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由于煤矿处于不间断生产状态,因此对于机械设备的性能要求较高,如果一旦发生齿轮失效状况,不仅严重影响产能,也有可能对井下人员安全造成影响,因此必须对煤矿机械设备齿轮失效的原因进行分析,一般来说主要包括以下3个方面:
1.1原始设计
由于矿用机械设备均工作于复杂的环境,因此原始设计就必须与普通齿轮不同,必须要对机械设备所处的具体环境进行考虑,绝不能采用传统的设计方式,且必须对已经设计研发的设备进行工业性试验,否则将不具备煤矿机械化高效安全生产的条件,按齿轮接触疲劳强度来算,由于煤矿机械设备处于高负载低速运行状态,因此所算出来的强度都将较传统设计较高,如采煤机和刮板输送机,但其韧性较差,易产生断齿。
1.2加工质量
齿轮在机床加工过程中,必须按照设计的尺寸、外观等具体要求严格加工,如果不按照具体规格参数加工,将使得制作产品达不到预定标准和技术要求。如齿轮制造中存在具体化学成分偏差,将会降低齿轮的材质性能;由于齿轮热处理技术不过关所导致的强度不足,这些问题将直接影响齿轮所能服务的期限。
1.3安装过程
煤矿机械设备如果不能稳定安装,将使得齿轮无法达到最好的工作性能。例如齿轮轴中心线的平行度、水平度、中心距、轮齿啮合间隙、接触面积以及轴承安装等安装问题都会引起齿轮的工作寿命;若在生产中剂达不到技术要求,均会影响齿轮的正常运行以及加速其磨损。
2失效的处理对策
根据齿轮失效的原因,提出了以下具体的改进措施,将最大幅度提升齿轮的使用期,具体的改进措施包含以下6个方面。
2.1原始设计
依据煤矿的具体工作条件,优化齿轮加工制造的参数,必须准确计算齿轮所承载的载荷且必须考虑修正强度;齿轮齿形结构、加工材料、以及加工工艺,尽可能提高齿轮的硬度以及啮合参数,且在设计阶段就得想好怎么对齿轮形成如何机制进行考虑。
2.2材料选择
必须考虑到煤矿机械超负荷低速运行的状态,因此对于齿轮的韧性、强度及工艺性能要求很高,因此必须要选择与此匹配的材料。目前来说,我国煤矿机械齿轮所选用的材料主要为低碳合金渗碳钢。如果齿轮所承受负荷或受冲击力较大,则采用Ni-Cr和Ni-Cr-Mo合金渗谈钢;如果希望机械能够在负载工作时尽量保持稳定则选用Ni-Mn钢。
2.3工艺质量
对机械设备的齿轮进行加工时,必须提升滚齿质量要求水平,分清楚粗、精滚工序,使得滚到精度大幅提高,齿面的粗糙度必须按照规范要求,大部分粗糙度好的齿轮设备寿命将显著增加,因此需要采用较先进的抛光技术提高齿面粗糙度。
2.4热处理工艺
煤矿机械齿轮承载能力的高低主要是通过提高齿轮硬度达到,但也不是唯一的决定因素,齿轮表面向芯部间区域的剪切强度的比值也是非常重要的影响因素,此值一般小于0.55。采用深层渗碳淬火的热处理方法,将能够很好实现这一目标。
2.5安装工艺
必须正确调整两齿轮轴间的垂直度和水平度,使所存在的间隙处于合理范围内,避免出现扭斜现象,使齿轮啮合间隙处于合理范围,将大幅降低断齿发生几率。
2.6设备使用和维护方法
煤矿机械设备齿轮对于要求较高,在使用过程中,需要定期对其进行处理,且必须选择合理的黏稠度,并及时对油进行清洁处理;对于非外露性齿轮,必须经常对齿轮机箱进行清洁处理,提高其散热强度,及时的检测可以避免齿轮失效的发生,从而延长其使用寿命,保证设备正常运转。
3结语
1.疲劳磨损
由于长时间的载荷交变作用,零件的材料就会发生破裂,我们称之为疲劳磨损。破裂通常都会开始于在金属晶格结构中发生极微小的裂纹,随后就会发生逐渐增大的情况。解决方法:应当留意,要尽可能预防零件应力集中的情况,以便能够根据要求来限制配合零件的间隙或紧度,将附加冲击力消除。
2.塑性磨损
在工作中,过盈配合零件会同时受到压力和扭力的作用。在两个力的作用下,零件表面很可能会发生塑性变形,从而减小配合紧度。甚至很可能变过盈配合为间隙配合,这就属于塑性磨损。如轴承内的套孔和轴颈之间是过盈配合或过渡配合,在塑性变形之后,就会导致轴承内套和轴颈之间发生相对的转动以及轴向的窜动,进而导致轴及轴上的很多零件之间改变了彼此位置,而且会恶化技术状态。解决方法:在对机器进行修理的时候,需要对过盈配合零件的接触面认真检查,确认其有没有很均匀,是否与规定相符。无特殊情况的话,不能将过盈配合的零件随意拆卸。
3.磨料磨损
零件经常会有较小的硬质磨料附在表面,导致零件的表面发生擦伤或者是刮削,我们通常认为这是磨料磨损。农机机械零件的磨损主要形式是磨料磨损,如在田间作业过程中,农机机械的发动机中往往会有空气中的很多尘土混进进气气流中,而活塞、活塞环和气缸壁之间就会夹嵌着磨料,在进行活塞运动的过程中,磨料往往就会将活塞和气缸壁刮伤。解决方法:可以借助防尘过滤装置,将空气、燃油、机油滤清器及时清洗干净,要求使用的燃油和机油是经过沉淀、过滤和清洁的。在进行磨合试车之后,需要对油道进行清洗,对机油进行更换。在保养和修理机械时,将积炭清除干净,在进行制造时,选用的材料就是要有较高的耐磨性,从而促使零件表面提高自身的耐磨性。
