導(dǎo)語：煤礦機(jī)械齒輪故障診斷分析一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：分析了煤礦機(jī)械齒輪斷裂的主要原因，提出了提高煤礦機(jī)械故障維修技術(shù)水平的可行性措施，比如運(yùn)用先進(jìn)的潤滑技術(shù)、盡可能地使用新型材料、提高技術(shù)人員的專業(yè)水平，探討了煤礦機(jī)械故障診斷技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：煤礦機(jī)械；齒輪；軸承；故障診斷

在中國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展歷程中，煤炭資源占到了非常重要的一部分。然而，如何才能保證煤炭品質(zhì)卻是一個(gè)嚴(yán)峻的問題，這就需要深度思考煤礦機(jī)械的性能問題。由于機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間一般都很長，而且煤礦機(jī)械在很惡劣的環(huán)境中工作，使得企業(yè)對煤礦機(jī)械的保養(yǎng)及維護(hù)有一定的難度。在這種情況下，要保證機(jī)械的穩(wěn)定運(yùn)行更是難上加難。相關(guān)資料顯示，機(jī)械設(shè)備中70%的故障是因機(jī)械振動(dòng)引起的，而機(jī)械振動(dòng)又主要是因齒輪問題引發(fā)的。機(jī)械設(shè)備中齒輪起著承受和傳遞載荷的作用，它們的運(yùn)行狀況會(huì)直接影響到設(shè)備的整體性能，因此需要對煤礦機(jī)械的故障診斷技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化及運(yùn)用。

