近年來(lái)，國(guó)內(nèi)勞動(dòng)力成本持續(xù)上升，勞動(dòng)力供給以及產(chǎn)業(yè)升級(jí)的需要，成為中國(guó)制造業(yè)用工業(yè)機(jī)器人替代人工的驅(qū)動(dòng)力，也推動(dòng)了我國(guó)工業(yè)機(jī)器人需求的飛速增長(zhǎng)。 2017年，中國(guó)工業(yè)機(jī)器人保持高速增長(zhǎng)，工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模約為42.2億美元，同比增長(zhǎng)24%。2018年上半年，我國(guó)工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到52.2億美元。當(dāng)前，中國(guó)生產(chǎn)制造智能化改造升級(jí)的需求日益凸顯，工業(yè)機(jī)器人的市場(chǎng)需求依然旺盛。據(jù)IFR統(tǒng)計(jì)，2018年中國(guó)工業(yè)機(jī)器人銷(xiāo)量近15萬(wàn)臺(tái)，市場(chǎng)規(guī)模62.3億美元。中國(guó)已連續(xù)5年成為全球工業(yè)機(jī)器人的最大消費(fèi)市場(chǎng)，我國(guó)工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)正在進(jìn)入加速成長(zhǎng)階段。2012-2017年，我國(guó)工業(yè)機(jī)器人銷(xiāo)量穩(wěn)步增加。2012年，國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)器人銷(xiāo)量?jī)H2.3萬(wàn)臺(tái)； 據(jù)IFR統(tǒng)計(jì)，2018年中國(guó)工業(yè)機(jī)器人銷(xiāo)量14.7萬(wàn)臺(tái)，增長(zhǎng)了近5倍，市場(chǎng)規(guī)模62.3億美元(見(jiàn)表1)。中國(guó)提高工業(yè)機(jī)器人化水平的潛力巨大，汽車(chē)、高端裝備制造和電子電器行業(yè)是工業(yè)機(jī)器人的主要用戶。2018年上半年中國(guó)工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用結(jié)構(gòu)（見(jiàn)圖表2）。
目前工業(yè)機(jī)器人減速機(jī)中可以使用潤(rùn)滑油或潤(rùn)滑脂作為潤(rùn)滑介質(zhì)。潤(rùn)滑油的作用主要在于減少齒輪副在傳動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的熱量，起到散熱作用，保證齒輪充分潤(rùn)滑、減少摩擦，防止齒輪發(fā)生磨損甚至膠合，達(dá)到提高傳動(dòng)效率和承載力的目的?，F(xiàn)代工業(yè)是建立在10um厚的油膜上運(yùn)行的，設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)離不開(kāi)零部件的良好的潤(rùn)滑狀態(tài)。如何運(yùn)用科學(xué)的方法了解機(jī)器人減速機(jī)潤(rùn)滑油品的工作狀態(tài)，如：黏度、黏度指數(shù)、水分、酸值等理化指標(biāo)是否處于正常范圍；是否選用了合適的潤(rùn)滑油品；油品的污染程度如何等。這些確保工業(yè)機(jī)器人設(shè)備健康安全運(yùn)轉(zhuǎn)十分重要。
