發(fā)布時間：2022-07-13 10:27:39
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的1篇煤礦機械傳動齒輪失效問題及處理，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
引言
從客觀現(xiàn)實來看，我國礦山機械事故的發(fā)生概率大，最根本的原因在于對齒輪機械的故障分析水平低。從另一方面來看，由于井下工程建設(shè)生產(chǎn)的環(huán)境十分惡劣，對工程生產(chǎn)會產(chǎn)生直接的影響，與此同時在生產(chǎn)的建設(shè)過程中，對人的身體也會產(chǎn)生直接傷害。在井下的生產(chǎn)中，機械的使用通常是在白天進行的，而工人也是以三班倒形式進行輪流工作，這些客觀因素都會直接導(dǎo)致機械更容易出現(xiàn)故障，如果不能做到及時的維護，那么對日常工作將產(chǎn)生極其惡劣的影響。
1傳動齒輪失效的成因分析
現(xiàn)代井下運輸基本上都依靠齒輪運輸作為主要的運輸基礎(chǔ)支持。而齒輪的常見性問題成因則主要分為以下幾點。
1）磨損。井下煤礦運輸，主要由于地質(zhì)條件的影響，其工作量十分大，這樣就導(dǎo)致齒輪經(jīng)常處于高負荷狀態(tài)下工作。而這些都會加重工作的負擔(dān)，導(dǎo)致在生產(chǎn)中產(chǎn)生較大影響。而齒輪磨損，則成為了最主要的損傷形式之一。在進行基層生產(chǎn)的過程中，通過層面的生產(chǎn)使用方法，也會加重齒輪的使用壽命。而在運輸中，過長的皮帶運輸機制，也大大加重了工作負擔(dān)。因此在井下運輸中，齒輪的消耗是十分快的，而在建設(shè)過程中，齒輪的磨損，也會直接影響到生產(chǎn)的可持續(xù)性。
2）表面金屬疲勞。金屬疲勞顧名思義是齒輪表面或內(nèi)部出現(xiàn)的一種材料損傷情況，對于持續(xù)性的高效率生產(chǎn)，齒輪的金屬內(nèi)部構(gòu)造會產(chǎn)生一定的拉傷，主要成因就是因為在生產(chǎn)的過程中，生產(chǎn)力超過了齒輪的額定荷載上線，從而導(dǎo)致內(nèi)部出現(xiàn)裂紋，而生產(chǎn)過程中，這些裂紋就會導(dǎo)致齒輪的斷裂，嚴重損害了井下生產(chǎn)傳動系統(tǒng)的安全性。
3）塑性流動。塑性變形會導(dǎo)致嚴重的飛邊現(xiàn)象產(chǎn)生，對周邊的生產(chǎn)等也會產(chǎn)生影響。由于齒面失去了部分的作用效果，在使用中就會導(dǎo)致出現(xiàn)人字形的魚尾狀皺紋，并導(dǎo)致整體結(jié)構(gòu)的滑動。
4）斷裂問題。斷裂意味齒輪都將失去使用作用。在生產(chǎn)中，齒輪發(fā)生斷裂的原因有很多，斷裂導(dǎo)致的問題則影響嚴重。其中最主要的斷裂原因分別為疲勞損傷斷裂、負荷斷裂、磨損斷裂以及淬煉斷裂等。出現(xiàn)以上問題的主要因素在于，制造加工的過程中沒有嚴格按照相關(guān)質(zhì)量標準進行澆筑制造。導(dǎo)致在生產(chǎn)后，齒輪中出現(xiàn)較大的缺陷，在使用中引起了一系列的嚴重影響。其次在安裝的使用過程中，沒有選擇較大的使用標準，導(dǎo)致在生產(chǎn)的過程中，齒輪長時間處于超高負荷的生產(chǎn)之中。
2提高礦用機械齒輪使用時間的主要措施
針對礦山機械的日常使用中，由于極易出現(xiàn)磨損問題，在日常的使用中，需要從以下幾點進行注意，并在使用中進行及時維護，才能夠確保安全生產(chǎn)。
1）應(yīng)用短圓柱型的滾子，輔助齒輪進行傳動運輸，保證在齒輪的日常運行中，能夠安全有效地進行生產(chǎn)，而在這一類的生產(chǎn)中，需要通過對技術(shù)上的科研改進，進而確保整體生產(chǎn)的有效性。在生產(chǎn)過程中，煤礦的機械齒輪其轉(zhuǎn)動控制作用，對于緩解機械生產(chǎn)中的消耗，都有較高的減緩作用，這樣對煤礦的日常生產(chǎn)都能夠有效降低其生產(chǎn)的成本。在生產(chǎn)的過程中，通過對煤礦機械齒輪的有效控制，能夠在現(xiàn)代技術(shù)的帶動下，為工作提供有效的生產(chǎn)形勢。
