0、前言
現(xiàn)在大型礦井普遍采用雙齒輥
破碎機(jī)來破碎大塊物料，其具有破碎強(qiáng)度大、處理能力大等優(yōu)點。而雙齒輥破碎機(jī)大多采用單驅(qū)動及雙驅(qū)動2種形式。經(jīng)理論與實踐的證明，在對特大塊物料的破碎作業(yè)中，單驅(qū)動破碎機(jī)以其自身特有的對物料咬合能力強(qiáng)、能夠最大限度地提高人料粒度等方面的優(yōu)勢．成為大塊物料破碎作業(yè)的首選，廣泛應(yīng)用于主井井口。單驅(qū)動破碎機(jī)的傳動齒輪是極其重要的零件．在設(shè)備使用過程中常常出現(xiàn)各種各樣的問題，諸如齒輪振動、產(chǎn)生噪音、齒面膠合、剝落，更為嚴(yán)重的甚至出現(xiàn)齒根斷裂等，嚴(yán)重影響了設(shè)備的可靠性，影響礦井的正常生產(chǎn)，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。
1、單驅(qū)動破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)形式
該破碎機(jī)采用單電機(jī)驅(qū)動，電機(jī)通過液力耦合器與減速機(jī)相連．減速機(jī)經(jīng)聯(lián)軸器與破碎機(jī)主動輥相連．主動輥與從動輥通過一對完全一樣的齒輪來傳遞扭矩，實現(xiàn)對物料的破碎。設(shè)備底座采用鋼板焊接的機(jī)架，軸承座蓋采用整體鑄造的一體式結(jié)構(gòu)，使結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，內(nèi)應(yīng)力更加平衡，能夠最大限度地減小設(shè)備的振動。傳動齒輪與主軸采用雙平鍵聯(lián)接，密閉在齒輪箱里。
2、傳動齒輪的重要作用
從單驅(qū)動破碎機(jī)的傳動原理看出，所有的動力均通過2介齒輪來傳遞．從而帶動2個齒輥破碎物料，傳動齒輪作為設(shè)備的關(guān)鍵部件，其可靠性決定了整個設(shè)備的可靠性，具有極其重要的作用。一旦齒輪出現(xiàn)問題．就會使整個設(shè)備處于癱瘓狀態(tài)，影響整個礦井的生產(chǎn)。因此，分析齒輪失效的原因，改進(jìn)相應(yīng)的措施來延緩齒輪的失效，提高傳動齒輪的可靠性，勢在必行。
3、影響齒輪失效的因素
該單驅(qū)動破碎機(jī)的傳動齒輪材質(zhì)采用42CrMo鍛造合金鋼，加工工藝為粗加工、熱處理調(diào)質(zhì)、精加工、表面局部進(jìn)行淬火硬化、低溫回火的工藝。
(1)鍛造工藝對齒輪失效的影響
金屬經(jīng)過鍛造后．組織發(fā)生了再結(jié)晶，使塑性增加，力學(xué)性能得到改善，為保證金屬鍛造后獲得良好的組織結(jié)構(gòu)，鍛造溫度必須在規(guī)定的范圍內(nèi)進(jìn)行。金屬在加熱過程中可能產(chǎn)生氧化、脫碳、過熱、過燒和內(nèi)部裂紋等鍛造缺陷，正常情況下不致影響齒輪的性能。如果鍛造毛坯出現(xiàn)了過熱．就會形成大量的魏氏組織，會使性能明顯下降．造成齒輪早期失效。如果鍛造毛坯出現(xiàn)了過燒，過燒后的金屬一經(jīng)鍛打就會斷裂破碎，碎塊的斷面晶粒粗大，一般顏色上會呈淺灰蘭色。內(nèi)部裂紋也是鍛造中經(jīng)常出現(xiàn)的缺陷，金屬所允許的加熱速度主要取決于加熱時產(chǎn)生的溫度應(yīng)力和組織應(yīng)力．如果掌握不好提高鍛件的加熱速度，就會導(dǎo)致心部破裂，產(chǎn)生內(nèi)部裂紋。
(2)材料調(diào)質(zhì)對齒輪失效的影響
鋼件調(diào)質(zhì)處理時，如加熱溫度偏高，且爐溫不均勻，會造成調(diào)質(zhì)后的組織粗大，均勻性差．使材料的力學(xué)性能，特別是低溫條件下的斷裂韌性Kic和沖擊韌性O(shè)lk顯著降低。從圖3可看出，鋼件調(diào)質(zhì)的不同試樣，其斷裂韌性Kc和沖擊韌性ak存在巨大差異，由于Kic和m的大幅度下降，使材料在低溫下的裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展抗力大大下降，即允許的臨界裂紋尺寸減小．當(dāng)有一定長度裂紋或缺陷存在的條件下的許用應(yīng)力降低，產(chǎn)生低溫低應(yīng)力脆斷。
