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由于煤礦處于不間斷生產狀態,因此對于機械設備的性能要求較高,如果一旦發生齒輪失效狀況,不僅嚴重影響產能,也有可能對井下人員安全造成影響,因此必須對煤礦機械設備齒輪失效的原因進行分析,一般來說主要包括以下3個方面:
1.1原始設計
由于礦用機械設備均工作于復雜的環境,因此原始設計就必須與普通齒輪不同,必須要對機械設備所處的具體環境進行考慮,絕不能采用傳統的設計方式,且必須對已經設計研發的設備進行工業性試驗,否則將不具備煤礦機械化高效安全生產的條件,按齒輪接觸疲勞強度來算,由于煤礦機械設備處于高負載低速運行狀態,因此所算出來的強度都將較傳統設計較高,如采煤機和刮板輸送機,但其韌性較差,易產生斷齒。
1.2加工質量
齒輪在機床加工過程中,必須按照設計的尺寸、外觀等具體要求嚴格加工,如果不按照具體規格參數加工,將使得制作產品達不到預定標準和技術要求。如齒輪制造中存在具體化學成分偏差,將會降低齒輪的材質性能;由于齒輪熱處理技術不過關所導致的強度不足,這些問題將直接影響齒輪所能服務的期限。
1.3安裝過程
煤礦機械設備如果不能穩定安裝,將使得齒輪無法達到最好的工作性能。例如齒輪軸中心線的平行度、水平度、中心距、輪齒嚙合間隙、接觸面積以及軸承安裝等安裝問題都會引起齒輪的工作壽命;若在生產中劑達不到技術要求,均會影響齒輪的正常運行以及加速其磨損。
2失效的處理對策
根據齒輪失效的原因,提出了以下具體的改進措施,將最大幅度提升齒輪的使用期,具體的改進措施包含以下6個方面。
2.1原始設計
依據煤礦的具體工作條件,優化齒輪加工制造的參數,必須準確計算齒輪所承載的載荷且必須考慮修正強度;齒輪齒形結構、加工材料、以及加工工藝,盡可能提高齒輪的硬度以及嚙合參數,且在設計階段就得想好怎么對齒輪形成如何機制進行考慮。
2.2材料選擇
必須考慮到煤礦機械超負荷低速運行的狀態,因此對于齒輪的韌性、強度及工藝性能要求很高,因此必須要選擇與此匹配的材料。目前來說,我國煤礦機械齒輪所選用的材料主要為低碳合金滲碳鋼。如果齒輪所承受負荷或受沖擊力較大,則采用Ni-Cr和Ni-Cr-Mo合金滲談鋼;如果希望機械能夠在負載工作時盡量保持穩定則選用Ni-Mn鋼。
2.3工藝質量
對機械設備的齒輪進行加工時,必須提升滾齒質量要求水平,分清楚粗、精滾工序,使得滾到精度大幅提高,齒面的粗糙度必須按照規范要求,大部分粗糙度好的齒輪設備壽命將顯著增加,因此需要采用較先進的拋光技術提高齒面粗糙度。
2.4熱處理工藝
煤礦機械齒輪承載能力的高低主要是通過提高齒輪硬度達到,但也不是唯一的決定因素,齒輪表面向芯部間區域的剪切強度的比值也是非常重要的影響因素,此值一般小于0.55。采用深層滲碳淬火的熱處理方法,將能夠很好實現這一目標。
2.5安裝工藝
必須正確調整兩齒輪軸間的垂直度和水平度,使所存在的間隙處于合理范圍內,避免出現扭斜現象,使齒輪嚙合間隙處于合理范圍,將大幅降低斷齒發生幾率。
2.6設備使用和維護方法
煤礦機械設備齒輪對于要求較高,在使用過程中,需要定期對其進行處理,且必須選擇合理的黏稠度,并及時對油進行清潔處理;對于非外露性齒輪,必須經常對齒輪機箱進行清潔處理,提高其散熱強度,及時的檢測可以避免齒輪失效的發生,從而延長其使用壽命,保證設備正常運轉。
