煤礦機(jī)械傳動(dòng)齒輪失效問題及對(duì)策分析

張建靜

（1.太原理工大學(xué)，山西 太原 030024；2.同煤集團(tuán)安全監(jiān)管五人小組，山西 大同 037003）

引言

從客觀現(xiàn)實(shí)來看，我國(guó)礦山機(jī)械事故的發(fā)生概率大，最根本的原因在于對(duì)齒輪機(jī)械的故障分析水平低。從另一方面來看，由于井下工程建設(shè)生產(chǎn)的環(huán)境十分惡劣，對(duì)工程生產(chǎn)會(huì)產(chǎn)生直接的影響，與此同時(shí)在生產(chǎn)的建設(shè)過程中，對(duì)人的身體也會(huì)產(chǎn)生直接傷害。在井下的生產(chǎn)中，機(jī)械的使用通常是在白天進(jìn)行的，而工人也是以三班倒形式進(jìn)行輪流工作，這些客觀因素都會(huì)直接導(dǎo)致機(jī)械更容易出現(xiàn)故障，如果不能做到及時(shí)的維護(hù)，那么對(duì)日常工作將產(chǎn)生極其惡劣的影響。

1 傳動(dòng)齒輪失效的成因分析

現(xiàn)代井下運(yùn)輸基本上都依靠齒輪運(yùn)輸作為主要的運(yùn)輸基礎(chǔ)支持。而齒輪的常見性問題成因則主要分為以下幾點(diǎn)。

1）磨損。井下煤礦運(yùn)輸，主要由于地質(zhì)條件的影響，其工作量十分大，這樣就導(dǎo)致齒輪經(jīng)常處于高負(fù)荷狀態(tài)下工作。而這些都會(huì)加重工作的負(fù)擔(dān)，導(dǎo)致在生產(chǎn)中產(chǎn)生較大影響。而齒輪磨損，則成為了最主要的損傷形式之一。在進(jìn)行基層生產(chǎn)的過程中，通過層面的生產(chǎn)使用方法，也會(huì)加重齒輪的使用壽命。而在運(yùn)輸中，過長(zhǎng)的皮帶運(yùn)輸機(jī)制，也大大加重了工作負(fù)擔(dān)。因此在井下運(yùn)輸中，齒輪的消耗是十分快的，而在建設(shè)過程中，齒輪的磨損，也會(huì)直接影響到生產(chǎn)的可持續(xù)性［1］。

2）表面金屬疲勞。金屬疲勞顧名思義是齒輪表面或內(nèi)部出現(xiàn)的一種材料損傷情況，對(duì)于持續(xù)性的高效率生產(chǎn)，齒輪的金屬內(nèi)部構(gòu)造會(huì)產(chǎn)生一定的拉傷，主要成因就是因?yàn)樵谏a(chǎn)的過程中，生產(chǎn)力超過了齒輪的額定荷載上線，從而導(dǎo)致內(nèi)部出現(xiàn)裂紋，而生產(chǎn)過程中，這些裂紋就會(huì)導(dǎo)致齒輪的斷裂，嚴(yán)重?fù)p害了井下生產(chǎn)傳動(dòng)系統(tǒng)的安全性。

3）塑性流動(dòng)。塑性變形會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的飛邊現(xiàn)象產(chǎn)生，對(duì)周邊的生產(chǎn)等也會(huì)產(chǎn)生影響。由于齒面失去了部分的作用效果，在使用中就會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)人字形的魚尾狀皺紋，并導(dǎo)致整體結(jié)構(gòu)的滑動(dòng)。

4）斷裂問題。斷裂意味齒輪都將失去使用作用。在生產(chǎn)中，齒輪發(fā)生斷裂的原因有很多，斷裂導(dǎo)致的問題則影響嚴(yán)重。其中最主要的斷裂原因分別為疲勞損傷斷裂、負(fù)荷斷裂、磨損斷裂以及淬煉斷裂等。

出現(xiàn)以上問題的主要因素在于，制造加工的過程中沒有嚴(yán)格按照相關(guān)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行澆筑制造。導(dǎo)致在生產(chǎn)后，齒輪中出現(xiàn)較大的缺陷，在使用中引起了一系列的嚴(yán)重影響。其次在安裝的使用過程中，沒有選擇較大的使用標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致在生產(chǎn)的過程中，齒輪長(zhǎng)時(shí)間處于超高負(fù)荷的生產(chǎn)之中。

2 提高礦用機(jī)械齒輪使用時(shí)間的主要措施

針對(duì)礦山機(jī)械的日常使用中，由于極易出現(xiàn)磨損問題，在日常的使用中，需要從以下幾點(diǎn)進(jìn)行注意，并在使用中進(jìn)行及時(shí)維護(hù)，才能夠確保安全生產(chǎn)。

1）應(yīng)用短圓柱型的滾子，輔助齒輪進(jìn)行傳動(dòng)運(yùn)輸，保證在齒輪的日常運(yùn)行中，能夠安全有效地進(jìn)行生產(chǎn)，而在這一類的生產(chǎn)中，需要通過對(duì)技術(shù)上的科研改進(jìn)，進(jìn)而確保整體生產(chǎn)的有效性。在生產(chǎn)過程中，煤礦的機(jī)械齒輪其轉(zhuǎn)動(dòng)控制作用，對(duì)于緩解機(jī)械生產(chǎn)中的消耗，都有較高的減緩作用，這樣對(duì)煤礦的日常生產(chǎn)都能夠有效降低其生產(chǎn)的成本。在生產(chǎn)的過程中，通過對(duì)煤礦機(jī)械齒輪的有效控制，能夠在現(xiàn)代技術(shù)的帶動(dòng)下，為工作提供有效的生產(chǎn)形勢(shì)［2］。