(3)加工精度對齒輪失效的影響
齒面刀痕較深，在齒輪嚙合初期，會產(chǎn)生較大的振動及噪音，加大齒輪拉傷磨損的概率：由于齒根圓角很小，并且加工刀痕較深，會對齒根圓角處造成很大的應(yīng)力集中，受到載荷沖擊后很容易產(chǎn)生疲勞裂紋，嚴(yán)重時導(dǎo)致齒根斷裂．而齒輪與主軸采用雙鍵配合，其齒輪雙鍵槽的對稱度與主軸雙鍵槽的對稱度由于加工精度的影響難以保證完全吻合，裝配過程中往往對鍵進(jìn)行修配，致使配合精度進(jìn)一步下降。在長時間運轉(zhuǎn)中，其配合會逐漸變松，以至于傳動木平穩(wěn)，齒輪嚙合精度下降．嚙合處會產(chǎn)生周期性的交變應(yīng)力，加劇了齒根疲勞裂紋的產(chǎn)生。
(4)熱處理對齒輪失效的影響
該齒輪最終的熱處理采用的是中頻逐齒加熱埋油淬火工藝，由于感應(yīng)線圈不能較好地接觸齒根圓角．致使齒根圓角處沒有淬上火，與齒形部分存在明顯差異，導(dǎo)致齒根圓角處存在殘余拉應(yīng)力，當(dāng)齒輪受到長時間的載荷后．殘余應(yīng)力與外載荷彎曲應(yīng)力相互疊加．使輪齒所承受的彎曲交變應(yīng)力逐漸增大，使齒根處進(jìn)一步產(chǎn)生疲勞裂紋，最終會導(dǎo)致斷裂。
(5)潤滑條件對齒輪失效的影響
潤滑對齒輪的可靠性和使用壽命有著極大的影響，明顯影響齒輪的失效形式．選擇合理的潤滑油品種、供油方式、供油量顯得至關(guān)重要。
非反應(yīng)型潤滑油（一般的礦物油），它不含油性劑和極壓劑，這類潤滑油主要靠黏性，在相嚙合的齒表面間維持一流體潤滑油膜來減少磨損．防止膠合。復(fù)合油是指在礦物油中加入油性劑，如加入5%一10%的動植物油．油性劑的分子以物理吸附或化學(xué)吸附的方式形成比純礦物油更牢固的邊界油膜，以抵抗膠合磨損。反應(yīng)型齒輪油所含的添加劑能與齒輪表面金屬或潤滑油中的其他成分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在齒面上生成抗膠合的無機(jī)物覆蓋膜，只要把外加負(fù)荷降到無機(jī)物膜的強(qiáng)度極限以下．也能很好地防止膠合磨損。
在一定的潤滑條件下．油膜的厚度與其黏度有關(guān)，黏度越大，油膜越厚，可有效降低摩擦和減小因表面粗糙度而造成的金屬直接接觸，膠合的機(jī)會也就越小。提高潤滑油的黏度也能夠較好地改善齒輪抗麻點剝落損傷抗力，黏度越高．接觸部分的應(yīng)力越均勻化，能夠緩減沖擊載荷，相對地降低了最大接觸應(yīng)力值。高黏度油對滲入表面裂紋有促使裂紋擴(kuò)展的作用，比稀油微弱一些。
噴油潤滑比油浴潤滑的冷卻效果好．對于高速齒輪傳動，為了得到良好的冷卻效果，最好把油供到嚙出側(cè)。
潤滑油選擇不當(dāng)或供油不足會使齒面產(chǎn)生高溫．齒面可能被燒傷，燒傷處的材料強(qiáng)度降低，極易引起麻點剝落或膠合損傷。供油量充足可以提高膠合極限負(fù)荷，但油量多到一定程度膠合極限負(fù)荷不再提高。另外，齒輪高溫時發(fā)生膨脹，可能產(chǎn)生熱屈服現(xiàn)象，造成齒輪的失效。
4、結(jié)語
綜上所述，想要預(yù)防齒輪失效，提高齒輪壽命，從而提高破碎機(jī)的可靠性與穩(wěn)定性．應(yīng)從以下幾方面采取改進(jìn)措施：
(1)應(yīng)提高42CrMo鋼本身的材料質(zhì)量．保證其化學(xué)成分符合標(biāo)準(zhǔn)要求，減少鋼中的非金屬夾雜物，改進(jìn)鍛造工藝，力求擴(kuò)大鍛造溫度范圍，避免出現(xiàn)過熱過燒等缺陷：
(2)嚴(yán)格控制齒輪毛坯的調(diào)質(zhì)工藝，850℃空冷+850℃淬火+670℃回火，確保合理的加熱速度和加熱溫度，保證材料組織的均勻性，獲得良好的力學(xué)性能：
(3)提高齒輪的加工精度，盡量增大齒根圓角，提高過渡圓角處和齒根的粗糙度，減小應(yīng)力集中．提高疲勞斷裂抗力：
(4)改進(jìn)齒輪中頻淬火工藝，沿齒廓淬火，保證齒溝及齒根圓角能淬上火，使整個齒輪表面硬度一致．避免存在殘余拉應(yīng)力：
(5)為齒輪提供合理的潤滑，由于該齒輪轉(zhuǎn)速低，建議選用高黏度的礦物油．供油方式可選擇油浴及飛濺潤滑，避免齒面膠合剝落，延緩傳動齒輪的使用壽命。
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