3結語
1.疲勞磨損
由于長時間的載荷交變作用,零件的材料就會發生破裂,我們稱之為疲勞磨損。破裂通常都會開始于在金屬晶格結構中發生極微小的裂紋,隨后就會發生逐漸增大的情況。解決方法:應當留意,要盡可能預防零件應力集中的情況,以便能夠根據要求來限制配合零件的間隙或緊度,將附加沖擊力消除。
2.塑性磨損
在工作中,過盈配合零件會同時受到壓力和扭力的作用。在兩個力的作用下,零件表面很可能會發生塑性變形,從而減小配合緊度。甚至很可能變過盈配合為間隙配合,這就屬于塑性磨損。如軸承內的套孔和軸頸之間是過盈配合或過渡配合,在塑性變形之后,就會導致軸承內套和軸頸之間發生相對的轉動以及軸向的竄動,進而導致軸及軸上的很多零件之間改變了彼此位置,而且會惡化技術狀態。解決方法:在對機器進行修理的時候,需要對過盈配合零件的接觸面認真檢查,確認其有沒有很均勻,是否與規定相符。無特殊情況的話,不能將過盈配合的零件隨意拆卸。
3.磨料磨損
零件經常會有較小的硬質磨料附在表面,導致零件的表面發生擦傷或者是刮削,我們通常認為這是磨料磨損。農機機械零件的磨損主要形式是磨料磨損,如在田間作業過程中,農機機械的發動機中往往會有空氣中的很多塵土混進進氣氣流中,而活塞、活塞環和氣缸壁之間就會夾嵌著磨料,在進行活塞運動的過程中,磨料往往就會將活塞和氣缸壁刮傷。解決方法:可以借助防塵過濾裝置,將空氣、燃油、機油濾清器及時清洗干凈,要求使用的燃油和機油是經過沉淀、過濾和清潔的。在進行磨合試車之后,需要對油道進行清洗,對機油進行更換。在保養和修理機械時,將積炭清除干凈,在進行制造時,選用的材料就是要有較高的耐磨性,從而促使零件表面提高自身的耐磨性。
4.機械磨損
不管機械零件具有多高的加工精度,或者是多高的表面粗糙度。若是用放大鏡來檢查,就會發現表面有不少不平整的地方,在進行零件的相對運動時,就會導致這些不平整的地方發生相互作用,由于受到摩擦力的作用,就會不斷剝落掉零件表層上的金屬,從而導致零件的形狀、體積等也會持續發生變化,這就是機械磨損。機械磨損量和很多因素都有關系,諸如負荷量、零件摩擦力的相對運動速度。兩種相互摩擦的零件若是材料不同,那么最終也會導致產生不一樣的磨損量。機械磨損的速度是持續變化的。機械使用之初,存在較短的磨合期,此時的零件磨損非常快;在經過這一時間段之后,零件的配合就已經具備一定的技術標準,而且能夠充分發揮機器的功率。在較長的工作期內,發生的機械磨損較為緩慢且相對均勻;在機械運轉過較長時期以后,零件磨損量就會超標。磨損情況惡化加劇,零件較短時間內就會發生損壞,這就是故障磨損期。解決方法:在加工的時候,就要對零件的精度、粗糙度和硬度等進一步提高,且安裝精度也需要提高,從而促使使用條件得以改善,對操作規程嚴格執行。應當確保零件能夠一直處于一種比較好的狀態,如此在起動機械時,先低速、輕負荷地運轉一些時間,充分形成了油膜之后,再去正常運轉機械,以便零件的磨損量能夠減少。
5.抓粘性磨損
