煤礦機(jī)械傳動(dòng)齒輪失效問題及處理

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摘要：煤礦工作一般都是比較嚴(yán)謹(jǐn)和危險(xiǎn)的工作，煤礦機(jī)械故障不僅影響著工程的進(jìn)度，降低生產(chǎn)效率，也影響著施工人員的生命安全，而傳動(dòng)齒輪的失效問題是煤礦機(jī)械最為常見的問題，所以加強(qiáng)對(duì)傳動(dòng)齒輪失效問題的研究具有重要的意義，文章先分析傳動(dòng)齒輪失效的表現(xiàn)形式，進(jìn)而探索出現(xiàn)這些問題的原因，最后經(jīng)過研究得出避免傳動(dòng)齒輪失效的有效措施。

關(guān)鍵詞：煤礦機(jī)械；傳動(dòng)齒輪；失效；有效措施

在煤礦產(chǎn)業(yè)中，傳動(dòng)齒輪應(yīng)用非常廣泛，是煤礦機(jī)械的一個(gè)重要組成部分，但是煤礦的運(yùn)輸重量一般都很大，在施工過程中，很容易導(dǎo)致超重現(xiàn)象，長時(shí)間高強(qiáng)度的工作就會(huì)導(dǎo)致傳動(dòng)齒輪出現(xiàn)問題，導(dǎo)致機(jī)器癱瘓，影響煤礦的施工作業(yè)，降低生產(chǎn)效率，甚至造成安全隱患。

1傳動(dòng)齒輪的工作環(huán)境及工作特點(diǎn)

煤礦的生產(chǎn)作業(yè)一般都是在礦井中進(jìn)行的，傳動(dòng)齒輪的工作環(huán)境大多都是在地下進(jìn)行生產(chǎn)作業(yè)，井下的環(huán)境比較復(fù)雜惡劣，所以傳動(dòng)齒輪要適應(yīng)井下復(fù)雜的結(jié)構(gòu)情況，因此相對(duì)而言傳動(dòng)結(jié)構(gòu)也復(fù)雜一點(diǎn)。由于煤礦是重型產(chǎn)業(yè)，要求傳動(dòng)齒輪具有比較高的承載能力和性能，礦井一般空間不是很大，所以傳動(dòng)齒輪還要滿足體積小，抗沖擊能力強(qiáng)等特點(diǎn)，傳動(dòng)要求高效率，盡量減少過程中能量的損失。

2傳動(dòng)齒輪失效的表現(xiàn)形式

2.1傳動(dòng)齒輪磨損失效

磨損的程度分為很多種，一般分為：正常的磨損、中度磨損、破壞性磨損、磨料性磨損以及腐蝕性磨損等。一般性的磨損不會(huì)對(duì)齒輪的傳動(dòng)造成重大的影響，比如正常的磨損，這是齒輪傳動(dòng)過程中必然存在的，在齒輪的使用壽命中，不會(huì)造成齒輪失效，這個(gè)磨損是經(jīng)過時(shí)間慢慢磨損的，不影響齒輪的正常轉(zhuǎn)動(dòng)；對(duì)于中度磨損，這個(gè)要比正常的磨損速度快一點(diǎn)，在齒輪傳動(dòng)工作的過程中，可能會(huì)發(fā)出噪音，由于磨損的程度比較大，損失機(jī)械能，會(huì)降低齒輪工作的效率；破壞性磨損，這個(gè)磨損的程度就很大了，齒輪表面會(huì)形成嚴(yán)重的損傷，嚴(yán)重影響傳動(dòng)齒輪工作的效率，破壞了齒輪的結(jié)構(gòu)，大大縮短齒輪的使用壽命；磨料性磨損是指在齒輪中間進(jìn)入了一些顆粒，增大了齒輪間的摩擦系數(shù)，摩擦力增大，加速了齒輪的磨損，可能會(huì)出現(xiàn)齒輪停止轉(zhuǎn)動(dòng)的現(xiàn)象；腐蝕性磨損就是在齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中與周圍的化學(xué)物質(zhì)發(fā)生的反應(yīng)，發(fā)生了齒輪表面的腐蝕，嚴(yán)重影響齒輪的工作效率。