據(jù)權(quán)威數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球因更換潤(rùn)滑失效導(dǎo)致的磨損及失效的零部件而引起的損失，需要每年花費(fèi)數(shù)十億美元。歐美、日本等先進(jìn)制造業(yè)國(guó)家在上世紀(jì)70年代，通過(guò)科學(xué)的油液監(jiān)測(cè)對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行系統(tǒng)的潤(rùn)滑管理。
水是潤(rùn)滑油在使用過(guò)程中遇到的最主要也是最復(fù)雜的污染物，其污染機(jī)理仍處于研究之中。由于潤(rùn)滑油自身具有一定的吸水性，因此，使用工況和環(huán)境都會(huì)對(duì)其產(chǎn)生不容忽視的影響。在用潤(rùn)滑油所處的環(huán)境和工況使進(jìn)水現(xiàn)象不可避免，大多都會(huì)使?jié)櫥桶l(fā)生物理或化學(xué)變化,極端情況下會(huì)對(duì)設(shè)備潤(rùn)滑產(chǎn)生非常嚴(yán)重的后果。所以，設(shè)備潤(rùn)滑管理過(guò)程中對(duì)在用潤(rùn)滑油而言需，關(guān)注的焦點(diǎn)應(yīng)當(dāng)放在減少或控制水分的進(jìn)入、判定水分是否存在并檢測(cè)其含量、盡快分離并除去水分三個(gè)方面。
芮研機(jī)器人技術(shù)通過(guò)長(zhǎng)期的工業(yè)機(jī)器人維護(hù)實(shí)踐，開(kāi)展工業(yè)機(jī)器人潤(rùn)滑油品的檢測(cè)與監(jiān)測(cè)工作，有助于我們幫助客戶準(zhǔn)確了解以下設(shè)備狀況；
1）潤(rùn)滑油品狀態(tài)
通過(guò)分析油品的質(zhì)量狀況，判定油品是否需要更換，可以確保油品在被充分利用的情況下不損害機(jī)器，節(jié)約資源，保障企業(yè)環(huán)境友好與可持續(xù)發(fā)展(見(jiàn)圖1)。
2）污染情況
潤(rùn)滑油在潤(rùn)滑過(guò)程會(huì)受到來(lái)自周?chē)h(huán)境的污染，如灰塵、水以及工藝過(guò)程中的污染，設(shè)備持續(xù)在這種污染環(huán)境中，污染會(huì)不斷加劇，從而導(dǎo)致機(jī)器劣化和故障。及時(shí)地發(fā)現(xiàn)異常污染物，可以指導(dǎo)我們采取必要措施抑制或防治持續(xù)污染。
3）減速機(jī)磨損。
運(yùn)轉(zhuǎn)不良的設(shè)備可以造成磨粒的指數(shù)增長(zhǎng)。磨粒檢測(cè)和分析可以及早發(fā)現(xiàn)潛在安全隱患，以指導(dǎo)我們進(jìn)行必要的維護(hù)決策與措施實(shí)施，以確保設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
潤(rùn)滑油常規(guī)理化性能分析是根據(jù)潤(rùn)滑劑本身性能的變化，來(lái)判斷機(jī)械的磨損狀態(tài)，可以防止因潤(rùn)滑不良而導(dǎo)致的故障。實(shí)踐證明，潤(rùn)滑劑的性能與機(jī)械設(shè)備的磨損狀態(tài)，設(shè)備的使用壽命有著密切的關(guān)系。通過(guò)對(duì)潤(rùn)滑劑進(jìn)行理化性能指標(biāo)的監(jiān)測(cè)，可以達(dá)到對(duì)機(jī)械的磨損狀態(tài)進(jìn)行間接監(jiān)測(cè)的目的，可以防止因潤(rùn)滑材料的衰敗而導(dǎo)致的機(jī)械故障與零件磨損。
在眾多理化指標(biāo)里，今天我們主要針對(duì)工業(yè)機(jī)器人減速機(jī)潤(rùn)滑油水污染進(jìn)行分析。
水分
水分是指油液中摻雜的水量，油液中的水分會(huì)降低油膜的強(qiáng)度，發(fā)生乳化變質(zhì)，長(zhǎng)期使用會(huì)造成設(shè)備的點(diǎn)蝕；也會(huì)使某些添加劑分解沉淀，甚至降低添加劑的功效，從而導(dǎo)致潤(rùn)滑油形成淤渣；此外由于水對(duì)鋼鐵的親和力要比潤(rùn)滑油大，分離出來(lái)的水附在金屬的表面就會(huì)加速設(shè)備的腐蝕等。
