煤礦機(jī)械用點(diǎn)線嚙合齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)分析

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摘要：分析研究了煤礦機(jī)械用點(diǎn)線嚙合齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)，并進(jìn)行了相關(guān)的失效分析，希望可以為我國煤礦運(yùn)輸行業(yè)的發(fā)展獻(xiàn)力。

關(guān)鍵詞：煤礦機(jī)械用點(diǎn)線嚙合齒輪

1煤礦機(jī)械齒輪的幾點(diǎn)失效形式

當(dāng)前我國的煤礦開采工作主要以井工的開采為主，存在一些缺點(diǎn)：其一，煤礦開采的環(huán)境過于惡劣，且相關(guān)的機(jī)械設(shè)備由于受到了粉塵等污染，在進(jìn)行投入使用的過程中并不能發(fā)揮出原有的作用；其二，由于采煤工作環(huán)境過于苛刻，對(duì)機(jī)械的正常使用帶來了一定的影響；其三，某些機(jī)械設(shè)備在24小時(shí)內(nèi)要處于不斷的工作狀態(tài)，維護(hù)和保養(yǎng)以及檢修等都較為困難。在這種情況下，便會(huì)出現(xiàn)煤礦機(jī)械的失效，并主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：首先，煤礦機(jī)械齒輪會(huì)在一定程度上出現(xiàn)磨損等情況，主要是齒輪在進(jìn)行運(yùn)作的過程中會(huì)進(jìn)入一系列的顆粒，這些顆粒會(huì)造成齒面損壞。其次是會(huì)受到破壞性點(diǎn)蝕和疲勞剝損，在進(jìn)行齒輪工作的過程中，齒輪的實(shí)際承受力和接觸應(yīng)力會(huì)受到一定程度上的變化，并出現(xiàn)點(diǎn)蝕，這種點(diǎn)蝕會(huì)造成齒廓的破壞，甚至造成齒輪殘留過高的內(nèi)應(yīng)力。最后是煤礦機(jī)械齒輪在進(jìn)行運(yùn)作的過程中會(huì)出現(xiàn)疲勞斷裂和超負(fù)荷斷裂等情況，主要體現(xiàn)在齒根的結(jié)構(gòu)、超負(fù)荷以及角度誤差等導(dǎo)致突發(fā)的應(yīng)力逐漸增大，甚至發(fā)展到整個(gè)齒根出現(xiàn)斷裂。除了上述的幾種情況之外，還由于膠合以及塑性流動(dòng)的原因，都會(huì)造成煤礦機(jī)械齒輪在運(yùn)作的過程中失效。

2點(diǎn)線嚙合齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)及相關(guān)公式

2.1特點(diǎn)

點(diǎn)線嚙合齒輪傳動(dòng)在運(yùn)行的過程中具有以下幾個(gè)特點(diǎn)，首先是由于點(diǎn)線嚙合齒輪傳動(dòng)與漸開線齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)的情況一樣，具有可分性，并不會(huì)因?yàn)槌霈F(xiàn)誤差而影響傳動(dòng)比和接觸線的相關(guān)位置。其次點(diǎn)線嚙合齒輪傳動(dòng)具有一定的強(qiáng)度和較長的壽命，當(dāng)應(yīng)用在運(yùn)煤和采煤等相關(guān)的工作中，并不會(huì)由于出現(xiàn)的一些細(xì)小問題而造成整個(gè)點(diǎn)線嚙合齒輪傳動(dòng)的使用壽命縮短，而且在運(yùn)行的過程中更是可以承受一定的工作強(qiáng)度。最后，點(diǎn)線嚙合齒輪傳動(dòng)的噪聲較低且小齒輪的齒數(shù)較少，齒輪在進(jìn)行運(yùn)作的過程中會(huì)存在端面的重合度和軸向的重合度，重合度較大且接觸的精準(zhǔn)度較高，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。因此，點(diǎn)線嚙合齒輪傳動(dòng)具有較小的噪音，由于點(diǎn)線嚙合齒輪的齒高要比漸開線的齒高略短，可以采用正變位。

