煤礦機(jī)械傳動(dòng)齒輪損壞原因及解決方法

劉玉武

摘　要：隨著時(shí)代的發(fā)展，我國煤礦工作已經(jīng)邁入了先進(jìn)的機(jī)械時(shí)代。但是由于行業(yè)的特殊性，煤礦工作的環(huán)境較為惡劣，由于長時(shí)間在陰暗潮濕的條件下工作，很多機(jī)械設(shè)備經(jīng)常發(fā)生故障，從而引發(fā)煤礦事故。其中，較為頻繁發(fā)生的就是機(jī)械傳動(dòng)齒輪發(fā)生損壞導(dǎo)致設(shè)備無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)，本文將以此為切入點(diǎn)，尋求解決齒輪損壞的原因并且有針對(duì)性的提出一些方案措施。

關(guān)鍵詞：煤礦機(jī)械；傳動(dòng)齒輪；損壞；原因；解決方法

前言

傳動(dòng)齒輪的優(yōu)點(diǎn)頗多，例如具有較強(qiáng)的承載能力，較高的精準(zhǔn)度以及恒功率轉(zhuǎn)動(dòng)的優(yōu)勢(shì)，所以備受煤礦企業(yè)的青睞。但煤炭生產(chǎn)不但工作環(huán)境較為惡劣，而且為了贏得更高的利潤，往往延長工作時(shí)間，導(dǎo)致生產(chǎn)作業(yè)中的機(jī)械傳動(dòng)齒輪負(fù)荷過重，破損情況頻繁發(fā)生，不但影響了機(jī)械的使用壽命及基本性能，而且埋下了很多安全隱患，給煤礦生產(chǎn)造成了很大的經(jīng)濟(jì)損失。

1.機(jī)械損壞診斷方式

機(jī)械的工作狀態(tài)直接影響井下作業(yè)的效率，所以為了提高設(shè)備的可靠性必須對(duì)其運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)進(jìn)行損壞檢測(cè)和判斷，以便在出現(xiàn)故障或者損壞時(shí)做出準(zhǔn)確的反應(yīng)并且采取措施。通常情況下會(huì)對(duì)機(jī)械的箱體表面進(jìn)行振動(dòng)檢測(cè)，主要針對(duì)其常規(guī)振動(dòng)頻率和傳動(dòng)齒輪的損壞振動(dòng)進(jìn)行測(cè)量。造成機(jī)械傳動(dòng)齒輪損壞的起因頗多，通過機(jī)械模型、理論知識(shí)和信號(hào)處理三種診斷方式經(jīng)其損壞大致可分齒面和齒輪兩類。由于機(jī)械傳動(dòng)齒輪的工作性質(zhì)屬于非線性所以其職能選擇解析模型中的等價(jià)空間方式進(jìn)行破壞診斷；在解析模型無法達(dá)到檢測(cè)效果時(shí)便可采用信號(hào)處理方式，其無需對(duì)檢測(cè)對(duì)象建立模型便可直接進(jìn)行診斷，所以結(jié)果更具有可信度。

2.煤礦機(jī)械傳動(dòng)齒輪損壞與分類

因?yàn)槊旱V工作的環(huán)境極為復(fù)雜，所以造成機(jī)械傳動(dòng)齒輪故障或者損壞的原因也是非常多的。一旦齒輪不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，就可以視為其受到了不同程度的損壞。造成齒輪損壞的誘因很多，可能是自身質(zhì)量不合格、操作失當(dāng)或者后期維護(hù)不及時(shí)等。不同的誘因給齒輪帶來的損傷程度也大不相同，總結(jié)而言可以分為制造和裝配、長期運(yùn)轉(zhuǎn)兩大類。齒輪錯(cuò)誤、軸線偏離以及平衡受損、齒輪和內(nèi)孔不同心等出廠性錯(cuò)誤屬于制造和裝配誘因；而因長時(shí)間超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)、滾動(dòng)和滑動(dòng)摩擦產(chǎn)生的力的脈動(dòng)使齒輪表面與齒根出現(xiàn)的不同程度的損壞，則屬于長期運(yùn)轉(zhuǎn)誘因。但無論是局部損壞還是分布式損壞都會(huì)對(duì)齒輪的正常工作造成非常嚴(yán)重的影響，甚至引發(fā)大型的事故與災(zāi)難，必須及時(shí)發(fā)現(xiàn)并且解決。

3.煤礦機(jī)械傳動(dòng)齒輪損壞原因及解決方式

3.1. 齒輪損壞原因

3.1.1.齒輪的質(zhì)量問題多半原子其設(shè)計(jì)上的偏差和選材上的失誤。煤礦作業(yè)的環(huán)境十分惡劣，所以對(duì)長時(shí)間大負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的齒輪來說更需要其具備過硬的質(zhì)量。所以無論是從齒輪的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)還是選材上面都必須十分嚴(yán)格，保證其性能的正常發(fā)揮。

