煤矿机械传动齿轮失效形式分析
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简述齿轮常见的失效形式及特点
齿轮失效形式及特点
齿轮作为机械传动装置中常见的零件，其失效形式多种多样。
下面将介绍几种常见的齿轮失效形式及其特点。
1. 磨损失效
磨损是最常见的齿轮失效形式之一，主要是由于齿轮表面的摩擦和磨损引起的。
具体表现为齿面磨损、齿面点蚀、齿面斑点磨损等。
磨损失效主要由于润滑不良、负载过大、工作环境恶劣等原因引起。
2. 齿面断裂
齿面断裂是指齿轮齿面出现裂纹或齿面完全断裂。
齿面断裂多发生在齿根处，其特点是断口光滑，常伴有齿面疲劳痕迹。
齿面断裂主要是由于齿轮过载、材料强度不足、制造缺陷等原因引起。
3. 齿根断裂
齿根断裂是指齿轮齿根处发生断裂，断口呈现韧性断口。
齿根断裂多发生在负荷集中区域，其特点是断口不平整，常伴有齿根疲劳痕迹。
齿根断裂主要是由于齿轮过载、应力集中、材料强度不足等原因引起。
4. 腐蚀失效
腐蚀失效是指齿轮表面受到化学物质侵蚀而产生的失效。
腐蚀失效的特点是齿面出现腐蚀斑点、齿面粗糙等。
腐蚀失效主要是由于工作环境中存在腐蚀介质、润滑不良等原因引起。
以上是齿轮常见的失效形式及其特点。
在实际应用中，为了避免齿轮失效，可以采取以下措施：选择合适的润滑剂，保持良好的润滑
状态；合理设计齿轮结构，提高齿轮的强度及工作寿命；加强齿轮的维护保养，定期检查齿轮状态并及时更换磨损严重的齿轮。
通过这些措施的实施，可以有效预防齿轮的失效，延长齿轮的使用寿命。
总结：了解齿轮常见的失效形式及其特点对于提高齿轮传动的可靠性和寿命具有重要意义。
齿轮失效常见的形式及预防措施
1.5 塑性变形齿⾯塑性变形主要出现在低速重载、频繁启动和过载的场合。
当齿⾯的⼯作应⼒超过材料的屈服极限时，齿⾯产⽣塑性流动，从⽽引起主动轮齿⾯节线处产⽣凹槽，从动轮出现凸脊。
此失效多发⽣在⾮硬⾯轮齿上，齿轮的齿形严重变形，特别是左右不对称时应更换新件。
上⾯阐述的⼏种主要轮齿失效形式，在⼀般情况下，不仅可以修复，且在不能改变齿轮材料、加⼯⼯艺的条件下通过提前预防来延迟齿轮失效不利情况的发⽣，提⾼齿轮使⽤寿命。
2、预防齿轮失效措施2.1 提⾼齿轮安装精度2.2 合理选材齿轮材料的选择，要根据强度、韧性和⼯艺性能要求，综合考虑。
结合我国实际，宜选⽤低碳合⾦渗碳钢。
对于承受重载和冲击载荷的齿轮，采⽤以Ni-Cr和Ni-Cr-Mo合⾦渗碳钢为主的钢材；对于负载⽐较稳定或功率较⼩，模数较⼩的齿轮，亦可选⽤⽆Ni的Ni-Mn钢。
⽤这种钢材制造的齿轮与普通电炉钢制造的齿轮相⽐，其接触和弯曲疲劳寿命可提⾼3-5倍，齿轮极限载荷可提⾼15%-20%。
2.3 热处理通过热处理⼯艺，可以改善齿轮材质，适当提⾼硬度，消除或减轻齿⾯的局部过载，提⾼齿⾯的抗剥落能⼒。
例，对煤矿机械中的齿轮，深层渗碳淬⽕，可减⼩齿轮硬化，提⾼芯部硬度，较⼩的过渡区残余拉应⼒和充⾜的硬化层深度。
2.4 根据实际情况选择齿轮油据资料显⽰，机械故障的34.4%源于润滑不⾜，19.6%源于润滑不当，换句话说，以54%的机械故障是由于润滑问题所致。
因此，选择好的齿轮油对提⾼齿轮使⽤寿命有重要的意义。
2.5 修复为了确保齿轮的强度和硬度，决定采⽤氩弧焊合⾦焊丝堆焊修复，后⽤磨光机整形处理⽅案，这样焊后的齿轮轮齿少不经热处理达到较⾼的硬度和强度。
通过对齿轮失效形式的分析，可提⾼准确判别设备故障的能⼒，及时解除故障，提⾼经济效益。
浅析煤矿机械中齿轮失效形式及对策
（ 塑 性 流 动 ４）
塑 性 流 动 可 以分 为 塑 性 变 形 、起 波 纹 和 起 皱 三 种 类 型 。塑性 变 形 指 的是 轮 齿较 软 齿部 分 金 属 的塑 性 变形 ， 严 重 时会 出现 飞 边 、 顶 变 圆 ， 成 主 动 齿 轮 和被 动齿 轮 的 齿 造
齿 面 失 去 正 确 的 齿 形 ； 起 波 纹 是 指 在 齿 面 上 形 成 外 观 呈
