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煤矿机械传动齿轮失效探讨

摘要:煤矿产业是我国比较重要的一部分,煤矿的产量决定于煤矿机械的工作效率,影响着经济的发展,传动齿轮在煤矿机械中发挥着重要的作用,保障传动齿轮的正常工作是保障煤矿机械正常工作的重要前提,传动齿轮失效是齿轮常见的问题,我们必须对其进行研究,找到避免失效的有效措施,每个阶段严格把关,将失效概率降到低,提高生产效率。
煤矿机械传动齿轮失效探讨

煤矿机械传动齿轮失效探讨:煤矿机械传动齿轮的失效问题处理研究

摘 要:煤矿工作一般都是比较严谨和危险的工作,煤矿机械故障不仅影响着工程的进度,降低生产效率,也影响着施工人员的生命安全,而传动齿轮的失效问题是煤矿机械最为常见的问题,所以加强对传动齿轮失效问题的研究具有重要的意义,文章先分析传动齿轮失效的表现形式,进而探索出现这些问题的原因,经过研究得出避免传动齿轮失效的有效措施。

关键词:煤矿机械;传动齿轮;失效;有效措施

在煤矿产业中,传动齿轮应用非常广泛,是煤矿机械的一个重要组成部分,但是煤矿的运输重量一般都很大,在施工过程中,很容易导致超重现象,长时间高强度的工作就会导致传动齿轮出现问题,导致机器瘫痪,影响煤矿的施工作业,降低生产效率,甚至造成安全隐患。

1 传动齿轮的工作环境及工作特点

煤矿的生产作业一般都是在矿井中进行的,传动齿轮的工作环境大多都是在地下进行生产作业,井下的环境比较复杂恶劣,所以传动齿轮要适应井下复杂的结构情况,因此相对而言传动结构也复杂一点。由于煤矿是重型产业,要求传动齿轮具有比较高的承载能力和性能,矿井一般空间不是很大,所以传动齿轮还要满足体积小,抗冲击能力强等特点,传动要求高效率,尽量减少过程中能量的损失。

2 传动齿轮失效的表现形式

2.1 传动齿轮磨损失效

磨损的程度分为很多种,一般分为:正常的磨损、中度磨损、破坏性磨损、磨料性磨损以及腐蚀性磨损等。一般性的磨损不会对齿轮的传动造成重大的影响,比如正常的磨损,这是齿轮传动过程中必然存在的,在齿轮的使用寿命中,不会造成齿轮失效,这个磨损是经过时间慢慢磨损的,不影响齿轮的正常转动;对于中度磨损,这个要比正常的磨损速度快一点,在齿轮传动工作的过程中,可能会发出噪音,由于磨损的程度比较大,损失机械能,会降低齿轮工作的效率;破坏性磨损,这个磨损的程度就很大了,齿轮表面会形成严重的损伤,严重影响传动齿轮工作的效率,破坏了齿轮的结构,大大缩短齿轮的使用寿命;磨料性磨损是指在齿轮中间进入了一些颗粒,增大了齿轮间的摩擦系数,摩擦力增大,加速了齿轮的磨损,可能会出现齿轮停止转动的现象;腐蚀性磨损就是在齿轮转动的过程中与周围的化学物质发生的反应,发生了齿轮表面的腐蚀,严重影响齿轮的工作效率。

2.2 传动齿轮疲劳失效

在加工过程中,齿轮的表面肯定存在初始裂纹,加之传动齿轮工作的过程中应力的反复作用下,造成材料的疲劳,当作用的应力超出了材料的疲劳极,裂纹就会延伸扩张,加速齿轮的损坏,出现齿轮失效。

2.3 传动齿轮胶合失效

齿轮的转动需要润滑油的帮助,在强重力作用下,齿轮间的润滑油不能及时的补充,造成两个齿轮接触面的油膜挤破,两个金属齿轮直接接触在一起,在高速运转的情况下,温度上升,可能造成齿轮的胶合,出现失效。

