煤礦機械齒輪失效形式及處理探究論文

[摘要]我國是產煤大國，大多數需求所用煤炭都是我國自己開採的。在開採過程中，大多數機械在長時間使用中都會發生各種故障，其中煤炭機械齒輪失效是煤炭機械發生故障的主要原因。主要對煤炭機械齒輪失效的主要類型做了科學分析，並對失效的主要原因作了分析，最後提出針對此類失效的處理對策，希望可以對實際生產過程中此類問題的處理提供一些指導性意見。

[關鍵詞]煤礦機械；齒輪；失效分析；處理對策

地下開採與露天開採的不同之處就是地下開採時，煤礦機械一般處於比較差的環境中，機械周圍有大量的煤塵，並且由於地下空間有限，機械的散熱非常差，再加上煤炭機械的工作性質導致其自身的震動非常劇烈，這些問題就導致煤炭機械比較容易發生故障。

1煤炭機械齒輪失效的類型

齒輪磨損失效：由於煤礦機械處於重載和長時間運行的工作環境中，齒輪受到的載荷非常打，齒輪與齒輪齧合工作時就會產生磨損。由於磨損產生的原因不同分類也不同，常見的磨損為：機械齒輪的正常磨損，此類磨損比較常見，只要有齒輪齧合工作就會發生磨損，這類磨損對機械影響不大，在設計壽命內合理保養的情況下以忽略不計。中重度磨損，此類磨損比較常見於低速中重載的機械中，煤炭機械出現此類磨損比較常見。表面疲勞式失效：齒輪表面疲勞產生的主要原因是齒輪長時間處於交變載荷中，這類載荷的特點就是載荷會隨時間不斷變化。長時間工作於此類環境下的齒輪，齒輪表面就會產生細小裂紋，這種裂紋會在以後的使用中越來越大，最後會在齒輪表面產生細小的凹坑，凹坑不斷變大或合併就產生了疲勞失效。齒輪表面膠合失效：齒輪如果長時間處於重載的情況下，齒輪會由於摩擦增大而產生熱量若不能快速散失降低温度，高温下就會導致齒輪間相互熔焊在一起，會導致齒輪出現失效現象。煤炭機械由於工作環境比較封閉，產生的熱量難以散失，會比較容易產生齒輪膠合的失效現象。齒輪斷裂失效：齒輪斷裂失效常發生於載荷較大的機械齒輪上，載荷較大超出齒輪的承受極限時，齒輪就會從齒根等位置發生斷裂，導致機械運轉受到影響。常見的齒輪失效主要分為三種：齒輪疲勞斷裂，齒輪表面發生疲勞點蝕，點蝕位置就會產生應力集中的現象，應力集中在重載情況下就會導致從點蝕位置出現開裂的現象。磨損斷裂，齒輪發生磨損後就導致齒輪表面的硬度越來越低，最終會導致材料的失效，最終導致齒輪發生斷裂的現。超載荷斷裂，這種斷裂就是齒輪的承載已經超過設計的使用承載極限，齒輪會直接發生破壞性斷裂現象，煤礦機械一般發生這類齒輪失效的現象比較多。

2失效原因分析

設計角度考慮失效：由於煤礦機械的運行環境和承載力的'不同，就會使齒輪不同於普通齒輪，所以要在設計時着重考慮此類問題。在設計時要考慮到機械齒輪的使用環境和承載能力，而且要對設計出來的齒輪作一系列的實踐性驗證，進一步考驗齒輪的適用能力。齒輪加工質量控制：在加工時要對齒輪的尺寸以及外觀進行嚴格把控，如果不按設計要求加工會出現裝配困難以及安裝後齒輪性能變差的現象。齒輪加工要求齒輪材料上不出現化學成分偏析現象，如果出現化學成分偏析就會導致齒輪表面性能不均勻，容易出現失效現象。安裝過程控制：要保證齒輪安裝過程中符合機械裝配的原理以及設計要求，以使得齒輪達到最大的設計標準要求。在齒輪安裝過程中要嚴格保證齒輪軸的平行程度以及齒輪間的齧合距離以及齒輪的接觸面積，通過這樣的方式來保證齒輪的工作壽命和工作效果。

3失效處理對策

針對以上的分析，要對齒輪的失效做出一定的處理性因對，來保障工作順利進行以及煤礦開採人員的安全。齒輪設計對策:在齒輪設計時就要考慮到齒輪承受的重載工作條件，在設計時要在能滿足其他條件的情況下加寬齒根的厚度以及提高齒輪的表面強度，通過這樣的設計來保證齒輪在煤礦機械中正常運行。材料選擇對策：材料選擇需要考慮到齒輪的硬度以及塑性，硬度主要是為了抵抗摩擦以及表面膠合現象，提高塑性是為了適應交變載荷以及重載狀況，硬度和塑性是相互矛盾的力學性質，不可能同時達到最佳狀態，所以需要均衡考慮。工藝製造對策：工藝製造就是要保障齒輪原材料以及加工方面符合設計要求，原材料要嚴格選擇製造要比較精細才能達到設計要求。熱處理工藝對策：對製造出來的齒輪進行熱處理，熱處理主要是為了細化齒輪材料的晶粒，進一步提高齒輪的硬度和塑性，只有細化晶粒可以同時提高材料的硬度和塑性。通過細化晶粒來實現煤礦機械齒輪硬度和塑性的同時提高。

4結語

上文闡述了齒輪在煤礦機械中發生失效的類型以及原因，通過原因來科學地提高齒輪的工作性能，從而保障生產以及工作人員的安全，從而解決我國的能源危機。

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