煤矿机械传动齿轮失效形式及优化分析

煤矿机械传动齿轮失效形式及优化分析

张昭

廊坊景隆重工机械有限公司 河北省廊坊市

摘要：近些年来，煤矿资源开采过程所采用的现代化技术的水平在不断的提升，煤炭的开采变得越来越机械化、现代化。为了进一步提高煤炭开采的效率，企业在煤炭开采所需机械设备中的投入也进一步加大，主要是煤炭开采设备的研发以及建设投入。在此过程中，煤炭开采的现代化以及机械化也对煤炭开采设备的优良程度提出了更高的要求，而齿轮是煤矿开采设备的重要传动部件，在设备使用过程中，特别容易发生齿轮失效这一现象，这使得煤炭资源的开采效率有所下降。为了进一步提高煤炭资源的开采效率，提升开采的质量，需要对齿轮失效这一问题展开研究。

关键词：煤矿机械；传动齿轮；失效形式；优化

1煤矿机械设备传动齿轮失效形式

1.1齿面疲劳

煤矿机械传动齿轮的表面损伤是齿面疲劳，可分为齿面疲劳损伤和齿面点蚀。疲劳磨损是指煤矿机械设备由于长期运行而产生的磨损和损伤，如落齿面上有大量颗粒物，多数疲劳磨损发生在硬齿面和表面淬火齿轮上；齿面点蚀是指煤矿机械传动齿轮在工作过程中，齿面与高强度的接触。煤矿机械传动齿轮因接触应力超过正常值而超载，导致齿轮出现裂纹。通常，裂纹的最早部分是齿轮的节线。由于齿面应力大，连续作用于齿轮的节线，使叶片状金属落在齿面上，进而损坏齿廓。

1.2齿轮胶合

采煤机械设备在高强度工作过程中，传动齿轮在运作过程时，润滑油或者是机油应用是必不可少的，而这些润滑油或者是机油，会出现在两个齿轮的接触面上，在接触面上可能会出现油膜的挤压以及油膜的破损。这可能会最终导致两个传动齿轮粘合到一起，在之后的运作过程当中，这种粘合可能会被反作用力所破坏，虽说两个传动齿轮不再粘合，但是传动齿轮遭到破坏后，会最终在传统齿轮的金属表面产生一定的划痕。这样的过程的积累，也会最终导致传动齿轮的失效。若在采煤过程当中，传动齿轮运作过程当中，采煤设备的管理人员或者是采煤人员，在使用设备过程当中使用错误的润滑剂，或者是没有采用正确的方法使用润滑剂，而在设备使用过程当中，齿轮又受到过大的外界负荷的话，那么齿合区所受到的温度将会得到进一步的上升，而温度的上升会使得齿合区受到严重的破坏。这会最终导致传动齿轮内部齿轮接触面之间的油膜受到破坏，而阻隔传动齿轮齿面接触之间的油膜受到破坏的话，会导致齿轮接触表面直接接触，在高温以及高负荷的运作过程当中，传动齿轮的齿面甚至会被直接焊接到一起，这就导致了齿轮的胶合以及最终的传动齿轮的失效。在传动齿轮运作过程当中，如若处于高速重载的齿轮传动环境当中，那么传动齿轮的齿面之间可能会由于压力过大以及温度过高且润滑效果较差，最终导致齿轮齿面相互连接。而在低速重载的传动过程当中，两齿轮之间虽说不易产生摩擦发热，或者说摩擦发热所产生的温度较低，这会使得传动齿轮热胶和这一失效形式的出现概率进一步降低。但是值得注意的是，传动齿轮高速重载的运行会导致传动齿轮的齿面受到较大的压力，这也会导致传动齿轮的失效，这种失效叫做传动齿轮的冷胶合。

1.3齿面塑性变形

齿轮表面塑性变形是指齿轮因外部挤压而产生的变形。当生产齿轮材料存在质量问题时，煤矿机械传动齿轮由于长期过载和高速运行，容易产生弯曲，可用于机械设备。例如，主动齿轮和从动齿轮之间存在机械能传递，在相互作用下会使齿轮表面凹陷，导致齿轮表面不平整。当齿轮表面变形严重时，将严重影响煤矿机械传动齿轮的正常工作。