2.4 传动齿轮断裂失效

齿轮的断裂意味着彻底不能工作,断裂分为疲劳断裂,高负荷断裂以及淬性断裂等。疲劳断裂就是齿轮在弯曲应力的反复作用下,出现裂痕,当应力超出了齿轮的疲劳极,裂痕继续扩张,导致断裂;高负荷断裂是指在高强度的作业状态下,负荷已经超出了齿轮的额定负荷导致的破坏性断裂,或者由于腐蚀使得齿轮部分点出现点蚀,导致断裂等;淬性断裂是指传动齿轮经过热处理时产生了过大的内应力,产生裂纹,外界的压应力与弯曲应力的作用下,产生疲劳,当超过它的疲劳极就会促使裂纹延伸,导致淬性断裂,这种断裂的特点就是初始断裂的部位颜色会有点深,这是氧化的结果。

3 传动齿轮出现失效的具体原因

设计阶段:由于齿轮工作环境的特殊性,决定了煤矿机械齿轮设计的特殊性,在设计阶段,可能忽视了传动齿轮在矿井工作的特殊性,按照传统的设计来设计煤矿机械传动齿轮,造成传动齿轮不能满足矿井下高强度,环境复杂的要求,达不到韧度、抗冲击和耐疲劳的要求,这是导致传动齿轮失效的自身原因之一。

齿轮的制造加工阶段:即使齿轮的设计没有问题,若在制造加工方面不合格,齿轮一样会失效,如果质量把控不严格,锻造时化学成分超标或者化学成分有残留,降低了齿轮的性能,不能满足工作的需要。例如:在加工过程中C的含量超标,就会增加齿轮的脆性,容易发生断裂,造成失效。

齿轮的安装使用阶段:不正确的安装方式同样会导致传动齿轮的失效,安装的位置出现偏差,影响整个传动齿轮的安全,同时,传动齿轮的工作需要润滑油的不断补充,一旦缺少润滑油就会增大摩擦力,降低齿轮工作的效率,增加磨损,导致传动齿轮的失效。

4 避免传动齿轮失效的有效措施

根据上述传动齿轮出现时效的形式和失效的原因,制定防止传动齿轮失效的有效措施,避免失效问题的出现。

4.1 齿轮设计阶段控制

设计阶段要充分的对煤矿齿轮的工作环境进行研究考察,只有充分了解齿轮的工作环境和工作性能的需要,才能对齿轮提出合理化的设计。根据煤矿齿轮工作的特殊性,优化齿轮的设计方案,满足齿轮抗冲击力、耐疲劳性以及承载力的要求,进行的计算,在符合国家标准的前提下,选择适合煤矿特殊工作的材料,尤其是钢材的选用尤为重要,这直接影响着齿轮的强度,好经过研究确定选材,确定润滑油等,以免后期工作出现漏洞。

4.2 齿轮工艺制造阶段控制

选材好工艺也好才能保障传动齿轮的质量,要严格控制齿轮制造过程中的质量,改善制造工艺,提高工艺质量。传动齿轮的表面不能过于光滑,研究表明,表面略微粗糙的齿轮要比表面光滑的齿轮使用寿命更长,这个粗糙度应该根据实验来确定,合理的控制粗糙度,将齿轮的性能提升到状态。

4.3 齿轮安装阶段控制

齿轮的安装看起来很简单,其实有比较高的要求,对于传动齿轮的平衡度、垂直度都是有要求的,而且这个标准还很严格,稍微有一点偏差就会影响整体的性能,所以,在安装阶段应该有专业人士来进行指导,运用专业的工具辅助安装,较大限度的减少齿轮间的摩擦,降低损耗,提高工作效率,延长使用寿命。

4.4 齿轮使用及维护阶段控制

在传动齿轮的使用过程中,应尽量不要超过传动齿轮的额定负荷量,润滑油也要及时补充,保障传动齿轮是在润滑油的辅助下工作,此外,润滑油不能掺入杂质,保持纯净,杂质进入齿轮间会增大摩擦系数,影响齿轮的正常工作。设备的使用过程中应该定期维护保养,并检查传动齿轮,及时发现问题并处理问题,对于可能发生的问题做到及早预防,防患于未然,防止出现传动齿轮的失效问题。

5 结束语

煤矿产业是我国比较重要的一部分,煤矿的产量决定于煤矿机械的工作效率,影响着经济的发展,传动齿轮在煤矿机械中发挥着重要的作用,保障传动齿轮的正常工作是保障煤矿机械正常工作的重要前提,传动齿轮失效是齿轮常见的问题,我们必须对其进行研究,找到避免失效的有效措施,每个阶段严格把关,将失效概率降到低,提高生产效率。

