煤礦機械傳動齒輪損壞原因及解決方法

劉玉武

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

關(guān)鍵詞：煤礦機械；傳動齒輪；損壞；原因；解決方法

前言

傳動齒輪的優(yōu)點頗多，例如具有較強的承載能力，較高的精準(zhǔn)度以及恒功率轉(zhuǎn)動的優(yōu)勢，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，往往延長工作時間，導(dǎo)致生產(chǎn)作業(yè)中的機械傳動齒輪負(fù)荷過重，破損情況頻繁發(fā)生，不但影響了機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.機械損壞診斷方式

機械的工作狀態(tài)直接影響井下作業(yè)的效率，所以為了提高設(shè)備的可靠性必須對其運轉(zhuǎn)狀態(tài)進(jìn)行損壞檢測和判斷，以便在出現(xiàn)故障或者損壞時做出準(zhǔn)確的反應(yīng)并且采取措施。通常情況下會對機械的箱體表面進(jìn)行振動檢測，主要針對其常規(guī)振動頻率和傳動齒輪的損壞振動進(jìn)行測量。造成機械傳動齒輪損壞的起因頗多，通過機械模型、理論知識和信號處理三種診斷方式經(jīng)其損壞大致可分齒面和齒輪兩類。由于機械傳動齒輪的工作性質(zhì)屬于非線性所以其職能選擇解析模型中的等價空間方式進(jìn)行破壞診斷；在解析模型無法達(dá)到檢測效果時便可采用信號處理方式，其無需對檢測對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.煤礦機械傳動齒輪損壞與分類

因為煤礦工作的環(huán)境極為復(fù)雜，所以造成機械傳動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、長期運轉(zhuǎn)兩大類。齒輪錯誤、軸線偏離以及平衡受損、齒輪和內(nèi)孔不同心等出廠性錯誤屬于制造和裝配誘因；而因長時間超負(fù)荷運轉(zhuǎn)、滾動和滑動摩擦產(chǎn)生的力的脈動使齒輪表面與齒根出現(xiàn)的不同程度的損壞，則屬于長期運轉(zhuǎn)誘因。但無論是局部損壞還是分布式損壞都會對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，必須及時發(fā)現(xiàn)并且解決。

3.煤礦機械傳動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，所以對長時間大負(fù)荷運轉(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量儀器作為支持，這方面的不足導(dǎo)致煤礦機械在進(jìn)行齒輪安裝時經(jīng)常出現(xiàn)一些偏差，達(dá)不到正規(guī)齒輪運行的要求和標(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、潤滑油更換不及時等都會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

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

3.2.1.關(guān)注所選煤礦機械傳動齒輪的材料及設(shè)計原理。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，提高齒輪的強度和使用壽命呢？根據(jù)機械傳動齒輪在選材制造方面的實際經(jīng)驗得出，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.煤礦機械傳動輪的生產(chǎn)企業(yè)必須加強自身工藝，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，為了避免這一點應(yīng)盡可能提高齒輪表面的粗造程度，同時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大作用就是通過對齒輪表面進(jìn)行浸碳淬火來提高接觸面的硬度，同時增強齒芯的柔韌性，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，解決機械傳動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，要有計劃的對傳動齒輪進(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。另外還要加強對傳動齒輪的巡檢工作，防止因長時間運轉(zhuǎn)造成磨損嚴(yán)重或漏油等突發(fā)情況出現(xiàn)。

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（來源：中國機械）