煤矿机械齿轮失效形式及处理探究

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[摘要]我国是产煤大国，大多数需求所用煤炭都是我国自己开采的。在开采过程中，大多数机械在长时间使用中都会发生各种故障，其中煤炭机械齿轮失效是煤炭机械发生故障的主要原因。主要对煤炭机械齿轮失效的主要类型做了科学分析，并对失效的主要原因作了分析，最后提出针对此类失效的处理对策，希望可以对实际生产过程中此类问题的处理提供一些指导性意见。

[关键词]煤矿机械；齿轮；失效分析；处理对策

地下开采与露天开采的不同之处就是地下开采时，煤矿机械一般处于比较差的环境中，机械周围有大量的煤尘，并且由于地下空间有限，机械的散热非常差，再加上煤炭机械的工作性质导致其自身的震动非常剧烈，这些问题就导致煤炭机械比较容易发生故障。

1煤炭机械齿轮失效的类型

齿轮磨损失效：由于煤矿机械处于重载和长时间运行的工作环境中，齿轮受到的载荷非常打，齿轮与齿轮啮合工作时就会产生磨损。由于磨损产生的原因不同分类也不同，常见的磨损为：机械齿轮的正常磨损，此类磨损比较常见，只要有齿轮啮合工作就会发生磨损，这类磨损对机械影响不大，在设计寿命内合理保养的情况下以忽略不计。中重度磨损，此类磨损比较常见于低速中重载的机械中，煤炭机械出现此类磨损比较常见。表面疲劳式失效：齿轮表面疲劳产生的主要原因是齿轮长时间处于交变载荷中，这类载荷的特点就是载荷会随时间不断变化。长时间工作于此类环境下的齿轮，齿轮表面就会产生细小裂纹，这种裂纹会在以后的使用中越来越大，最后会在齿轮表面产生细小的凹坑，凹坑不断变大或合并就产生了疲劳失效。齿轮表面胶合失效：齿轮如果长时间处于重载的情况下，齿轮会由于摩擦增大而产生热量若不能快速散失降低温度，高温下就会导致齿轮间相互熔焊在一起，会导致齿轮出现失效现象。煤炭机械由于工作环境比较封闭，产生的热量难以散失，会比较容易产生齿轮胶合的失效现象。齿轮断裂失效：齿轮断裂失效常发生于载荷较大的机械齿轮上，载荷较大超出齿轮的承受极限时，齿轮就会从齿根等位置发生断裂，导致机械运转受到影响。常见的齿轮失效主要分为三种：齿轮疲劳断裂，齿轮表面发生疲劳点蚀，点蚀位置就会产生应力集中的现象，应力集中在重载情况下就会导致从点蚀位置出现开裂的现象。磨损断裂，齿轮发生磨损后就导致齿轮表面的硬度越来越低，最终会导致材料的失效，最终导致齿轮发生断裂的现。超载荷断裂，这种断裂就是齿轮的承载已经超过设计的使用承载极限，齿轮会直接发生破坏性断裂现象，煤矿机械一般发生这类齿轮失效的现象比较多。

2失效原因分析

设计角度考虑失效：由于煤矿机械的运行环境和承载力的不同，就会使齿轮不同于普通齿轮，所以要在设计时着重考虑此类问题。在设计时要考虑到机械齿轮的使用环境和承载能力，而且要对设计出来的齿轮作一系列的实践性验证，进一步考验齿轮的适用能力。齿轮加工质量控制：在加工时要对齿轮的尺寸以及外观进行严格把控，如果不按设计要求加工会出现装配困难以及安装后齿轮性能变差的现象。齿轮加工要求齿轮材料上不出现化学成分偏析现象，如果出现化学成分偏析就会导致齿轮表面性能不均匀，容易出现失效现象。安装过程控制：要保证齿轮安装过程中符合机械装配的原理以及设计要求，以使得齿轮达到最大的设计标准要求。在齿轮安装过程中要严格保证齿轮轴的平行程度以及齿轮间的啮合距离以及齿轮的接触面积，通过这样的方式来保证齿轮的工作寿命和工作效果。

3失效处理对策

针对以上的分析，要对齿轮的失效做出一定的处理性因对，来保障工作顺利进行以及煤矿开采人员的安全。齿轮设计对策:在齿轮设计时就要考虑到齿轮承受的重载工作条件，在设计时要在能满足其他条件的情况下加宽齿根的厚度以及提高齿轮的表面强度，通过这样的设计来保证齿轮在煤矿机械中正常运行。材料选择对策：材料选择需要考虑到齿轮的硬度以及塑性，硬度主要是为了抵抗摩擦以及表面胶合现象，提高塑性是为了适应交变载荷以及重载状况，硬度和塑性是相互矛盾的力学性质，不可能同时达到最佳状态，所以需要均衡考虑。工艺制造对策：工艺制造就是要保障齿轮原材料以及加工方面符合设计要求，原材料要严格选择制造要比较精细才能达到设计要求。热处理工艺对策：对制造出来的齿轮进行热处理，热处理主要是为了细化齿轮材料的晶粒，进一步提高齿轮的硬度和塑性，只有细化晶粒可以同时提高材料的硬度和塑性。通过细化晶粒来实现煤矿机械齿轮硬度和塑性的同时提高。

4结语

上文阐述了齿轮在煤矿机械中发生失效的类型以及原因，通过原因来科学地提高齿轮的工作性能，从而保障生产以及工作人员的安全，从而解决我国的能源危机。

【参考文献】

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作者:樊超 单位:山西新元煤炭有限责任公司