采礦機械齒輪斷齒原因及解決措施

許龍順

（陽城陽泰集團西溝煤業(yè)有限公司， 山西 晉城 048106）

引言

機械齒輪作為煤炭開采過程中常用的零部件之一，常常處于低速以及重載的工作環(huán)境中，如果機械齒輪出現(xiàn)問題給煤炭開采工作造成很大的影響，嚴重時導(dǎo)致煤炭開采工作停滯，因此，針對齒輪斷齒原因進行分析，并提出解決的措施對于齒輪的正常工作是十分重要。

1 機械齒輪斷齒表現(xiàn)形式

煤炭企業(yè)在采礦的過程中，由于特殊的工作環(huán)境以及較大工作強度，機械齒輪出現(xiàn)問題的情況比較常見，常常會出現(xiàn)失效的現(xiàn)象，機械齒輪出現(xiàn)失效現(xiàn)象包括表面疲勞、齒面點蝕等現(xiàn)象，而這些現(xiàn)象中出現(xiàn)疲勞的程度比較嚴重，甚至機械齒輪會出現(xiàn)斷齒，對正常生產(chǎn)帶來較大的影響，甚至造成嚴重的經(jīng)濟損失，因此，需要我們對機械齒輪存在的問題進行分析研究。機械齒輪斷齒絕大多數(shù)是發(fā)生在重載齒輪上，主要從根部出現(xiàn)斷裂，機械齒輪斷齒的現(xiàn)象主要分為疲勞性斷齒、靜力斷齒以及偏載斷齒這三種情況[1]。

一是疲勞性斷齒主要是出現(xiàn)在機械齒輪的直齒輪上，出現(xiàn)斷裂的地方主要是集中在沿齒輪生產(chǎn)方向的根部出現(xiàn)斷裂，呈現(xiàn)出了下凹的現(xiàn)象。

二是靜力斷齒主要是由于機械齒輪在運行的過程中受到外來負載的力量，負載超出了機械齒輪所能夠承受的作用，因此就會出現(xiàn)斷裂的現(xiàn)象，這種情況主要是由于挖掘機在開采的過程中挖到了硬巖或者是其他情況下的外來負載力而使得機械齒輪所承載的壓力不斷增加，導(dǎo)致機械齒輪出現(xiàn)了損壞。

三是偏載斷齒主要是由于機械齒輪在運行的過程中，軸承等相關(guān)的部件出現(xiàn)了變形，或者是安裝誤差，使機械齒輪運行載荷分布不均勻，容易出現(xiàn)偏載斷齒。

2 斷齒原因

2.1 疲勞斷裂

齒輪斷齒現(xiàn)象主要是由于機械齒輪在運行過程中受到了重復(fù)、循環(huán)的載荷作用，當齒根彎曲處的載荷超過齒輪所能承受的作用時，齒輪內(nèi)部出現(xiàn)疲勞微裂紋。并且隨著運行時間的延長裂紋會不斷擴大，最終使機械齒輪產(chǎn)生疲勞性斷裂[2]。

2.2 靜力斷齒

機械齒輪在運行的過程中出現(xiàn)靜力斷齒的現(xiàn)象，主要是由于在運行的過程中由于機械齒輪的齒面所受到的載荷較大而出現(xiàn)靜力斷齒的現(xiàn)象。例如挖掘機由于鏟斗被阻擋而不能繼續(xù)工作，使機械齒輪系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量在短時間內(nèi)集中在機械齒輪上，受到的載荷是正常情況的6～7倍，很容易使機械齒輪出現(xiàn)斷裂。

2.3 偏載斷裂

機械齒輪偏載斷裂的現(xiàn)象主要由于機械齒輪在運行的過程中，將原本作用在整個機械齒輪齒面的負荷在一些因素的作用，集中在齒輪的局部，導(dǎo)致齒輪出現(xiàn)折斷的現(xiàn)象，即出現(xiàn)了偏載斷齒的現(xiàn)象。

3 解決措施

3.1 事先做好計算預(yù)測工作

事先做好齒輪負荷的計算預(yù)測工作，這主要是由于在煤炭采礦工作中，機械齒輪的負荷是隨著機械的使用情況而不斷發(fā)生變化，機械負荷系數(shù)受到各種因素影響，因此需要根據(jù)實際情況對機械齒輪工作的負荷提前做好預(yù)測工作。由于機械齒輪的彎曲強度可以進行增加，因此我們通過加大模數(shù)來增加機械齒輪的彎曲強度。并且在不影響齒輪轉(zhuǎn)動穩(wěn)定性和連續(xù)性的情況下，通過加大機械齒輪的模數(shù)來增加齒輪的彎曲強度，使得機械齒輪在工作的過程中減少斷齒的出現(xiàn)[3]。

3.2 提升機械機殼和軸承的性能

在煤炭開采過程中機械機殼和軸承剛性的加強，能夠有效防止齒輪在工作過程中發(fā)生偏載斷齒現(xiàn)象。不僅如此，我們還需要在機械齒輪安裝過程中注意機械齒輪安裝的精度，精度系數(shù)不應(yīng)該低于八級，機械齒輪的根部應(yīng)該要有足夠的過度圓角，齒輪的齒之間還要有足夠的咬合間隙，大大降低偏載斷齒發(fā)生的幾率。

3.3 加強對齒輪的鼓形整理

機械齒輪出現(xiàn)故障時需要及時對齒輪進行修整，沿著齒輪方向進行鼓形修整，使齒輪的咬合接觸面形成了兩個曲面性的接觸面，與齒輪的齒長趨于平衡，有效解決機械齒輪在實際工作中的負荷問題。在日常采礦的過程中還應(yīng)該經(jīng)常對機械齒輪進行維修和保養(yǎng)工作，尤其是在機械齒輪停止狀態(tài)時需要定時定期做好日常維護工作。

4 結(jié)語

由于機械齒輪出現(xiàn)斷齒的現(xiàn)象是由多方面的原因引起的，因此需要結(jié)合工作環(huán)境對各個方面的因素進行分析，定期對機械齒輪進行維護，積累預(yù)防齒輪斷齒的經(jīng)驗，為采礦過程中機械齒輪的正常使用和保養(yǎng)提供借鑒。