煤矿机械传动齿轮失效探讨:煤矿机械传动齿轮失效问题及对策

引言

从客观现实来看,我国矿山机械事故的发生概率大,最根本的原因在于对齿轮机械的故障分析水平低。从另一方面来看,由于井下工程建设生产的环境十分恶劣,对工程生产会产生直接的影响,与此同时在生产的建设过程中,对人的身体也会产生直接伤害。在井下的生产中,机械的使用通常是在白天进行的,而工人也是以三班倒形式进行轮流工作,这些客观因素都会直接导致机械更容易出现故障,如果不能做到及时的维护,那么对日常工作将产生极其恶劣的影响。

1传动齿轮失效的成因分析

现代井下运输基本上都依靠齿轮运输作为主要的运输基础支持。而齿轮的常见性问题成因则主要分为以下几点。

1)磨损。井下煤矿运输,主要由于地质条件的影响,其工作量十分大,这样就导致齿轮经常处于高负荷状态下工作。而这些都会加重工作的负担,导致在生产中产生较大影响。而齿轮磨损,则成为了最主要的损伤形式之一。在进行基层生产的过程中,通过层面的生产使用方法,也会加重齿轮的使用寿命。而在运输中,过长的皮带运输机制,也大大加重了工作负担。因此在井下运输中,齿轮的消耗是十分快的,而在建设过程中,齿轮的磨损,也会直接影响到生产的可持续性。

2)表面金属疲劳。金属疲劳顾名思义是齿轮表面或内部出现的一种材料损伤情况,对于持续性的高效率生产,齿轮的金属内部构造会产生一定的拉伤,主要成因就是因为在生产的过程中,生产力超过了齿轮的额定荷载上线,从而导致内部出现裂纹,而生产过程中,这些裂纹就会导致齿轮的断裂,严重损害了井下生产传动系统的安全性。

3)塑性流动。塑性变形会导致严重的飞边现象产生,对周边的生产等也会产生影响。由于齿面失去了部分的作用效果,在使用中就会导致出现人字形的鱼尾状皱纹,并导致整体结构的滑动。

4)断裂问题。断裂意味齿轮都将失去使用作用。在生产中,齿轮发生断裂的原因有很多,断裂导致的问题则影响严重。其中最主要的断裂原因分别为疲劳损伤断裂、负荷断裂、磨损断裂以及淬炼断裂等。出现以上问题的主要因素在于,制造加工的过程中没有严格按照相关质量标准进行浇筑制造。导致在生产后,齿轮中出现较大的缺陷,在使用中引起了一系列的严重影响。其次在安装的使用过程中,没有选择较大的使用标准,导致在生产的过程中,齿轮长时间处于超高负荷的生产之中。

2提高矿用机械齿轮使用时间的主要措施

针对矿山机械的日常使用中,由于极易出现磨损问题,在日常的使用中,需要从以下几点进行注意,并在使用中进行及时维护,才能够确保安全生产。

1)应用短圆柱型的滚子,辅助齿轮进行传动运输,保障在齿轮的日常运行中,能够安全有效地进行生产,而在这一类的生产中,需要通过对技术上的科研改进,进而确保整体生产的有效性。在生产过程中,煤矿的机械齿轮其转动控制作用,对于缓解机械生产中的消耗,都有较高的减缓作用,这样对煤矿的日常生产都能够有效降低其生产的成本。在生产的过程中,通过对煤矿机械齿轮的有效控制,能够在现代技术的带动下,为工作提供有效的生产形势。

2)利用短圆柱滚子的结构特点,在使用转轮进行外圈固定的过程中,不仅能够有效增强滚柱的结构稳定性,同时也能够更好地促进柱子的润滑良好性,而采取轮齿的钻孔排距,在运输的过程中,由于阻力的调控,也能够在一定的运输量上降低功率的损耗。这样不仅减少了对工程施工的施工要求,在电损耗上,也有效地减少了对齿轮的消耗。在减少齿轮损耗的过程中,采取有效的系统运输装置,能够在延续煤矿机械的运转中,提供更为有效的电能损耗减免效益,其减少的频率与安装调试过程中的使用情况呈现一定的正比例关系。在使用的过程中,从煤矿机械的齿轮润滑油能否保障滚子顺畅性进行分析,内圈和轴距之间,其圆柱式滚子,能够更好地保障施工的质量标准。