设 计 时 ， 然 沿用 传 统 的方 式 ， 有 充 分 考 虑 不 同煤 矿机 仍 没 械 的 实 际 工 况 和使 用条 件 ，缺 乏 具 有 针 对 性 的科 研 和 实 验 ，那 么设 计 出来 的齿 轮 的参 数 和 技 术 要 求 就 难 以满 足 煤 矿 生 产 机 械 化 的要 求 。 以齿 轮 接 触 疲 劳 强度 的分 析计 算 为 例 ， 果 沿用 传 统 的设 计 参 数 ， 煤 机 和 刮 板输 送机 如 采
不 到技术要求 ， 者漏油 、 油 ， 或 缺 以及 不 能 定 期 清 洗 减 速
（ 齿 轮安 装 。要 正 确 调整 齿 轮 两轴 间 的垂 直度 平 行 ５）
度 ， 避免 出现 间 隙 过 大 、 小 、 斜 等 问题 ， 齿 轮 的 啮 合 过 扭 使
间隙 合 适 ， 而不 易 发 生齿 轮 断齿 ， 从 以及 齿 面 局 部受 损 。
鱼鳞 状 的 波纹 ， 纹 方 向与 滑 动方 向垂直 。多见 于 表 面淬 波 火 的 小齿 轮 上 。起 皱 是 指 齿 面 出 现呈 人 字 形 或 鱼 尾 状 的 皱纹 ， 纹 沿 滑动 方 向 。 皱 （ ） 裂 ５断 断裂 意 味着 齿 轮 彻 底 失 去 效 用 ，根 据 产 生 断 裂 的 原 因 ， 以将 断 裂 分 为疲 劳 断 裂 、 损 断 裂 、 负 荷 断裂 、 可 磨 超 磨 故 障率 较高 ， 修 成本 较 高 。 维
煤矿机械传动齿轮失效形式及对措
１ 煤 矿机 械齿 轮失 效形式
一Hale Waihona Puke 般 地说 ， 矿机 械齿 轮传动 的失 效主要 是 轮齿 煤
的失 效 ， 而轮 齿 的失效 形 式 又 是 多 种 多样 的 ， 常 见 最 的有 以下 几种 失效 形式 ：
续较高 ， 其中传动齿轮的失效是造成煤矿机械设备无
法 正常 运行 的主要原 因 ， 轮失 效直 接影 响着煤 矿 机 齿
疲劳 极 限时 ， 面在经 过 一段 时 间后就会 产 生 细小 的 齿
疲 劳裂 纹 ， 样 的疲 劳裂 纹首先 产 生 于节线 附近 的齿 这
将导 致齿 面无 法正 常工 作 。
图 ２ 齿 面 点 蚀 示 意 图
３ 胶合 。煤 矿机械设备运行 中， 时在超负荷 ） 有 作用下轮齿接触面的油膜会被挤破 ， 使两轮齿的金属
图 ３ 齿 面胶合示意 图
４ ）塑 性 变 形 。 当 齿 轮 材 料 较 软 而 载 荷 又 很 大
发生 在硬 度低 的齿 轮 上 ； 在 重 载作 用 下 ， 度 高 的 但 硬 齿 轮 上也会 出现 。轮齿 塑性 变形示 意 图见 图 ４ 。
时 ， 由于轮齿 啮合 不合 理 就会 导致 轮齿 较 软齿部 分 又 金 属 的塑性 变 形 ， 而破 坏 正确 齿形 。塑 性变 形一 般 从
断提高， 煤矿 机械设备 的功率 日益增大。 比如采煤
机 、 进机 的功 率增 大 了 ３— 掘 ６倍 ， 大型矿 井 中提升 机
功率已达几千 ｋ Ｗ。功率 的增 大造成 机械的输 出扭
矩 增 大 ， 样就 使煤 矿 机 械 的零 部 件 ， 这 特别 是 传 动 齿
械设备的可靠性 、 使用寿命和降低煤矿机械磨损造成
机械传动齿轮失效的诊断与检修
机械传动齿轮失效的诊断与检修作者：张新中来源：《职业·中旬》2012年第04期一、齿轮失效的常见形式1.齿面疲劳点蚀齿轮轮齿在交变应力的作用下，当循环次数超过某一极限时，工作齿面便会产生微小的疲劳裂纹。
如果裂缝内渗入了润滑油，在另一齿轮的挤压下，封闭在裂缝内的油压会急剧升高，加速裂纹的扩展，最终导致表面层上小块金属的剥落，形成小坑，这种现象称为疲劳点蚀。
2.齿面磨损磨损是轮齿在啮合传动过程中，轮齿接触表面上的材料摩擦损耗的现象。
主要发生在开式传动中的轮齿齿顶边缘和齿根过渡曲线部位。
在闭式传动中，润滑油不洁也可能发生。
3.齿面胶合在重载传动中，由于润滑不当或散热不良等造成两齿轮工作齿面发生金属表面直接接触并相互粘连，较软齿面上的金属被撕下来形成伤痕的现象。
