0、前言
現(xiàn)在大型礦井普遍采用雙齒輥
破碎機(jī)來(lái)破碎大塊物料，其具有破碎強(qiáng)度大、處理能力大等優(yōu)點(diǎn)。而雙齒輥破碎機(jī)大多采用單驅(qū)動(dòng)及雙驅(qū)動(dòng)2種形式。經(jīng)理論與實(shí)踐的證明，在對(duì)特大塊物料的破碎作業(yè)中，單驅(qū)動(dòng)破碎機(jī)以其自身特有的對(duì)物料咬合能力強(qiáng)、能夠最大限度地提高人料粒度等方面的優(yōu)勢(shì)．成為大塊物料破碎作業(yè)的首選，廣泛應(yīng)用于主井井口。單驅(qū)動(dòng)破碎機(jī)的傳動(dòng)齒輪是極其重要的零件．在設(shè)備使用過(guò)程中常常出現(xiàn)各種各樣的問(wèn)題，諸如齒輪振動(dòng)、產(chǎn)生噪音、齒面膠合、剝落，更為嚴(yán)重的甚至出現(xiàn)齒根斷裂等，嚴(yán)重影響了設(shè)備的可靠性，影響礦井的正常生產(chǎn)，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。
1、單驅(qū)動(dòng)破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)形式
該破碎機(jī)采用單電機(jī)驅(qū)動(dòng)，電機(jī)通過(guò)液力耦合器與減速機(jī)相連．減速機(jī)經(jīng)聯(lián)軸器與破碎機(jī)主動(dòng)輥相連．主動(dòng)輥與從動(dòng)輥通過(guò)一對(duì)完全一樣的齒輪來(lái)傳遞扭矩，實(shí)現(xiàn)對(duì)物料的破碎。設(shè)備底座采用鋼板焊接的機(jī)架，軸承座蓋采用整體鑄造的一體式結(jié)構(gòu)，使結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，內(nèi)應(yīng)力更加平衡，能夠最大限度地減小設(shè)備的振動(dòng)。傳動(dòng)齒輪與主軸采用雙平鍵聯(lián)接，密閉在齒輪箱里。
2、傳動(dòng)齒輪的重要作用
從單驅(qū)動(dòng)破碎機(jī)的傳動(dòng)原理看出，所有的動(dòng)力均通過(guò)2介齒輪來(lái)傳遞．從而帶動(dòng)2個(gè)齒輥破碎物料，傳動(dòng)齒輪作為設(shè)備的關(guān)鍵部件，其可靠性決定了整個(gè)設(shè)備的可靠性，具有極其重要的作用。一旦齒輪出現(xiàn)問(wèn)題．就會(huì)使整個(gè)設(shè)備處于癱瘓狀態(tài)，影響整個(gè)礦井的生產(chǎn)。因此，分析齒輪失效的原因，改進(jìn)相應(yīng)的措施來(lái)延緩齒輪的失效，提高傳動(dòng)齒輪的可靠性，勢(shì)在必行。
3、影響齒輪失效的因素
該單驅(qū)動(dòng)破碎機(jī)的傳動(dòng)齒輪材質(zhì)采用42CrMo鍛造合金鋼，加工工藝為粗加工、熱處理調(diào)質(zhì)、精加工、表面局部進(jìn)行淬火硬化、低溫回火的工藝。
(1)鍛造工藝對(duì)齒輪失效的影響
金屬經(jīng)過(guò)鍛造后．組織發(fā)生了再結(jié)晶，使塑性增加，力學(xué)性能得到改善，為保證金屬鍛造后獲得良好的組織結(jié)構(gòu)，鍛造溫度必須在規(guī)定的范圍內(nèi)進(jìn)行。金屬在加熱過(guò)程中可能產(chǎn)生氧化、脫碳、過(guò)熱、過(guò)燒和內(nèi)部裂紋等鍛造缺陷，正常情況下不致影響齒輪的性能。如果鍛造毛坯出現(xiàn)了過(guò)熱．就會(huì)形成大量的魏氏組織，會(huì)使性能明顯下降．造成齒輪早期失效。如果鍛造毛坯出現(xiàn)了過(guò)燒，過(guò)燒后的金屬一經(jīng)鍛打就會(huì)斷裂破碎，碎塊的斷面晶粒粗大，一般顏色上會(huì)呈淺灰蘭色。內(nèi)部裂紋也是鍛造中經(jīng)常出現(xiàn)的缺陷，金屬所允許的加熱速度主要取決于加熱時(shí)產(chǎn)生的溫度應(yīng)力和組織應(yīng)力．如果掌握不好提高鍛件的加熱速度，就會(huì)導(dǎo)致心部破裂，產(chǎn)生內(nèi)部裂紋。
(2)材料調(diào)質(zhì)對(duì)齒輪失效的影響
