煤礦機械齒輪失效改進措施探討

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摘要：研究了煤礦機械設(shè)備中齒輪失效的形式，分析了產(chǎn)生齒輪失效的幾個方面的原因，并針對問題提出了改進措施，從而能更好地避免因齒輪失效而造成的煤礦機械故障，延長了機械設(shè)備的使用壽命。

關(guān)鍵詞：煤礦機械;齒輪;失效形式;對策

引言

作為我國經(jīng)濟發(fā)展中的第一能源，煤炭資源的開采發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。在我國眾多煤礦中，大多數(shù)都是在地下進行開采的，機械設(shè)備處在粉塵和噪音的污染下，加之高負荷的工作強度，使機械設(shè)備處在風(fēng)險當(dāng)中，機械設(shè)備中的齒輪就會出現(xiàn)失效現(xiàn)象，對機械設(shè)備的正常運行造成了嚴重的影響。因此，針對煤礦機械設(shè)備齒輪的失效原因提出解決對策是非常迫切的。

1煤礦機械齒輪失效的主要形式

1.1機械齒輪磨損

在煤礦企業(yè)發(fā)展過程中，機械設(shè)備的齒輪會出現(xiàn)嚴重的磨損現(xiàn)象，尤其是一些掘進機械設(shè)備，在采掘煤炭的過程中，由于受到高強度壓力，使得齒輪承受著高負荷壓力，這樣就會出現(xiàn)嚴重的磨損現(xiàn)象。在這個過程中，齒輪出現(xiàn)磨損現(xiàn)象的主要類型有正常磨損、擦傷性磨損、中重度磨損和疲勞性磨損[1]。齒輪經(jīng)過長時間運轉(zhuǎn)后，損耗緩慢，這就會對機械設(shè)備的正常工作性能造成嚴重影響。所以，在煤礦機械設(shè)備的運行過程中，需要將煤礦設(shè)備的磨損量控制在一定范圍內(nèi)，才能夠盡量降低齒輪的磨損，保證煤礦機械設(shè)備的穩(wěn)定運行。

1.2機械設(shè)備齒輪表面疲勞

煤礦機械設(shè)備在運行過程中，由于機械設(shè)備的齒輪反復(fù)受到變應(yīng)力的影響，使得齒輪的材質(zhì)會出現(xiàn)明顯的疲勞現(xiàn)象，對機械設(shè)備的正常運行造成嚴重的影響。在這個過程中，齒輪在受到變應(yīng)力的初期會產(chǎn)生疲勞，當(dāng)變應(yīng)力達到一定強度時，齒輪所承受的強度就會超過材料能夠承受的極限，導(dǎo)致齒輪初始的裂紋不斷擴展。隨著機械設(shè)備的不斷工作，裂紋尺寸也會不斷增大，最終造成齒輪的疲勞磨損[2]。

1.3機械齒輪膠合

在煤礦機械設(shè)備運行的過程中，機械齒輪經(jīng)常會處在超負荷的運行狀態(tài)中，嚙合區(qū)的溫度會不斷升高，機械齒輪也會被擠破，兩個齒輪之間直接接觸，可能會發(fā)生嚴重的軟齒輪起溝現(xiàn)象。與此同時，煤礦機械設(shè)備在勻速運行狀態(tài)下，齒輪之間不容易形成相應(yīng)的油膜，這都對齒輪造成了嚴重的膠合破壞。

1.4機械齒輪塑形流動

煤礦機械設(shè)備運行過程中，機械設(shè)備的齒輪可能會出現(xiàn)塑性流動現(xiàn)象，主要是由于齒輪軟齒部分的金屬發(fā)生變形，如變形不是十分嚴重，就會出現(xiàn)飛邊和齒輪頂部變圓等狀況[3]，這樣就會對齒輪的整體形狀造成影響，使得機械齒輪的表面出現(xiàn)一些波紋，這也是齒輪失效的一種主要形式。

1.5機械齒輪斷裂

齒輪的斷裂，說明該機械齒輪已經(jīng)嚴重喪失了本身的性能，這也是機械設(shè)備運行過程中對齒輪造成的一種極為嚴重的損害，一旦齒輪發(fā)生斷裂，將會引發(fā)嚴重的后果。針對齒輪發(fā)生斷裂的原因，可將齒輪斷裂分為超載荷斷裂、磨損斷裂和疲勞斷裂等幾種重要的形式，在煤礦機械設(shè)備運行過程中，一旦出現(xiàn)齒輪斷裂現(xiàn)象，應(yīng)該及時予以重視，才能保證煤礦機械設(shè)備的穩(wěn)定運行，進而促進煤礦企業(yè)的發(fā)展。