2）利用短圓柱滾子的結(jié)構(gòu)特點，在使用轉(zhuǎn)輪進行外圈固定的過程中，不僅能夠有效增強滾柱的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，同時也能夠更好地促進柱子的潤滑良好性，而采取輪齒的鉆孔排距，在運輸?shù)倪^程中，由于阻力的調(diào)控，也能夠在一定的運輸量上降低功率的損耗。這樣不僅減少了對工程施工的施工要求，在電損耗上，也有效地減少了對齒輪的消耗。在減少齒輪損耗的過程中，采取有效的系統(tǒng)運輸裝置，能夠在延續(xù)煤礦機械的運轉(zhuǎn)中，提供更為有效的電能損耗減免效益，其減少的頻率與安裝調(diào)試過程中的使用情況呈現(xiàn)一定的正比例關(guān)系。在使用的過程中，從煤礦機械的齒輪潤滑油能否保證滾子順暢性進行分析，內(nèi)圈和軸距之間，其圓柱式滾子，能夠更好地保證施工的質(zhì)量標準。
3）煤礦運輸機械的齒輪中短圓柱滾子的數(shù)量。在對煤礦機械的短圓柱滾子型號的確定過程中，針對運輸?shù)奶攸c進行型號確定，其選擇需要遵循以下幾點。首先，煤礦機械的齒輪從短圓柱滾子的數(shù)量進行確定，歸納其中可能出現(xiàn)的諸多失誤，并以此來完成整體機械的模型設(shè)計。在設(shè)計的過程中，分析煤礦機械的齒輪短圓柱滾子數(shù)量，以對其中的典型性進行確定。礦山機械的功率通常較高，所以在進行工作的運行過程中，其負荷也比較大，所以在進行型號的選擇上，一般需要控制在k＝10的基礎(chǔ)以上，其中k＝10是滿足基本使用定律的根本。為保證在生產(chǎn)張軸承的承重效應(yīng)符合工作需求，需要對不符合的零部件進行取締。
4）針對機械齒輪的潤滑處理。不論在何種環(huán)境下使用大型機械，對齒輪的潤滑都是保證機械正常運行的根本所在。而針對煤礦井下操作環(huán)境中的惡劣性，對齒輪的潤滑更為重要，在進行齒輪的潤滑過程中，從齒輪和軸承的抗震性、抗沖擊性、精準性等多個方面進行考慮后，方可進行精密潤滑，保證軸承的承受力，在日常的操作范圍之內(nèi)。井下作業(yè)過程中，由于大量的粉塵、潮濕空氣，對金屬元器件的損傷要遠遠高于地面。與此同時，地下的電離平衡與地面不同，這都會直接影響到工作面的生產(chǎn)作業(yè)，而在生產(chǎn)作業(yè)的過程中，惡劣的環(huán)境也會加重這一生產(chǎn)的機械部件。所以及時有效的潤滑工作，對機械零部件的使用壽命，以及井下生產(chǎn)都有不錯的促進作用。大型礦井下，對機械工作量大的設(shè)備，應(yīng)當(dāng)保持其齒構(gòu)件在生產(chǎn)工作中的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，這樣才能夠確保生產(chǎn)工作的有序進行。
3結(jié)語
在全面機械化生產(chǎn)發(fā)展趨勢下的煤礦井下生產(chǎn)中，皮帶運輸機的使用是必然的結(jié)果。在皮帶運輸機的使用中，齒輪的使用是最為普遍的一種形式。滾筒形式，以及轉(zhuǎn)軸和軸承結(jié)構(gòu)都使用了大量的金屬設(shè)備，這些設(shè)備在井下作業(yè)中，由于受到惡劣環(huán)境的影響，其使用壽命受到了極大的威脅，同時也給井下生產(chǎn)的安全進行，產(chǎn)生了極大影響。只有有效地減少此類機械的失效故障，才能夠保證生產(chǎn)的有序進行，同時才能夠確保井下工作人員的生命安全。
作者：張建靜 單位：太原理工大學(xué) 同煤集團安全監(jiān)管五人小組
摘要：煤礦工作一般都是比較嚴謹和危險的工作，煤礦機械故障不僅影響著工程的進度，降低生產(chǎn)效率，也影響著施工人員的生命安全，而傳動齒輪的失效問題是煤礦機械最為常見的問題，所以加強對傳動齒輪失效問題的研究具有重要的意義，文章先分析傳動齒輪失效的表現(xiàn)形式，進而探索出現(xiàn)這些問題的原因，最后經(jīng)過研究得出避免傳動齒輪失效的有效措施。
關(guān)鍵詞：煤礦機械；傳動齒輪；失效；有效措施
在煤礦產(chǎn)業(yè)中，傳動齒輪應(yīng)用非常廣泛，是煤礦機械的一個重要組成部分，但是煤礦的運輸重量一般都很大，在施工過程中，很容易導(dǎo)致超重現(xiàn)象，長時間高強度的工作就會導(dǎo)致傳動齒輪出現(xiàn)問題，導(dǎo)致機器癱瘓，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傳動齒輪的工作環(huán)境及工作特點