3)煤矿运输机械的齿轮中短圆柱滚子的数量。在对煤矿机械的短圆柱滚子型号的确定过程中,针对运输的特点进行型号确定,其选择需要遵循以下几点。首先,煤矿机械的齿轮从短圆柱滚子的数量进行确定,归纳其中可能出现的诸多失误,并以此来完成整体机械的模型设计。在设计的过程中,分析煤矿机械的齿轮短圆柱滚子数量,以对其中的典型性进行确定。矿山机械的功率通常较高,所以在进行工作的运行过程中,其负荷也比较大,所以在进行型号的选择上,一般需要控制在k=10的基础以上,其中k=10是满足基本使用定律的根本。为保障在生产张轴承的承重效应符合工作需求,需要对不符合的零部件进行取缔。

4)针对机械齿轮的润滑处理。不论在何种环境下使用大型机械,对齿轮的润滑都是保障机械正常运行的根本所在。而针对煤矿井下操作环境中的恶劣性,对齿轮的润滑更为重要,在进行齿轮的润滑过程中,从齿轮和轴承的抗震性、抗冲击性、精准性等多个方面进行考虑后,方可进行精密润滑,保障轴承的承受力,在日常的操作范围之内。井下作业过程中,由于大量的粉尘、潮湿空气,对金属元器件的损伤要远远高于地面。与此同时,地下的电离平衡与地面不同,这都会直接影响到工作面的生产作业,而在生产作业的过程中,恶劣的环境也会加重这一生产的机械部件。所以及时有效的润滑工作,对机械零部件的使用寿命,以及井下生产都有不错的促进作用。大型矿井下,对机械工作量大的设备,应当保持其齿构件在生产工作中的结构稳定性,这样才能够确保生产工作的有序进行。

3结语

在机械化生产发展趋势下的煤矿井下生产中,皮带运输机的使用是必然的结果。在皮带运输机的使用中,齿轮的使用是最为普遍的一种形式。滚筒形式,以及转轴和轴承结构都使用了大量的金属设备,这些设备在井下作业中,由于受到恶劣环境的影响,其使用寿命受到了极大的威胁,同时也给井下生产的安全进行,产生了极大影响。只有有效地减少此类机械的失效故障,才能够保障生产的有序进行,同时才能够确保井下工作人员的生命安全。

作者:张建静 单位:太原理工大学 同煤集团安全监管五人小组

煤矿机械传动齿轮失效探讨:探析煤矿机械传动齿轮的失效形式

摘要:本文主要从如何提高煤矿机械传动齿轮质量,延长煤矿机械设备的使用寿命等方面对煤矿机械传动齿轮的失效形式进行了探讨。

关键词:煤矿机械;齿轮失效;原因

为了提高煤矿机械的性和使用寿命,对传动齿轮必然要提出更高的要求。煤矿机械的齿轮大多为中、大模数(模数 6~20 ram),多为低速(6 m/s 以下)重载传动,由于两传动齿轮之间是高副接触,单位齿宽的载荷值很高(20 kN/cm),因此要求齿轮材料相应的应力达到一定的值。近年来,我国煤矿机械齿轮的制造质量和使用管理水平得到不断提高,但是从现场运转状况看,存在使用寿命不够长等问题,与世界先进水平相比,尚有一定差距。煤矿机械齿轮失效形式主要有以下几种。

1表面疲劳

由于轮齿表面或表面下存在材质初始裂纹(裂纹生核),以及交变应力反复作用而造成材料的疲劳,其应力超出了材料的疲劳极限,开始裂纹扩展。其特征是金属的移动和形成凹坑,并可使得凹坑合并或增大尺寸。

(1)破坏性点蚀:轮齿工作时,齿面接触应力是按脉动循环变化的,若齿面接触应力超过材料的接触疲劳极,齿面表层在载荷的多次重复作用下,产生细小的疲劳裂纹,通常开始于轮齿节线以下点蚀,这种麻点形成应力的增高,导致麻点间的金属疲劳引起齿廓的破坏。抗点蚀主要与齿面的硬度有关。

