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關鍵詞:煤礦機械;傳動齒輪;失效;有效措施
在煤礦產(chǎn)業(yè)中,傳動齒輪應用非常廣泛,是煤礦機械的一個重要組成部分,但是煤礦的運輸重量一般都很大,在施工過程中,很容易導致超重現(xiàn)象,長時間高強度的工作就會導致傳動齒輪出現(xiàn)問題,導致機器癱瘓,影響煤礦的施工作業(yè),降低生產(chǎn)效率,甚至造成安全隱患。
1傳動齒輪的工作環(huán)境及工作特點
煤礦的生產(chǎn)作業(yè)一般都是在礦井中進行的,傳動齒輪的工作環(huán)境大多都是在地下進行生產(chǎn)作業(yè),井下的環(huán)境比較復雜惡劣,所以傳動齒輪要適應井下復雜的結構情況,因此相對而言傳動結構也復雜一點。由于煤礦是重型產(chǎn)業(yè),要求傳動齒輪具有比較高的承載能力和性能,礦井一般空間不是很大,所以傳動齒輪還要滿足體積小,抗沖擊能力強等特點,傳動要求高效率,盡量減少過程中能量的損失。
2傳動齒輪失效的表現(xiàn)形式
2.1傳動齒輪磨損失效
磨損的程度分為很多種,一般分為:正常的磨損、中度磨損、破壞性磨損、磨料性磨損以及腐蝕性磨損等。一般性的磨損不會對齒輪的傳動造成重大的影響,比如正常的磨損,這是齒輪傳動過程中必然存在的,在齒輪的使用壽命中,不會造成齒輪失效,這個磨損是經(jīng)過時間慢慢磨損的,不影響齒輪的正常轉(zhuǎn)動;對于中度磨損,這個要比正常的磨損速度快一點,在齒輪傳動工作的過程中,可能會發(fā)出噪音,由于磨損的程度比較大,損失機械能,會降低齒輪工作的效率;破壞性磨損,這個磨損的程度就很大了,齒輪表面會形成嚴重的損傷,嚴重影響傳動齒輪工作的效率,破壞了齒輪的結構,大大縮短齒輪的使用壽命;磨料性磨損是指在齒輪中間進入了一些顆粒,增大了齒輪間的摩擦系數(shù),摩擦力增大,加速了齒輪的磨損,可能會出現(xiàn)齒輪停止轉(zhuǎn)動的現(xiàn)象;腐蝕性磨損就是在齒輪轉(zhuǎn)動的過程中與周圍的化學物質(zhì)發(fā)生的反應,發(fā)生了齒輪表面的腐蝕,嚴重影響齒輪的工作效率。
2.2傳動齒輪疲勞失效
在加工過程中,齒輪的表面肯定存在初始裂紋,加之傳動齒輪工作的過程中應力的反復作用下,造成材料的疲勞,當作用的應力超出了材料的疲勞極限時,裂紋就會延伸擴張,加速齒輪的損壞,出現(xiàn)齒輪失效。
2.3傳動齒輪膠合失效
齒輪的轉(zhuǎn)動需要油的幫助,在強重力作用下,齒輪間的油不能及時的補充,造成兩個齒輪接觸面的油膜擠破,兩個金屬齒輪直接接觸在一起,在高速運轉(zhuǎn)的情況下,溫度上升,可能造成齒輪的膠合,出現(xiàn)失效。
2.4傳動齒輪斷裂失效
齒輪的斷裂意味著徹底不能工作,斷裂分為疲勞斷裂,高負荷斷裂以及淬性斷裂等。疲勞斷裂就是齒輪在彎曲應力的反復作用下,出現(xiàn)裂痕,當應力超出了齒輪的疲勞極限時,裂痕繼續(xù)擴張,導致斷裂;高負荷斷裂是指在高強度的作業(yè)狀態(tài)下,負荷已經(jīng)超出了齒輪的額定負荷導致的破壞性斷裂,或者由于腐蝕使得齒輪部分點出現(xiàn)點蝕,導致斷裂等;淬性斷裂是指傳動齒輪經(jīng)過熱處理時產(chǎn)生了過大的內(nèi)應力,產(chǎn)生裂紋,外界的壓應力與彎曲應力的作用下,產(chǎn)生疲勞,當超過它的疲勞極限時就會促使裂紋延伸,導致淬性斷裂,這種斷裂的特點就是初始斷裂的部位顏色會有點深,這是氧化的結果。
3傳動齒輪出現(xiàn)失效的具體原因