2.2傳動(dòng)齒輪疲勞失效

在加工過程中，齒輪的表面肯定存在初始裂紋，加之傳動(dòng)齒輪工作的過程中應(yīng)力的反復(fù)作用下，造成材料的疲勞，當(dāng)作用的應(yīng)力超出了材料的疲勞極限時(shí)，裂紋就會(huì)延伸擴(kuò)張，加速齒輪的損壞，出現(xiàn)齒輪失效。

2.3傳動(dòng)齒輪膠合失效

齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)需要潤滑油的幫助，在強(qiáng)重力作用下，齒輪間的潤滑油不能及時(shí)的補(bǔ)充，造成兩個(gè)齒輪接觸面的油膜擠破，兩個(gè)金屬齒輪直接接觸在一起，在高速運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，溫度上升，可能造成齒輪的膠合，出現(xiàn)失效。

2.4傳動(dòng)齒輪斷裂失效

齒輪的斷裂意味著徹底不能工作，斷裂分為疲勞斷裂，高負(fù)荷斷裂以及淬性斷裂等。疲勞斷裂就是齒輪在彎曲應(yīng)力的反復(fù)作用下，出現(xiàn)裂痕，當(dāng)應(yīng)力超出了齒輪的疲勞極限時(shí)，裂痕繼續(xù)擴(kuò)張，導(dǎo)致斷裂；高負(fù)荷斷裂是指在高強(qiáng)度的作業(yè)狀態(tài)下，負(fù)荷已經(jīng)超出了齒輪的額定負(fù)荷導(dǎo)致的破壞性斷裂，或者由于腐蝕使得齒輪部分點(diǎn)出現(xiàn)點(diǎn)蝕，導(dǎo)致斷裂等；淬性斷裂是指傳動(dòng)齒輪經(jīng)過熱處理時(shí)產(chǎn)生了過大的內(nèi)應(yīng)力，產(chǎn)生裂紋，外界的壓應(yīng)力與彎曲應(yīng)力的作用下，產(chǎn)生疲勞，當(dāng)超過它的疲勞極限時(shí)就會(huì)促使裂紋延伸，導(dǎo)致淬性斷裂，這種斷裂的特點(diǎn)就是初始斷裂的部位顏色會(huì)有點(diǎn)深，這是氧化的結(jié)果。

3傳動(dòng)齒輪出現(xiàn)失效的具體原因

設(shè)計(jì)階段：由于齒輪工作環(huán)境的特殊性，決定了煤礦機(jī)械齒輪設(shè)計(jì)的特殊性，在設(shè)計(jì)階段，可能忽視了傳動(dòng)齒輪在礦井工作的特殊性，按照傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)來設(shè)計(jì)煤礦機(jī)械傳動(dòng)齒輪，造成傳動(dòng)齒輪不能滿足礦井下高強(qiáng)度，環(huán)境復(fù)雜的要求，達(dá)不到韌度、抗沖擊和耐疲勞的要求，這是導(dǎo)致傳動(dòng)齒輪失效的自身原因之一。齒輪的制造加工階段：即使齒輪的設(shè)計(jì)沒有問題，若在制造加工方面不合格，齒輪一樣會(huì)失效，如果質(zhì)量把控不嚴(yán)格，鍛造時(shí)化學(xué)成分超標(biāo)或者化學(xué)成分有殘留，降低了齒輪的性能，不能滿足工作的需要。例如：在加工過程中C的含量超標(biāo)，就會(huì)增加齒輪的脆性，容易發(fā)生斷裂，造成失效。齒輪的安裝使用階段：不正確的安裝方式同樣會(huì)導(dǎo)致傳動(dòng)齒輪的失效，安裝的位置出現(xiàn)偏差，影響整個(gè)傳動(dòng)齒輪的安全，同時(shí)，傳動(dòng)齒輪的工作需要潤滑油的不斷補(bǔ)充，一旦缺少潤滑油就會(huì)增大摩擦力，降低齒輪工作的效率，增加磨損，導(dǎo)致傳動(dòng)齒輪的失效。

