煤礦機(jī)械齒輪失效改進(jìn)措施探討

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摘要：研究了煤礦機(jī)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(gè)方面的原因，并針對(duì)問題提出了改進(jìn)措施，從而能更好地避免因齒輪失效而造成的煤礦機(jī)械故障，延長(zhǎng)了機(jī)械設(shè)備的使用壽命。

關(guān)鍵詞：煤礦機(jī)械;齒輪;失效形式;對(duì)策

引言

作為我國(guó)經(jīng)濟(jì)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(guó)眾多煤礦中，大多數(shù)都是在地下進(jìn)行開采的，機(jī)械設(shè)備處在粉塵和噪音的污染下，加之高負(fù)荷的工作強(qiáng)度，使機(jī)械設(shè)備處在風(fēng)險(xiǎn)當(dāng)中，機(jī)械設(shè)備中的齒輪就會(huì)出現(xiàn)失效現(xiàn)象，對(duì)機(jī)械設(shè)備的正常運(yùn)行造成了嚴(yán)重的影響。因此，針對(duì)煤礦機(jī)械設(shè)備齒輪的失效原因提出解決對(duì)策是非常迫切的。

1煤礦機(jī)械齒輪失效的主要形式

1.1機(jī)械齒輪磨損

在煤礦企業(yè)發(fā)展過程中，機(jī)械設(shè)備的齒輪會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的磨損現(xiàn)象，尤其是一些掘進(jìn)機(jī)械設(shè)備，在采掘煤炭的過程中，由于受到高強(qiáng)度壓力，使得齒輪承受著高負(fù)荷壓力，這樣就會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的磨損現(xiàn)象。在這個(gè)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(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)后，損耗緩慢，這就會(huì)對(duì)機(jī)械設(shè)備的正常工作性能造成嚴(yán)重影響。所以，在煤礦機(jī)械設(shè)備的運(yùn)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(jī)械設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。

1.2機(jī)械設(shè)備齒輪表面疲勞

煤礦機(jī)械設(shè)備在運(yùn)行過程中，由于機(jī)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(huì)出現(xiàn)明顯的疲勞現(xiàn)象，對(duì)機(jī)械設(shè)備的正常運(yùn)行造成嚴(yán)重的影響。在這個(gè)過程中，齒輪在受到變應(yīng)力的初期會(huì)產(chǎn)生疲勞，當(dāng)變應(yīng)力達(dá)到一定強(qiáng)度時(shí)，齒輪所承受的強(qiáng)度就會(huì)超過材料能夠承受的極限，導(dǎo)致齒輪初始的裂紋不斷擴(kuò)展。隨著機(jī)械設(shè)備的不斷工作，裂紋尺寸也會(huì)不斷增大，最終造成齒輪的疲勞磨損[2]。

1.3機(jī)械齒輪膠合

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

1.4機(jī)械齒輪塑形流動(dòng)

煤礦機(jī)械設(shè)備運(yùn)行過程中，機(jī)械設(shè)備的齒輪可能會(huì)出現(xiàn)塑性流動(dòng)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(yán)重，就會(huì)出現(xiàn)飛邊和齒輪頂部變圓等狀況[3]，這樣就會(huì)對(duì)齒輪的整體形狀造成影響，使得機(jī)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(jī)械齒輪斷裂

齒輪的斷裂，說明該機(jī)械齒輪已經(jīng)嚴(yán)重喪失了本身的性能，這也是機(jī)械設(shè)備運(yùn)行過程中對(duì)齒輪造成的一種極為嚴(yán)重的損害，一旦齒輪發(fā)生斷裂，將會(huì)引發(fā)嚴(yán)重的后果。針對(duì)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(jī)械設(shè)備運(yùn)行過程中，一旦出現(xiàn)齒輪斷裂現(xiàn)象，應(yīng)該及時(shí)予以重視，才能保證煤礦機(jī)械設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，進(jìn)而促進(jìn)煤礦企業(yè)的發(fā)展。