設計階段:由于齒輪工作環(huán)境的特殊性,決定了煤礦機械齒輪設計的特殊性,在設計階段,可能忽視了傳動齒輪在礦井工作的特殊性,按照傳統(tǒng)的設計來設計煤礦機械傳動齒輪,造成傳動齒輪不能滿足礦井下高強度,環(huán)境復雜的要求,達不到韌度、抗沖擊和耐疲勞的要求,這是導致傳動齒輪失效的自身原因之一。齒輪的制造加工階段:即使齒輪的設計沒有問題,若在制造加工方面不合格,齒輪一樣會失效,如果質(zhì)量把控不嚴格,鍛造時化學成分超標或者化學成分有殘留,降低了齒輪的性能,不能滿足工作的需要。例如:在加工過程中C的含量超標,就會增加齒輪的脆性,容易發(fā)生斷裂,造成失效。齒輪的安裝使用階段:不正確的安裝方式同樣會導致傳動齒輪的失效,安裝的位置出現(xiàn)偏差,影響整個傳動齒輪的安全,同時,傳動齒輪的工作需要油的不斷補充,一旦缺少油就會增大摩擦力,降低齒輪工作的效率,增加磨損,導致傳動齒輪的失效。
4避免傳動齒輪失效的有效措施
根據(jù)上述傳動齒輪出現(xiàn)時效的形式和失效的原因,制定防止傳動齒輪失效的有效措施,避免失效問題的出現(xiàn)。
4.1齒輪設計階段控制
設計階段要充分的對煤礦齒輪的工作環(huán)境進行研究考察,只有充分了解齒輪的工作環(huán)境和工作性能的需要,才能對齒輪提出合理化的設計。根據(jù)煤礦齒輪工作的特殊性,優(yōu)化齒輪的設計方案,滿足齒輪抗沖擊力、耐疲勞性以及承載力的要求,進行精確的計算,在符合國家標準的前提下,選擇適合煤礦特殊工作的材料,尤其是鋼材的選用尤為重要,這直接影響著齒輪的強度,最好經(jīng)過研究確定選材,確定油等,以免后期工作出現(xiàn)漏洞。
4.2齒輪工藝制造階段控制
選材好工藝也好才能保證傳動齒輪的質(zhì)量,要嚴格控制齒輪制造過程中的質(zhì)量,改善制造工藝,提高工藝質(zhì)量。傳動齒輪的表面不能過于光滑,研究表明,表面略微粗糙的齒輪要比表面光滑的齒輪使用壽命更長,這個粗糙度應該根據(jù)實驗來確定,合理的控制粗糙度,將齒輪的性能提升到最佳狀態(tài)。
4.3齒輪安裝階段控制
齒輪的安裝看起來很簡單,其實有比較高的要求,對于傳動齒輪的平衡度、垂直度都是有要求的,而且這個標準還很嚴格,稍微有一點偏差就會影響整體的性能,所以,在安裝階段應該有專業(yè)人士來進行指導,運用專業(yè)的工具輔助安裝,最大限度的減少齒輪間的摩擦,降低損耗,提高工作效率,延長使用壽命。
4.4齒輪使用及維護階段控制
在傳動齒輪的使用過程中,應盡量不要超過傳動齒輪的額定負荷量,油也要及時補充,保證傳動齒輪是在油的輔助下工作,此外,油不能摻入雜質(zhì),保持純凈,雜質(zhì)進入齒輪間會增大摩擦系數(shù),影響齒輪的正常工作。設備的使用過程中應該定期維護保養(yǎng),并檢查傳動齒輪,及時發(fā)現(xiàn)問題并處理問題,對于可能發(fā)生的問題做到及早預防,防患于未然,防止出現(xiàn)傳動齒輪的失效問題。
5結束語
煤礦產(chǎn)業(yè)是我國比較重要的一部分,煤礦的產(chǎn)量決定于煤礦機械的工作效率,影響著經(jīng)濟的發(fā)展,傳動齒輪在煤礦機械中發(fā)揮著重要的作用,保證傳動齒輪的正常工作是保證煤礦機械正常工作的重要前提,傳動齒輪失效是齒輪常見的問題,我們必須對其進行研究,找到避免失效的有效措施,每個階段嚴格把關,將失效概率降到最低,提高生產(chǎn)效率。
參考文獻
[1]張玉玉.分析煤礦機械傳動齒輪失效形式[J].黑龍江科技信息,2015,23:80.
