采煤機行走輪輪齒斷裂的原因分析

0.引言

滾筒式采煤機牽引方式由有鏈牽引發展成無鏈牽引是采煤機發展史上的一個巨大進步，現在幾乎所有采煤機都采用無鏈牽引方式。這種牽引方式基本上能夠滿足生產需求，但是行走輪輪齒的非正常斷裂嚴重影響了采煤機的正常采煤作業，行走輪輪齒斷裂也是我公司采煤機外牽引損壞的主要形式。在跟蹤研究大量的行走輪輪齒斷裂，并結合查閱相關資料的基礎上得出了行走輪輪齒的非正常斷裂得可能原因。

1.斷裂原因分析

由于采煤機的工作環境惡劣、工作面狀況復雜，所以要定量的研究行走輪輪齒的非正常斷裂的原因有一定的苦難，所以本文僅從定性、理想工作面狀況的受力分析等幾個方面做出一些定性的研究。

1.1齒輪—銷軌的傳動特性

采煤機行走輪與工作面刮板輸送機銷排銷齒之間的嚙合轉動由于其結構簡單、拆卸方便，非常適用于低速、重載荷、潤滑條件差得工作場所。理論上這種傳動大多數屬于非共軛嚙合，因而其傳動比也是非恒定的。當傳動過程中兩個齒交替嚙合時，傳動比會有個突變量，特別在銷排與兩個銷排連接處。行走輪與銷排銷齒的單齒嚙合傳動過程為：由行走輪齒頂某處與銷齒開始嚙合，然后隨行走輪的轉動嚙合點逐漸向行走輪根部位移動至最低的嚙合位置，最后嚙合點又向行走輪齒頂移動直至退出嚙合，而后相應的下一齒開始進入嚙合。行走輪轉速恒定時，這一嚙合過程相應的轉動比變化情況如下，在給定的嚙合中心距與節距下由頂部位置進入嚙合時傳動比較大，然后隨嚙合的進行趨于平穩，但在下一齒進入嚙合的時傳動比又會發生比較大的突變，當然這只是理想狀工作狀態下采煤機線速度的變化規律，詳見圖1。實際采煤作業中采煤機行走輪與銷齒嚙合的中心距并不是恒定的，同時由于刮板輸送機的水平和垂直彎曲已經銷排浮動的作用，銷齒的節距在銷排與銷排連接處比比標準節距有較大變化，這樣就造就對行走輪的較大的沖擊，這是行走輪非正常斷裂的原因之一。

1.2受力分析

采煤機工作時，理想工作狀態下行走輪輪齒受力情況如圖2，其中ф表示壓力角，假設扭矩M不變，由于這種傳動方式為非共軛嚙合，隨著嚙合點得變動，H是變化的，壓力角ф也是變化的，所以法向力F也是變化的，牽引力Ft也是變化的，當遇到較大的沖擊載荷或其它原因時造成行走輪齒所受的力超過材料的強度時，就會引起行走輪齒的斷裂。

1.3導向滑靴方面

采煤機通常都是按照輸送機水平方向彎曲度≤±1度方向，垂直方向彎曲度≤3度來設計行走機構的，然后刮板輸送機在經過一段時間使用后，由于磨損使得中部槽的曲度超限，采煤機從該處通過時，必須依靠導向滑靴來捋順銷排，導向滑靴此時會受到較大的側向力，嚴重時會導致或使其導溝處力筋撕裂，而一旦導向滑靴損壞，繼續工作時，行走輪輪齒出現斷裂的可能性就會大大增加。

1.4熱處理因素

從用料及熱處理方面講，如果行走輪的材料成份不合理、夾雜物超限以及輪齒表面滲碳的硬度在熱處理時未能達到要求，也會降低采煤機行走輪性能，導致行走輪易于斷裂。

2.結語

以上從齒輪-銷軌的傳動特性、簡單的受力分析、導向滑靴及熱處理影響因素分析了采煤機行走輪輪齒斷裂的一些因素，其中齒輪-銷軌的傳動特性、基本的受力情況是固有的，而其它情況相對是可以預防的，在以上分析的基礎上嘗試性的提出一些預防措施。

（1）導向滑靴的設計一定要保證其水平、垂直方向的間歇，這樣才能很好的地對行走輪進行保護，是使用中應定時檢查導向滑靴的磨損量，磨損較大時要及時予以更換。

（2）行走輪材料選擇、毛坯件鍛打、熱處理時一定要達到使用要求，行走輪齒面硬度到達到HRC58-62，行走輪芯部硬度達到HRC38-42。