煤矿机械齿轮失效改进措施探讨

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摘要：研究了煤矿机械设备中齿轮失效的形式，分析了产生齿轮失效的几个方面的原因，并针对问题提出了改进措施，从而能更好地避免因齿轮失效而造成的煤矿机械故障，延长了机械设备的使用寿命。

关键词：煤矿机械;齿轮;失效形式;对策

引言

作为我国经济发展中的第一能源，煤炭资源的开采发挥着至关重要的作用。在我国众多煤矿中，大多数都是在地下进行开采的，机械设备处在粉尘和噪音的污染下，加之高负荷的工作强度，使机械设备处在风险当中，机械设备中的齿轮就会出现失效现象，对机械设备的正常运行造成了严重的影响。因此，针对煤矿机械设备齿轮的失效原因提出解决对策是非常迫切的。

1煤矿机械齿轮失效的主要形式

1.1机械齿轮磨损

在煤矿企业发展过程中，机械设备的齿轮会出现严重的磨损现象，尤其是一些掘进机械设备，在采掘煤炭的过程中，由于受到高强度压力，使得齿轮承受着高负荷压力，这样就会出现严重的磨损现象。在这个过程中，齿轮出现磨损现象的主要类型有正常磨损、擦伤性磨损、中重度磨损和疲劳性磨损[1]。齿轮经过长时间运转后，损耗缓慢，这就会对机械设备的正常工作性能造成严重影响。所以，在煤矿机械设备的运行过程中，需要将煤矿设备的磨损量控制在一定范围内，才能够尽量降低齿轮的磨损，保证煤矿机械设备的稳定运行。

1.2机械设备齿轮表面疲劳

煤矿机械设备在运行过程中，由于机械设备的齿轮反复受到变应力的影响，使得齿轮的材质会出现明显的疲劳现象，对机械设备的正常运行造成严重的影响。在这个过程中，齿轮在受到变应力的初期会产生疲劳，当变应力达到一定强度时，齿轮所承受的强度就会超过材料能够承受的极限，导致齿轮初始的裂纹不断扩展。随着机械设备的不断工作，裂纹尺寸也会不断增大，最终造成齿轮的疲劳磨损[2]。

1.3机械齿轮胶合

在煤矿机械设备运行的过程中，机械齿轮经常会处在超负荷的运行状态中，啮合区的温度会不断升高，机械齿轮也会被挤破，两个齿轮之间直接接触，可能会发生严重的软齿轮起沟现象。与此同时，煤矿机械设备在匀速运行状态下，齿轮之间不容易形成相应的油膜，这都对齿轮造成了严重的胶合破坏。

1.4机械齿轮塑形流动

煤矿机械设备运行过程中，机械设备的齿轮可能会出现塑性流动现象，主要是由于齿轮软齿部分的金属发生变形，如变形不是十分严重，就会出现飞边和齿轮顶部变圆等状况[3]，这样就会对齿轮的整体形状造成影响，使得机械齿轮的表面出现一些波纹，这也是齿轮失效的一种主要形式。

1.5机械齿轮断裂

齿轮的断裂，说明该机械齿轮已经严重丧失了本身的性能，这也是机械设备运行过程中对齿轮造成的一种极为严重的损害，一旦齿轮发生断裂，将会引发严重的后果。针对齿轮发生断裂的原因，可将齿轮断裂分为超载荷断裂、磨损断裂和疲劳断裂等几种重要的形式，在煤矿机械设备运行过程中，一旦出现齿轮断裂现象，应该及时予以重视，才能保证煤矿机械设备的稳定运行，进而促进煤矿企业的发展。

