煤矿机械传动齿轮损坏原因及解决方式探讨

高国斌

（冀中能源股份有限公司葛泉矿， 河北 邢台 054000）

引言

煤炭属不可再生资源，由于矿井施工的特殊性，做好安全生产管理极为重要。煤矿生产中主要依靠机械设备，煤矿机械的应用提升了生产效率、解放了一部分人力，同时节省了煤矿生产成本。煤矿生产中，要按照生产指标完成相应的生产任务，机械设备固然发挥了一定的价值，但是在高效、高频的煤矿机械运转中，机械设备时常发生故障，尤其是煤矿机械传动齿轮最容易出现故障。要确保煤矿挖掘、采煤、运输的效率，就要做好煤矿机械传动齿轮的维护，并及时解决煤矿机械传动齿轮的故障，为煤炭开采提供设备支撑。

1 煤矿机械传动齿轮介绍和损坏原因

1.1 煤矿机械传动齿轮介绍

齿轮传动是由相互配对的齿轮上的轮齿互相咬合，并通过电机动力实现持续的啮合运转。传动齿轮是采煤机械中的关键零部件，分为不同规格、尺寸，其材质一般为调质钢、淬火钢、渗碳淬火钢和渗氮钢。由于机械运转的工作环境十分恶劣，采煤机械传动齿轮运转过程中要承受很大的冲击力和压力，特别是传动齿轮的齿部要承受极大的、复杂多变的力，所以煤矿机械传动齿轮磨损严重。作为煤矿机械产生动力的重要部件，一旦煤矿机械传动齿轮损坏，将对采矿工作造成极大影响。煤矿机械传动齿轮的工作原理为：机械上与销排或埋链啮合的齿轮为行走轮，驱动轮带动行走轮转动，行走轮与固定在刮板机上的销排啮合，实现煤矿机械运转[1]。由于煤矿机械传动齿轮工作环境复杂且工作强度大，极其容易损坏，针对煤矿机械上的传动齿轮对加工材质和工艺的要求都较高，一般采用18Cr2Ni4WA 材料，才能满足煤矿机械传动齿轮的运转要求。

1.2 煤矿机械传动齿轮损坏原因

煤矿机械传动齿轮损坏的原因有以下几个方面：

1）煤矿机械传动齿轮选材设计不当。和其他工程类型的机械设备相比而言，煤矿机械本身的运行环境十分恶劣，加之长时间连续运转，造成煤矿机械传动齿轮极大的磨损。在实际的运转中，极易受到井下恶劣环境的影响，煤矿机械传动齿轮容易碰撞到各种硬物而损坏，究其根本原因主要是煤矿机械传动齿轮的材质不合格，在齿轮设计时未能按照标准进行设计，在选材和设计上都不达标的情况下，煤矿机械传动齿轮很难在高强度的井下作业，进而导致齿轮性能受损[2]。

2）热处理和加工不规范。在实际的煤矿机械传动齿轮热处理和加工中，部分厂商忽视了热处理以及其它加工细节，导致传动齿轮性能无法满足煤矿机械的运转需求。例如，在锻造齿轮毛坯时，如果未能按要求处理，就会导致齿轮产生气孔问题。如果在热加工时淬火操作不符合要求，会造成传动齿轮齿面硬度不够。当这些产品应用到煤矿机械中后，一旦受到外力影响，就会导致传动齿轮出现裂纹或者齿部损坏。对不同类型的传动齿轮，其齿面粗糙度差异极大，直接影响齿轮的应用及使用寿命，所以齿轮加工时必须符合表面粗糙度要求，才能达到煤矿机械的运转需求。

3）不恰当的操作也会导致传动齿轮出现损坏。部分矿井的设备机械环境并不符合传动齿轮的运行标准，在传动齿轮安装时，也未进行合理安装，导致传动齿轮安装不合格，影响传动齿轮的运转，导致传动齿轮压力增大，齿轮极易磨损、损坏。在传动齿轮的安装中，要严格把控好安装的平行度与水平度，如果在安装传动齿轮的过程中对平行度与水平度的测量不够，就会导致传动齿轮中心距过小，在长期运转下，传动齿轮必定受损。传动齿轮在运转一段时间后，要进行保养和维护，通过涂加油脂或进行清理才能保证其顺利运行。由于部分矿井不重视传动齿轮的养护，未能定期清理齿轮，导致齿轮缺油、漏油，运行受阻，其中还有很多煤渣，影响了传动齿轮的运行性能。在受到外力作用的情况下，可能还会导致传动齿轮断裂，最终影响到传动齿轮的使用寿命。

2 煤矿机械传动齿轮损坏的解决方式

2.1 选择优质材料的齿轮

为了有效控制煤矿机械传动齿轮的损坏率，就要选择优质的材料来加工机械传动齿轮，构建合理的机械传动齿轮部件，保证齿轮的基本性能，降低其损坏率。在煤矿井下实际作业中，传动齿轮运行强度大，运转频繁。为完成煤炭生产任务指标，传动齿轮基本上处于连轴转的工作状态，导致传动齿轮磨损极大。传动齿轮要通过啮合产生源源不断的动力，在运转过程中会承受极大的冲击和压力荷载，对传动齿轮的性能要求极高，所以煤矿机械传动齿轮的材质要选择特殊材质，在硬度、规格、性能上都要优于其他类型的工程齿轮。如果传动齿轮的材质选择不当，就会降低传动齿轮的耐久度，同时也就增加了传动齿轮的损坏率，影响煤矿井下生产，甚至导致煤炭生产中断，降低煤炭企业的生产效益[3]。

