煤礦機械傳動齒輪的失效問題處理研究

摘 要：煤礦工作一般都是比較嚴謹和危險的工作，煤礦機械故障不僅影響著工程的進度，降低生產效率，也影響著施工人員的生命安全，而傳動齒輪的失效問題是煤礦機械最為常見的問題，所以加強對傳動齒輪失效問題的研究具有重要的意義，文章先分析傳動齒輪失效的表現形式，進而探索出現這些問題的原因，最后經過研究得出避免傳動齒輪失效的有效措施。

關鍵詞：煤礦機械；傳動齒輪；失效；有效措施

在煤礦產業中，傳動齒輪應用非常廣泛，是煤礦機械的一個重要組成部分，但是煤礦的運輸重量一般都很大，在施工過程中，很容易導致超重現象，長時間高強度的工作就會導致傳動齒輪出現問題，導致機器癱瘓，影響煤礦的施工作業，降低生產效率，甚至造成安全隱患。

1 傳動齒輪的工作環境及工作特點

煤礦的生產作業一般都是在礦井中進行的，傳動齒輪的工作環境大多都是在地下進行生產作業，井下的環境比較復雜惡劣，所以傳動齒輪要適應井下復雜的結構情況，因此相對而言傳動結構也復雜一點。由于煤礦是重型產業，要求傳動齒輪具有比較高的承載能力和性能，礦井一般空間不是很大，所以傳動齒輪還要滿足體積小，抗沖擊能力強等特點，傳動要求高效率，盡量減少過程中能量的損失。

2 傳動齒輪失效的表現形式

2.1 傳動齒輪磨損失效

磨損的程度分為很多種，一般分為：正常的磨損、中度磨損、破壞性磨損、磨料性磨損以及腐蝕性磨損等。一般性的磨損不會對齒輪的傳動造成重大的影響，比如正常的磨損，這是齒輪傳動過程中必然存在的，在齒輪的使用壽命中，不會造成齒輪失效，這個磨損是經過時間慢慢磨損的，不影響齒輪的正常轉動；對于中度磨損，這個要比正常的磨損速度快一點，在齒輪傳動工作的過程中，可能會發出噪音，由于磨損的程度比較大，損失機械能，會降低齒輪工作的效率；破壞性磨損，這個磨損的程度就很大了，齒輪表面會形成嚴重的損傷，嚴重影響傳動齒輪工作的效率，破壞了齒輪的結構，大大縮短齒輪的使用壽命；磨料性磨損是指在齒輪中間進入了一些顆粒，增大了齒輪間的摩擦系數，摩擦力增大，加速了齒輪的磨損，可能會出現齒輪停止轉動的現象；腐蝕性磨損就是在齒輪轉動的過程中與周圍的化學物質發生的反應，發生了齒輪表面的腐蝕，嚴重影響齒輪的工作效率。

2.2 傳動齒輪疲勞失效

在加工過程中，齒輪的表面肯定存在初始裂紋，加之傳動齒輪工作的過程中應力的反復作用下，造成材料的疲勞，當作用的應力超出了材料的疲勞極限時，裂紋就會延伸擴張，加速齒輪的損壞，出現齒輪失效。

2.3 傳動齒輪膠合失效

齒輪的轉動需要潤滑油的幫助，在強重力作用下，齒輪間的潤滑油不能及時的補充，造成兩個齒輪接觸面的油膜擠破，兩個金屬齒輪直接接觸在一起，在高速運轉的情況下，溫度上升，可能造成齒輪的膠合，出現失效。

2.4 傳動齒輪斷裂失效

齒輪的斷裂意味著徹底不能工作，斷裂分為疲勞斷裂，高負荷斷裂以及淬性斷裂等。疲勞斷裂就是齒輪在彎曲應力的反復作用下，出現裂痕，當應力超出了齒輪的疲勞極限時，裂痕繼續擴張，導致斷裂；高負荷斷裂是指在高強度的作業狀態下，負荷已經超出了齒輪的額定負荷導致的破壞性斷裂，或者由于腐蝕使得齒輪部分點出現點蝕，導致斷裂等；淬性斷裂是指傳動齒輪經過熱處理時產生了過大的內應力，產生裂紋，外界的壓應力與彎曲應力的作用下，產生疲勞，當超過它的疲勞極限時就會促使裂紋延伸，導致淬性斷裂，這種斷裂的特點就是初始斷裂的部位顏色會有點深，這是氧化的結果。