2煤矿机械中齿轮失效的改善途径

2.1优化机械齿轮的设计方式

煤矿企业在生产过程中，机械齿轮会经常出现失效现象，在不增加齿轮尺寸的条件下，有效地增强齿轮的强度，已经成为当前研究的一个重点问题。在这个过程中，需要对机械齿轮的设计方式进行优化，进而有效地提高齿轮的承载能力。其中，需要相关技术人员对齿轮设计进行研究，对设计参数进行优化[4]。在优化设计的过程中，需要对机械齿轮的载荷进行准确计算，并将齿轮的强度计算公式进行改善，保证齿轮的强度达到最高程度。在齿轮加工过程中还应保证机械齿轮表面的光滑度，并对齿轮的润滑参数进行有效设置，这样就提高了机械齿轮的标准化，也避免了机械齿轮由于受到周围因素的影响而失效，有效地提高机械齿轮的强度和质量。此外，设计人员还应该针对现场的实际情况对齿轮进行优化设计，这样就可以保证机械设备能够正常运转，促进煤矿企业的健康发展。

2.2选择适合的机械齿轮材料

为了避免对机械设备的齿轮造成磨损而增强齿轮失效的风险，需要合理选择齿轮的材料。选择材料时，需要充分考虑齿轮材料的强度和韧性，并对材料的工艺性加以考虑。在齿轮优化设计工作中，应该针对相应的参数进行设计，以增强齿轮的实用性。在这个过程中，齿轮设计需要有较强的针对性，选择强度较高的材料，并采取规范的方法进行计算，以便能够更好地提高机械齿轮强度。在我国煤矿机械设备中，常见的是低碳锰钢制造的齿轮，这种材料比较耐磨，加热性能较好，这种材料的齿轮强度和耐磨损程度都有显著提升，可有效避免机械齿轮出现失效现象。同时，为了提高机械齿轮的韧性，还可以在制造过程中加入了合金化元素，有效提高齿轮的抗磨性能和抗腐蚀性。

2.3改进机械齿轮加工工艺

煤矿机械设备的齿轮在加工方面存在缺陷，很多机械齿轮在制造过程中，质量达不到标准，这就对机械设备的正常运行造成了影响。所以，为了有效应对机械齿轮的失效问题，需要对齿轮的加工工艺进行改进，进而提高齿轮的加工质量。在齿轮加工过程中，需要对齿轮的寿命和承受能力进行合理考虑，应重视加工工艺的冷热交换，并对齿轮的加工精度进行有效检验。

2.4加强对齿轮表面的强化处理

在煤矿机械设备运行过程中，造成齿轮的承载能力较差的原因有很多，不仅是齿轮表面硬度会对齿轮的承载能力造成影响，齿轮的表层与齿轮芯部之间过渡区的剪应力也会对齿轮的强度造成影响。增强齿轮强度最好的方法就是采用渗碳淬火技术，该技术能够增强齿轮芯部的强度。在渗碳淬火供应之后，可以按照相关的要求，使用小球来撞击齿轮表面，才能加强齿轮表面的抗疲劳强度，避免齿轮出现严重的失效现象。此外，还应该做好齿轮表面的润滑度，能够避免齿轮之间相互接触而出现的变形情况。在润滑油的选择上也应该注意，针对不同类型的齿轮选择相应的润滑油类型，才能降低齿轮表面的摩擦力，避免对齿轮造成严重的磨损。

3结语

煤矿机械设备在使用时，经常会出现齿轮失效现象，所以相关企业必要要严把质量关，利用先进技术保障煤矿机械设备的稳定运行。

参考文献

[1]张建静.煤矿机械传动齿轮失效问题及对策分析[J].机械管理开发，2015（10）：85-86；89.

[2]张玉玉.分析煤矿机械传动齿轮失效形式[J].黑龙江科技信息，2015，23（3）：80.

[3]刘颖.煤矿机械传动齿轮失效形式分析及改进措施[J].煤炭技术，2013（1）：38-39.

[4]闫德明.煤矿机械传动齿轮失效形式分析[J].山西科技，2011（5）：118-119.

作者:武永龙 单位:山西大同同煤集团马脊梁矿