煤礦的生產(chǎn)作業(yè)一般都是在礦井中進行的，傳動齒輪的工作環(huán)境大多都是在地下進行生產(chǎn)作業(yè)，井下的環(huán)境比較復(fù)雜惡劣，所以傳動齒輪要適應(yīng)井下復(fù)雜的結(jié)構(gòu)情況，因此相對而言傳動結(jié)構(gòu)也復(fù)雜一點。由于煤礦是重型產(chǎn)業(yè)，要求傳動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，所以傳動齒輪還要滿足體積小，抗沖擊能力強等特點，傳動要求高效率，盡量減少過程中能量的損失。
2傳動齒輪失效的表現(xiàn)形式
2.1傳動齒輪磨損失效
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。一般性的磨損不會對齒輪的傳動造成重大的影響，比如正常的磨損，這是齒輪傳動過程中必然存在的，在齒輪的使用壽命中，不會造成齒輪失效，這個磨損是經(jīng)過時間慢慢磨損的，不影響齒輪的正常轉(zhuǎn)動；對于中度磨損，這個要比正常的磨損速度快一點，在齒輪傳動工作的過程中，可能會發(fā)出噪音，由于磨損的程度比較大，損失機械能，會降低齒輪工作的效率；破壞性磨損，這個磨損的程度就很大了，齒輪表面會形成嚴重的損傷，嚴重影響傳動齒輪工作的效率，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，可能會出現(xiàn)齒輪停止轉(zhuǎn)動的現(xiàn)象；腐蝕性磨損就是在齒輪轉(zhuǎn)動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，嚴重影響齒輪的工作效率。
2.2傳動齒輪疲勞失效
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，裂紋就會延伸擴張，加速齒輪的損壞，出現(xiàn)齒輪失效。
2.3傳動齒輪膠合失效
齒輪的轉(zhuǎn)動需要潤滑油的幫助，在強重力作用下，齒輪間的潤滑油不能及時的補充，造成兩個齒輪接觸面的油膜擠破，兩個金屬齒輪直接接觸在一起，在高速運轉(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，裂痕繼續(xù)擴張，導(dǎo)致斷裂；高負荷斷裂是指在高強度的作業(yè)狀態(tài)下，負荷已經(jīng)超出了齒輪的額定負荷導(dǎo)致的破壞性斷裂，或者由于腐蝕使得齒輪部分點出現(xiàn)點蝕，導(dǎo)致斷裂等；淬性斷裂是指傳動齒輪經(jīng)過熱處理時產(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就會促使裂紋延伸，導(dǎo)致淬性斷裂，這種斷裂的特點就是初始斷裂的部位顏色會有點深，這是氧化的結(jié)果。
3傳動齒輪出現(xiàn)失效的具體原因
設(shè)計階段：由于齒輪工作環(huán)境的特殊性，決定了煤礦機械齒輪設(shè)計的特殊性，在設(shè)計階段，可能忽視了傳動齒輪在礦井工作的特殊性，按照傳統(tǒng)的設(shè)計來設(shè)計煤礦機械傳動齒輪，造成傳動齒輪不能滿足礦井下高強度，環(huán)境復(fù)雜的要求，達不到韌度、抗沖擊和耐疲勞的要求，這是導(dǎo)致傳動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)計沒有問題，若在制造加工方面不合格，齒輪一樣會失效，如果質(zhì)量把控不嚴格，鍛造時化學(xué)成分超標或者化學(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，就會增加齒輪的脆性，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導(dǎo)致傳動齒輪的失效，安裝的位置出現(xiàn)偏差，影響整個傳動齒輪的安全，同時，傳動齒輪的工作需要潤滑油的不斷補充，一旦缺少潤滑油就會增大摩擦力，降低齒輪工作的效率，增加磨損，導(dǎo)致傳動齒輪的失效。