2）利用短圓柱滾子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在使用轉(zhuǎn)輪進(jìn)行外圈固定的過程中，不僅能夠有效增強(qiáng)滾柱的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，同時(shí)也能夠更好地促進(jìn)柱子的潤(rùn)滑良好性，而采取輪齒的鉆孔排距，在運(yùn)輸?shù)倪^程中，由于阻力的調(diào)控，也能夠在一定的運(yùn)輸量上降低功率的損耗。這樣不僅減少了對(duì)工程施工的施工要求，在電損耗上，也有效地減少了對(duì)齒輪的消耗。在減少齒輪損耗的過程中，采取有效的系統(tǒng)運(yùn)輸裝置，能夠在延續(xù)煤礦機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)中，提供更為有效的電能損耗減免效益，其減少的頻率與安裝調(diào)試過程中的使用情況呈現(xiàn)一定的正比例關(guān)系［3］。在使用的過程中，從煤礦機(jī)械的齒輪潤(rùn)滑油能否保證滾子順暢性進(jìn)行分析，內(nèi)圈和軸距之間，其圓柱式滾子，能夠更好地保證施工的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

3）煤礦運(yùn)輸機(jī)械的齒輪中短圓柱滾子的數(shù)量。在對(duì)煤礦機(jī)械的短圓柱滾子型號(hào)的確定過程中，針對(duì)運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)進(jìn)行型號(hào)確定，其選擇需要遵循以下幾點(diǎn)。首先，煤礦機(jī)械的齒輪從短圓柱滾子的數(shù)量進(jìn)行確定，歸納其中可能出現(xiàn)的諸多失誤，并以此來完成整體機(jī)械的模型設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)的過程中，分析煤礦機(jī)械的齒輪短圓柱滾子數(shù)量，以對(duì)其中的典型性進(jìn)行確定。礦山機(jī)械的功率通常較高，所以在進(jìn)行工作的運(yùn)行過程中，其負(fù)荷也比較大，所以在進(jìn)行型號(hào)的選擇上，一般需要控制在k＝10的基礎(chǔ)以上，其中k＝10是滿足基本使用定律的根本［4］。為保證在生產(chǎn)張軸承的承重效應(yīng)符合工作需求，需要對(duì)不符合的零部件進(jìn)行取締。

4）針對(duì)機(jī)械齒輪的潤(rùn)滑處理。不論在何種環(huán)境下使用大型機(jī)械，對(duì)齒輪的潤(rùn)滑都是保證機(jī)械正常運(yùn)行的根本所在。而針對(duì)煤礦井下操作環(huán)境中的惡劣性，對(duì)齒輪的潤(rùn)滑更為重要，在進(jìn)行齒輪的潤(rùn)滑過程中，從齒輪和軸承的抗震性、抗沖擊性、精準(zhǔn)性等多個(gè)方面進(jìn)行考慮后，方可進(jìn)行精密潤(rùn)滑，保證軸承的承受力，在日常的操作范圍之內(nèi)。井下作業(yè)過程中，由于大量的粉塵、潮濕空氣，對(duì)金屬元器件的損傷要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于地面［5］。與此同時(shí)，地下的電離平衡與地面不同，這都會(huì)直接影響到工作面的生產(chǎn)作業(yè)，而在生產(chǎn)作業(yè)的過程中，惡劣的環(huán)境也會(huì)加重這一生產(chǎn)的機(jī)械部件。所以及時(shí)有效的潤(rùn)滑工作，對(duì)機(jī)械零部件的使用壽命，以及井下生產(chǎn)都有不錯(cuò)的促進(jìn)作用。大型礦井下，對(duì)機(jī)械工作量大的設(shè)備，應(yīng)當(dāng)保持其齒構(gòu)件在生產(chǎn)工作中的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，這樣才能夠確保生產(chǎn)工作的有序進(jìn)行。

3 結(jié)語

在全面機(jī)械化生產(chǎn)發(fā)展趨勢(shì)下的煤礦井下生產(chǎn)中，皮帶運(yùn)輸機(jī)的使用是必然的結(jié)果。在皮帶運(yùn)輸機(jī)的使用中，齒輪的使用是最為普遍的一種形式。滾筒形式，以及轉(zhuǎn)軸和軸承結(jié)構(gòu)都使用了大量的金屬設(shè)備，這些設(shè)備在井下作業(yè)中，由于受到惡劣環(huán)境的影響，其使用壽命受到了極大的威脅，同時(shí)也給井下生產(chǎn)的安全進(jìn)行，產(chǎn)生了極大影響。只有有效地減少此類機(jī)械的失效故障，才能夠保證生產(chǎn)的有序進(jìn)行，同時(shí)才能夠確保井下工作人員的生命安全。

［1］趙雄.采煤機(jī)械傳動(dòng)齒輪失效問題研究［J］.科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2009（29）：65.

［2］張玉玉.分析煤礦機(jī)械傳動(dòng)齒輪失效形式［J］.黑龍江科技信息，2015（23）：80－80.

［3］茆亮亮.礦山機(jī)械中傳動(dòng)齒輪失效形式、原因與改進(jìn)研究［J］.科技視界，2014（20）：297－297；353.

［4］馮健，于明龍，樊志家，等.煤礦機(jī)械傳動(dòng)齒輪失效形式分析［J］.城市建設(shè)理論研究（電子版），2013（5）：26－27.

［5］王秀芹.煤礦機(jī)械用點(diǎn)線嚙合齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)及失效分析研究［D］.石家莊：河北科技大學(xué)，2013.