煤矿机械用点线啮合齿轮传动设计分析

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摘要：分析研究了煤矿机械用点线啮合齿轮传动设计，并进行了相关的失效分析，希望可以为我国煤矿运输行业的发展献力。

关键词：煤矿机;械用点线;啮合齿轮

1煤矿机械齿轮的几点失效形式

当前我国的煤矿开采工作主要以井工的开采为主，存在一些缺点：其一，煤矿开采的环境过于恶劣，且相关的机械设备由于受到了粉尘等污染，在进行投入使用的过程中并不能发挥出原有的作用；其二，由于采煤工作环境过于苛刻，对机械的正常使用带来了一定的影响；其三，某些机械设备在24小时内要处于不断的工作状态，维护和保养以及检修等都较为困难。在这种情况下，便会出现煤矿机械的失效，并主要体现在以下几个方面：首先，煤矿机械齿轮会在一定程度上出现磨损等情况，主要是齿轮在进行运作的过程中会进入一系列的颗粒，这些颗粒会造成齿面损坏。其次是会受到破坏性点蚀和疲劳剥损，在进行齿轮工作的过程中，齿轮的实际承受力和接触应力会受到一定程度上的变化，并出现点蚀，这种点蚀会造成齿廓的破坏，甚至造成齿轮残留过高的内应力。最后是煤矿机械齿轮在进行运作的过程中会出现疲劳断裂和超负荷断裂等情况，主要体现在齿根的结构、超负荷以及角度误差等导致突发的应力逐渐增大，甚至发展到整个齿根出现断裂。除了上述的几种情况之外，还由于胶合以及塑性流动的原因，都会造成煤矿机械齿轮在运作的过程中失效。

2点线啮合齿轮传动的特点及相关公式

2.1特点

点线啮合齿轮传动在运行的过程中具有以下几个特点，首先是由于点线啮合齿轮传动与渐开线齿轮转动的情况一样，具有可分性，并不会因为出现误差而影响传动比和接触线的相关位置。其次点线啮合齿轮传动具有一定的强度和较长的寿命，当应用在运煤和采煤等相关的工作中，并不会由于出现的一些细小问题而造成整个点线啮合齿轮传动的使用寿命缩短，而且在运行的过程中更是可以承受一定的工作强度。最后，点线啮合齿轮传动的噪声较低且小齿轮的齿数较少，齿轮在进行运作的过程中会存在端面的重合度和轴向的重合度，重合度较大且接触的精准度较高，运转平稳。因此，点线啮合齿轮传动具有较小的噪音，由于点线啮合齿轮的齿高要比渐开线的齿高略短，可以采用正变位。

3点线啮合齿轮传动测试及失效分析

3.1点线啮合齿轮传动测试

当前所进行的点线啮合齿轮传动测试主要是在软齿面以及硬齿面的齿轮转动的基础上进行的，也通过了大量的工业试验，从而证明了点线啮合齿轮传动的优越性，首先是进行效率测试，通过相关研究表明，点线啮合齿轮减速器的效率可以达到99%以上。其次是进行噪音测试，根据不同功率，相关的分析仪对点线啮合齿轮的频率进行显示，说明高级速啮合齿轮的频率的噪音要小于65dB。

3.2点线啮合齿轮失效分析

渐开线的齿轮转动经过多年的研究和发展已经取得了一定的成果，对于接触强度的失效分析可知，点线啮合齿轮发生点蚀的情况一般出现在低速级，其中的小齿轮点蚀主要发生在齿的根部，大齿轮点蚀主要发生在齿的顶部。从实际的位置上来讲，点线啮合齿轮与渐开线齿轮存在一定程度上的不同，但相同之处都发生在节线的附近，因此节线附近为单对齿的接触，其实际的接触应力较大，这更在一定程度上说明节线的附近是接触强度过程中的薄弱环节，在进行弯曲强度失效分析的过程中发现齿出现折断的位置主要在低速级的大齿轮周边，并处于全部折断的状态，在这过程中渐开线斜齿轮主要呈倾斜的状态折断，并处于月牙形状折断。

4点线啮合齿轮传动的实际设计

点线啮合齿轮经常应用在双速绞车的运行中，而双速绞车是矿井下的重要辅助运输设备，本设计主要对JSED-14型号的双速绞车减速机进行改造。在确定参数后，还要保证设备的工作条件处于24小时的断工作制，并对安全系数提出较高的要求，原低速机的齿轮转动与新的齿轮转动如表2所示。在确定相关参数后，对新旧方案的齿轮副进行实验，从中得出新的齿轮副，也就是点线啮合齿轮传动较以往具有一定的优越性，在设计计算上更是比以往的开线齿轮好，不仅减少了中心距，更是在一定程度上减小了体积和质量，更加适应煤矿井下的相关工作。因此，煤矿机械用点线啮合齿轮的传动在一定程度上对整个煤矿行业的运输和技术方面的发展都起到了一定的帮助。

5结束语

对煤矿机械用点线啮合齿轮传动设计及失效分析进行研究具有一定现实意义，只有进一步提升煤矿机械的实际运作能力，并对煤矿机械以往工作中所面临的问题进行有效的解决，才能更好的推进我国煤矿事业的发展。

参考文献

[1]谭富春，王军，黄海，等.点线啮合齿轮在汽车变速器中的应用[J].机械传动，2017（6）：190-192.

[2]李忠贞.煤矿机械磨损失效分析方法和抗磨措施[J].煤矿现代化，2017（3）：92-93.

作者:阎虹 单位:阳泉煤业集团矿山救护大队