4避免傳動齒輪失效的有效措施
根據(jù)上述傳動齒輪出現(xiàn)時效的形式和失效的原因，制定防止傳動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)計階段控制
設(shè)計階段要充分的對煤礦齒輪的工作環(huán)境進行研究考察，只有充分了解齒輪的工作環(huán)境和工作性能的需要，才能對齒輪提出合理化的設(shè)計。根據(jù)煤礦齒輪工作的特殊性，優(yōu)化齒輪的設(shè)計方案，滿足齒輪抗沖擊力、耐疲勞性以及承載力的要求，進行精確的計算，在符合國家標準的前提下，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齒輪的質(zhì)量，要嚴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，這個粗糙度應(yīng)該根據(jù)實驗來確定，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，其實有比較高的要求，對于傳動齒輪的平衡度、垂直度都是有要求的，而且這個標準還很嚴格，稍微有一點偏差就會影響整體的性能，所以，在安裝階段應(yīng)該有專業(yè)人士來進行指導(dǎo)，運用專業(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齒輪使用及維護階段控制
在傳動齒輪的使用過程中，應(yīng)盡量不要超過傳動齒輪的額定負荷量，潤滑油也要及時補充，保證傳動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)進入齒輪間會增大摩擦系數(shù)，影響齒輪的正常工作。設(shè)備的使用過程中應(yīng)該定期維護保養(yǎng)，并檢查傳動齒輪，及時發(fā)現(xiàn)問題并處理問題，對于可能發(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)量決定于煤礦機械的工作效率，影響著經(jīng)濟的發(fā)展，傳動齒輪在煤礦機械中發(fā)揮著重要的作用，保證傳動齒輪的正常工作是保證煤礦機械正常工作的重要前提，傳動齒輪失效是齒輪常見的問題，我們必須對其進行研究，找到避免失效的有效措施，每個階段嚴格把關(guān)，將失效概率降到最低，提高生產(chǎn)效率。
作者：王凱 單位：四川省煤炭設(shè)計研究院
摘要：近些年以來，煤礦生產(chǎn)的整體規(guī)模正在迅速擴大。對于全過程的煤礦生產(chǎn)來講，傳動齒輪都應(yīng)當(dāng)構(gòu)成關(guān)鍵部件。然而如果忽視了正確操作以及后期保養(yǎng)，那么傳動齒輪將會減損自身的性能，嚴重時還將損壞齒輪。因此可見，對于各種類型的機械傳動齒輪都要探析損壞原因，然后給出與之相適應(yīng)的解決對策。
關(guān)鍵詞：煤礦機械傳動齒輪；損壞原因；解決方式
在各種類型的煤礦機械中，傳動齒輪都構(gòu)成不可或缺的關(guān)鍵部件，傳動齒輪本身包含了支撐構(gòu)件與傳動構(gòu)件的兩個部分。具體來講，傳動部件涉及到齒輪副與傳動軸，而支撐部件通常涉及到軸承與箱體。經(jīng)過長期運行，如果不慎操作那么某些齒輪將會遭受相對頻繁的磨損，在情況嚴重時還將損壞整個齒輪。
1齒輪損壞的根本原因
具體來講，傳動齒輪如果出現(xiàn)了損壞，那么根源應(yīng)當(dāng)包含如下：首先是不當(dāng)?shù)倪x材與設(shè)計。與其他類型的機械裝置相比，煤礦機械本身處在獨特的井下環(huán)境中，外在環(huán)境整體上是相對惡劣的。受到上述狀況的影響，機械齒輪也很容易遭受損毀，因而體現(xiàn)了顯著的缺陷[1]。究其根源，就在于針對傳動齒輪具體在選材時沒有慎重進行，以至于選購了劣等的建材。除此以外，如果欠缺一致性的選材標準，那么與之相應(yīng)的齒輪性能也將遭受影響。其次是熱處理與加工制造的不完善。從現(xiàn)狀來看，某些廠商由于忽視了齒輪熱處理以及其他的加工流程，因而無法符合最根本的齒輪性能指標。例如：針對鍛造齒輪如果不慎重處理，那么很有可能引發(fā)齒輪氣孔或者其他不良現(xiàn)象。除此以外，齒面硬度如果沒有符合最根本的均勻程度，則根本原因就在于淬火操作不慎導(dǎo)致了裂紋。