1煤礦機(jī)械齒輪斷裂的主要原因

煤礦機(jī)械齒輪斷裂的原因主要有：a)軸承的內(nèi)外圈滾道出現(xiàn)損傷，接觸面不夠光滑，引發(fā)齒輪斷裂；b)在工作中軸承受力不均勻，導(dǎo)致斷裂；c)齒輪本身質(zhì)量不佳，導(dǎo)致抗拉強(qiáng)度不足，嚴(yán)重影響齒輪的使用壽命，導(dǎo)致齒輪運(yùn)行中斷裂；d)齒輪無法承受較強(qiáng)的靜載荷，較薄的位置會(huì)受到影響，導(dǎo)致斷裂；e)齒輪運(yùn)行時(shí)間超過壽命周期，導(dǎo)致因過度使用而使得齒輪斷裂；f)齒輪所承受的靜載荷超過自身極限，從而因載荷過大而導(dǎo)致斷裂。由以上斷裂原因可以看出，要延長齒輪的使用壽命，就需要從以下幾個(gè)方面做起。a)設(shè)計(jì)方面。由于礦井使用條件的限制，如何保證在齒輪外形尺寸一致的情況下提高每一個(gè)齒輪的強(qiáng)度，延長其使用壽命是一個(gè)很重要的問題。在一些特定的情況下，齒輪所承受的沖擊載荷要求齒輪彎曲極限應(yīng)力達(dá)到1200MPa，接觸耐久性極限強(qiáng)度增加到1600MPa[1]。要達(dá)到這樣的標(biāo)準(zhǔn)，就需要準(zhǔn)確計(jì)算載荷、修正強(qiáng)度計(jì)算公式、選擇合適的材料、運(yùn)用良好的加工和處理工藝，進(jìn)一步優(yōu)化齒輪的設(shè)計(jì)參數(shù)，主要包括表面光潔度、硬度、嚙合參數(shù)、裝配要求等，并進(jìn)一步提高標(biāo)準(zhǔn)。b)制造過程方面。煤礦機(jī)械使用的齒輪大多數(shù)是低速重載齒輪，對強(qiáng)度的要求比較高，因此在制造齒輪的過程中，應(yīng)該少用鑄鋼制作，多用鍛鋼；對于一些大齒輪，使用鍛鋼制作有較大的難度，此時(shí)可以利用鑄鋼齒輪的輪芯鑲嵌鋼齒圈組合件，而且要注意鍛鋼的鍛造過程中鍛造比要大于3[2]。另外，不管是鍛件還是鑄件，都要對其品質(zhì)進(jìn)行嚴(yán)格的把控，并且要對其進(jìn)行超聲波探傷，確保產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到既定標(biāo)準(zhǔn)要求。c)注重改善齒輪的熱處理技術(shù)。齒輪表面硬度和剪切強(qiáng)度決定了煤礦機(jī)械的承載能力。對于齒輪硬化處理，可以采用深層滲碳淬火的方法，利用深層滲碳淬火，得到性價(jià)比相對較高的齒輪芯部硬度。齒輪齒面的含碳量必須控制在0.8%～1%。滲碳齒輪經(jīng)過淬火和回火后，要求表面硬度為HRC62，消除齒輪的殘余內(nèi)應(yīng)力，可以將碳的滲入深度控制在0.2mm以內(nèi)，這樣不僅能保證齒輪表層得以硬化，還能產(chǎn)生壓應(yīng)力。采用這種工藝時(shí)，單單滲碳齒輪的強(qiáng)度極限應(yīng)力就可以提高13%以上。熱處理過后，還要進(jìn)行人工時(shí)效處理，消除熱處理過程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。對齒輪表面進(jìn)行熱處理后，還應(yīng)該對齒輪齒面和齒根做噴丸強(qiáng)化處理。噴丸強(qiáng)化處理的過程要嚴(yán)格按照其要求工藝進(jìn)行操作。因?yàn)閲娡鑿?qiáng)化處理不僅可以使齒根的彎曲疲勞強(qiáng)度變得更高，還可以有效阻止裂紋出現(xiàn)，使齒輪的載荷小于外加載荷，這樣既可以有效減少破壞，又可以極大地提升耐久性。除此之外，齒輪噴丸強(qiáng)化處理還可以有效消除加工過程中出現(xiàn)的一些刀痕和磨削導(dǎo)致的缺陷。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷，經(jīng)過噴丸強(qiáng)化處理后的齒輪與沒有經(jīng)過噴丸強(qiáng)化處理的齒輪相比，壽命顯著延長，大量的統(tǒng)計(jì)資料表明，壽命可以延長6倍以上[3]。d)齒輪的安裝和使用過程。在使用過程中必須注意相關(guān)的操作規(guī)范和技術(shù)要求，尤其是在安裝、更換、檢修齒輪時(shí)，要注意齒輪軸心的中心距、平面度和水平度等重要參數(shù)，一定要保證這些參數(shù)滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。在檢修過程中，如果齒輪的磨損較大，或者已經(jīng)損壞，要盡可能地按照原有的安裝方法合理地調(diào)整齒輪的安裝位置，確保齒輪正常嚙合。齒輪不可以單換，要對相應(yīng)的齒輪進(jìn)行成對更換。在使用過程中，要注意齒輪的潤滑。在齒輪相關(guān)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)充分考慮齒輪的潤滑情況，但同時(shí)也不能忽視齒輪的維護(hù)過程。在煤礦機(jī)械傳動(dòng)中，使用的基本都是低速重載齒輪，這種齒輪要求有更高的接觸應(yīng)力，因此一定要保證其接觸表面不能有局部的彈性形變。輪齒在共軛嚙合過程中，除了切點(diǎn)附近的部位以外，其余都是滾動(dòng)和滑動(dòng)運(yùn)行，這樣更加符合彈性流體動(dòng)力潤滑理論。目前，中國煤礦機(jī)械設(shè)備的事故率仍較高，煤炭生產(chǎn)和運(yùn)輸過程中仍存在較多問題。在煤礦機(jī)械的運(yùn)行過程中，故障出現(xiàn)最多的原因就是機(jī)械齒輪失效。因此，對各種齒輪的失效形式及原因進(jìn)行相應(yīng)的分析和討論，對于改善煤礦機(jī)械設(shè)備事故率高的狀況有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2提高煤礦機(jī)械故障維修技術(shù)水平的可行性措施