4.塑性变形在过大的应力作用下，轮齿材料因屈服产生塑性流动而形成齿面或齿体的塑性变形。
在较大载荷和摩擦力的作用下会产生。
5.轮齿折断是指轮齿的一个或多个齿的整体或其局部的断裂。
通常有疲劳折断和过载折断两种。
一般由于在载荷的反复作用下，齿根弯曲应力超过允许限度时，发生疲劳折断；用脆性材料制成的齿轮，因短时过载、冲击发生突然断裂。
二、齿轮失效的诊断方法1.简易诊断法一对齿轮啮合传动时，某一轮齿进入啮合到退出啮合的时间，称为啮合周期。
啮合周期的倒数则为啮合频率，用ƒm表示，其表达式为式中 Z1——小齿轮齿数；Z2——大齿轮齿数；n1——小齿轮的转数(r/min)；n2——大齿轮的转数(r/min)。
简易诊断就是通过传感器对运动齿轮的引出端，如普通减速器的轴承座盖等监测部位进行振动监测，并对监测测得的噪声谱进行技术分析，从而对齿轮进行诊断。
诊断时，如果轴承座在机壳内部，则可选择轴承座附近刚度好的部位，或测量基础的振动。
为了保持每次测定的部位不变，可以在测定位置作出记号。
如果测定部位要排在钢铁件上，测定部位的表面应是光滑的。
同时，应尽可能地沿水平、垂直、轴向三个方向进行测定。
机械传动齿轮失效形式分析
机械传动齿轮失效形式分析摘要：机械传动齿轮的正常运转是保证机械工作的必要条件，本文通过分析机械齿轮失效形式，探讨机械齿轮的失效原因，加深对于齿轮的失效原理的了解和认识。
关键词：煤矿机械；齿轮传动；失效形式0引言：工厂中所用到的机械齿轮模数相对较大，并且传动齿轮之间的咬合比较紧密，这也导致了齿轮上所承受的荷载比较高，对齿轮的材料性能也提出了比较高的要求。
因此，加深对于齿轮工作原理、失效形式的分析十分必要。
1、机械齿轮失效形式（一）磨损1、磨料性磨损：这种磨损形成的原因与机械齿轮的工作条件有关，在机器齿轮工作时，如果齿轮中混入了细小颗粒，并且没有得到及时的清除，长期滞留很容易造成齿轮表面出现磨损，一些金属颗粒的混入也会导致机械出现磨料型磨损。
2、干涉磨损：这种磨损主要是机械安装不当，齿轮搭配不合理或者是操作不当引起的，如果不能按照规定进行齿轮的操作，将会在齿轮不同部位产生的应力，应力分布不均很容易造成应力集中现象，根据应力集中现象的轻重不同，机械齿轮所受到的机械磨损状况也不相同。
3、腐蚀性磨损：顾名思义，腐蚀性磨损主要是齿轮在工作过程中与周围的工作环境或者是外部环境发生物理化学反应，导致齿轮金属腐蚀。
最常见的腐蚀因素是油脂、酸性溶液。
而这些物质恰恰是煤矿工正常运转经常出现的物质，因此，腐蚀性磨损是机械齿轮磨损的重要部分。
4、胶合：胶合主要是由于机器长时间使用，不能得到很好地维护修理，导致润滑油油膜破裂，两侧的齿轮直接接触，进而造成材料撕破，如果这种不利因素不能得到及时的处理，胶合带来的腐蚀还将进一步扩大化。
5、疲劳磨损：这种磨损在机械使用过程中不可避免，由于齿轮需要长时期保持高速旋转，材料本身的性能会逐渐弱化，当何在重复作用一段时间之后，材料的脆性增强，抗冲击能力下降，齿轮外轮廓会出现细小的片状裂痕，这种疲劳磨损也会使得所制备的零件外观粗糙，不能满足生产加工的需求。
6、烧伤：烧伤主要是有外界温度过高或者机器本身在运转过程中放出大量的热量形成的，烧伤会导致齿轮的形状发生改变，生产出的零件规格也逐渐改变。
煤矿机械传动齿轮失效原因及解决方法
程 中如 何 避免 或 延 缓 这 些 齿 轮 的 失 效提 出 了改进 的途 径 。
关键词： 矿机械 ； 煤 齿轮 失效 ； 决 方 法 解 中图 分 类 号 ： Ｄ ０ Ｔ ４７ 文 献 标 识码 ： Ａ 文 章 编 号 ： ０ ６ ８ ３ （０ ０ １ — １ ３ ０ １０ — ９ ７ ２ １ ） ８ ０ ０ — ２
技术要求等等 ， 大多数都是沿用 了老的规范和标准 ， 这些 煤 矿 机 械 的 齿 轮 用 的材 料 大 多数 为 ４ 号 钢 或 者 是 ４Ｃ ５ ０ｒ