受到較大內(nèi)應(yīng)力的影響，某些部件還可能出現(xiàn)破裂。對于各種類型的傳動齒輪而言，齒面具有的表面粗糙度都是各不相同的，與之有關(guān)的齒輪壽命以及承載性能也會呈現(xiàn)顯著差異[2]。再次是不慎進行操作。某些煤礦設(shè)備本身并不符合特定的配置，具體在操作時也沒有慎重選擇所需的測量儀器。在上述狀況下，安裝齒輪就很難符合最根本的質(zhì)量標準。具體在實踐中，典型缺陷就在于平行度與水平度不夠達標，或者出現(xiàn)了過小的中心距。傳動齒輪經(jīng)過長期性的運行，對此就要予以更換油脂并且定期完成全方位的清理。然而如果忽視了上述的清理，那么齒輪就很有可能表現(xiàn)為缺油、漏油或者夾雜煤渣等不良現(xiàn)象，或者由于欠缺潤滑而減損了自身的性能。特殊情況下，傳動齒輪還可能突然斷裂，膠合處也會產(chǎn)生磨損。
2探求解決方式
煤礦機械如果要保障正常運轉(zhuǎn)，關(guān)鍵應(yīng)當(dāng)落實于傳動齒輪的定期保養(yǎng)。齒輪一旦遭受了某些損傷，與之相應(yīng)的機械效能也將因此而減損。為了改進現(xiàn)狀，針對各種類型的傳動齒輪都要予以全面的處理，因地制宜探求可行的解決措施：
2.1選擇優(yōu)質(zhì)的材料
在開展煤礦生產(chǎn)中，針對機械傳動齒輪有必要選擇優(yōu)質(zhì)的部件與材料，確保齒輪本身具備優(yōu)良的性能。這是由于，傳動齒輪承受著相對較強的沖擊荷載，如果不慎進行處理那么將會減損齒輪本身的耐久性。通常情況下，傳動齒輪應(yīng)當(dāng)符合1200MPa的最大彎曲限度以及1600MPa的接觸耐久性。如果要延長壽命并且保證齒輪強度，則有必要優(yōu)化相關(guān)工藝，因地制宜確定潤滑參數(shù)并且算出精確的齒輪荷載。例如近些年以來，很多煤礦企業(yè)在傳動齒輪內(nèi)部加入了沖擊荷載較強的低碳合金鋼，因而有助于優(yōu)化齒輪本身具備的淬透性與耐磨性。
2.2密切關(guān)注熱處理環(huán)節(jié)以及加工環(huán)節(jié)
傳動齒輪無法避免遭受頻繁性的磨損，為了避免過于頻繁的磨損，對于此種類型的齒輪就應(yīng)當(dāng)致力于完善熱處理，在此前提下降低粗糙度。一般情況下，針對傳動齒輪如果要優(yōu)化進行加工，關(guān)鍵在于改進刀具與零件本身，運用磨削工藝或者其他工藝來消除過高的粗糙度。除此以外，技術(shù)人員還可以選擇滲碳淬火的手段來優(yōu)化熱處理的各個流程，確保符合更高層次的韌性與硬度，優(yōu)化各種工況性能。在必要的時候，還需運用噴丸強化的方式加以改進，提升彎曲強度并且優(yōu)化齒輪性能。
2.3正確安裝傳動齒輪
傳動齒輪本身包含了較多的部件，為此在檢修齒輪或者更換齒輪時，對于此種類型的齒輪都要予以精確的安裝，確保齒輪具備更好的機械強度。從現(xiàn)狀來看，很多企業(yè)對此選擇了噴丸強化的措施，這是由于此種措施有助于優(yōu)化疲勞強度，對于耐久極限進行了適度的延長。對于齒面如果要進行加工，那么關(guān)鍵在于消除刀痕。此外，對于封閉式的傳動齒輪還需保證優(yōu)良的潤滑度，慎防出現(xiàn)漏油的不良現(xiàn)象，對于傳動齒輪有必要定期予以檢查。
3結(jié)語
經(jīng)過綜合分析可知，傳動齒輪應(yīng)當(dāng)屬于煤礦機械中十分關(guān)鍵的一類構(gòu)件。然而實際上，傳動齒輪所處的井下環(huán)境相對惡劣，因此尤其有必要關(guān)注維修與養(yǎng)護。未來在實踐中，煤礦企業(yè)還需更加關(guān)注解決齒輪損壞的措施與手段，在探析損壞原因的前提下致力于消除齒輪運行的各種弊病和缺陷。
作者：張弛 單位：山西煤礦安全監(jiān)察局安全技術(shù)中心
一、齒輪失效的形式及其原因
1.齒面膠合齒輪在傳輸動力或促使機械轉(zhuǎn)動的過程中由于物體之間的相互運動產(chǎn)生的摩擦?xí)a(chǎn)生很高的熱量，尤其是在長期不停息的高速重載運轉(zhuǎn)的情況下，高溫很有可能將于齒輪接觸的金屬或其他材料與齒輪表面相融合，造成齒面膠合的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象會造成齒輪外形的缺失或變形，從而降低甚至缺失其傳遞功能。