[2]劉穎.煤礦機械傳動齒輪失效形式分析及改進措施[J].煤炭技術,2013,1:38-39.
[3]蔚海文.煤礦機械傳動齒輪失效形式及對措[J].山西焦煤科技,2011,4:50-53.
關鍵詞:風力發(fā)電;機械;傳動;設計
風力發(fā)電液力機械傳動裝置在整個機械設備當中,占有非常重要的地位,并且會對后續(xù)工作產(chǎn)生很大的影響。由于很多的能源都面臨枯竭的危險,利用可再生能源發(fā)電,是最好的選擇。風力發(fā)電液力機械傳動裝置在設計的時候,不僅要結合當?shù)氐娘L力情況和后續(xù)的發(fā)電情況,同時還要與其他相關的機械設備、配件進行配套,達到一個理想的效果。本文主要對風力發(fā)電液力機械傳動裝置的特點和設計進行一定的闡述。
1.風力發(fā)電液力機械傳動裝置的特點
隨著科技的不斷進步,風力發(fā)電機獲得了很大的進步,無論是在發(fā)電方面,還是在內(nèi)部的結構當中,都有較大的進步,從客觀的角度來說,風力發(fā)電液力機械傳動裝置的出現(xiàn),比原來的機械設備更有優(yōu)勢,并且在應用的時候,具有很強的適應性。該傳動裝置由主增速器、行星排和導葉可調(diào)式雙渦輪液力變矩器組成:如下圖:
圖1:風力發(fā)電液力機械傳動裝置
按照圖1設計出的風力發(fā)電液力機械傳動裝置,不僅能夠采用普通同步發(fā)電機,同時還具有很多的特點,在運行的時候,也表現(xiàn)出了較高的水準:第一,變阻器的傳動功率與其標志性幾何尺寸成正比。在實際運行當中,即便是在傳遞大功率的時候,仍然具有體系小、重量輕、成本低優(yōu)勢。目前的電力需求正在不斷的增大,相應的成本也有所增加,而新研究出的風力發(fā)電液力機械傳動裝置卻能夠在保持較低成本的情況下,還擁有體積小、重量輕的特點,是非常難得的。第二,變阻器的各個工作論之間有毫米的間隙,對油污不敏感,可在較惡劣的環(huán)境下持續(xù)工作。由于風力發(fā)電機需要長久運作,過去應用的裝置每隔一段時間就要大修或者更換,但是全新的風力發(fā)電液力機械傳動裝置,不僅可以在較為惡劣的環(huán)境中工作,同時壽命較長,充分符合目前的社會需求。第三,變阻器的泵輪輸入和渦輪輸出通過流體傳遞,屬于柔性傳動的方式,具有減輕振動、沖擊的能力,可以大大延長機械傳動如齒輪箱等的壽命。此項特點,是風力發(fā)電液力機械傳動裝置的一個很大的優(yōu)勢,細小部件由于自身比較脆弱,同時在運動的過程中,多數(shù)情況處于硬性傳動狀態(tài),因此壽命不長,經(jīng)常需要更換。新的傳動方式,能夠大大減少原來的摩擦或者卡住等情況,提高部件的壽命。
2.風力發(fā)電液力機械傳動裝置的設計
2.1.行星排的結構參數(shù) 和
在設計風力發(fā)電液力機械傳動裝置的時候,首先要確定的就是各項參數(shù),任何一項參數(shù)并不是隨意的參照一些數(shù)據(jù)來決定,而是通過公式的推導計算,同時結合實際的工作情況來確定的。根據(jù)目前的設計情況來看,液力機械裝置的主要參數(shù)有行星排的結構參數(shù) 和 、而風力機到行星排的主傳動比為 ,還有循環(huán)圓直徑D等等,液力變矩器渦輪輸出轉(zhuǎn)速為:
。從以上的公式來看,當行星排的結構參數(shù) 會影響變阻器工作的轉(zhuǎn)速比范圍,如果 變小,那么變阻器工作的轉(zhuǎn)速范圍也會不斷的縮小。因此,在日后的工作當中,應該盡量縮小 ,這樣變阻器才會高效率的工作。
2.2.其他方面
對于風力發(fā)電液力機械傳動裝置來說,很多的方面都會對總體的設計工作產(chǎn)生很大的影響。在日后的設計當中,本文認為應該按照以下幾個方面來設計:首先,要控制好風力發(fā)電液力機械傳動裝置的效率問題,經(jīng)過大量的實踐和研究,如果風力機的功率有所下降,效率也會隨之而下降,所以關鍵在于控制風力機的功率;其次,在變阻器的選擇上,應該盡量選擇雙渦輪液力變阻器這樣的高效配備,充分解決轉(zhuǎn)速低等問題,避免風力發(fā)電液力機械傳動裝置在運作的時候,影響發(fā)電效果。第三,要將每一個部分的工作合力匹配,同時讓風力機、行星排以及變阻器合理工作,互相之間不要產(chǎn)生沖突,盡量形成一種良性的運作方式,提高工作水平。而具體工作,還是需要結合轉(zhuǎn)速、功率等等。
3.總結
本文對風力發(fā)電液力機械傳動裝置的特點和設計進行了一定的討論,從現(xiàn)有的情況來看,設計效果還是非常顯著的,并且對原有的問題進行了有效的解決。下一步的工作在于,通過目前打下的堅實基礎,進一步優(yōu)化工作方式,長期采用單一的運行方式,對裝置會產(chǎn)生一定的負面影響,相信在日后的工作當中,風力發(fā)電液力機械傳動裝置一定會擁有更好的成績。
參考文獻:
[1]郭家虎,張魯華,蔡旭.雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)在電網(wǎng)故障下的動態(tài)響應分析[J].太陽能學報,2010(08).
關鍵詞:煤礦機械;傳動齒輪;失效;有效措施
在煤礦產(chǎn)業(yè)中,傳動齒輪應用非常廣泛,是煤礦機械的一個重要組成部分,但是煤礦的運輸重量一般都很大,在施工過程中,很容易導致超重現(xiàn)象,長時間高強度的工作就會導致傳動齒輪出現(xiàn)問題,導致機器癱瘓,影響煤礦的施工作業(yè),降低生產(chǎn)效率,甚至造成安全隱患。
1 傳動齒輪的工作環(huán)境及工作特點
煤礦的生產(chǎn)作業(yè)一般都是在礦井中進行的,傳動齒輪的工作環(huán)境大多都是在地下進行生產(chǎn)作業(yè),井下的環(huán)境比較復雜惡劣,所以傳動齒輪要適應井下復雜的結構情況,因此相對而言傳動結構也復雜一點。由于煤礦是重型產(chǎn)業(yè),要求傳動齒輪具有比較高的承載能力和性能,礦井一般空間不是很大,所以傳動齒輪還要滿足體積小,抗沖擊能力強等特點,傳動要求高效率,盡量減少過程中能量的損失。
2 傳動齒輪失效的表現(xiàn)形式
2.1 傳動齒輪磨損失效