应力时 ， 导致循环弯曲应力超过材料的极 限应力 ， 引起 的 等一 般 的结 构 钢 材 。而这 些 技 术 标 准 和材 料在 当前 发 展 轮 齿 表 面 出现 裂 纹 ，这 些 裂煤矿机械 中已不能适应技术要求。 现 ，继 而发 展 到 沿整 个 齿 根 或 者 沿 对 角 线斜 上 横 过 全 齿 ②煤 矿机 械 的制 造 加 工 方 面 。 当前 一 些 齿 轮 制 造质
李孝 东
（ 山东 省 滕 州 市技 工 学 校 ， 东 滕 州 ２７ ０ ） 山 ７５０
摘 要： 煤矿 机 械 设 备 事 故 率 较 高 一 直 是 严 重 困扰 我 国煤 炭 生产 和 运 输 的 重要 因 素之 一 ， 传 动 齿轮 失 效 而
是 这 些 事 故 中最 常 见 的原 因之 一 。 矿 机 械 齿轮 的 失 效 形 式有 轮 齿 折 断 、 面胶 合 、 面 点 蚀 和 齿 面 塑性 变 煤 齿 齿 形 等 。 文 章针 对煤 矿 机 械 的 工 况 和 环境 特 点 ， 析 了常 见 的 几 种 齿轮 失效 的原 因 ， 于 设计 、 造 和 使 用过 分 对 制
第 ２ 卷第 １ ９ ８期
Ｖ０ ． Ｎｏ １ Ｉ２９ ．８
关键词： 矿机械 ； 煤 齿轮 失效 ； 决 方 法 解 中图 分 类 号 ： Ｄ ０ Ｔ ４７ 文 献 标 识码 ： Ａ 文 章 编 号 ： ０ ６ ８ ３ （０ ０ １ — １ ３ ０ １０ — ９ ７ ２ １ ） ８ ０ ０ — ２
技术要求等等 ， 大多数都是沿用 了老的规范和标准 ， 这些 煤 矿 机 械 的 齿 轮 用 的材 料 大 多数 为 ４ 号 钢 或 者 是 ４Ｃ ５ ０ｒ
应力时 ， 导致循环弯曲应力超过材料的极 限应力 ， 引起 的 等一 般 的结 构 钢 材 。而这 些 技 术 标 准 和材 料在 当前 发 展 轮 齿 表 面 出现 裂 纹 ，这 些 裂煤矿机械 中已不能适应技术要求。 现 ，继 而发 展 到 沿整 个 齿 根 或 者 沿 对 角 线斜 上 横 过 全 齿 ②煤 矿机 械 的制 造 加 工 方 面 。 当前 一 些 齿 轮 制 造质
李孝 东
（ 山东 省 滕 州 市技 工 学 校 ， 东 滕 州 ２７ ０ ） 山 ７５０
摘 要： 煤矿 机 械 设 备 事 故 率 较 高 一 直 是 严 重 困扰 我 国煤 炭 生产 和 运 输 的 重要 因 素之 一 ， 传 动 齿轮 失 效 而
是 这 些 事 故 中最 常 见 的原 因之 一 。 矿 机 械 齿轮 的 失 效 形 式有 轮 齿 折 断 、 面胶 合 、 面 点 蚀 和 齿 面 塑性 变 煤 齿 齿 形 等 。 文 章针 对煤 矿 机 械 的 工 况 和 环境 特 点 ， 析 了常 见 的 几 种 齿轮 失效 的原 因 ， 于 设计 、 造 和 使 用过 分 对 制
第 ２ 卷第 １ ９ ８期
Ｖ０ ． Ｎｏ １ Ｉ２９ ．８
对煤矿机械传动齿轮失效的相关探讨
轮 ，起源 于齿 面下 的缺陷 ，或 由于热 处理 造 成过高 的 内应力 。
煤炭是我 国的主要 能源 ， 国煤矿 中大 我
部分都是井工 开采 ， 只有不到百分 之十 的是
属于露 天开采 ， 这与一 般工农业 相 比 ， 在煤 矿生 产 中机 械设备 又具有 以下几 个鲜 明特 点： 一， 第 工作 环境 极其恶 劣 ， 机械设 备时刻
械的可靠性 和使用 寿命 ， 对其传 动齿轮必然
要提 出更高的要求 。 下面简要分析煤矿机械 齿轮失效 的几种形式 ：
（）表面疲劳 １
由于 轮齿表 面或表 面下 存在 着裂 纹生 核， 其特征 是金 属 的移动 和形成 凹坑 ， 并可
使得 凹坑 合并或增大尺寸 。
面点蚀形式
ＲＥ ＯＵＲ Ｓ／１１ Ｓ ＣＥ ５
备 的使用寿命大幅度提高 ， 为煤矿企业实现安全高效生产提供了有力保障。
关键词： 煤矿机械 机械传动 齿轮失效
１ ．前 言