(2)疲劳剥损:这是一种潜在的疲劳破坏,其特征是沿齿顶或顶棱从齿面上脱落下的颗粒或屑片较大。常见于硬齿面或表面淬火的齿轮,起源于齿面下的缺陷,或由于热处理造成过高的内应力。

2 塑性流动

(1)塑性变形:由于轮齿啮合不合理而造成超负荷或冲击负荷而产生轮齿较软齿部分金属的塑性变形,严重时在齿顶的边棱或端部出现飞边、齿顶变圆,主动齿轮的齿面上有凹洼,被动齿轮的节线附近升起一脊形,使齿面失去正确的齿形。

(2)起波纹:由于润滑不充分、重载或振动而形成的“滑动粘附”摩擦,在齿面上形成与滑动方向成垂直的波纹,外观呈鱼鳞状。常见于表面淬火的小齿轮上。

(3)起皱:由于超负荷或润滑不足,齿面沿滑动方向出现皱纹,呈人字形或鱼尾状。常见于表面淬火的小齿轮和青铜涡轮齿面上。

3 磨损

(1)正常磨损:是齿轮接触表面上的金属以一定的速率缓慢的损耗。它在齿轮的预期寿命内将不影响其正常的使用性能。磨损量以不超过维修标准为限。

(2)中度磨损:是齿轮接触表面上的金属较快的损耗。它会使齿轮的齿廓发生一定的变化,使平稳性降低,噪音加大。

(3)破坏性磨损:它是齿面的损伤、齿廓的变化达到非常严重的程度,使运转的平稳性受到较严重的破坏,齿轮的寿命显著降低。

(4)磨料性磨损(擦伤):它是由于在齿轮的啮合中进入细颗粒,使齿面沿滑动方向呈短线状划痕,引起齿面的损坏。这种颗粒可能是来自齿轮箱中的污物、铸造遗留的砂粒、油中的杂质和轮齿表面或轴承剥落下的金属颗粒。

(5)干涉磨损:由于安装不当,当轮齿不合理或提前接触时,全部载荷集中于主动齿轮根与相配齿轮的齿顶的啮合上(在被动轮齿根与相配齿轮的齿顶间断开),其破坏由轻到重,严重时主动轮齿齿根被掘起,而相配齿轮的齿顶严重地卷起,引起齿轮副的破坏。

(6)腐蚀性磨损:它是由于轮齿在啮合摩擦过程中与周围介质发生化学反应或电化学反应的磨损。如酸的湿气(水污染)、润滑油的污染及润滑油脂混入酸性水对齿面所产生的锈蚀等。在煤矿井下这种情况时常发生。

(7)胶合:由于超负荷或使用润滑油不当,轮齿接触面在重载的作用下,润滑油油膜破裂,使两啮合轮齿的接触面材料直接接触并粘焊在一起,引起较软齿面的部分接触面材料沿滑动方向被撕破或起沟当成因条件没有消除时,胶合会继续扩展。

(8)疲劳磨损(点蚀):在齿轮的高副接触中,材料表层受到很大的接触应力,当载荷重复作用时,常会出现表层金属呈小片状剥落,而在零件表面形成小坑,有着钝和粗糙的外观。

(9)烧伤:由于超负荷、高速或润滑不良,产生过度磨擦,轻者齿面高温变色,重者由于材料的硬度降低而产生严重磨损或齿面损坏。

4 胶合

由于超负荷或使用润滑油不当,常因啮合区温度升高,在重载作用下轮齿接触面的油膜被挤破,使两轮齿的金属面直接接触并熔焊在一起,引起软齿部分接触面沿滑动方向被撕下而起沟,在低速重载下,由于齿面间的润滑油膜不易形成也可能产生胶合破坏。

5 断裂

(1)疲劳断裂:它是由于循环弯曲应力超过材料的极限应力。这种应力可能由于齿根结构、超负荷、角度误差或由于缺口、齿面的缺陷导致突然的应力增高,在加载侧出现裂纹。通常在齿面边缘的圆角上而发展到沿整个齿根或者沿对角线斜上横过全齿的整齿断裂。如,某煤矿综采面使用的中双链刮板输送机的传动齿轮,下井只用几个月就陆续发生三轴齿轮、一轴圆弧伞齿轮断齿事故。主要原因是选材不当(30 CrMnTi 钢)。

