1齿轮失效的具体原因分析

（1）初始设计不合理，导致不能很好地实现传动。煤矿机械工作环境的特殊性，决定了煤矿机械传动齿轮的设计与其他传动齿轮设计原则不同。如果在设计齿轮过程中，没有考虑煤矿机械传动齿轮工作环境的特殊性以及使用条件，仍然按照过去那种设计理念和方法去进行设计，缺乏针对性的相关研究与试验，那么就会造成设计的齿轮参数达不到技术要求，就不能与不同煤矿机械的实际工况和条件紧密结合，比如说设计齿轮在选择材料时轮齿材料硬度不够，就很容易出现点蚀，最后导致明显的齿面损伤。

（2）在加工制造过程中，制造工艺如果存在缺陷，也会使齿轮质量达不到相应的技术要求，甚至出现产品质量低劣。比如说在锻造齿轮过程中，不注意齿轮材料的一些缺陷，如气孔和砂眼等，或者是齿轮模数不足，都会导致材质性能下降，还有就是热处理工艺质量不过关，齿面硬度难以达到技术要求，淬火处理硬度不均以及加工精度偏低，这些都会影响齿轮的精度，直接影响齿轮的承载能力及使用寿命。

（3）在安装使用的过程中，如果安装不规范，就无法保证安装精确度，造成安装质量不稳定的情况发生，达不到齿轮安装技术要求以及质量标准。齿轮在安装过程中，要考虑多方面的因素，比如说齿轮轴中心线的平行度、水平度、接触面积以及轮齿啮合间隙等，这都会影响齿轮的工作寿命。如果安装以后，没能经过一定工作量的跑合过程，过早投入使用，会使齿轮提前达到疲劳强度，这就大大缩短了齿轮的使用寿命。还有如果安装以后工作的过程中，不能及时地更换润滑油脂，或者油脂达不到技术要求，甚至因为不经常检查机械设备造成漏油、缺油的情况发生。还有就是不能定期清洗减速箱和齿轮，使减速器内混入一些煤粉及其他杂物，或者是操作不规范，这些情况都会使机械超负荷运转，使齿轮超出其承载能力，缩短齿轮的使用寿命。

2提高齿轮质量及使用寿命的途径

（1）从设计上着手在不改变齿轮外形尺寸的前提下，如何提高齿轮的强度和寿命是一个亟待解决的重要问题。煤矿机械由于其工作条件的特殊性，首先要从设计上入手，改变设计参数要求，增大齿轮应力极限强度以及屈服强度等，这就需要进一步优化设计参数，进一步突破科研技术的限制。一般情况下，优化设计的内容主要有强度计算公式的修正、齿轮载荷的精确计算、优化齿形结构、合理选择材料、提高表面光滑度、有效的润滑度以及合理的硬度和装配要求等。比如说在闭式齿轮传动中，通常要保证齿面接触疲劳强度，对于齿面硬度很高、齿芯强度低的齿轮或者是材质较脆的齿轮，通常要优先保证齿根的弯曲疲劳强度。功率较大的传动，齿轮发热量较大，易于导致润滑不良及轮齿的胶合损伤，为了控制温度的过快升高，应该进行散热能力的计算。对于开式传动齿轮，可以视具体需要适当增加模数。表1列举了几种比较先进的设计方法。

（2）材料的选择方面由轮齿一般的失效形式可以知道，设计齿轮传动时，应该保证齿面具有较高的抗磨损、抗点蚀、抗胶合以及抗塑性形变的能力，而齿根必须要有高的疲劳强度，也就是说要有较高的抗折断能力。所以说，对齿轮材料的基本要求就是齿轮的齿面要硬，而齿芯要有较好的韧性。一般而言，矿山机械设备的齿轮传动功率很大，工作速度较低，周围环境中煤炭粉尘含量较高，根据这一具体使用环境，煤矿机械设备传动齿轮往往选择铸钢或铸铁等材料，当然这也要根据具体情况进行选择。比如说用冶金质量好的真空脱气精炼钢以及电渣重熔合金钢来制造出的齿轮具有较高的纯度和较好的致密度，塑性和韧性都非常好，含有的氮、氧及其他杂质很少，这就有效减少了材料机械性能的各向异性，使齿轮接触和弯曲疲劳强度大大增加，使齿轮使用寿命增加。试验表明：用电渣重熔钢制造的齿轮在过载区内的寿命比普通电炉钢制造的齿轮寿命平均提高6倍,而用精炼钢则提高4倍。表1齿轮断裂、点蚀、剥落影响因素表注:↗代表增加；↗↗代表明显增加；↘代表下降；↘↘代表明显下降。