2煤礦機(jī)械中齒輪失效的改善途徑

2.1優(yōu)化機(jī)械齒輪的設(shè)計(jì)方式

煤礦企業(yè)在生產(chǎn)過程中，機(jī)械齒輪會(huì)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(qiáng)齒輪的強(qiáng)度，已經(jīng)成為當(dāng)前研究的一個(gè)重點(diǎn)問題。在這個(gè)過程中，需要對(duì)機(jī)械齒輪的設(shè)計(jì)方式進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)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(duì)齒輪設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化[4]。在優(yōu)化設(shè)計(jì)的過程中，需要對(duì)機(jī)械齒輪的載荷進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算，并將齒輪的強(qiáng)度計(jì)算公式進(jìn)行改善，保證齒輪的強(qiáng)度達(dá)到最高程度。在齒輪加工過程中還應(yīng)保證機(jī)械齒輪表面的光滑度，并對(duì)齒輪的潤(rùn)滑參數(shù)進(jìn)行有效設(shè)置，這樣就提高了機(jī)械齒輪的標(biāo)準(zhǔn)化，也避免了機(jī)械齒輪由于受到周圍因素的影響而失效，有效地提高機(jī)械齒輪的強(qiáng)度和質(zhì)量。此外，設(shè)計(jì)人員還應(yīng)該針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況對(duì)齒輪進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，這樣就可以保證機(jī)械設(shè)備能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)，促進(jìn)煤礦企業(yè)的健康發(fā)展。

2.2選擇適合的機(jī)械齒輪材料

為了避免對(duì)機(jī)械設(shè)備的齒輪造成磨損而增強(qiáng)齒輪失效的風(fēng)險(xiǎn)，需要合理選擇齒輪的材料。選擇材料時(shí)，需要充分考慮齒輪材料的強(qiáng)度和韌性，并對(duì)材料的工藝性加以考慮。在齒輪優(yōu)化設(shè)計(jì)工作中，應(yīng)該針對(duì)相應(yīng)的參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，以增強(qiáng)齒輪的實(shí)用性。在這個(gè)過程中，齒輪設(shè)計(jì)需要有較強(qiáng)的針對(duì)性，選擇強(qiáng)度較高的材料，并采取規(guī)范的方法進(jìn)行計(jì)算，以便能夠更好地提高機(jī)械齒輪強(qiáng)度。在我國(guó)煤礦機(jī)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(qiáng)度和耐磨損程度都有顯著提升，可有效避免機(jī)械齒輪出現(xiàn)失效現(xiàn)象。同時(shí)，為了提高機(jī)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(jìn)機(jī)械齒輪加工工藝

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

2.4加強(qiáng)對(duì)齒輪表面的強(qiáng)化處理

在煤礦機(jī)械設(shè)備運(yùn)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(huì)對(duì)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(huì)對(duì)齒輪的強(qiáng)度造成影響。增強(qiáng)齒輪強(qiáng)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(qiáng)齒輪芯部的強(qiáng)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(qiáng)齒輪表面的抗疲勞強(qiáng)度，避免齒輪出現(xiàn)嚴(yán)重的失效現(xiàn)象。此外，還應(yīng)該做好齒輪表面的潤(rùn)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(rùn)滑油的選擇上也應(yīng)該注意，針對(duì)不同類型的齒輪選擇相應(yīng)的潤(rùn)滑油類型，才能降低齒輪表面的摩擦力，避免對(duì)齒輪造成嚴(yán)重的磨損。

3結(jié)語(yǔ)

煤礦機(jī)械設(shè)備在使用時(shí)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)齒輪失效現(xiàn)象，所以相關(guān)企業(yè)必要要嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，利用先進(jìn)技術(shù)保障煤礦機(jī)械設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

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

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

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

[4]閆德明.煤礦機(jī)械傳動(dòng)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(tuán)馬脊梁礦