第 一 ， 面 点蚀 ， 齿 在工 作 时 ， 轮 齿 轮 齿 之 间的接触 为高 副接触 ，轮齿 表面会 受 到 很 大的接触 应力 。 当出现齿面 接触应 力 比 允许 应力 大时 ，同时 ，齿面表 层又处 在 多 级 载荷作用 下 ，这 使得 齿面很 容易 出现裂 纹 ，这些 裂 纹 通常 开 始于 轮齿 节 线 附近 ， 如图 ｌ 所示 ， 就可 以清楚 的看 出。当接触应 力对 齿面继 续发生 作用 ，这种 麻点形 成应 力 的增 高 ，轮 齿表 面逐渐 出现表 层金 属 的 片状剥 落 ， 最终 引起齿 廓 的破 坏 。
摘要 ： 煤炭是我 国的主要能源 ， 我国煤矿中大部分都是井工开采 ， 只有不到百分之十的是属于露天开采。在机械传动 中， 齿轮传动使用范围很广 ， 可以用来传递任意两根轴之间的运动和动力 ， 但是齿轮的失效速度也很快 ， 最后导致设备的功 能发挥不够充分 ， 严重影响到煤矿企业的安全高效运行。本文通过对煤矿机械中各种齿轮的失效形式及原 因的分析 ， 不仅 能够使得煤矿机械设备的功能发挥到极致 ， 同时还能够对设备本身存在的一些缺点做到很好的补充 ， 这样可以使得机械设
煤矿机械传动齿轮失效形式分析
山西科技
Ｓ Ａ Ｘ ＣＥ Ｃ Ｎ Ｅ Ｈ Ｏ Ｏ Ｙ Ｈ Ｎ Ｉ Ｉ Ｎ ＥＡ Ｄ Ｔ Ｃ Ｎ Ｌ Ｇ Ｓ
２１ 年 ０１
第 ２ ６卷
第 ５期
● 应 用 技 术
煤 矿 机械 传 动齿 轮 失效 形 式分 析
闫德 明
（ 山煤 电集 团公 司技 工学校 ， 西 山西 太原 ，３０ ３ ００ ５ ）
状剥 落 ， 在零 件 表 面 形 成 小坑 ， 着钝 和粗 糙 的外 观 。 而 有
不够 长等问题 ， 与世界先进水平相比， 尚有 一定差距 。
１ 煤 矿 机 械 齿轮 失效 形 式
１１ 磨 损 ．
（） 伤 ： ９烧 由于超 负荷 、 高速 或润 滑不 良， 生过度磨擦 ， 产 轻 者齿 面高温变色 ，重者 由于材料的硬度降低 而产 生严重磨损或
齿 节 线 以下 点 蚀 ， 种 麻 点 形 成 应 力 的 增 高 ， 致 麻 点 问 的 金 属 这 导
使齿轮 的齿廓发生一定 的变化 ， 使平稳性 降低 ， 噪音加大 。
（ ）破坏性磨损 ： ３ 它是齿面 的损 伤 、 齿廓 的变化 达到非常严
重的程度 ， 使运转的平稳性受到较严重的破坏 ， 齿轮的寿命显著 降低 。
动齿轮 的外形尺寸却没有多大变化 。为 了提高煤矿机械 的可靠 性和使用寿命 ， 对传动齿 轮必然要提出更高的要求 。
煤矿机械的齿轮大多为中 、 大模数 （ 模数 ６ ２ ｍ）多 为低 ～０ｒ ， ａ 速（ ｄ 以下 ） ６ｒ ｓ ｒ 重载传 动 ， 由于两传动齿 轮之间是 高副接触 ， 单
（） 劳剥损： ２ 疲 这是 一 种潜 在 的疲 劳 破 坏 ， 其特 征 是 沿齿 顶 或
轮齿表面或轴承剥落下的金属颗粒 。 （ ）干涉磨损 ： ５ 由于安装 不当， 当轮齿不合理或提前接触时 ， 全部载荷集 中于主动齿轮根 与相配齿轮的齿顶的啮合上（ 在被动
Ｓ Ａ Ｘ ＣＥ Ｃ Ｎ Ｅ Ｈ Ｏ Ｏ Ｙ Ｈ Ｎ Ｉ Ｉ Ｎ ＥＡ Ｄ Ｔ Ｃ Ｎ Ｌ Ｇ Ｓ
２１ 年 ０１
第 ２ ６卷
第 ５期
● 应 用 技 术
煤 矿 机械 传 动齿 轮 失效 形 式分 析
闫德 明
（ 山煤 电集 团公 司技 工学校 ， 西 山西 太原 ，３０ ３ ００ ５ ）
状剥 落 ， 在零 件 表 面 形 成 小坑 ， 着钝 和粗 糙 的外 观 。 而 有
不够 长等问题 ， 与世界先进水平相比， 尚有 一定差距 。
１ 煤 矿 机 械 齿轮 失效 形 式
１１ 磨 损 ．
（） 伤 ： ９烧 由于超 负荷 、 高速 或润 滑不 良， 生过度磨擦 ， 产 轻 者齿 面高温变色 ，重者 由于材料的硬度降低 而产 生严重磨损或
齿 节 线 以下 点 蚀 ， 种 麻 点 形 成 应 力 的 增 高 ， 致 麻 点 问 的 金 属 这 导
使齿轮 的齿廓发生一定 的变化 ， 使平稳性 降低 ， 噪音加大 。