2.1運(yùn)用先進(jìn)的潤滑技術(shù)。通過檢測發(fā)現(xiàn)，絕大多數(shù)煤礦機(jī)械設(shè)備發(fā)生故障的原因是過度摩擦，導(dǎo)致齒輪磨損，進(jìn)而使整臺(tái)設(shè)備發(fā)生故障。鑒于此，可以優(yōu)先運(yùn)用先進(jìn)的潤滑技術(shù)，有效提高機(jī)械設(shè)備的重復(fù)使用率，延長其使用壽命。同時(shí)，必須高度重視機(jī)械的潤滑、定期保養(yǎng)以及檢修，這樣才能最大限度地發(fā)揮機(jī)械的使用價(jià)值。需要注意的是，機(jī)械的潤滑必須定期進(jìn)行，且必須是高質(zhì)量的潤滑[4]。2.2盡可能地使用新型材料。隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，各種新型材料逐漸嶄露頭角，以往因機(jī)械設(shè)備本身強(qiáng)度不足、疲勞磨損、超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)所導(dǎo)致的問題也逐漸減少。在這種趨勢下，可以通過對新型材料的重新定義設(shè)計(jì)齒輪結(jié)構(gòu)，讓其在機(jī)械維護(hù)過程中更無往不利，再通過合理的熱處理加工，就可以得到符合要求的齒輪，有效確保機(jī)械設(shè)備運(yùn)行的可靠性。2.3提高技術(shù)人員的專業(yè)水平。由于現(xiàn)在的煤礦企業(yè)大部分進(jìn)行了詳細(xì)的分工，各個(gè)工種變得越來越精細(xì)，企業(yè)內(nèi)部工作人員各司其職。這樣雖然提高了企業(yè)的工作效率，但一旦出現(xiàn)事故，對工作人員的專業(yè)技能要求就更高了，工作人員更容易手忙腳亂，這樣就浪費(fèi)了時(shí)間，耽誤了維修。比如：在煤礦企業(yè)中，皮帶司機(jī)只負(fù)責(zé)皮帶運(yùn)輸，對其他崗位的工種不熟悉，基本不懂其他的專業(yè)知識(shí)，導(dǎo)致其他機(jī)械設(shè)備一旦出現(xiàn)狀況，皮帶司機(jī)沒有辦法及時(shí)補(bǔ)救，耽誤了工時(shí)；而如果這名皮帶司機(jī)還了解其他一些機(jī)械設(shè)備的相關(guān)工作原理以及一定的維修知識(shí)，當(dāng)其他機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)問題時(shí)，就可以在其他技術(shù)人員不在場的情況下自行解決問題，這樣不僅提升了企業(yè)的工作效率，還可以更好地維護(hù)與保養(yǎng)設(shè)備，避免事故進(jìn)一步擴(kuò)大。

