；
　　②優良的極壓抗磨性，較高的載荷系數（C＞30kg/cm2）；
　　③良好的油性，摩擦系數小，油膜強度大；
　　④傳動效率高，使用壽命長；
　　⑤優良的化學穩定性，對銅部件無腐蝕。
　　對于無齒傳動電梯，由于去掉了減速系統（即齒輪箱），曳引輪直接安裝在曳引軸上，通過大量的磁極對數和頻率控制元件實現低頻而獲得所要求的轉速，因而對潤滑油的需求量極少，僅使用少量潤滑脂或牽引油。
　　液壓電梯使用有一定清潔度要求的抗磨液壓油，除要求油品具有適宜的粘度、優良的粘溫特性以及抗磨性外，還要求對液壓系統元件無腐蝕、不阻塞、散熱特性好等優點。另外由于液壓電梯的油箱一般位于地面以下，泄漏不可避免，因此，要求液壓油有較好的可生物降解性，以免污染環境。
　　3　國內電梯傳動潤滑油使用現狀
　　20世紀80年代初，由于受國內油品技術的限制，電梯行業的整體用油水平不高，大量普通齒輪油、機械油、氣缸油 甚至軋鋼機油都被使用在蝸輪蝸桿副曳引機中。隨著電梯技術的發展，曳引機齒輪箱結構日趨緊湊，梯速不斷提高，載荷也越來越大，這些油品 已明顯不能滿足新的潤滑要求，由此也出現了一些曳引機蝸輪蝸桿副磨損，甚至發生膠合、抱桿等事故。到80年代中，國內研制成功了L-CDE普通蝸輪蝸桿油及L-CDE/P極壓型蝸輪蝸桿油。當時這2種油品的研制是為了滿足冶金系統引進的大型軋機壓下系統蝸輪蝸桿副的潤滑。
　　由于蝸輪蝸桿油的研制成功，在一定程度上滿足了冶金系統的用油需要，也緩解了電梯曳引機潤滑油緊缺的矛盾，因此被電梯行業大量采用。但是，由于蝸輪蝸桿油研制的目的在于解決大型軋機壓下系統的潤滑，并未充分考慮到電梯曳引機的實際工況以及材質、載荷參數等因素，因此在使用中暴露出一些不適應于電梯曳引機的問題，如腐蝕、傳動效率低、承載能力不足等。為了改變這一狀況，蘭州煉油化工總廠在極壓蝸輪蝸桿油的基礎上研制出了電梯專用油，并于1986年通過了機械工業部鄭州機械研究所研制的ZDT200A型曳引機臺架評定，執行標準為Q/LZJS2010。該電梯專用油是在蝸輪蝸桿油的基礎上經過改性，并配以添加劑調合而成，具有較好的油性，承載能力大于30kg/cm2，比一般礦物油提高傳動效率4%以上。由于嚴格控制了硫、磷等元素含量，Z大限度地減少了對銅部件蝸輪的腐蝕，可使曳引機蝸輪蝸桿壽命大大延長，質量達到國外同類產品水平。該產品在國內的使用正在逐步推廣。
　　近幾年國內新型蝸輪蝸桿副的研究工作也取得了一定進展，有的已經成功地應用到電梯曳引機中。例如有人提出采用圓孤圓柱蝸輪蝸桿減速器可提高承載能力50%-100%，效率提高10%-15%，這項技術已獲得國家專利，并已應用到一些電梯及扶梯的生產中。但總的來看，由于電梯行業至今還沒有制訂出有關電梯專用油的標準和規范，該行業不少制造、保養單位仍在使用不規范的油品，使一些電梯的隱患仍然存在。在蝸輪蝸桿電梯專用油的應用方面，與國外仍有一定差距。
　　其他有齒傳動類型，如正齒輪、行星齒輪、正齒傘齒輪、諧波傳動和擺線齒輪的齒輪箱可使用L-CKD重負荷工業齒輪油，國內可完全自供，油品質量與國外同類油品相當。
　　液壓電梯目前常用的傳動介質是抗磨液壓油，即L-HM油，油品質量水平與國外產品相當，可實現用油國產化。
　　4　發展趨勢分析
　　從國內目前潤滑油生產情況來看，已基本具備了提供高質量油品、滿足電梯行業高速發展的配套能力；也初步具備了與國外同類產品競爭的技術基礎。目前，一是電梯行業急需規范用油標準；二是電梯行業與油品行業需要加強技術合作和交流。這樣，國內電梯用油才會有更快的發展。
　　從電梯傳動潤滑油目前的發展走向看，國外電梯曳引機用油已完成了從礦物型向合成型的轉化。合成型電梯油由通過化學方法合成的高分子化合物作為基礎油，再配以專用添加劑調和而成，除含有碳、氫元素外，還含有氧、硅等其他元素，具有 一些礦物油型基礎油所達不到的優良性質，因此它對于改善電梯潤滑性能具有極大幫助。其產品有Shell的Tivela oil以及Mobil的Clygoyle系列等。合成型電梯油較礦物油型電梯油有以下優點：
　　①化學穩定性好，油性強，電梯在高速或低速運行時能在齒面保持流體動力潤滑，防止齒面磨損；
　　②具有好的高溫性能和熱氧化安定性，允許在較高溫度下使用；
　　③優良的粘溫性能及低溫性能，粘度指數高，傾點更低，適用于嚴寒地區及溫度變化較大地區使用；
　　④較低的牽引系數，減少蝸輪蝸桿相對滑動時產生的熱量，防止齒輪過熱。
　　合成型電梯傳動潤滑油在高速運行的電梯中具有無可比擬的優勢。隨著我國基礎油生產水平的提高，這類合成型電梯潤滑油在我國的研制開發會有較大的發展。在液壓電梯傳動潤滑油方面，高水基、生物可降解和純水傳動技術是研究發展的方向，目前這些技術在國外雖然有一定的發展，但應用場合有限，還沒有被大量引入液壓電梯工業中。有一些公司作了有益的探索性工作，取得了一些經驗，如瑞士的Beringer公司和德國的Leistritz公司等已開始試驗性的應用。國內目前在浙江大學流體傳動及控制國家重點實驗室開始進行純水傳動技術的基礎研究和工程應用研究。相信不久的將來，會有大量可降解液壓油以及高水基，甚至純水被應用到液壓電梯的傳動系統中，以替代目前使用的液壓油。
　　5　結語
　　對電梯傳動潤滑油的研制和開發將隨著高層建筑及電梯的發展，日益凸顯其重要性，其開發前景有賴于各行業間緊密的技術合作。隨著我國經濟的持續健康發展，相信電梯專用潤滑油的開發和應用會有良好的前景。
來源：《石油商技》第19卷第6期 2001年12月