（ ）破坏性磨损 ： ３ 它是齿面 的损 伤 、 齿廓 的变化 达到非常严
重的程度 ， 使运转的平稳性受到较严重的破坏 ， 齿轮的寿命显著 降低 。
动齿轮 的外形尺寸却没有多大变化 。为 了提高煤矿机械 的可靠 性和使用寿命 ， 对传动齿 轮必然要提出更高的要求 。
煤矿机械的齿轮大多为中 、 大模数 （ 模数 ６ ２ ｍ）多 为低 ～０ｒ ， ａ 速（ ｄ 以下 ） ６ｒ ｓ ｒ 重载传 动 ， 由于两传动齿 轮之间是 高副接触 ， 单
（） 劳剥损： ２ 疲 这是 一 种潜 在 的疲 劳 破 坏 ， 其特 征 是 沿齿 顶 或
轮齿表面或轴承剥落下的金属颗粒 。 （ ）干涉磨损 ： ５ 由于安装 不当， 当轮齿不合理或提前接触时 ， 全部载荷集 中于主动齿轮根 与相配齿轮的齿顶的啮合上（ 在被动
浅谈煤矿机械传动齿轮损坏原因及改进方法
应 用 技术
●ｌ
浅 谈煤矿 机械 传动 齿轮损坏 原 因及 改进 方法
郭 静 高英 军
沈阳 １０ ２ ） １０ ７ （ 一重 型装备 有 限公 司 辽宁 三
［ 摘 要］ 煤矿 机 械 中， 齿轮 大 多为低 速 重载 传 动 的中 、大模 数 齿轮 。随 着 煤矿 机械 化 、现代 化 水平 的提 高， 矿 机械 的功 率 日趋 增人 ， 国煤 矿机 械 齿 煤 我 轮 的制 造质量 和 使用 管理 水平 也得 到不 断提 高， 是从现 场运 转状 况 看， 存在 一些 使用 寿命 不够 长等 问题 ， 但 还 与世 界先 进水 平 相 比， 尚有 一定差 距 。齿轮 失效 在 机 械设 备 中较 为 常见 ， 特别 是煤 矿 设备 因负 荷大 、易超 载 、工 作环境 差 等， 齿轮损 坏 失效最 为 突出 。通过 对齿 轮 失效 原因 的分 析， 出 了若干 可行 的预 防措 施 。 提 ［ 关键 词］ 机械 设备 齿 轮 失效 原 因分析 煤矿 企 业 中 图分类 号 ：Ｏ３ ． ＋ Ｔ ３０ ４６ 文 献标识 码 ： ｈ 文章编 号 ：０９ ９４ （００ ２ ３ ５０ １０ １Ｘ ２ １） ７能源 ， 国煤矿 只有 不￣ １％ 我 ＇ ０ 属于露 天煤矿 ，０ 以上 的 １ Ｊ ９％ 生产作业 是在 地下 进行 的 。 与一 般工 、 农业 生产 机械 相 比， 煤矿 生产 中的机 械 设 备具有 如 下特点 ： 工 作环境 恶劣 ： ① 设备 时刻 处 ｊ粉 尘 、水汽 、噪 音 、有 害 ： 气 体 （Ｏｓ ，Ｏ Ｃ ， ， ） 液体 的包 围之 中 。 工况 条件 苛刻 ： ｃ ，Ｏ Ｎ ，Ｈ Ｈ Ｓ和 ② 大多数 机械 设 备 是在 高速 、重载 、振 动 、冲击 、摩擦 和介 质腐 蚀 、润 滑 不 良等 的 工况条 件 下 工作 。
●ｌ
浅 谈煤矿 机械 传动 齿轮损坏 原 因及 改进 方法
郭 静 高英 军
沈阳 １０ ２ ） １０ ７ （ 一重 型装备 有 限公 司 辽宁 三
［ 摘 要］ 煤矿 机 械 中， 齿轮 大 多为低 速 重载 传 动 的中 、大模 数 齿轮 。随 着 煤矿 机械 化 、现代 化 水平 的提 高， 矿 机械 的功 率 日趋 增人 ， 国煤 矿机 械 齿 煤 我 轮 的制 造质量 和 使用 管理 水平 也得 到不 断提 高， 是从现 场运 转状 况 看， 存在 一些 使用 寿命 不够 长等 问题 ， 但 还 与世 界先 进水 平 相 比， 尚有 一定差 距 。齿轮 失效 在 机 械设 备 中较 为 常见 ， 特别 是煤 矿 设备 因负 荷大 、易超 载 、工 作环境 差 等， 齿轮损 坏 失效最 为 突出 。通过 对齿 轮 失效 原因 的分 析， 出 了若干 可行 的预 防措 施 。 提 ［ 关键 词］ 机械 设备 齿 轮 失效 原 因分析 煤矿 企 业 中 图分类 号 ：Ｏ３ ． ＋ Ｔ ３０ ４６ 文 献标识 码 ： ｈ 文章编 号 ：０９ ９４ （００ ２ ３ ５０ １０ １Ｘ ２ １） ７能源 ， 国煤矿 只有 不￣ １％ 我 ＇ ０ 属于露 天煤矿 ，０ 以上 的 １ Ｊ ９％ 生产作业 是在 地下 进行 的 。 