3煤礦機(jī)械故障診斷技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

中國煤礦機(jī)械故障診斷技術(shù)主要包括油液磨屑分析檢測診斷技術(shù)、紅外測溫診斷技術(shù)、無損檢測技術(shù)、振動(dòng)檢測診斷技術(shù)4種。3.1油液磨屑分析檢測診斷技術(shù)。目前，煤礦企業(yè)最常用的機(jī)械故障診斷技術(shù)就是油液磨屑分析檢測診斷技術(shù)。油液磨屑分析檢測診斷技術(shù)的原理為：從一定的油液中隨機(jī)提取樣本，通過光譜分析儀，對所提取的樣本進(jìn)行詳細(xì)的分析，并將其與鐵譜進(jìn)行對比，最后再根據(jù)對比結(jié)果，對機(jī)械的運(yùn)行狀況進(jìn)行全面的分析，了解機(jī)械的磨損狀況和設(shè)備的損壞程度[5]。3.2紅外測溫診斷技術(shù)。除了油液磨屑分析檢測診斷技術(shù)外，煤礦企業(yè)應(yīng)用得較多的故障診斷技術(shù)之一便是紅外測溫診斷技術(shù)。紅外測溫診斷技術(shù)的原理為：在機(jī)械的不同部位進(jìn)行溫度檢測，如果機(jī)械某個(gè)地方燒壞或者出現(xiàn)磨損，就會(huì)導(dǎo)致機(jī)械的設(shè)備材料溫度升高，并且會(huì)使機(jī)械喪失工作的能力，導(dǎo)致機(jī)械無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)而影響正常的工作進(jìn)度。若煤礦企業(yè)機(jī)械出現(xiàn)異常，及時(shí)應(yīng)用紅外測溫診斷技術(shù)進(jìn)行有針對性的診斷及維修，可以更高效地查找出問題，并且快速解決，使機(jī)械保持正常的運(yùn)行，從而延長其使用壽命。3.3無損檢測技術(shù)。在檢修過程中，還可以應(yīng)用無損檢測技術(shù)進(jìn)行探傷實(shí)驗(yàn)，比如滲透、磁粉、射線等，這樣就可以在不損傷零件的情況下，對機(jī)械的運(yùn)行狀況進(jìn)行檢測，確保齒輪零件沒有損傷。3.4振動(dòng)檢測診斷技術(shù)。振動(dòng)檢測診斷技術(shù)的原理為：當(dāng)機(jī)械在運(yùn)行的時(shí)候出現(xiàn)振動(dòng)或者異響時(shí)，可以大致將其判斷為機(jī)械出現(xiàn)故障缺陷，對振動(dòng)或異響進(jìn)行詳細(xì)的診斷和仔細(xì)的分析，可以判斷機(jī)械運(yùn)行狀態(tài)及故障信息。因此，應(yīng)用振動(dòng)檢測診斷技術(shù)，技術(shù)人員可以更好、更快捷地發(fā)現(xiàn)問題。機(jī)械設(shè)備的振動(dòng)參數(shù)具有雙重特點(diǎn)，即廣泛性和多維性，這樣的診斷精確度較高。應(yīng)用振動(dòng)檢測診斷技術(shù)可以在不停機(jī)的情況下進(jìn)行檢測，而且診斷的結(jié)果具有較高的可行性，診斷更加直觀。若機(jī)械設(shè)備在運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)故障，應(yīng)用該技術(shù)可以對其內(nèi)部和外部都進(jìn)行故障檢測。這種檢測技術(shù)也是煤礦企業(yè)機(jī)械診斷中一種常用的技術(shù)，通過磁粉、聲全息、超聲波等先進(jìn)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。

4結(jié)語

在所有煤礦企業(yè)中，機(jī)械設(shè)備是其重要的組成部分，一旦設(shè)備出現(xiàn)故障，輕者影響正常的生產(chǎn)進(jìn)度，重者則會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的人員傷害事故等。因此在煤礦企業(yè)中，必須做好故障的診斷以及維護(hù)工作，這其中最常見的便是機(jī)械齒輪故障。相關(guān)技術(shù)人員有必要掌握診斷的一些重要技術(shù)，而且企業(yè)要注重增強(qiáng)從業(yè)人員的危機(jī)意識(shí)，要運(yùn)用更為先進(jìn)的潤滑技術(shù)、提高相關(guān)技術(shù)人員的能力，并且還要運(yùn)用更先進(jìn)和更科學(xué)的材料等，積極深入地探索更好的診斷方案，全面地論證，尋找更好的故障診斷及維修技術(shù)，推動(dòng)煤礦行業(yè)的長久可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

［1］李翠蘭，張愛國，李惠萍，等.淺談煤礦機(jī)械齒輪技術(shù)的發(fā)展趨勢［J］.煤，2002(3)：43-44.

［2］王琳.機(jī)械設(shè)備故障診斷與監(jiān)測的常用方法及其發(fā)展趨勢［J］.武漢工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2000(3)：62-64.

［3］廖伯瑜.機(jī)械故障診斷基礎(chǔ)［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，1994.

［4］時(shí)志素.基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法的齒輪箱故障診斷研究［D］.石家莊：河北科技大學(xué)，2009

［5］于玉蘭，石來德.機(jī)械設(shè)備故障診斷技術(shù)［M］.上海：上?？茖W(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，1994.

作者:張繼發(fā) 單位:同煤浙能麻家梁煤業(yè)有限責(zé)任公司