3點(diǎn)線嚙合齒輪傳動(dòng)測試及失效分析

3.1點(diǎn)線嚙合齒輪傳動(dòng)測試

當(dāng)前所進(jìn)行的點(diǎn)線嚙合齒輪傳動(dòng)測試主要是在軟齒面以及硬齒面的齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，也通過了大量的工業(yè)試驗(yàn)，從而證明了點(diǎn)線嚙合齒輪傳動(dòng)的優(yōu)越性，首先是進(jìn)行效率測試，通過相關(guān)研究表明，點(diǎn)線嚙合齒輪減速器的效率可以達(dá)到99%以上。其次是進(jìn)行噪音測試，根據(jù)不同功率，相關(guān)的分析儀對(duì)點(diǎn)線嚙合齒輪的頻率進(jìn)行顯示，說明高級(jí)速嚙合齒輪的頻率的噪音要小于65dB。

3.2點(diǎn)線嚙合齒輪失效分析

漸開線的齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)過多年的研究和發(fā)展已經(jīng)取得了一定的成果，對(duì)于接觸強(qiáng)度的失效分析可知，點(diǎn)線嚙合齒輪發(fā)生點(diǎn)蝕的情況一般出現(xiàn)在低速級(jí)，其中的小齒輪點(diǎn)蝕主要發(fā)生在齒的根部，大齒輪點(diǎn)蝕主要發(fā)生在齒的頂部。從實(shí)際的位置上來講，點(diǎn)線嚙合齒輪與漸開線齒輪存在一定程度上的不同，但相同之處都發(fā)生在節(jié)線的附近，因此節(jié)線附近為單對(duì)齒的接觸，其實(shí)際的接觸應(yīng)力較大，這更在一定程度上說明節(jié)線的附近是接觸強(qiáng)度過程中的薄弱環(huán)節(jié)，在進(jìn)行彎曲強(qiáng)度失效分析的過程中發(fā)現(xiàn)齒出現(xiàn)折斷的位置主要在低速級(jí)的大齒輪周邊，并處于全部折斷的狀態(tài)，在這過程中漸開線斜齒輪主要呈傾斜的狀態(tài)折斷，并處于月牙形狀折斷。

4點(diǎn)線嚙合齒輪傳動(dòng)的實(shí)際設(shè)計(jì)

點(diǎn)線嚙合齒輪經(jīng)常應(yīng)用在雙速絞車的運(yùn)行中，而雙速絞車是礦井下的重要輔助運(yùn)輸設(shè)備，本設(shè)計(jì)主要對(duì)JSED-14型號(hào)的雙速絞車減速機(jī)進(jìn)行改造，其減速機(jī)的相關(guān)參數(shù)。在確定參數(shù)后，還要保證設(shè)備的工作條件處于24小時(shí)的斷工作制，并對(duì)安全系數(shù)提出較高的要求，原低速機(jī)的齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)與新的齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)。在確定相關(guān)參數(shù)后，對(duì)新舊方案的齒輪副進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，從中得出新的齒輪副，也就是點(diǎn)線嚙合齒輪傳動(dòng)較以往具有一定的優(yōu)越性，在設(shè)計(jì)計(jì)算上更是比以往的開線齒輪好，不僅減少了中心距，更是在一定程度上減小了體積和質(zhì)量，更加適應(yīng)煤礦井下的相關(guān)工作。因此，煤礦機(jī)械用點(diǎn)線嚙合齒輪的傳動(dòng)在一定程度上對(duì)整個(gè)煤礦行業(yè)的運(yùn)輸和技術(shù)方面的發(fā)展都起到了一定的幫助。

5結(jié)束語

對(duì)煤礦機(jī)械用點(diǎn)線嚙合齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)及失效分析進(jìn)行研究具有一定現(xiàn)實(shí)意義，只有進(jìn)一步提升煤礦機(jī)械的實(shí)際運(yùn)作能力，并對(duì)煤礦機(jī)械以往工作中所面臨的問題進(jìn)行有效的解決，才能更好的推進(jìn)我國煤礦事業(yè)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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[2]李忠貞.煤礦機(jī)械磨損失效分析方法和抗磨措施[J].煤礦現(xiàn)代化，2017（3）：92-93

作者：閻虹 單位：陽泉煤業(yè)集團(tuán)礦山救護(hù)大隊(duì)