（3）从加工工艺和热处理方面入手提高齿轮加工精度以及表面硬度，还要注重表面的强化处理。为了减少齿轮在传动中的磨损现象，一般是降低齿轮的表面粗糙度和提高加工精度。在进行齿轮加工时，每一步工序都应该按照设计标准规范进行操作，要分清粗滚、精滚工序的流程，先用滚刀进行粗切，然后再用专用的滚刀进行精加工，保持滚刀精度并用百分表来控制切齿深度，误差控制在零位附近，确保加工精度。还有就是齿轮的表面粗糙度必须达到设计要求，通常情况下采用研磨、磨削以及抛光等工艺手段可以改善齿轮齿面的粗糙度，有利于增加齿轮的使用寿命。另外就是对齿面的修形、齿形修缘等，能减轻啮合过程中偏载现象，提高齿轮承载能力。要提高齿轮的表面硬度，可以采用各种渗入工艺，比如可以采用渗碳淬火的热处理工艺使齿面获得较高的硬度，而齿芯仍然硬度较低，保持了良好的韧性，由齿轮表面到齿芯的硬度梯度要缓和，以适应传动机械设备的工作要求。经过渗碳淬火或者磨齿后，尚需对齿轮做最后的强化处理，主要是采用喷丸强化的方式，喷丸强化表面的电抛光或者是振动抛光可以去除一定的表面层厚度并降低表面粗糙度，有效地抵抗破坏性的冲击，减少齿轮点蚀，增大耐久极限。任意尺寸的齿轮都可以采用喷丸强化处理的方式来增强齿轮齿根的抗弯曲疲劳性能，提高齿轮疲劳寿命，齿轮喷丸与不喷丸相比寿命可提高6倍。

（4）安装齿轮要进行正确的安装运行，才能提高使用寿命。经过一定的试验表明，安装齿轮时，正确调整齿轮两轴间的平行度和垂直度，可以有效避免间隙过大、过小以及扭斜等问题的产生，使齿轮的啮合间隙合适，另外提高减速器齿轮副的安装精度对提高齿轮的承载能力、减少磨损以及提高使用寿命有着很大的影响，不管是新安装、检修或者更换安装，都应该严格遵守安装技术标准。新齿轮在安装使用时，首先要进行充分的跑合，达到一种最佳的工作状态，要注意的是为保证安装精度及正常的啮合，齿轮更换时应该成对进行更换，然后要进行科学地维护管理，定期进行检测，了解齿轮的磨损状况，开展故障诊断，及时的发现问题，进行处理。还要定时检查减速箱的工作情况，及时更换油脂，防止其他异物进入，一旦发现，及时清扫，改善减速器密封性，防止漏油情况的发生，最重要的是要严格按照规则进行操作，不能超负荷工作。

（5）加强齿轮润滑性能，防止磨损过快齿轮的润滑应该引起足够的重视，应按照理论规律进行齿轮润滑参数设计，同时要根据不同的齿轮材质，选用不同的油脂，一般对于传递负荷较轻的齿轮，应该选用纯矿物油，而对于传递负荷较大，且所处工作环境较为复杂的齿轮，应该选用极压齿轮油。润滑油粘度选择的主要依据是齿轮的切线速度，对于速度不高的齿轮，宜选用黏度高一些油来润滑，对速度较高的齿轮传动，要用喷油润滑，宜选用黏度低的润滑油。齿轮的润滑效果会影响齿轮的齿面点蚀、齿面胶合以及塑性变形的状况，所以应该根据各类润滑工况对齿面强度的影响进行具体分析,结合实际情况，选择合适的润滑剂和润滑方法，从而提高齿轮使用寿命。

3结语

煤矿机械传动齿轮是整个传动设备的核心部件，所以说它的使用寿命就决定着整个机械设备的使用寿命。煤炭的开采关乎着国家的经济发展，要从根本上着手，不断结合实际情况，去探索提高齿轮质量和使用寿命的有效途径，减少煤矿安全事故，增大产出，为国家的建设贡献出更大的力量。

作者：韩芸芳单位：吉林工业职业技术学院