1齿轮失效形式

1.1磨损煤矿机械，特别是掘进机械，采掘煤岩体，强度较大，齿轮所受载荷高，因此齿轮特别容易造成磨损，由于磨损产生的原因不同，磨损类型主要为正常磨损、中重度磨损、擦伤性磨损、疲劳性磨损（点蚀）等。齿轮受长期工作发展缓慢损耗，齿轮均具有一定的寿命期，如果磨损处于寿命期内，则不会影响其正常的工作性能，但一般来说，设备磨损量必须控制在维修标准范围内。

1.2表面疲劳由于机械设备齿轮反复遭受交变应力的作用，存在于齿轮表面或其下面的材质初始裂纹会产生疲劳，如果受到的交变应力超过材料的疲劳极限，初始裂纹就会不断扩展，逐渐的产生凹坑，或者产生移动，随着设备的继续工作，已经产生的凹坑的尺寸将会不断增大，最终合并为一起。根据疲劳产生的原因，一般有破坏性点蚀和疲劳剥损两种类型。

1.3胶合如果齿轮处于超负荷运行时，啮合区温度就会升高，齿轮接触面的油膜受重载作用发生挤破，就使得两齿轮间直接金属接触，则有可能导致其熔焊为一体，将会产生软齿起沟现象。加之煤矿机械均处于低速种载状况，不易于形成齿面间的油膜，因此也易产生胶合破坏。

1.4塑性流动塑性流动包括3种类型：塑性变形、起波纹和起皱。塑性变形是齿轮较软齿部分金属的塑性变形，如果塑性变形严重，可能会发生飞边、齿顶变圆现象，导致主、被动轮齿均市区正常的结构齿形；起皱纹多发生于淬火的齿轮上，使得齿面形成类似波纹的外观；起皱是指齿面出现呈人字形或鱼尾状。

1.5断裂断裂则说明齿轮彻底破坏已经失去本身具有的性能，如果继续使用，后果将严重，依据断裂产生的原因，一般有疲劳断裂、磨损断裂、超载荷断裂等几种。

2齿轮失效原因分析

由于煤矿处于不间断生产状态，因此对于机械设备的性能要求较高，如果一旦发生齿轮失效状况，不仅严重影响产能，也有可能对井下人员安全造成影响，因此必须对煤矿机械设备齿轮失效的原因进行分析，一般来说主要包括以下3个方面：

2.1原始设计由于矿用机械设备均工作于复杂的环境，因此原始设计就必须与普通齿轮不同，必须要对机械设备所处的具体环境进行考虑，绝不能采用传统的设计方式，且必须对已经设计研发的设备进行工业性试验，否则将不具备煤矿机械化高效安全生产的条件，按齿轮接触疲劳强度来算，由于煤矿机械设备处于高负载低速运行状态，因此所算出来的强度都将较传统设计较高，如采煤机和刮板输送机，但其韧性较差，易产生断齿。

2.2加工质量齿轮在机床加工过程中，必须按照设计的尺寸、外观等具体要求严格加工，如果不按照具体规格参数加工，将使得制作产品达不到预定标准和技术要求。如齿轮制造中存在具体化学成分偏差，将会降低齿轮的材质性能；由于齿轮热处理技术不过关所导致的强度不足，这些问题将直接影响齿轮所能服务的期限。

2.3安装过程煤矿机械设备如果不能稳定安装，将使得齿轮无法达到最好的工作性能。例如齿轮轴中心线的平行度、水平度、中心距、轮齿啮合间隙、接触面积以及轴承安装等安装问题都会引起齿轮的工作寿命；若在生产中润滑剂达不到技术要求，均会影响齿轮的正常运行以及加速其磨损。

3失效的处理对策

根据齿轮失效的原因，提出了以下具体的改进措施，将最大幅度提升齿轮的使用期，具体的改进措施包含以下6个方面。

3.1原始设计依据煤矿的具体工作条件，优化齿轮加工制造的参数，必须准确计算齿轮所承载的载荷且必须考虑修正强度；齿轮齿形结构、加工材料、以及加工工艺，尽可能提高齿轮的硬度以及啮合参数，且在设计阶段就得想好怎么对齿轮形成如何润滑机制进行考虑。

3.2材料选择必须考虑到煤矿机械超负荷低速运行的状态，因此对于齿轮的韧性、强度及工艺性能要求很高，因此必须要选择与此匹配的材料。目前来说，我国煤矿机械齿轮所选用的材料主要为低碳合金渗碳钢。如果齿轮所承受负荷或受冲击力较大，则采用Ni-Cr和Ni-Cr-Mo合金渗谈钢；如果希望机械能够在负载工作时尽量保持稳定则选用Ni-Mn钢。3.3工艺质量对机械设备的齿轮进行加工时，必须提升滚齿质量要求水平，分清楚粗、精滚工序，使得滚到精度大幅提高，齿面的粗糙度必须按照规范要求，大部分粗糙度好的齿轮设备寿命将显著增加，因此需要采用较先进的抛光技术提高齿面粗糙度。

3.4热处理工艺煤矿机械齿轮承载能力的高低主要是通过提高齿轮硬度达到，但也不是唯一的决定因素，齿轮表面向芯部间区域的剪切强度的比值也是非常重要的影响因素，此值一般小于0.55。采用深层渗碳淬火的热处理方法，将能够很好实现这一目标。

3.5安装工艺必须正确调整两齿轮轴间的垂直度和水平度，使所存在的间隙处于合理范围内，避免出现扭斜现象，使齿轮啮合间隙处于合理范围，将大幅降低断齿发生几率。

3.6设备使用和维护方法煤矿机械设备齿轮对于润滑要求较高，在使用过程中，需要定期对其进行润滑处理，且必须选择合理的润滑黏稠度，并及时对润滑油进行清洁处理；对于非外露性齿轮，必须经常对齿轮机箱进行清洁处理，提高其散热强度，及时的检测可以避免齿轮失效的发生，从而延长其使用寿命，保证设备正常运转。

4结语

为保证煤矿能够高效安全生产，必须大幅降低机械设备的事故率，而机械设备事故率很多都是齿轮失效。因此，通过对齿轮失效的形式及原因进行探讨，研究得到降低齿轮失效的改进措施，将能够为煤矿生产提供重要的借鉴。

作者：白瑞东单位：山西西山晋兴能源有限责任公司斜沟煤矿