采(火乚)机械齿轮的早期断齿及断裂力学计算

本文从煤矿机械齿轮的选材、冲击载荷及热处理分析了齿轮早期断齿原因。对于采煤机械冲击载荷严重的高应力齿轮,除按常规的弯曲疲劳计算外,文中提出了抗冲击断裂及断裂力学计算,从而对合理选材,提供了科学依据。对已出现裂纹的等幅载荷齿轮,还可通过断裂力学计算,估算齿轮的剩余疲劳寿命。最后对国内采煤机械齿轮的设计及加工,提出了进一步改进意见。齿轮是煤矿机械传动装置中的关键零件之一,它的使用寿命长短,直接影响到煤矿井下的采煤效率。煤矿机械齿轮的主要失效,目前有轮齿的折断、齿面的点蚀、齿面胶合、齿面塑性变形等多种形式。但这当中以轮齿的折断失效为最危险;因为轮齿一旦断裂,将破坏其他齿轮,迫使机器立即停止工作,严重影响生产。采煤机械中的齿轮,由于工作条件恶劣、受力复杂、载荷大,故大多采用渗碳合金钢。这种硬齿面的齿轮由于承载能力大,目前除煤矿机械外,其他冶金矿山机械行业,近年来亦朝这一方向发展。渗碳合金钢齿轮,由于齿面硬度高,齿面的接触疲劳有了较大的提高,故齿根的弯曲疲劳相对显得薄弱,因此齿轮的早期断齿在煤矿机械中成为当前主要的一种失效形式,特别是采煤机截割部齿轮及装载机械工作机构等齿轮,冲击载荷较大,更易经常发生早期断齿。由于煤矿机械齿轮使用的量很大,工作条件恶劣,影响生产大,为此分析齿轮的早期断齿原因,找出改进办法,提高齿轮的使用寿命,便有很大的意义。