趙勝輝 張馮章

摘要：通過(guò)形貌觀察、X射線能譜和紅外光譜等手段，分別對(duì)地鐵齒輪箱和高鐵齒輪箱油位觀察窗內(nèi)部附著異物的成分進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果表明，異物成分分別為密封膠和聚四氟乙烯，對(duì)異物的來(lái)源進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞： 油位觀察窗;齒輪箱;異物

油位觀察窗是齒輪箱的重要組成部件，通過(guò)油位觀察窗可以直觀且實(shí)時(shí)的觀察到齒輪箱內(nèi)部潤(rùn)滑油的液面高度，防止?jié)櫥统霈F(xiàn)泄漏等異常問(wèn)題導(dǎo)致齒輪箱無(wú)法正常工作。有機(jī)玻璃（PMMA）、聚碳酸脂（PC）、聚砜樹脂（PSF）等高分子材料具有透光性高、密度小、抗沖擊和耐油脂等優(yōu)點(diǎn)，是目前制備齒輪箱油位觀察窗的主流材料。油位觀察窗內(nèi)表面與潤(rùn)滑油接觸，外表面與外界環(huán)境接觸，同時(shí)由于地鐵和高鐵齒輪箱具有運(yùn)行里程長(zhǎng)、工作環(huán)境復(fù)雜等特點(diǎn)，齒輪箱運(yùn)行一段時(shí)間后觀察窗內(nèi)外表面常會(huì)附著一些異物，影響齒輪箱油位的正常觀察。油位觀察窗外表面附著的異物通常為灰塵、油脂等，在維護(hù)保養(yǎng)時(shí)可以直接清洗去除，但要注意有機(jī)溶劑對(duì)觀察窗材料的侵蝕。內(nèi)表面由于接觸環(huán)境比較單一，很少出現(xiàn)異物附著，當(dāng)出現(xiàn)異物時(shí)，需要停車拆卸才能進(jìn)行處理，操作不便且維護(hù)成本高。通過(guò)對(duì)內(nèi)表面附著異物的成分分析并尋找異物來(lái)源，從而預(yù)防觀察窗內(nèi)部出現(xiàn)異物附著，降低維護(hù)保養(yǎng)成本。各選取一例地鐵齒輪箱和高鐵齒輪箱油位觀察窗內(nèi)部附著的異物進(jìn)行分析，供類似問(wèn)題參考。

1.外觀情況

地鐵齒輪箱油位觀察窗內(nèi)部附著異物情況見(jiàn)圖1（以下簡(jiǎn)稱異物1，觀察窗材質(zhì)為有機(jī)玻璃）。高鐵齒輪箱油位觀察窗內(nèi)部附著異物情況見(jiàn)圖2（以下簡(jiǎn)稱異物2，觀察窗材質(zhì)為聚砜樹脂）。異物附著位置均位于觀察窗內(nèi)部，表明異物均不溶解于潤(rùn)滑油且異物來(lái)自于齒輪箱內(nèi)部，將觀察窗拆卸后對(duì)內(nèi)部附著的異物進(jìn)行分析。

2.樣品處理

由于異物與齒輪箱內(nèi)部潤(rùn)滑油長(zhǎng)時(shí)間接觸，在對(duì)異物進(jìn)行分析前，需要將異物粘附的潤(rùn)滑油去除。將異物1和異物2取下后用干凈的石油醚進(jìn)行清洗、過(guò)濾并干燥。處理后異物1呈灰白色膠狀，見(jiàn)圖3。異物2呈白色顆粒狀，見(jiàn)圖4。

3.X射線能譜檢測(cè)

采用 X射線能譜儀（型號(hào)：牛津51-XMX0009）對(duì)異物元素含量進(jìn)行分析。異物1和異物2的能譜檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1，結(jié)果表明異物1主要含有C、O和Si元素，異物2主要含有C和F元素。結(jié)合異物外觀形貌可以推測(cè)異物1應(yīng)為含Si元素的有機(jī)物，異物2應(yīng)為含有F元素的有機(jī)物。

4.紅外光譜檢測(cè)

采用傅里葉變換紅外光譜儀（型號(hào)：NICOLET iS10）對(duì)異物的官能團(tuán)進(jìn)行分析。異物1的紅外光譜圖見(jiàn)圖5，在700cm-1處觀察到Si-O鍵彎曲振動(dòng)峰，788cm-1處觀察到Si-CH3鍵伸縮振動(dòng)峰，1008～1081cm-1處觀察到Si-O鍵伸縮振動(dòng)峰[1] ，1258cm-1處觀察到Si-CH3鍵對(duì)稱變形振動(dòng)峰，2962cm-1處觀察到C-H鍵伸縮振動(dòng)峰。異物2的紅外光譜圖見(jiàn)圖6，在638 cm-1處觀察到C-F鍵面外搖擺振動(dòng)峰，1148和1203cm-1處觀察到C-F鍵伸縮振動(dòng)峰[2]。

5.成分分析

根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，可以推斷異物1應(yīng)為硅膠類物質(zhì)，將可能與齒輪箱接觸的硅膠類物質(zhì)進(jìn)行比對(duì)檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)Three Bond 1215密封膠的紅外光譜圖（見(jiàn)圖5）、能譜檢測(cè)結(jié)果（見(jiàn)表1）與異物1的紅外光譜特征和主要元素特征一致，因此，異物1應(yīng)是Three Bond 1215密封膠。

根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，異物2的成分為聚四氟乙烯（PTFE）。通過(guò)對(duì)齒輪箱及附近零部件進(jìn)行檢查，可以排除外界聚四氟乙烯材料進(jìn)入齒輪箱內(nèi)部的可能性。通過(guò)查閱資料發(fā)現(xiàn)[3]，由于聚四氟乙烯微粉具有耐高低溫、耐腐蝕、摩擦因數(shù)小等優(yōu)點(diǎn)，常被作為摩擦改進(jìn)劑和抗磨劑在潤(rùn)滑油中使用。因此，推測(cè)聚四氟乙烯來(lái)自于潤(rùn)滑油。

6.結(jié)語(yǔ)

地鐵齒輪箱油位觀察窗內(nèi)部附著異物為Three Bond 1215密封膠。高鐵齒輪箱油位觀察窗內(nèi)部附著異物為聚四氟乙烯。對(duì)于油位觀察窗附著異物的分析，快速且準(zhǔn)確的方法是將其與疑似的來(lái)源物質(zhì)進(jìn)行比對(duì)檢測(cè)，如異物1的分析，但要注意分析前需將異物處理干凈，否則會(huì)干擾檢測(cè)結(jié)果。在沒(méi)有疑似來(lái)源物質(zhì)進(jìn)行比對(duì)檢測(cè)的情況下，可以根據(jù)異物的特征，選擇合適的檢測(cè)手段來(lái)確定異物成分，再推斷其來(lái)自何處。

參考文獻(xiàn)

[1] 王麗莉.白炭黑補(bǔ)強(qiáng)硅橡膠的紅外光譜模擬[J].有機(jī)硅材料，2009（23）：41-46.

[2] 宋明斌，張立祥，黃文浩.聚丙烯腈填充聚四氟乙烯復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)表征及性能[J].高分子材料科學(xué)與工程，2007（23）：92-99.

[3] 張曉宇，劉善邦，彭厚雄.石墨烯和聚四氟乙烯微粉共混物作為潤(rùn)滑油添加劑的摩擦磨損行為研究[J].潤(rùn)滑與密封，2018（43）：15-20.