抓粘性磨損是十分危險的,這種情況一旦發生,就可以在短時間內讓機器損壞。若是兩個零件之間的配合間隙太大或者太小,出現較大負荷時,油膜卻不能形成,這樣零件表面的金屬就會因為干摩擦所產生的熱量所熔化,這樣零件表面剝落的現象就會大面積出現,最終必然會導致零件之間被咬死。諸如燒瓦抱軸、如活塞粘缸等皆為抓粘性磨損。解決方法:要確保零件之間可以有較為合適的配合間隙,和負荷都十分良好。
二、結束語
1.人為因素如果在農業機械的使用過程中,操作人員沒有按照要求進行操作,或在裝配零件時使用不合格的零件,或沒有定期對機械進行保養修復,同時在運輸過程中保存不當,就會影響農業機械的使用質量。
2.自然因素自然因素指在農業機械的使用過程中受到自然不可抗因素的影響,進而造成設備的內部與外部受到損傷。如農業機械在冬季使用時出現的故障率明顯高于夏季。
二、農機故障的主要診斷方法分析
(一)主觀故障診斷方法
農業機械額故障通常利用視覺、聽覺、嗅覺、觸覺及詢問操作者的方式進行故障的檢驗,但是診斷結果會因人而產生一定的差異。
1.視覺上的檢驗直接觀察農業機械在使用過程中是否出現異常情況,如漏油、排煙顏色、部件的松動及明顯斷裂等。另外,為了更加正確地檢驗出機械的使用情況,可以借助放大鏡對部件損傷部位的磨損、裂紋等進行仔細的觀察,同時利用小手錘對機械的鉚釘等部位的松動進行檢查。
2.聽覺上的判斷、檢驗在農業機械的使用過程中,利用機械發出的響聲對出現故障的部位進行檢查。注意機械可能出現故障的部位的聲音,同時注意機械響聲與轉速、溫度之間的關系,以便正確判斷機械出現故障的部位。
3.嗅覺上的檢驗在農業機械的使用過程中,注意可能出現故障部位的氣味情況,包括排出的煙氣的氣味。
4.用手摸觸覺上的檢驗用手觸摸機械可能出現故障的部位,如果出現發燙的現象,或是其他異常的情況,則說明機械出現故障。
5.詢問操作人員,利用經驗檢驗當農業機械出現故障時,詢問使用者關于機械使用時間、使用狀態及機械使用時出現的故障現象,為故障診斷提供依據。
(二)客觀故障診斷方法
隨著科技的進步,帶有科技成分的檢測設備相繼問世,其準確可靠便攜的特性,一定程度上取代了耳聽眼看的傳統檢測方法。
1.工、量具檢驗法檢驗在對農業機械進行故障檢查的過程中,利用專門的量具對機械的部件尺寸進行測量,并與技術標準規定的許用值進行比較,確定部件是否能夠繼續使用。
2.物理方法檢驗在對農業機械進行故障檢查的過程中,利用電、磁、熱等物理量,對機械部件進行探測。利用這類物理方法測量,一方面能夠準確檢驗處部件內部的隱蔽缺陷,另一方面又不會對零件造成損傷,如磁力探傷法、射線法等。
3.儀表、儀器檢驗在對農業機械進行故障檢查的過程中,利用儀器、傳感器等故障診斷儀進行檢測,對出現故障的源頭進行診斷。
三、農業機械故障的防治策略分析
(一)建立、健全農機維修管理體系
為了能夠妥善解決農業機械出現的故障問題,政府有關部門應建立健全的農業機械維修管理體系,在交通便利的鄉鎮,建立專門的農業機械維修站,便于對農業機械的維修與保養,提高農業機械的工作質量,進而提高工作效率。
(二)加大技術支持,提高維修人員專業素養
為對農業機械的故障進行妥善的維修,一方面要加大物質方面的投入,另一方面要加大智力方面的投入。增強政府在資金方面對農機維修站的投入力度,引進先進的維修儀器;要對機械維修人員進行定期培訓,提高其專業技能與思想素養。
(三)建立農機使用者培訓機制,提升使用者的維護、保養能力