2煤礦機械中齒輪失效的改善途徑

2.1優(yōu)化機械齒輪的設(shè)計方式

煤礦企業(yè)在生產(chǎn)過程中，機械齒輪會經(jīng)常出現(xiàn)失效現(xiàn)象，在不增加齒輪尺寸的條件下，有效地增強齒輪的強度，已經(jīng)成為當(dāng)前研究的一個重點問題。在這個過程中，需要對機械齒輪的設(shè)計方式進行優(yōu)化，進而有效地提高齒輪的承載能力。其中，需要相關(guān)技術(shù)人員對齒輪設(shè)計進行研究，對設(shè)計參數(shù)進行優(yōu)化[4]。在優(yōu)化設(shè)計的過程中，需要對機械齒輪的載荷進行準確計算，并將齒輪的強度計算公式進行改善，保證齒輪的強度達到最高程度。在齒輪加工過程中還應(yīng)保證機械齒輪表面的光滑度，并對齒輪的潤滑參數(shù)進行有效設(shè)置，這樣就提高了機械齒輪的標準化，也避免了機械齒輪由于受到周圍因素的影響而失效，有效地提高機械齒輪的強度和質(zhì)量。此外，設(shè)計人員還應(yīng)該針對現(xiàn)場的實際情況對齒輪進行優(yōu)化設(shè)計，這樣就可以保證機械設(shè)備能夠正常運轉(zhuǎn)，促進煤礦企業(yè)的健康發(fā)展。

2.2選擇適合的機械齒輪材料

為了避免對機械設(shè)備的齒輪造成磨損而增強齒輪失效的風(fēng)險，需要合理選擇齒輪的材料。選擇材料時，需要充分考慮齒輪材料的強度和韌性，并對材料的工藝性加以考慮。在齒輪優(yōu)化設(shè)計工作中，應(yīng)該針對相應(yīng)的參數(shù)進行設(shè)計，以增強齒輪的實用性。在這個過程中，齒輪設(shè)計需要有較強的針對性，選擇強度較高的材料，并采取規(guī)范的方法進行計算，以便能夠更好地提高機械齒輪強度。在我國煤礦機械設(shè)備中，常見的是低碳錳鋼制造的齒輪，這種材料比較耐磨，加熱性能較好，這種材料的齒輪強度和耐磨損程度都有顯著提升，可有效避免機械齒輪出現(xiàn)失效現(xiàn)象。同時，為了提高機械齒輪的韌性，還可以在制造過程中加入了合金化元素，有效提高齒輪的抗磨性能和抗腐蝕性。

2.3改進機械齒輪加工工藝

煤礦機械設(shè)備的齒輪在加工方面存在缺陷，很多機械齒輪在制造過程中，質(zhì)量達不到標準，這就對機械設(shè)備的正常運行造成了影響。所以，為了有效應(yīng)對機械齒輪的失效問題，需要對齒輪的加工工藝進行改進，進而提高齒輪的加工質(zhì)量。在齒輪加工過程中，需要對齒輪的壽命和承受能力進行合理考慮，應(yīng)重視加工工藝的冷熱交換，并對齒輪的加工精度進行有效檢驗。

2.4加強對齒輪表面的強化處理

在煤礦機械設(shè)備運行過程中，造成齒輪的承載能力較差的原因有很多，不僅是齒輪表面硬度會對齒輪的承載能力造成影響，齒輪的表層與齒輪芯部之間過渡區(qū)的剪應(yīng)力也會對齒輪的強度造成影響。增強齒輪強度最好的方法就是采用滲碳淬火技術(shù)，該技術(shù)能夠增強齒輪芯部的強度。在滲碳淬火供應(yīng)之后，可以按照相關(guān)的要求，使用小球來撞擊齒輪表面，才能加強齒輪表面的抗疲勞強度，避免齒輪出現(xiàn)嚴重的失效現(xiàn)象。此外，還應(yīng)該做好齒輪表面的潤滑度，能夠避免齒輪之間相互接觸而出現(xiàn)的變形情況。在潤滑油的選擇上也應(yīng)該注意，針對不同類型的齒輪選擇相應(yīng)的潤滑油類型，才能降低齒輪表面的摩擦力，避免對齒輪造成嚴重的磨損。

3結(jié)語

煤礦機械設(shè)備在使用時，經(jīng)常會出現(xiàn)齒輪失效現(xiàn)象，所以相關(guān)企業(yè)必要要嚴把質(zhì)量關(guān)，利用先進技術(shù)保障煤礦機械設(shè)備的穩(wěn)定運行。

參考文獻

[1]張建靜.煤礦機械傳動齒輪失效問題及對策分析[J].機械管理開發(fā)，2015（10）：85-86；89.

[2]張玉玉.分析煤礦機械傳動齒輪失效形式[J].黑龍江科技信息，2015，23（3）：80.

[3]劉穎.煤礦機械傳動齒輪失效形式分析及改進措施[J].煤炭技術(shù)，2013（1）：38-39.

[4]閆德明.煤礦機械傳動齒輪失效形式分析[J].山西科技，2011（5）：118-119.

作者:武永龍 單位:山西大同同煤集團馬脊梁礦