一般情况下，齿轮承受的最大弯曲限度要达到1 200 MPa 的压力标准，耐久性要达到1 600 MPa 的压力标准。在选用材质时，不仅要考虑到传动齿轮的寿命，也要保证传动齿轮强度符合煤矿机械的基本标准，故在每款机械传动齿轮的加工中，要不断对其加工艺进行优化，结合煤矿机械运作需求，保证材质选择的合理性。例如，针对煤矿机械传动齿轮材质可以选择低碳合金浸碳钢作为原材料，这一材质硬度高，性能好，抗压性强。为了保证传动齿轮在长期运转后仍具备较好的性能，有一定的抗压性，在传动齿轮材质的选择上还可以使用电渣重容合金钢、真空凸起精炼钢等材质作为原材料，进而提高传动齿轮的载荷能力。

2.2 加强齿轮的热处理和加工环节

传动齿轮的热处理环节和加工环节直接影响传动齿轮的性能和强度，因此要重视传动齿轮的热处理、加工环节，才能减少传动齿轮的损坏几率。煤矿机械传动齿轮运转中，承受了极大的外界压力和高强度的磨损，要从提升煤矿机械传动齿轮的抗磨损性和抗压性入手。通过增加热处理工艺，可以在一定程度上提升传动齿轮的抗磨损性，保证传动齿轮正常运转，降低其损坏几率。一般情况下，要对传动齿轮进行性能加工和改进，就要对齿轮零件性能进行提升，降低其运转中的磨损，可以应用先进的磨削工艺保证其粗糙程度。可以采用渗碳淬火的方式，提升传动齿轮的硬度和韧度，实现机械传动齿轮优化加工。也可以采用喷丸强化的方式进行精细化加工，完成对传动齿轮的改进和改良，提升传动齿轮的弯曲强度，并提高传动齿轮的性能。

2.3 安装传动齿轮

煤矿机械运转时会产生极大的震动，对机械各种零部件都有一定的影响，所以煤矿机械的运转对传动齿轮的安装精度要求较高。为了降低煤矿机械传动齿轮损坏的几率，要重视煤矿机械传动齿轮的安装，合理安装才能保证传动齿轮安装质量。在传动齿轮的安装过程中，要考虑到传动齿轮本身的特点，煤矿机械传动齿轮本身较为复杂，有很多的零部件，在安装时要做好精细化管理，保证传动齿轮安装的精密性，确保齿轮正常使用，为煤炭机械的运转提供源源不断的动力。在实际的煤矿机械传动齿轮安装中，很多企业多选用喷丸强化的技术，采用这一安装技术，大大提升了传动齿轮的抗疲劳性能，保证传动齿轮实现长久运转，延长了传动齿轮耐久极限，即使在追赶生产量的情况下，也可以实现机械运转，大大提升了煤炭开采的效率。在加工传动齿轮齿面时，要重点对齿面的刀痕进行消除，安装封闭齿轮时，要做好润滑处理，保证封闭的齿轮内部润滑度足够。针对齿轮内部漏油问题，要及时进行处理，做好定期检查和清理[4]。在传动齿轮安装完成后，先进行全面的检查，特别是对齿轮的检查，要保证齿轮正常啮合。然后再进行试运行，发现问题及时解决，防止在日后运转中出现问题。通过科学的安装，提升了传动齿轮的工作效率，也保证了传动齿轮满足煤炭生产机械运转要求下的负荷压力。

2.4 选择适宜的短圆柱滚子轴承数量

煤矿机械传动齿轮要和轴承规格一致，在确定煤矿机械短圆柱滚子轴承型号时，要结合轴承样本进行选型，所选型号要符合煤矿机械的设计要求，在确定煤矿机械齿轮短圆柱滚子轴承数量时，运用的选择方法是K=10，这种极端方式是较为严谨的，所以设计机械传动齿轮模型时，要完成精准的计算，就要以K=10 为参考进行确定。在实际的机械传动齿轮模型设计中，数据的使用往往足以支撑模型设计，所以少部分的机械传动齿轮模型设计中，要以K=m为标准进行模型设计，这样可以模拟出无数据的传动齿轮短圆柱滚子轴承数量模型，在应用计算结果时，要选整舍零。如果和实际情况不符，就需要调整。

3 结语

合理应用煤矿机械，充分发挥煤矿机械的开采功能，可以提高生产效率，提升煤炭生产量。传动齿轮作为煤矿机械中的关键零部件，为机械运转提供了源源不断的动力，为了减少煤矿机械损坏几率，要重视传动齿轮的加工、使用和维护，要重视对传动齿轮的故障研究，发现问题，要具体分析并及时解决，确保煤矿机械正常运转，提高煤炭开采效率，提升企业的经济效益。