3.1.2.制造過程和熱處理工序存在不合理性。機(jī)械制造商也是以營利為目的的企業(yè)，為了能夠提高產(chǎn)量，贏得更高的經(jīng)濟(jì)效益就可能在齒輪的制造流程與標(biāo)準(zhǔn)上面偷工減料，無法達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)，在齒輪氣孔等方面造成一些缺陷。如果后期在進(jìn)行熱處理上再無法正規(guī)操作很可能造成齒面硬度不均勻出現(xiàn)裂痕，一旦投入使用就會(huì)出現(xiàn)非常嚴(yán)重的破裂損傷，這類齒輪不但承載能力偏低，而且壽命短暫。

3.1.3.傳動(dòng)齒輪的安裝失誤及后期操作失當(dāng)。齒輪安裝需要非常精確的測(cè)量儀器作為支持，這方面的不足導(dǎo)致煤礦機(jī)械在進(jìn)行齒輪安裝時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)一些偏差，達(dá)不到正規(guī)齒輪運(yùn)行的要求和標(biāo)準(zhǔn)，形如水平度、平行度和中心距等都到不到既定的數(shù)據(jù)尺度。此外，后期工作中齒輪的定期維護(hù)也是非常重要的，清理不到位、潤滑油更換不及時(shí)等都會(huì)給齒輪埋下受損的隱患，甚至導(dǎo)致齒輪斷裂、磨損等情況發(fā)生。

3.2. 后期解決方案

因傳動(dòng)齒輪在煤礦機(jī)械生產(chǎn)中占據(jù)著十分重要的作用，所以一旦發(fā)生損壞就會(huì)給整個(gè)作業(yè)造成影響。下面筆者將針對(duì)常見的幾種齒輪損壞情況給出幾點(diǎn)建設(shè)性意見。

3.2.1.關(guān)注所選煤礦機(jī)械傳動(dòng)齒輪的材料及設(shè)計(jì)原理。同一大小外形的齒輪在承受重在和沖擊載荷的情況下表現(xiàn)出來的Z大耐久性值為1600MPa，彎曲值為1200MPa。那么怎樣才能在外部載荷條件不變的情況下，提高齒輪的強(qiáng)度和使用壽命呢？根據(jù)機(jī)械傳動(dòng)齒輪在選材制造方面的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)得出，低碳合金浸碳鋼是Z優(yōu)的原材料。此外，考慮到齒輪在長期工作后的人性和載荷量，應(yīng)當(dāng)盡量選擇電渣重熔合金鋼和真空突起精煉鋼，這種材質(zhì)可以將齒輪的載荷極限提高18%以上，接觸耐久性和彎曲極限提高四倍以上。

3.2.2.煤礦機(jī)械傳動(dòng)輪的生產(chǎn)企業(yè)必須加強(qiáng)自身工藝，保證齒輪的加工與熱處理達(dá)到國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。傳動(dòng)齒輪在投入工作后因接觸造成的磨損隨處可見，為了避免這一點(diǎn)應(yīng)盡可能提高齒輪表面的粗造程度，同時(shí)提高整體的加工精度，以盡量降低接觸性磨損的發(fā)生率。熱處理工藝的Z大作用就是通過對(duì)齒輪表面進(jìn)行浸碳淬火來提高接觸面的硬度，同時(shí)增強(qiáng)齒芯的柔韌性，使其能夠更好的使用煤礦作業(yè)的惡劣條件，延長使用壽命。綜上所述，解決機(jī)械傳動(dòng)齒輪損壞的重要方式就是提升其生產(chǎn)工藝，達(dá)到事半功倍的效果。

3.2.3.選擇合格的傳動(dòng)齒輪后更重要的就是進(jìn)行正確精準(zhǔn)的安裝。該過程直接決定著齒輪的工作效率以及耐疲勞強(qiáng)度。在齒輪投入使用期間，良好的安裝能夠使其保持較高的負(fù)荷量和負(fù)載量，提高彎曲柔韌性及耐久性，進(jìn)一步提高齒輪的使用壽命。另外，要有計(jì)劃的對(duì)傳動(dòng)齒輪進(jìn)行周期性保養(yǎng)，主要包括增加潤滑劑、局部清理等，保證齒輪的散熱、潤滑和密封特性，延長其使用壽命。另外還要加強(qiáng)對(duì)傳動(dòng)齒輪的巡檢工作，防止因長時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)造成磨損嚴(yán)重或漏油等突發(fā)情況出現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]張瀟云，周新建. 煤礦機(jī)械傳動(dòng)齒輪失效形式分析[J]. 潤滑與密封，2003，05：54-56.

[2]張瀟云，周新建. 改進(jìn)煤礦機(jī)械傳動(dòng)齒輪失效的途徑[J]. 潤滑與密封，2004，01：65-67.

[3]李丹. 高速列車傳動(dòng)齒輪箱齒輪轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)特性研究[D].大連理工大學(xué)，2012.

[4]韓翠英. 煤礦機(jī)械傳動(dòng)齒輪損壞原因及解決方式[J]. 煤礦機(jī)械，2012，11：230-232.

[5]劉穎. 煤礦機(jī)械傳動(dòng)齒輪失效形式分析及改進(jìn)措施[J]. 煤炭技術(shù)，2013，01：38-39.

（來源：中國機(jī)械）