3 傳動齒輪出現失效的具體原因

設計階段：由于齒輪工作環境的特殊性，決定了煤礦機械齒輪設計的特殊性，在設計階段，可能忽視了傳動齒輪在礦井工作的特殊性，按照傳統的設計來設計煤礦機械傳動齒輪，造成傳動齒輪不能滿足礦井下高強度，環境復雜的要求，達不到韌度、抗沖擊和耐疲勞的要求，這是導致傳動齒輪失效的自身原因之一。

齒輪的制造加工階段：即使齒輪的設計沒有問題，若在制造加工方面不合格，齒輪一樣會失效，如果質量把控不嚴格，鍛造時化學成分超標或者化學成分有殘留，降低了齒輪的性能，不能滿足工作的需要。例如：在加工過程中C的含量超標，就會增加齒輪的脆性，容易發生斷裂，造成失效。

齒輪的安裝使用階段：不正確的安裝方式同樣會導致傳動齒輪的失效，安裝的位置出現偏差，影響整個傳動齒輪的安全，同時，傳動齒輪的工作需要潤滑油的不斷補充，一旦缺少潤滑油就會增大摩擦力，降低齒輪工作的效率，增加磨損，導致傳動齒輪的失效。

4 避免傳動齒輪失效的有效措施

根據上述傳動齒輪出現時效的形式和失效的原因，制定防止傳動齒輪失效的有效措施，避免失效問題的出現。

4.1 齒輪設計階段控制

設計階段要充分的對煤礦齒輪的工作環境進行研究考察，只有充分了解齒輪的工作環境和工作性能的需要，才能對齒輪提出合理化的設計。根據煤礦齒輪工作的特殊性，優化齒輪的設計方案，滿足齒輪抗沖擊力、耐疲勞性以及承載力的要求，進行精確的計算，在符合國家標準的前提下，選擇適合煤礦特殊工作的材料，尤其是鋼材的選用尤為重要，這直接影響著齒輪的強度，最好經過研究確定選材，確定潤滑油等，以免后期工作出現漏洞。

4.2 齒輪工藝制造階段控制

選材好工藝也好才能保證傳動齒輪的質量，要嚴格控制齒輪制造過程中的質量，改善制造工藝，提高工藝質量。傳動齒輪的表面不能過于光滑，研究表明，表面略微粗糙的齒輪要比表面光滑的齒輪使用壽命更長，這個粗糙度應該根據實驗來確定，合理的控制粗糙度，將齒輪的性能提升到最佳狀態。

4.3 齒輪安裝階段控制

齒輪的安裝看起來很簡單，其實有比較高的要求，對于傳動齒輪的平衡度、垂直度都是有要求的，而且這個標準還很嚴格，稍微有一點偏差就會影響整體的性能，所以，在安裝階段應該有專業人士來進行指導，運用專業的工具輔助安裝，最大限度的減少齒輪間的摩擦，降低損耗，提高工作效率，延長使用壽命。

4.4 齒輪使用及維護階段控制

在傳動齒輪的使用過程中，應盡量不要超過傳動齒輪的額定負荷量，潤滑油也要及時補充，保證傳動齒輪是在潤滑油的輔助下工作，此外，潤滑油不能摻入雜質，保持純凈，雜質進入齒輪間會增大摩擦系數，影響齒輪的正常工作。設備的使用過程中應該定期維護保養，并檢查傳動齒輪，及時發現問題并處理問題，對于可能發生的問題做到及早預防，防患于未然，防止出現傳動齒輪的失效問題。

5 結束語

煤礦產業是我國比較重要的一部分，煤礦的產量決定于煤礦機械的工作效率，影響著經濟的發展，傳動齒輪在煤礦機械中發揮著重要的作用，保證傳動齒輪的正常工作是保證煤礦機械正常工作的重要前提，傳動齒輪失效是齒輪常見的問題，我們必須對其進行研究，找到避免失效的有效措施，每個階段嚴格把關，將失效概率降到最低，提高生產效率。

參考文獻

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作者簡介：王凱（1987-），男，貴州遵義人，學歷：本科，研究方向：礦山機械。