煤礦機械齒輪失效改進措施探討

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摘要：研究了煤礦機械設備中齒輪失效的形式，分析了產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，延長了機械設備的使用壽命。

關鍵詞：煤礦機械;齒輪;失效形式;對策

引言

作為我國經濟發展中的第一能源，煤炭資源的開采發揮著至關重要的作用。在我國眾多煤礦中，大多數都是在地下進行開采的，機械設備處在粉塵和噪音的污染下，加之高負荷的工作強度，使機械設備處在風險當中，機械設備中的齒輪就會出現失效現象，對機械設備的正常運行造成了嚴重的影響。因此，針對煤礦機械設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

在煤礦企業發展過程中，機械設備的齒輪會出現嚴重的磨損現象，尤其是一些掘進機械設備，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，這樣就會出現嚴重的磨損現象。在這個過程中，齒輪出現磨損現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]。齒輪經過長時間運轉后，損耗緩慢，這就會對機械設備的正常工作性能造成嚴重影響。所以，在煤礦機械設備的運行過程中，需要將煤礦設備的磨損量控制在一定范圍內，才能夠盡量降低齒輪的磨損，保證煤礦機械設備的穩定運行。

1.2機械設備齒輪表面疲勞

煤礦機械設備在運行過程中，由于機械設備的齒輪反復受到變應力的影響，使得齒輪的材質會出現明顯的疲勞現象，對機械設備的正常運行造成嚴重的影響。在這個過程中，齒輪在受到變應力的初期會產生疲勞，當變應力達到一定強度時，齒輪所承受的強度就會超過材料能夠承受的極限，導致齒輪初始的裂紋不斷擴展。隨著機械設備的不斷工作，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

在煤礦機械設備運行的過程中，機械齒輪經常會處在超負荷的運行狀態中，嚙合區的溫度會不斷升高，機械齒輪也會被擠破，兩個齒輪之間直接接觸，可能會發生嚴重的軟齒輪起溝現象。與此同時，煤礦機械設備在勻速運行狀態下，齒輪之間不容易形成相應的油膜，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

煤礦機械設備運行過程中，機械設備的齒輪可能會出現塑性流動現象，主要是由于齒輪軟齒部分的金屬發生變形，如變形不是十分嚴重，就會出現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嚴重喪失了本身的性能，這也是機械設備運行過程中對齒輪造成的一種極為嚴重的損害，一旦齒輪發生斷裂，將會引發嚴重的后果。針對齒輪發生斷裂的原因，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，在煤礦機械設備運行過程中，一旦出現齒輪斷裂現象，應該及時予以重視，才能保證煤礦機械設備的穩定運行，進而促進煤礦企業的發展。

2煤礦機械中齒輪失效的改善途徑

2.1優化機械齒輪的設計方式

煤礦企業在生產過程中，機械齒輪會經常出現失效現象，在不增加齒輪尺寸的條件下，有效地增強齒輪的強度，已經成為當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計方式進行優化，進而有效地提高齒輪的承載能力。其中，需要相關技術人員對齒輪設計進行研究，對設計參數進行優化[4]。在優化設計的過程中，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保證機械齒輪表面的光滑度，并對齒輪的潤滑參數進行有效設置，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量。此外，設計人員還應該針對現場的實際情況對齒輪進行優化設計，這樣就可以保證機械設備能夠正常運轉，促進煤礦企業的健康發展。

2.2選擇適合的機械齒輪材料

為了避免對機械設備的齒輪造成磨損而增強齒輪失效的風險，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。在齒輪優化設計工作中，應該針對相應的參數進行設計，以增強齒輪的實用性。在這個過程中，齒輪設計需要有較強的針對性，選擇強度較高的材料，并采取規范的方法進行計算，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失效現象。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，質量達不到標準，這就對機械設備的正常運行造成了影響。所以，為了有效應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的剪應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，該技術能夠增強齒輪芯部的強度。在滲碳淬火供應之后，可以按照相關的要求，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，避免齒輪出現嚴重的失效現象。此外，還應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的變形情況。在潤滑油的選擇上也應該注意，針對不同類型的齒輪選擇相應的潤滑油類型，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結語

煤礦機械設備在使用時，經常會出現齒輪失效現象，所以相關企業必要要嚴把質量關，利用先進技術保障煤礦機械設備的穩定運行。

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，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，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