与一 般工 、 农业 生产 机械 相 比， 煤矿 生产 中的机 械 设 备具有 如 下特点 ： 工 作环境 恶劣 ： ① 设备 时刻 处 ｊ粉 尘 、水汽 、噪 音 、有 害 ： 气 体 （Ｏｓ ，Ｏ Ｃ ， ， ） 液体 的包 围之 中 。 工况 条件 苛刻 ： ｃ ，Ｏ Ｎ ，Ｈ Ｈ Ｓ和 ② 大多数 机械 设 备 是在 高速 、重载 、振 动 、冲击 、摩擦 和介 质腐 蚀 、润 滑 不 良等 的 工况条 件 下 工作 。
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煤矿机械传动齿轮失效形式分析
摘要：随着现代化水平的提高，促进了煤矿机械化的普及。
近些年来，煤矿的机械功率越来越大，一些大型和特大型的矿井提升机的功率超过了几千千瓦，掘进机达到了2至3倍的功率，而采煤机增大了4到6倍的功率，功率的增大，导致了机械的输出扭矩增大，出现了机械传动齿轮失效等诸多的问题。
本文主要列举了在煤矿机械设备运行中，机械传动齿轮出现失效的形式，并从而分析了传动齿轮失效的原因。
通过这些方面的合理探究，对延长煤矿机械设备的使用寿命、提高煤矿机械传动齿轮质量，以及提高我国的煤矿经济产量，具有重要的意义和参考价值。
关键词：煤矿机械齿轮失效形式分析
中图分类号：x928文献标识码： a 文章编号：
煤矿机械的内部元部件容易受到功率的增大而使得自身传动齿
轮的受力增大。
受煤矿使用的机器尺寸和条件的限制，传动齿轮外形尺寸并没有出现比较大的变化。
因此，为了提高煤矿机械的使用寿命和可靠安全性，需要对传动齿轮提出更高的要求。
在煤矿机械的齿轮中，大部分属于6—20ram模数的中、大模数，且多为6m/s 以下的低速重载传动，两传动齿轮之间属于高副接触，在单位齿宽间，载荷值可能达到20kn/cm，因此齿轮材料对应的应力要达到—定的水平。
近些年来，我国煤矿机械传动齿轮的使用管理水平和制造质量不断的提高，但从实际操作、现场运转状况看，还存在着一定的问题，机械传动齿轮使用寿命与世界先进水平相比，还存在着
一定的差距。
1煤矿机械齿轮失效形式
1.1磨损
磨损的情况分为很多种，多见的有正常磨损、中度磨损、破坏性磨损、磨料性磨损、干涉磨损、腐蚀性磨损等。
正常磨损是指齿轮接触表面上的金属以一定的速率缓慢的损耗。
它在齿轮的预期寿命内将不影响其正常的使用性能。
对于正常磨损而说，最好磨损量不超过维修的标准；中度磨损是在齿轮接触表面上金属较快的损耗。
它会使齿轮的齿廓发生一定的变化，降低平稳性，加大噪音；破坏性磨损是齿廓的变化、齿面的损伤达到非常严重的程度，并且严重破坏了运转的平稳性，降低了齿轮的使用寿命；磨料性磨损又称为擦伤，是由于在齿轮的啮合中进入细颗粒，造成齿面沿滑动方向呈短线状划痕，损坏了齿面；干涉磨损是因为安装不当，当轮齿提前接触，全部载荷集中于主动齿轮根与相配齿轮的齿顶的啮合上，破坏程度由轻到重，严重可能使主动轮齿齿根被掘起；腐蚀性磨损是由于轮齿在啮合摩擦过程中与周围介质发生电化学反应或化学反
应的磨损。
1.2表面疲劳
因为轮齿表面或表面下存在裂纹生核，或者是交变应力反复作用而产生材料的疲劳，应力超出了材料的疲劳极限，就会发生裂纹扩展。
主要特征是形成凹坑和金属的移动，使得凹坑增大尺寸或合并。
主要分为破坏性点蚀和疲劳剥损。
破坏性点蚀是指轮齿工作时，齿
面接触应力根据脉动循环变化的，倘若齿面接触应力超过材料的接触疲劳极限时，载荷多次重复作用于齿面表层，就会产生细小的疲劳裂纹，一般开始于轮齿节线以下点蚀，这种麻点形成应力的增高，会导致麻点间的金属疲劳引起齿廓的破坏；疲劳剥损是一种潜在的疲劳破坏，特征是顶棱或沿齿顶从齿面上脱落下的颗粒较大。
多发于表面淬火或硬齿面的齿轮，由于齿面下的缺陷，或因为热处理造成过高的内应力。
1.3胶合