(2)磨损断裂:由于严重点蚀、剥落或严重的磨料性磨损等严重磨损,使轮齿的强度降低到轮齿断裂极限以下,造成轮齿断裂。

(3)超负荷断裂:由于突然的冲击负荷,在齿面的一个端角度误差处造成载荷集中;也可能由于轴承的损坏、轴的弯曲或较大的外部零件进入啮合使轮齿楔住,而造成轮齿断裂。

(4)淬裂:它是由于热处理形成过高的内应力,是疲劳断裂的起源点。外观呈细丝状裂纹,断纹的初始部分会氧化变色。

(5)磨削裂纹:由于机加工齿轮磨削的方法不当或热处理方法不当,在齿面产生细的裂纹,呈网状形,也是疲劳断裂的起源点。

齿轮失效的原因是多方面的,有设计方面的原因,制造加工方面

,安装使用方面等,避免违章操作机械超负荷运转,超过齿轮的承载能力,才能从根本上提高煤矿机械齿轮的使用寿命。

煤矿机械传动齿轮失效探讨:对煤矿机械传动齿轮失效的相关探讨

摘要:煤炭是我国的主要能源,我国煤矿中大部分都是井工开采,只有不到百分之十的是属于露天开采。在机械传动中,齿轮传动使用范围很广,可以用来传递任意两根轴之间的运动和动力,但是齿轮的失效速度也很快,导致设备的功能发挥不够充分,严重影响到煤矿企业的安全高效运行。本文通过对煤矿机械中各种齿轮的失效形式及原因的分析,不仅能够使得煤矿机械设备的功能发挥到,同时还能够对设备本身存在的一些缺点做到很好的补充,这样可以使得机械设备的使用寿命大幅度提高,为煤矿企业实现安全高效生产提供了有力保障。

关键词:煤矿机械 机械传动 齿轮失效

1. 前言

煤炭是我国的主要能源,我国煤矿中大部分都是井工开采,只有不到百分之十的是属于露天开采,这与一般工农业相比,在煤矿生产中机械设备又具有以下几个鲜明特点:及时,工作环境极其恶劣,机械设备时刻受到粉尘、水汽、有害气体等的危害;第二,正常工作情况下,条件苛刻,大部分的机械设备是处在负载大、振动强、摩擦厉害、介质腐蚀严重的高速环境下工作;第三,工作时间超长,许多机器都是不分昼夜的连续性工作;第四,因为环境恶劣,工况要求高,再者停机时间短,这样直接使得机械零部件得不到良好的润滑和维护。

这几年来,齿轮传动在煤矿机械中的使用更为广泛,但是齿轮的失效速度也很快,导致设备的功能发挥不够充分,严重影响到煤矿企业的安全高效运行。下面就齿轮传动的失效进行分析。

2. 煤矿机械齿轮失效形式

随着煤矿机械化、现代化水平的提高,煤矿机械的功率日趋增大。为了提高煤矿机械的性和使用寿命,对其传动齿轮必然要提出更高的要求。下面简要分析煤矿机械齿轮失效的几种形式:

(1) 表面疲劳

由于轮齿表面或表面下存在着裂纹生核,其特征是金属的移动和形成凹坑,并可使得凹坑合并或增大尺寸。

及时,齿面点蚀,轮齿在工作时,齿轮之间的接触为高副接触,轮齿表面会受到很大的接触应力。当出现齿面接触应力比允许应力大时,同时,齿面表层又处在多级载荷作用下,这使得齿面很容易出现裂纹,这些裂纹通常开始于轮齿节线附近,如图l所示,就可以清楚的看出。当接触应力对齿面继续发生作用,这种麻点形成应力的增高,轮齿表面逐渐出现表层金属的片状剥落,最终引起齿廓的破坏。

第二,疲劳剥损。对于机械设备而言,疲劳剥损是一种潜在的疲劳破坏,其特征是沿齿顶或顶棱从齿面上脱落下的颗粒或屑片较大。常见于硬齿面或表面淬火的齿轮,起源于齿面下的缺陷,或由于热处理造成过高的内应力。