2.齒面磨損齒面磨損主要分為兩種情況，一種是齒輪在工作狀態(tài)下，齒輪與接觸零件之間的磨合造成的磨損；另一種是機械所處的環(huán)境造成，煤礦機械的工作環(huán)境本身就存在很多的固體顆粒，這些顆粒會造成齒輪的磨損，齒輪表面的的粗糙度也會影響齒面磨損的程度。
3.齒面塑性變形齒輪的制作材料并不具備足夠的強度，在重載高速的擠壓下也會造成齒輪的變形。從動齒和主動齒之間動力的傳遞，彼此之間都存在力的作用，它們彼此相互擠壓，接觸的表面很容易造成凹凸不平的表面，這種變形程度足夠影響齒輪的正常工作。
二、齒輪的改進
設(shè)計者在設(shè)計齒輪之時，根據(jù)該齒輪在不同場合的運用來確定齒輪所選用的各種材料，更加有利于齒輪在該環(huán)境下工作。針對齒輪失效的五種常見的失效現(xiàn)象有特定的應(yīng)對措施，主要是根據(jù)齒輪的工作環(huán)境決定齒輪的材料組成和外形結(jié)構(gòu)的設(shè)計。例如為了降低齒輪折斷的可能性，則需要加強輪齒的抗彎曲強度；為了避免齒面點蝕，則需要提高齒面接觸疲勞強度；對于在高速重載環(huán)境下工作的齒輪應(yīng)該將齒面抗膠合能力作為重點設(shè)計對象。
1.設(shè)計原則齒輪失效直接影響煤礦機械的正常運轉(zhuǎn)，在煤礦機械中齒輪的大小有一定的規(guī)格，在不同的機械設(shè)備中一般都有一定的限制，因此設(shè)計之初，就是在齒輪大小基本保持不變的條件下加強抗接觸疲勞能力、抗彎曲能力和硬度等性能，以提高齒輪的質(zhì)量和使用壽命。對于煤礦機械所需承擔(dān)的重量較大，根據(jù)強度、載荷、材料、外形、結(jié)構(gòu)齒面粗糙度等多方面的因素，經(jīng)過精密的計算和先進的技術(shù)促使齒輪達到煤礦工作的要求，從根本上提高齒輪的使用壽命。
2.正確操作工人對于齒輪的正確安裝和使用是保證齒輪正常運轉(zhuǎn)的前提。煤礦工作需要承擔(dān)很大的負載，因此在齒輪安裝時和定期檢修時都要保證齒輪的承載強度達到煤礦工作的條件。齒輪不僅僅需要考慮到承載能力，還有表面光滑度、輪齒的硬度等多方面都需要達到相關(guān)的標準；主動輪和從動輪要合理的結(jié)合在一起，避免不必要的磨損，損耗齒輪的壽命；還有就是一定要定期對齒輪進行檢修，盡可能避免因齒輪帶來的故障導(dǎo)致機械停轉(zhuǎn)。
3.潤滑劑的使用現(xiàn)今，煤礦施工現(xiàn)場中齒輪的運轉(zhuǎn)往往沒有使用潤滑劑的慣性或者不重視潤滑劑的功效。我們應(yīng)該發(fā)揮潤滑劑的作用，而不是一知半解的不考慮環(huán)境、齒輪型號、機械型號等多種因素就使用一種潤滑劑，這種現(xiàn)狀不可能達到預(yù)期的效果，會縮短齒輪原有的使用壽命、加快磨損效率，從整體上拉低齒輪的功效，影響煤礦機械的工作效率。我們的工作人員應(yīng)該根據(jù)科學(xué)理論和實際經(jīng)驗總結(jié)出不同型號、季節(jié)、工作環(huán)境等使用不同的潤滑劑，并輸入相關(guān)的數(shù)據(jù)庫，便于維修時作為參考案例，從而延長齒輪的使用壽命。
4.提高整體的技術(shù)設(shè)備齒輪質(zhì)量的提升最終是為了提高煤礦的工作效率，從而提高生產(chǎn)效益，但是齒輪僅僅是需要提高的一部分，在整個煤礦企業(yè)當(dāng)中，還需要將強機械設(shè)備的現(xiàn)今水平和提升管理水平。齒輪的質(zhì)量也需要煤礦企業(yè)管理的監(jiān)管系統(tǒng)的把關(guān)，它需要對于煤礦相關(guān)機械、零件的嚴格監(jiān)控，保證硬件設(shè)備的質(zhì)量問題；齒輪的作用是機械能的傳遞，直接作用于煤礦的相關(guān)機械，若是機械設(shè)備質(zhì)量不過關(guān)或仍是老式的設(shè)備，盡管齒輪質(zhì)量達到先進的水平，也只是雞肋，起不到任何作用。煤礦企業(yè)只有整體水平的提升，才能使各個組成部分相互促進，共同進步。
三、結(jié)束語