4.机械磨损
不管机械零件具有多高的加工精度,或者是多高的表面粗糙度。若是用放大镜来检查,就会发现表面有不少不平整的地方,在进行零件的相对运动时,就会导致这些不平整的地方发生相互作用,由于受到摩擦力的作用,就会不断剥落掉零件表层上的金属,从而导致零件的形状、体积等也会持续发生变化,这就是机械磨损。机械磨损量和很多因素都有关系,诸如负荷量、零件摩擦力的相对运动速度。两种相互摩擦的零件若是材料不同,那么最终也会导致产生不一样的磨损量。机械磨损的速度是持续变化的。机械使用之初,存在较短的磨合期,此时的零件磨损非常快;在经过这一时间段之后,零件的配合就已经具备一定的技术标准,而且能够充分发挥机器的功率。在较长的工作期内,发生的机械磨损较为缓慢且相对均匀;在机械运转过较长时期以后,零件磨损量就会超标。磨损情况恶化加剧,零件较短时间内就会发生损坏,这就是故障磨损期。解决方法:在加工的时候,就要对零件的精度、粗糙度和硬度等进一步提高,且安装精度也需要提高,从而促使使用条件得以改善,对操作规程严格执行。应当确保零件能够一直处于一种比较好的状态,如此在起动机械时,先低速、轻负荷地运转一些时间,充分形成了油膜之后,再去正常运转机械,以便零件的磨损量能够减少。
5.抓粘性磨损
抓粘性磨损是十分危险的,这种情况一旦发生,就可以在短时间内让机器损坏。若是两个零件之间的配合间隙太大或者太小,出现较大负荷时,油膜却不能形成,这样零件表面的金属就会因为干摩擦所产生的热量所熔化,这样零件表面剥落的现象就会大面积出现,最终必然会导致零件之间被咬死。诸如烧瓦抱轴、如活塞粘缸等皆为抓粘性磨损。解决方法:要确保零件之间可以有较为合适的配合间隙,和负荷都十分良好。
二、结束语
1.人为因素如果在农业机械的使用过程中,操作人员没有按照要求进行操作,或在装配零件时使用不合格的零件,或没有定期对机械进行保养修复,同时在运输过程中保存不当,就会影响农业机械的使用质量。
2.自然因素自然因素指在农业机械的使用过程中受到自然不可抗因素的影响,进而造成设备的内部与外部受到损伤。如农业机械在冬季使用时出现的故障率明显高于夏季。
二、农机故障的主要诊断方法分析
(一)主观故障诊断方法
农业机械额故障通常利用视觉、听觉、嗅觉、触觉及询问操作者的方式进行故障的检验,但是诊断结果会因人而产生一定的差异。
1.视觉上的检验直接观察农业机械在使用过程中是否出现异常情况,如漏油、排烟颜色、部件的松动及明显断裂等。另外,为了更加正确地检验出机械的使用情况,可以借助放大镜对部件损伤部位的磨损、裂纹等进行仔细的观察,同时利用小手锤对机械的铆钉等部位的松动进行检查。
2.听觉上的判断、检验在农业机械的使用过程中,利用机械发出的响声对出现故障的部位进行检查。注意机械可能出现故障的部位的声音,同时注意机械响声与转速、温度之间的关系,以便正确判断机械出现故障的部位。
3.嗅觉上的检验在农业机械的使用过程中,注意可能出现故障部位的气味情况,包括排出的烟气的气味。
4.用手摸触觉上的检验用手触摸机械可能出现故障的部位,如果出现发烫的现象,或是其他异常的情况,则说明机械出现故障。
5.询问操作人员,利用经验检验当农业机械出现故障时,询问使用者关于机械使用时间、使用状态及机械使用时出现的故障现象,为故障诊断提供依据。
(二)客观故障诊断方法
随着科技的进步,带有科技成分的检测设备相继问世,其准确可靠便携的特性,一定程度上取代了耳听眼看的传统检测方法。
1.工、量具检验法检验在对农业机械进行故障检查的过程中,利用专门的量具对机械的部件尺寸进行测量,并与技术标准规定的许用值进行比较,确定部件是否能够继续使用。
2.物理方法检验在对农业机械进行故障检查的过程中,利用电、磁、热等物理量,对机械部件进行探测。利用这类物理方法测量,一方面能够准确检验处部件内部的隐蔽缺陷,另一方面又不会对零件造成损伤,如磁力探伤法、射线法等。
3.仪表、仪器检验在对农业机械进行故障检查的过程中,利用仪器、传感器等故障诊断仪进行检测,对出现故障的源头进行诊断。
三、农业机械故障的防治策略分析
(一)建立、健全农机维修管理体系
为了能够妥善解决农业机械出现的故障问题,政府有关部门应建立健全的农业机械维修管理体系,在交通便利的乡镇,建立专门的农业机械维修站,便于对农业机械的维修与保养,提高农业机械的工作质量,进而提高工作效率。
(二)加大技术支持,提高维修人员专业素养
为对农业机械的故障进行妥善的维修,一方面要加大物质方面的投入,另一方面要加大智力方面的投入。增强政府在资金方面对农机维修站的投入力度,引进先进的维修仪器;要对机械维修人员进行定期培训,提高其专业技能与思想素养。
(三)建立农机使用者培训机制,提升使用者的维护、保养能力