水對(duì)設(shè)備的直接影響是導(dǎo)致銹蝕和腐蝕從而加速磨損，水進(jìn)入潤(rùn)滑油會(huì)改變油品的黏度導(dǎo)致油膜強(qiáng)度降低，加速油品的氧化、添加劑的水解使氧化安定性、極壓抗磨性、清凈分散性等基本性能減弱喪失，導(dǎo)致油品的抗泡性能變差使?jié)櫥到y(tǒng)產(chǎn)生大量的泡沫而降低潤(rùn)滑效果。還會(huì)導(dǎo)致金屬材質(zhì)的氣蝕和氫脆效應(yīng)。
主要危害如下：
●銹蝕和腐蝕:
通常情況下銹蝕都有水的參與,甚至潤(rùn)滑油中的溶解水也會(huì)對(duì)銹蝕產(chǎn)生影響，水會(huì)直接和金屬表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成氧化物，還會(huì)和油中的酸性化合物共同作用使金屬表面產(chǎn)生腐蝕，在有磨粒存在的條件下加速磨損，并且銹蝕和腐蝕顆粒本身就是典型的磨損顆粒，同時(shí)游離水在熱的金屬表面閃蒸會(huì)導(dǎo)致點(diǎn)蝕。
●油膜強(qiáng)度降低:
潤(rùn)滑油除了具有一定的黏溫特性外，還具有一定的黏壓特性，即當(dāng)使用壓力增加時(shí)潤(rùn)滑油的黏度也會(huì)增大，從而對(duì)摩擦副起到了一定的保護(hù)作用，但是水并不具備這樣的特性，它的黏度隨壓力變化而變化極其微小，所以當(dāng)水進(jìn)入潤(rùn)滑油后減弱了潤(rùn)滑油的黏壓特性，從而使摩擦副產(chǎn)生接觸疲勞導(dǎo)致疲勞磨損(在鐵譜分析中表現(xiàn)為典型的疲勞剝塊)。
●添加劑失效:
水是種極性較強(qiáng)的溶劑型化合物，而潤(rùn)滑油中絕大部分添加劑也都是極性化合物，根據(jù)相似相溶的原理，一旦水進(jìn)入潤(rùn)滑油中就會(huì)和這些極性添加劑發(fā)生反應(yīng)，一方面使其水解或加速其耗解而失去作用，尤其是抗氧劑、極壓抗磨劑、清凈劑、抗乳劑、防銹劑等功能劑,并且會(huì)產(chǎn)生不溶物堵塞濾網(wǎng)或加速磨損，另一方面會(huì)在潤(rùn)滑系統(tǒng)分水的過(guò)程中隨之流失，加速油品氧化安定性衰減及造成環(huán)境污染。
●油品起泡:
水進(jìn)入潤(rùn)滑油會(huì)降低油品的表面張力，從而惡化油品的空氣釋放性和消泡性，導(dǎo)致油品夾帶空氣而起泡，如果油品中夾帶的空氣無(wú)法及時(shí)釋放或在表面形成穩(wěn)定的泡沫，會(huì)進(jìn)一步加速油品的氧化，還會(huì)使油品的傳熱性能、油膜強(qiáng)度、流動(dòng)性等性能大幅降低。
●潤(rùn)滑油霉變:
水是細(xì)菌和真菌等微生物生長(zhǎng)的促進(jìn)劑，如果長(zhǎng)時(shí)間存在于潤(rùn)滑油中，就會(huì)產(chǎn)生大量的微生物質(zhì)并懸浮于油品中，使油品產(chǎn)生異味或堵塞濾網(wǎng),而且微生物本身或其代謝產(chǎn)物也具有一定的腐蝕性。
●水蒸汽氣蝕:
如果水蒸汽到達(dá)潤(rùn)滑系統(tǒng)的低壓區(qū)，水蒸汽的氣泡就會(huì)擴(kuò)張分散于油中,而當(dāng)其突然進(jìn)入高壓區(qū)時(shí)就會(huì)瞬間產(chǎn)生聚爆，類(lèi)似于微柴油化，撞擊摩擦副使其表面產(chǎn)生氣蝕。
●氫脆:
氫脆是目前摩擦學(xué)界研究的熱門(mén)領(lǐng)域，而氫的來(lái)源有可能就是水,或者是在水的作用下發(fā)生電解和腐蝕而產(chǎn)生的，研究表明當(dāng)水通過(guò)毛細(xì)作用進(jìn)入微觀疲勞裂隙和自由基的金屬接觸時(shí)，在高壓狀態(tài)下，水會(huì)裂解產(chǎn)生氫，氫脆作用會(huì)加速微觀裂隙的進(jìn)一步開(kāi)裂而導(dǎo)致最終的磨損。