綜上所述，齒輪的失效主要有五種常見的形式，有的是齒輪本身的質(zhì)量問題，也有機械問題，還有周遭環(huán)境的影響，除此之外也有管理水平問題等多方面主客觀的問題。煤礦一直是高危作業(yè)，被保險列為特殊行業(yè)，其安全性和可靠性都需要極度的加強，小到齒輪的質(zhì)量問題，再到機械的先進性問題，大到企業(yè)管理問題都需要引起足夠的重視，甚至是國家的監(jiān)管等諸多方面，以保證煤礦企業(yè)的安全性和經(jīng)濟性，從而推動煤礦企業(yè)的進步。
作者：譚明坤 單位：通化礦業(yè)（集團）有限責(zé)任公司
【摘要】分析了磨損、傳動齒輪表面疲勞、膠合、塑性流動以及斷裂等煤礦機械傳動齒輪常見失效形式，同時探討了傳動齒輪自身設(shè)計原因、制造加工原因以及傳動齒輪安裝使用不當(dāng)?shù)让旱V機械傳動齒輪失效原因，以期為提升煤礦機械傳動齒輪質(zhì)量提供一些參考，延伸煤礦機械傳動齒輪使用壽命。
【關(guān)鍵詞】煤礦機械;傳動齒輪失效;形式;原因
目前我國煤礦機械設(shè)備故障頻發(fā)，對此，應(yīng)當(dāng)加強對煤礦機械各種傳動齒輪的失效形式以及原因的風(fēng)險，降低煤礦機械設(shè)備事故發(fā)生率，確保煤礦機械設(shè)備的正常運行，提升煤礦企業(yè)生產(chǎn)效率，推動煤礦企業(yè)的不斷發(fā)展。
1.煤礦機械傳動齒輪常見失效形式
1.1 磨損
煤礦機械傳動齒輪在運行過程中，通常會由于磨損，而導(dǎo)致煤礦機械傳動齒輪出現(xiàn)失效。通常情況下，煤礦機械傳動齒輪主要表現(xiàn)為正常磨損、中度磨損、破壞性磨損以及磨料性磨損等磨損現(xiàn)象。正常磨損在煤礦機械傳動齒輪預(yù)期壽命內(nèi)不會影響齒輪的正常使用性能。在煤礦機械傳動齒輪使用過程中，齒輪接觸表面上金屬較快的損耗，這便是中度磨損。煤礦機械傳動齒輪在運行過程中，通常會由于齒輪的嚙合中進入細顆粒，使得齒面沿滑動方向呈短線狀劃痕，損壞齒面，使得煤礦機械傳動齒輪出現(xiàn)破壞性磨損，影響煤礦機械傳動齒輪的使用壽命。
1.2 傳動齒輪表面疲勞
煤礦機械傳動齒輪在運行過程中，通常會由于煤礦機械傳動齒輪表面或表面下存在裂紋生核，或者是交變應(yīng)力反復(fù)作用而產(chǎn)生材料的疲勞，應(yīng)力超出了材料的疲勞極限，而使得煤礦機械傳動齒輪發(fā)生裂紋擴展。破壞性點蝕和疲勞剝損是煤礦機械傳動齒輪表面疲勞的主要形式。煤礦機械傳動齒輪在運行過程中，齒面接觸應(yīng)力根據(jù)脈動循環(huán)變化的，若齒面接觸應(yīng)力超過材料的接觸疲勞極限時，載荷多次重復(fù)作用于齒面表層，就會產(chǎn)生細小的疲勞裂紋，這些疲勞裂紋通常始于輪齒節(jié)線以下點蝕，這種麻點形成應(yīng)力的增高，從而使得麻點間的金屬疲勞引起齒廓的破壞，從而導(dǎo)致煤礦機械傳動齒輪出現(xiàn)破壞性點蝕。頂棱或沿齒頂從齒面上脫落下的顆粒較大是煤礦機械傳動齒輪疲勞削損的主要特點，通常情況下，煤礦機械傳動齒輪疲勞剝損大多發(fā)生在表面淬火的齒輪或硬齒面的齒輪，降低煤礦機械傳動齒輪承載能力，從而降低煤礦機械傳動齒輪的質(zhì)量和使用壽命。
1.3 膠合
煤礦機械傳動齒輪在使用過程中，通常會由于潤滑油脂的使用不當(dāng)或煤礦機械傳動齒輪超負荷工作，使得煤礦機械傳動齒輪嚙合區(qū)溫度升高，同時在重載作用下輪齒接觸面的油膜被擠破，可能導(dǎo)致兩輪齒的金屬面熔焊在一起，導(dǎo)致軟齒部分接觸面沿滑動方向被撕下而起溝，在低速重載下，齒面間的潤滑油膜不易形成也會產(chǎn)生膠合破壞。
1.4 塑性流動
煤礦機械傳動齒輪塑性流動失效形式主要表現(xiàn)為塑性變形、起波紋以及起皺。煤礦機械傳動齒輪在運行過程中，輪齒嚙不合理會形成沖擊負荷，產(chǎn)生輪齒較軟齒部分金屬的塑性變形，從而使得煤礦機械傳動齒輪發(fā)生失效。煤礦機械傳動齒輪在運行過程中，潤滑不充分、重載或振動而造成滑動粘附的摩擦，會導(dǎo)致煤礦機械傳動齒輪齒面上形成和滑動方向成垂直的波紋，使得煤礦機械傳動齒輪發(fā)生失效。煤礦機械傳動齒輪在使用過程中，通常會由于潤滑不足或超負荷，使得煤礦機械傳動齒輪齒面在滑動方向出現(xiàn)皺紋，從而使得煤礦機械傳動齒輪出現(xiàn)失效。
1.5 斷裂