(2) 磨损

在煤矿机械设备的磨损中,其形式相对来说比较多,主要有以下几种形式:正常磨损、中度磨损、破坏性磨损、磨料性磨损(擦伤)、干涉磨损、腐蚀性磨损、胶合、疲劳磨损(点蚀)、烧伤等。下面就介绍其中几种在煤矿机械设备中经常能够遇到的磨损。

及时,正常磨损。这种磨损是由于齿面上的金属相互之间以一定的速率缓慢的损耗。这种磨损是在齿轮的设计寿命之内,不影响设备的正常使用情况,但是其磨损量不允许超过维修标准。

第二,破坏性磨损。它是齿面的损伤、齿廓的变化达到非常严重的程度的磨损,使运转的平稳性受到较严重的破坏,齿轮的寿命显著降低。

第三,干涉磨损。由于在设备的使用初期,对齿轮的安装不当,当轮齿不合理的或提前接触时,其大部分的应力都集中在主齿轮上,当随着设备的运行,对齿轮的破坏由轻到重,严重时主动轮齿齿根被掘起,而相配齿轮的齿顶严重地卷起,引起齿轮副的破坏。

(3) 胶合

由于超负荷或使用润滑油不当,常因啮合区温度升高,在重载作用下轮齿接触面的油膜被挤破,使两轮齿的金属面直接接触并熔焊在一起,引起软齿部分接触面沿滑动方向被撕下而起沟。

3. 齿轮失效原因分析

我国煤矿机械设备事故率居高不下,一直困扰着煤矿生产安全,极大的阻碍着煤矿企业的发展。齿轮运转承载后,产生很大的接触应力,同时齿轮啮合时,产生很大的弯曲应力,由于曲率半径及根部形状因素等使得该处出现应力集中现象,同时这又会引起齿面的剪应力增大,齿面的相对滑动又使滑动前方受压后方受拉。除润滑不良、三体(磨粒)磨损、化学腐蚀外,一般地说,若轮齿承受的交变应力超过了材料的疲劳极限或强度极限应力,这样将会使得齿轮出现以上所介绍的失效形式,以下将分析造成这些失效形式的原因,其中主要表现在以下几个方面。

(1) 设计方面

在煤矿机械设备的使用过程中,设备的实际工况和使用情况与齿轮的设计参数和技术要求结合不够紧密,针对性不够强,缺乏专项切实的科研和实验。有些标准、规范和测试方法、计算方法不统一、不先进。有些齿轮的材质设计选择不当,性能不好。表2所列对齿轮断齿、点蚀和剥落有影响的因素,可供齿轮优化设计时综合考虑。

(2) 制造加工方面

制造加工方面存在缺陷,齿轮制造质量达不到标准和技术要求,甚至产品质量低劣。热处理质量不过关,淬火处理齿面硬度不均,产生淬火裂纹,积存较大内应力。加工精度不高,中、大模数齿轮加工常出现齿圈的径向跳动和齿形超差,齿面粗糙度不合格,这些都影响着齿轮的接触精度。直接影响着齿轮的承载能力和寿命。

(3) 安装使用方面

在煤矿企业当中,普遍存在着一些问题,比如,安装技术规范不健全,在安装过程中基本上靠着工人的工作经验进行施工,同时测量仪器不完备,达不到齿轮安装技术要求和质量标准。甚至有的出现违章操作,使得机械设备处于超负荷运转状态,这样极大的损害了齿轮的使用寿命。

4. 结语

综上所述,我国煤矿机械设备事故率居高不下,一直困扰着煤矿生产安全,极大的阻碍了煤矿企业的发展,这是一个亟待解决的安全问题,传动齿轮作为机械设备中必不可少的一部分,它的设计水平、制造质量和使用管理水平直接关系着煤矿机械设备的性和安全性,同时也影响到设备的使用年限。通过以上对煤矿机械中各种齿轮的失效形式及原因的分析,不仅能够使得煤矿机械设备的功能发挥到,同时还能够对设备本身存在的一些缺点做到了很好的补充,这样可以使机械设备的使用寿命大幅度提高,为煤矿企业实现安全高效生产提供有力保障。

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