磨損的程度分為很多種,一般分為:正常的磨損、中度磨損、破壞性磨損、磨料性磨損以及腐蝕性磨損等。一般性的磨損不會對齒輪的傳動造成重大的影響,比如正常的磨損,這是齒輪傳動過程中必然存在的,在齒輪的使用壽命中,不會造成齒輪失效,這個磨損是經(jīng)過時間慢慢磨損的,不影響齒輪的正常轉(zhuǎn)動;對于中度磨損,這個要比正常的磨損速度快一點,在齒輪傳動工作的過程中,可能會發(fā)出噪音,由于磨損的程度比較大,損失機械能,會降低齒輪工作的效率;破壞性磨損,這個磨損的程度就很大了,齒輪表面會形成嚴重的損傷,嚴重影響傳動齒輪工作的效率,破壞了齒輪的結構,大大縮短齒輪的使用壽命;磨料性磨損是指在齒輪中間進入了一些顆粒,增大了齒輪間的摩擦系數(shù),摩擦力增大,加速了齒輪的磨損,可能會出現(xiàn)齒輪停止轉(zhuǎn)動的現(xiàn)象;腐蝕性磨損就是在齒輪轉(zhuǎn)動的過程中與周圍的化學物質(zhì)發(fā)生的反應,發(fā)生了齒輪表面的腐蝕,嚴重影響齒輪的工作效率。
2.2 傳動齒輪疲勞失效
在加工過程中,齒輪的表面肯定存在初始裂紋,加之傳動齒輪工作的過程中應力的反復作用下,造成材料的疲勞,當作用的應力超出了材料的疲勞極限時,裂紋就會延伸擴張,加速齒輪的損壞,出現(xiàn)齒輪失效。
2.3 傳動齒輪膠合失效
齒輪的轉(zhuǎn)動需要油的幫助,在強重力作用下,齒輪間的油不能及時的補充,造成兩個齒輪接觸面的油膜擠破,兩個金屬齒輪直接接觸在一起,在高速運轉(zhuǎn)的情況下,溫度上升,可能造成齒輪的膠合,出現(xiàn)失效。
2.4 傳動齒輪斷裂失效
齒輪的斷裂意味著徹底不能工作,斷裂分為疲勞斷裂,高負荷斷裂以及淬性斷裂等。疲勞斷裂就是齒輪在彎曲應力的反復作用下,出現(xiàn)裂痕,當應力超出了齒輪的疲勞極限時,裂痕繼續(xù)擴張,導致斷裂;高負荷斷裂是指在高強度的作業(yè)狀態(tài)下,負荷已經(jīng)超出了齒輪的額定負荷導致的破壞性斷裂,或者由于腐蝕使得齒輪部分點出現(xiàn)點蝕,導致斷裂等;淬性斷裂是指傳動齒輪經(jīng)過熱處理時產(chǎn)生了過大的內(nèi)應力,產(chǎn)生裂紋,外界的壓應力與彎曲應力的作用下,產(chǎn)生疲勞,當超過它的疲勞極限時就會促使裂紋延伸,導致淬性斷裂,這種斷裂的特點就是初始斷裂的部位顏色會有點深,這是氧化的結果。
3 傳動齒輪出現(xiàn)失效的具體原因
設計階段:由于齒輪工作環(huán)境的特殊性,決定了煤礦機械齒輪設計的特殊性,在設計階段,可能忽視了傳動齒輪在礦井工作的特殊性,按照傳統(tǒng)的設計來設計煤礦機械傳動齒輪,造成傳動齒輪不能滿足礦井下高強度,環(huán)境復雜的要求,達不到韌度、抗沖擊和耐疲勞的要求,這是導致傳動齒輪失效的自身原因之一。
齒輪的制造加工階段:即使齒輪的設計沒有問題,若在制造加工方面不合格,齒輪一樣會失效,如果質(zhì)量把控不嚴格,鍛造時化學成分超標或者化學成分有殘留,降低了齒輪的性能,不能滿足工作的需要。例如:在加工過程中C的含量超標,就會增加齒輪的脆性,容易發(fā)生斷裂,造成失效。