煤礦機械傳動齒輪在運行過程中，通常會由于斷裂而使得煤礦機械傳動齒輪發(fā)生失效。通常情況下，煤礦機械傳動齒輪的斷裂主要表現(xiàn)為疲勞斷裂、磨損斷裂、超負荷斷裂以及淬裂。煤礦機械傳動齒輪在運行過程中，循環(huán)彎曲應(yīng)力超過材料的極限應(yīng)力，便會使得煤礦機械傳動齒輪出現(xiàn)疲勞斷裂。煤礦機械傳動齒輪在運行過程中，由于嚴重剝落、點蝕或嚴重的磨料性磨損等嚴重磨損，使得煤礦機械傳動輪齒的強度降低到輪齒斷裂極限以下，從而使得煤礦機械傳動齒輪出現(xiàn)磨損斷裂。煤礦機械傳動齒輪在運行過程中，突然沖擊負荷會使得煤礦機械傳動齒輪齒面一個端角度誤差，造成載荷的集中，從而使得煤礦機械傳動齒輪出現(xiàn)輪齒斷裂。
2.煤礦機械傳動齒輪失效原因
2.1 傳動齒輪自身設(shè)計原因
一些煤礦機械傳動齒輪由于自身設(shè)計原因，使得煤礦機械傳動齒輪在使用過程中出現(xiàn)失效。通常情況下，煤礦機械傳動齒輪主要為低速重載齒輪，煤礦機械傳動齒輪的使用環(huán)境相對惡劣，使得煤礦機械傳動齒輪對設(shè)計要求相對較高。目前，一些煤礦機械傳動齒輪設(shè)計參數(shù)和技術(shù)要求針對性相對較弱，同時專項科研和實驗不到位，使得煤礦機械傳動齒輪設(shè)計無法與煤礦機械的實際工況和使用條件緊密結(jié)合。一些大煤礦機械傳動齒輪在設(shè)計過程中，在分析計算齒輪接觸疲勞強度時，仍然采用傳統(tǒng)的公式，即以交變應(yīng)力作用下測定試樣的斷裂循環(huán)次數(shù)而制定的反復(fù)應(yīng)力與全負荷下的循環(huán)次數(shù)關(guān)系曲線作為疲勞設(shè)計依據(jù)，然而煤礦機械傳動齒輪在使用過程中通常會受到各類工藝因素和工況因素共同作用，使得煤礦機械傳動齒輪必然會與齒輪試樣的表面質(zhì)量存在著一定差異。一些煤礦機械傳動齒輪在設(shè)計過程中由于生產(chǎn)材質(zhì)設(shè)計不當(dāng)，直接影響煤礦機械傳動齒輪的承載能力，從而降低煤礦機械傳動齒輪的質(zhì)量和使用壽命，使得煤礦機械傳動齒輪出現(xiàn)失效。
2.2 制造加工原因
一些煤礦機械傳動齒輪在加工制造過程中存在一些缺陷，使得煤礦機械傳動齒輪的質(zhì)量達不到相關(guān)要求。一些鑄造大齒輪在生產(chǎn)過程中存在化學(xué)成分偏析、非金屬夾雜物、氣孔以及砂眼等缺陷，直接影響煤礦機械傳動齒輪質(zhì)量和使用壽命。一些煤礦機械傳動齒輪在制造過程中采用的材料性能和熱處理性能達不到相關(guān)標準，加上煤礦機械傳動齒輪調(diào)質(zhì)處理的齒面硬度達不到設(shè)計技術(shù)要求，在進行淬火處理時，齒面硬度不均勻，使得煤礦機械傳動齒輪積存較大內(nèi)應(yīng)力，使得煤礦機械傳動齒輪承載能力受到影響，降低煤礦機械傳動齒輪質(zhì)量。
2.3 傳動齒輪安裝使用不當(dāng)
一些煤礦機械傳動齒輪在安裝過程中，缺乏完善的安裝技術(shù)規(guī)范，一些煤礦機械在安裝過程中，缺乏完備的測量儀器，通常靠經(jīng)驗進行安裝施工，使得煤礦機械傳動齒輪安裝無法滿足齒輪安裝技術(shù)要求和質(zhì)量相關(guān)標準。煤礦機械一些新裝齒輪由于時間相對較緊的緣故，缺乏充分的跑合，一旦煤礦機械傳動齒輪運轉(zhuǎn)聲音基本正常便投入生產(chǎn)使用，直接影響煤礦機械傳動齒輪安裝質(zhì)量，從而影響煤礦機械傳動齒輪使用壽命。一些煤礦機械傳動齒輪在運行過程中缺乏日常維護，未能對減速箱和齒輪進行定期清洗和更換油脂，加上一些煤礦企業(yè)采用的煤礦機械傳動齒輪潤滑手達不到相關(guān)技術(shù)標準，使得煤礦機械傳動齒輪磨損嚴重。同時，一些煤礦機械傳動齒輪在使用過程中通常會混入一些煤粉、水分以及雜物，直接影響煤礦機械傳動齒輪的正常使用。此外，一些煤礦機械傳動齒輪存在著違章操作和機械超負荷運轉(zhuǎn)，使得煤礦機械傳動齒輪承載能力不斷加大，直接影響煤礦機械傳動齒輪的使用壽命。
3.結(jié)束語
煤礦機械傳動齒輪在運行過程中，通常會由于自身設(shè)計原因、制造加工原因以及傳動齒輪安裝使用不當(dāng)?shù)仍蛞阅p、傳動齒輪表面疲勞、膠合、塑性流動以及斷裂等形式出現(xiàn)失效，直接影響煤礦機械傳動齒輪質(zhì)量和煤礦機械傳動齒輪使用壽命。
作者簡介：王松濤（1985―），男，遼寧調(diào)兵山人，工程師，現(xiàn)供職于鐵煤集團物資供應(yīng)分公司，從事設(shè)備的技術(shù)管理工作。