2针对采煤机械传动齿轮失效的建议

2.1材料选取

在进行传动齿轮材料的选取时，首先应当充分分析考虑当前采煤机械设备中传动齿轮的应用情况，分析当前传动齿轮能够承受的接触应力、荷载等。要分析齿轮材料的工艺性能、齿轮材料的韧性以及齿轮材料的强度。与此同时，充分考虑以及借鉴工业发达的城市或是地区的先进经验，参考其在选取齿轮材料方面的经验。在齿轮材料选取时，可以多使用锻钢材料减少铸钢材料。

2.2完善齿轮设计

齿轮设计人员应根据齿轮的工作环境和齿轮的常见故障模式进行齿轮设计，并根据煤矿机械设备的工作环境和常见故障现象进行齿轮的选材和结构设计。例如，在选择齿轮材料时，应提高齿轮的抗弯强度，结合齿面粘结问题，在设计时应提高齿面的抗粘结能力，以保证齿轮的高速运行。针对齿面点蚀问题，改进齿轮设计方案，提高齿面接触强度。有鉴于此，在设计齿轮时，应分析齿轮的形状和失效原因，确定齿轮的抗疲劳性能、硬度和抗弯性能等性能参数，并根据工作环境和机械设备确定齿轮尺寸。另外，矿山的工作环境非常恶劣和复杂，其机械设备需要长期连续运行。因此，煤矿机械传动齿轮的性能参数还需要进一步优化，有关人员应改进参数计算公式，严格控制齿轮制造材料的选择，为高质量的齿轮制造提供保证。

2.3强化表层材料

在传动齿轮运用过程当中，常会出现传动齿轮表面的磨损以及表面裂纹，为了减少此类现象的出现，可以进一步强化传动齿轮的表层材料的性能。在齿轮制造完成之后，对齿轮的表面进行一定的处理，比如说在渗碳淬火以及磨齿之后，采取喷丸强化处理，通过这样的强化处理，减少齿轮的疲劳性损伤，进一步提高传动齿轮的抗疲劳能力。与此同时，采取喷丸处理，能够进一步强化表层材料的性能，能够提高齿轮抵抗破坏性冲击的能力，也能够减少传动齿轮表面点蚀的出现概率，阻止破坏性裂纹的延伸。

2.4使用先进有效的润滑技术

齿轮的润滑和维护是延长齿轮寿命的重要环节，也是保证齿轮有效运行的关键。煤矿机械传动齿轮润滑不及时，造成齿轮润滑不足，高效运行损失严重，导致齿轮失效。因此，合理使用润滑油，减少齿轮磨损，延长齿轮的使用寿命是摆在工作人员面前的紧迫任务。目前大多数工人对润滑油的使用没有针对性，面对不同的设备和工作环境，润滑油的种类没有相应的调整，润滑效果差，不利于提高齿轮的使用寿命。在这方面，工作人员应根据不同的齿轮类型和工作环境，结合实际工作条件，采用有针对性的润滑技术。

2.5正确安装使用

如若传动齿轮的安装精度不够，或者是说没有按照安装标准进行安装的话，也会严重影响传动齿轮的作用，效果可能会影响传统齿轮的使用寿命。安装人员在进行传动齿轮的安装时，应当严格遵循传动齿轮安装规范，在进行传动齿轮的安装时，应当保证传动齿轮的轴心线，传动齿轮与传动齿轮之间的平行度以及轴承之间的间隙满足安装标准。在传动齿轮安装完成之后，其正式投入使用之前，应当让其充分跑合，通过这一操作来检查传动齿轮的安装效果以及使用效果。工作人员在使用采煤机器设备之前，应当认真学习使用操作指南，在使用这些设备期间，要认真按照操作教程执行，严格遵循操作规范，严令禁止机器设备，或者说传动齿轮的超负荷运作。在使用期间，应当定期对传动齿轮进行清洁工作，要清洁传动齿轮表面的污渍以及油脂。与此同时，应当定期对传动齿轮进行维护以及检查，应当检查传动齿轮的磨损以及破裂情况，检查传动齿轮中是否有异物，检查传动齿轮的运作是否符合规范、传动齿轮的运作是否正常等，并及时对传动齿轮进行维修以及替换。

3结论

煤矿机械传动齿轮在煤矿开采过程中起着非常重要的作用。其工作形式与煤矿机械设备的运行有关，不能独立运行。因此，当煤矿机械传动齿轮发生故障时，其影响范围很广。因此，应积极探索煤矿机械传动齿轮优化技术，针对性地采取措施解决故障问题。此外，操作人员应规范自己的工作方法，科学合理地进行煤矿机械传动齿轮的维护和安装，以保证传动齿轮的正常运行，为矿山高效生产提供保障。

参考文献：

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