齒輪的安裝使用階段:不正確的安裝方式同樣會導致傳動齒輪的失效,安裝的位置出現(xiàn)偏差,影響整個傳動齒輪的安全,同時,傳動齒輪的工作需要油的不斷補充,一旦缺少油就會增大摩擦力,降低齒輪工作的效率,增加磨損,導致傳動齒輪的失效。
4 避免傳動齒輪失效的有效措施
根據(jù)上述傳動齒輪出現(xiàn)時效的形式和失效的原因,制定防止傳動齒輪失效的有效措施,避免失效問題的出現(xiàn)。
4.1 齒輪設計階段控制
設計階段要充分的對煤礦齒輪的工作環(huán)境進行研究考察,只有充分了解齒輪的工作環(huán)境和工作性能的需要,才能對齒輪提出合理化的設計。根據(jù)煤礦齒輪工作的特殊性,優(yōu)化齒輪的設計方案,滿足齒輪抗沖擊力、耐疲勞性以及承載力的要求,進行精確的計算,在符合國家標準的前提下,選擇適合煤礦特殊工作的材料,尤其是鋼材的選用尤為重要,這直接影響著齒輪的強度,最好經(jīng)過研究確定選材,確定油等,以免后期工作出現(xiàn)漏洞。
4.2 齒輪工藝制造階段控制
選材好工藝也好才能保證傳動齒輪的質(zhì)量,要嚴格控制齒輪制造過程中的質(zhì)量,改善制造工藝,提高工藝質(zhì)量。傳動齒輪的表面不能過于光滑,研究表明,表面略微粗糙的齒輪要比表面光滑的齒輪使用壽命更長,這個粗糙度應該根據(jù)實驗來確定,合理的控制粗糙度,將齒輪的性能提升到最佳狀態(tài)。
4.3 齒輪安裝階段控制
齒輪的安裝看起來很簡單,其實有比較高的要求,對于傳動齒輪的平衡度、垂直度都是有要求的,而且這個標準還很嚴格,稍微有一點偏差就會影響整體的性能,所以,在安裝階段應該有專業(yè)人士來進行指導,運用專業(yè)的工具輔助安裝,最大限度的減少齒輪間的摩擦,降低損耗,提高工作效率,延長使用壽命。
4.4 齒輪使用及維護階段控制
在傳動齒輪的使用過程中,應盡量不要超過傳動齒輪的額定負荷量,油也要及時補充,保證傳動齒輪是在油的輔助下工作,此外,油不能摻入雜質(zhì),保持純凈,雜質(zhì)進入齒輪間會增大摩擦系數(shù),影響齒輪的正常工作。設備的使用過程中應該定期維護保養(yǎng),并檢查傳動齒輪,及時發(fā)現(xiàn)問題并處理問題,對于可能發(fā)生的問題做到及早預防,防患于未然,防止出現(xiàn)傳動齒輪的失效問題。
5 結束語
煤礦產(chǎn)業(yè)是我國比較重要的一部分,煤礦的產(chǎn)量決定于煤礦機械的工作效率,影響著經(jīng)濟的發(fā)展,傳動齒輪在煤礦機械中發(fā)揮著重要的作用,保證傳動齒輪的正常工作是保證煤礦機械正常工作的重要前提,傳動齒輪失效是齒輪常見的問題,我們必須對其進行研究,找到避免失效的有效措施,每個階段嚴格把關,將失效概率降到最低,提高生產(chǎn)效率。
參考文獻
[1]張玉玉.分析煤礦機械傳動齒輪失效形式[J].黑龍江科技信息,
2015,23:80.
[2]劉穎.煤礦機械傳動齒輪失效形式分析及改進措施[J].煤炭技術,2013,1:38-39.
[3]蔚海文.煤礦機械傳動齒輪失效形式及對措[J].山西焦煤科技,2011,
4:50-53.