因为使用润滑油不当或者是超负荷作用，啮合区温度会升高，并在重载作用下轮齿接触面的油膜被挤破，两轮齿的金属面直接接触可能熔焊在一起，使软齿部分接触面沿滑动方向被撕下而起沟，在低速重载下，齿面间的润滑油膜不易形成也会产生胶合破坏。
1.4塑性流动
塑性流动共分为三个典型：塑性变形、起波纹和起皱。
塑性变形是因为轮齿啮合不合理而造成冲击负荷，产生轮齿较软齿部分金属的塑性变形。
严重时会在齿顶的端部或边棱出现飞边、齿顶变圆，主动齿轮的齿面上会出现凹洼，被动齿轮的节线附近升起一脊形，失去了正确的齿形。
起波纹是因为润滑不充分、重载或振动而造成滑动粘附的摩擦，齿面上形成和滑动方向成垂直的波纹，外观属于鱼鳞状。
在表面淬火的小齿轮上常会发生。
起皱是因为润滑不足或超负荷，齿面在滑动方向出现皱纹，呈鱼尾状或人字形。
在青铜涡轮齿面或表面淬火的小齿轮时有发生。
1.5断裂
断裂中常见的有疲劳断裂、磨损断裂、超负荷断裂、淬裂、磨削裂纹等。
疲劳断裂是由于循环弯曲应力超过材料的极限应力。
这种应力的原因很多，例如齿根结构、超负荷、角度误差、齿面缺陷等诸多方面引起突然的应力增高，加载侧出现裂纹。
在齿面边缘的圆角上发生而发展到沿对角线斜上横过全齿的整齿断裂；磨损断裂是因为严重剥落、点蚀或严重的磨料性磨损等严重磨损，将轮齿的强度降低到轮齿断裂极限以下，出现轮齿断裂；超负荷断裂是因为突然的冲击负荷，齿面一个端角度误差，会造成载荷的集中，也会因为轴承的损坏、轴的弯曲或较大的外部零件进入啮合使轮齿楔住，造成轮齿断裂。
淬裂是热处理形成过高发生的内应力，外观呈细丝状裂纹，断纹的初始部分会发生氧化变色。
磨削裂纹是机加工齿轮热处理方法或磨削的方法不当，齿面上形成了细的裂纹，呈现网状形，这也是疲劳断裂的起源点。
2对齿轮失效的改进方法和建议
2.1设计方面
煤矿机械齿轮的特点是机械类型较多，且多为低速重载齿轮，井下的条件和使用环境比较差。
齿轮设计工作不能够完全满足上煤矿机械化技术发展的需要。
齿轮的技术要求和设计参数，与不同煤矿机械的使用条件和实际工况结合不够紧密，针对性不强，缺乏一定的实验和科研标准。
有些规范标准、计算方不先进、不统一。
通常，优化设计的内容包括强度计算公式的修正、载荷的准确计算、合理
选择齿轮材料、优化齿形的加工和处理工艺，并提高表面光洁度、合理的硬度和啮合参数、有效的润滑参数和装配要求等。
2.2规范标准
通常制造加工方面存在缺陷，是因为齿轮的制造质量不能达到技术和标准的要求，以至于产品的质量低劣。
铸造大齿轮经常性的存在气孔、砂眼、化学成分偏析、非金属夹杂物等缺陷。
锻造齿轮没有重视锻造比要求，促使材质性能下降。
要根据强度、韧性和工艺性能要求，结合各方面因素合理选择齿轮材料。
承受重载和冲击载荷的煤矿机械齿轮，选用ni—cr—mo合金渗碳钢为主的钢材。
功率较小的煤矿机械传动齿轮，选用ni的ni—mn钢。
此外，尽量选用电渣重熔合金钢和冶金质量好的真空脱气精炼钢，通常具有很好的塑性和韧性。
2.3齿轮配合
提高齿轮的表面粗糙度和加工精度通常是减少磨损的重要方法。
一般各种渗入工艺可以增加齿轮的硬度，增加表面硬度，可采用表面渗碳淬火的热处理工艺，会使齿面得到较高的硬度，保持较好的韧性。
经过渗碳淬火或磨齿后，要对齿轮进行喷丸强化处理，任意尺寸的齿轮都可以通过喷丸强化来增强齿轮齿根的抗弯曲疲
劳陛能，使齿轮表层产生残余压应力，提高齿轮的疲劳寿命。
齿根部分靠近节线处最易发生点蚀，所以取节点处的接触应力为计算依据，通过公式得出节点处的齿廓曲率半径，并用以下的公式计算出齿面的最大接触应力。
得出齿面最大接触应力我们可以将齿轮
进行合理的配合和应用。
结束语：
我国的煤矿机械设备发生事故率多，一直困扰着煤炭生产和运输，是一个急需解决的重要问题，煤矿机械设备不能正常运行的主要原因是机械齿轮的失效。
因此，加强分析各种齿轮的失效形式，并分析其中的原因，对改进煤矿机械设备事故率多的现状有着非常重要的现实意义。
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