●水洗作用:
對(duì)潤(rùn)滑脂而言,水污染會(huì)導(dǎo)致潤(rùn)滑脂變軟流失，造成潤(rùn)滑系統(tǒng)因缺脂而干磨或密封性下降。
水污染的預(yù)防
當(dāng)需要潤(rùn)滑的設(shè)備處于潮濕或含水的操作環(huán)境中，控制潤(rùn)滑系統(tǒng)進(jìn)水就成為設(shè)備潤(rùn)滑的重中之重。預(yù)防水污染的最好辦法就是讓水遠(yuǎn)離潤(rùn)滑系統(tǒng),但實(shí)踐過(guò)程中要想實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)難度極大。所以,為了防止環(huán)境中的水和濕氣進(jìn)入而污染潤(rùn)滑系統(tǒng)，一般采取的措施如下:
1)新油交割時(shí)要對(duì)水分進(jìn)行檢測(cè)，如果發(fā)現(xiàn)水含量超標(biāo)不可加人系統(tǒng);
2)儲(chǔ)存過(guò)程中采取合理的措施防止水和濕氣進(jìn)入包裝物中;
3)及時(shí)檢查設(shè)備潤(rùn)滑系統(tǒng)的密封，防止其泄露及水和濕氣進(jìn)入;
4)加注時(shí)防止水分或雨水侵入潤(rùn)滑油。更為重要的是在加注操作前，應(yīng)考慮加注部件的結(jié)構(gòu)及潤(rùn)滑方式，再進(jìn)行專(zhuān)業(yè)加注，進(jìn)而防止密封失效造成外部水分侵入。
5)設(shè)備運(yùn)行中應(yīng)及時(shí)分析原因檢查關(guān)節(jié)潤(rùn)滑部位的密封部件的工作情況，并排除故障;
良好的設(shè)備潤(rùn)滑有助于提高生產(chǎn)效率并降低設(shè)備及能量損耗，使?jié)櫥橘|(zhì)免受水污染是設(shè)備潤(rùn)滑管理的核心內(nèi)容之一，采取有效方法檢測(cè)污染水含量是油液檢測(cè)的重要環(huán)節(jié)，及時(shí)去除污染水分是持續(xù)保障潤(rùn)滑劑充分發(fā)揮作用的關(guān)鍵步驟。這三個(gè)方面應(yīng)該引起設(shè)備管理人員的足夠重視，避免因小失大，甚至造成不可逆轉(zhuǎn)的損失。
延伸閱讀：默芮達(dá)品牌始建于2008年，企業(yè)致力于為高端細(xì)分潤(rùn)滑市場(chǎng)提供高性能的精益潤(rùn)滑產(chǎn)品與精益潤(rùn)滑服務(wù)解決方案。特別是在工業(yè)機(jī)器人潤(rùn)滑用油領(lǐng)域，以機(jī)器人為單元管理，匹配默芮達(dá)專(zhuān)用油脂包，精確到關(guān)節(jié)軸，提升機(jī)器人維護(hù)保養(yǎng)效率，減少企業(yè)采購(gòu)與儲(chǔ)備潤(rùn)滑油品種類(lèi)，也避免了錯(cuò)用潤(rùn)滑油脂的幾率。人性化設(shè)計(jì)包裝，精準(zhǔn)科學(xué)，杜絕了不必要浪費(fèi)，助力企業(yè)潤(rùn)滑管理精細(xì)化。默芮達(dá)工業(yè)機(jī)器人油脂包已經(jīng)獲得了諸多工業(yè)機(jī)器人企業(yè)用戶的信賴與認(rèn)可。諸如農(nóng)夫山泉、奧克化學(xué)、金萃激光、海泰科特精密材料、索魯馨自動(dòng)化、京瓷利優(yōu)比、龍工、奧邁機(jī)器人、大陸汽車(chē)電子、康克萊自動(dòng)化、邦堯自控、中航工業(yè)、長(zhǎng)城汽車(chē)、華域車(chē)身、日立電梯、愛(ài)馳新能源汽車(chē)等知名制造企業(yè)。
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