4避免傳動(dòng)齒輪失效的有效措施

根據(jù)上述傳動(dòng)齒輪出現(xiàn)時(shí)效的形式和失效的原因，制定防止傳動(dòng)齒輪失效的有效措施，避免失效問題的出現(xiàn)。

4.1齒輪設(shè)計(jì)階段控制

設(shè)計(jì)階段要充分的對(duì)煤礦齒輪的工作環(huán)境進(jìn)行研究考察，只有充分了解齒輪的工作環(huán)境和工作性能的需要，才能對(duì)齒輪提出合理化的設(shè)計(jì)。根據(jù)煤礦齒輪工作的特殊性，優(yōu)化齒輪的設(shè)計(jì)方案，滿足齒輪抗沖擊力、耐疲勞性以及承載力的要求，進(jìn)行精確的計(jì)算，在符合國家標(biāo)準(zhǔn)的前提下，選擇適合煤礦特殊工作的材料，尤其是鋼材的選用尤為重要，這直接影響著齒輪的強(qiáng)度，最好經(jīng)過研究確定選材，確定潤滑油等，以免后期工作出現(xiàn)漏洞。

4.2齒輪工藝制造階段控制

選材好工藝也好才能保證傳動(dòng)齒輪的質(zhì)量，要嚴(yán)格控制齒輪制造過程中的質(zhì)量，改善制造工藝，提高工藝質(zhì)量。傳動(dòng)齒輪的表面不能過于光滑，研究表明，表面略微粗糙的齒輪要比表面光滑的齒輪使用壽命更長，這個(gè)粗糙度應(yīng)該根據(jù)實(shí)驗(yàn)來確定，合理的控制粗糙度，將齒輪的性能提升到最佳狀態(tài)。

4.3齒輪安裝階段控制

齒輪的安裝看起來很簡單，其實(shí)有比較高的要求，對(duì)于傳動(dòng)齒輪的平衡度、垂直度都是有要求的，而且這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)還很嚴(yán)格，稍微有一點(diǎn)偏差就會(huì)影響整體的性能，所以，在安裝階段應(yīng)該有專業(yè)人士來進(jìn)行指導(dǎo)，運(yùn)用專業(yè)的工具輔助安裝，最大限度的減少齒輪間的摩擦，降低損耗，提高工作效率，延長使用壽命。

4.4齒輪使用及維護(hù)階段控制

在傳動(dòng)齒輪的使用過程中，應(yīng)盡量不要超過傳動(dòng)齒輪的額定負(fù)荷量，潤滑油也要及時(shí)補(bǔ)充，保證傳動(dòng)齒輪是在潤滑油的輔助下工作，此外，潤滑油不能摻入雜質(zhì)，保持純凈，雜質(zhì)進(jìn)入齒輪間會(huì)增大摩擦系數(shù)，影響齒輪的正常工作。設(shè)備的使用過程中應(yīng)該定期維護(hù)保養(yǎng)，并檢查傳動(dòng)齒輪，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并處理問題，對(duì)于可能發(fā)生的問題做到及早預(yù)防，防患于未然，防止出現(xiàn)傳動(dòng)齒輪的失效問題。

5結(jié)束語

煤礦產(chǎn)業(yè)是我國比較重要的一部分，煤礦的產(chǎn)量決定于煤礦機(jī)械的工作效率，影響著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，傳動(dòng)齒輪在煤礦機(jī)械中發(fā)揮著重要的作用，保證傳動(dòng)齒輪的正常工作是保證煤礦機(jī)械正常工作的重要前提，傳動(dòng)齒輪失效是齒輪常見的問題，我們必須對(duì)其進(jìn)行研究，找到避免失效的有效措施，每個(gè)階段嚴(yán)格把關(guān)，將失效概率降到最低，提高生產(chǎn)效率。

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作者：王凱 單位：四川省煤炭設(shè)計(jì)研究院