鋼件調(diào)質(zhì)處理時(shí)，如加熱溫度偏高，且爐溫不均勻，會(huì)造成調(diào)質(zhì)后的組織粗大，均勻性差．使材料的力學(xué)性能，特別是低溫條件下的斷裂韌性Kic和沖擊韌性O(shè)lk顯著降低。從圖3可看出，鋼件調(diào)質(zhì)的不同試樣，其斷裂韌性Kc和沖擊韌性ak存在巨大差異，由于Kic和m的大幅度下降，使材料在低溫下的裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展抗力大大下降，即允許的臨界裂紋尺寸減小．當(dāng)有一定長(zhǎng)度裂紋或缺陷存在的條件下的許用應(yīng)力降低，產(chǎn)生低溫低應(yīng)力脆斷。
(3)加工精度對(duì)齒輪失效的影響
齒面刀痕較深，在齒輪嚙合初期，會(huì)產(chǎn)生較大的振動(dòng)及噪音，加大齒輪拉傷磨損的概率：由于齒根圓角很小，并且加工刀痕較深，會(huì)對(duì)齒根圓角處造成很大的應(yīng)力集中，受到載荷沖擊后很容易產(chǎn)生疲勞裂紋，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致齒根斷裂．而齒輪與主軸采用雙鍵配合，其齒輪雙鍵槽的對(duì)稱(chēng)度與主軸雙鍵槽的對(duì)稱(chēng)度由于加工精度的影響難以保證完全吻合，裝配過(guò)程中往往對(duì)鍵進(jìn)行修配，致使配合精度進(jìn)一步下降。在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)中，其配合會(huì)逐漸變松，以至于傳動(dòng)木平穩(wěn)，齒輪嚙合精度下降．嚙合處會(huì)產(chǎn)生周期性的交變應(yīng)力，加劇了齒根疲勞裂紋的產(chǎn)生。
(4)熱處理對(duì)齒輪失效的影響
該齒輪最終的熱處理采用的是中頻逐齒加熱埋油淬火工藝，由于感應(yīng)線(xiàn)圈不能較好地接觸齒根圓角．致使齒根圓角處沒(méi)有淬上火，與齒形部分存在明顯差異，導(dǎo)致齒根圓角處存在殘余拉應(yīng)力，當(dāng)齒輪受到長(zhǎng)時(shí)間的載荷后．殘余應(yīng)力與外載荷彎曲應(yīng)力相互疊加．使輪齒所承受的彎曲交變應(yīng)力逐漸增大，使齒根處進(jìn)一步產(chǎn)生疲勞裂紋，最終會(huì)導(dǎo)致斷裂。
(5)潤(rùn)滑條件對(duì)齒輪失效的影響
潤(rùn)滑對(duì)齒輪的可靠性和使用壽命有著極大的影響，明顯影響齒輪的失效形式．選擇合理的潤(rùn)滑油品種、供油方式、供油量顯得至關(guān)重要。
非反應(yīng)型潤(rùn)滑油（一般的礦物油），它不含油性劑和極壓劑，這類(lèi)潤(rùn)滑油主要靠黏性，在相嚙合的齒表面間維持一流體潤(rùn)滑油膜來(lái)減少磨損．防止膠合。復(fù)合油是指在礦物油中加入油性劑，如加入5%一10%的動(dòng)植物油．油性劑的分子以物理吸附或化學(xué)吸附的方式形成比純礦物油更牢固的邊界油膜，以抵抗膠合磨損。反應(yīng)型齒輪油所含的添加劑能與齒輪表面金屬或潤(rùn)滑油中的其他成分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在齒面上生成抗膠合的無(wú)機(jī)物覆蓋膜，只要把外加負(fù)荷降到無(wú)機(jī)物膜的強(qiáng)度極限以下．也能很好地防止膠合磨損。
在一定的潤(rùn)滑條件下．油膜的厚度與其黏度有關(guān)，黏度越大，油膜越厚，可有效降低摩擦和減小因表面粗糙度而造成的金屬直接接觸，膠合的機(jī)會(huì)也就越小。提高潤(rùn)滑油的黏度也能夠較好地改善齒輪抗麻點(diǎn)剝落損傷抗力，黏度越高．接觸部分的應(yīng)力越均勻化，能夠緩減沖擊載荷，相對(duì)地降低了最大接觸應(yīng)力值。高黏度油對(duì)滲入表面裂紋有促使裂紋擴(kuò)展的作用，比稀油微弱一些。
噴油潤(rùn)滑比油浴潤(rùn)滑的冷卻效果好．對(duì)于高速齒輪傳動(dòng)，為了得到良好的冷卻效果，最好把油供到嚙出側(cè)。
潤(rùn)滑油選擇不當(dāng)或供油不足會(huì)使齒面產(chǎn)生高溫．齒面可能被燒傷，燒傷處的材料強(qiáng)度降低，極易引起麻點(diǎn)剝落或膠合損傷。供油量充足可以提高膠合極限負(fù)荷，但油量多到一定程度膠合極限負(fù)荷不再提高。另外，齒輪高溫時(shí)發(fā)生膨脹，可能產(chǎn)生熱屈服現(xiàn)象，造成齒輪的失效。
4、結(jié)語(yǔ)
綜上所述，想要預(yù)防齒輪失效，提高齒輪壽命，從而提高破碎機(jī)的可靠性與穩(wěn)定性．應(yīng)從以下幾方面采取改進(jìn)措施：
(1)應(yīng)提高42CrMo鋼本身的材料質(zhì)量．保證其化學(xué)成分符合標(biāo)準(zhǔn)要求，減少鋼中的非金屬夾雜物，改進(jìn)鍛造工藝，力求擴(kuò)大鍛造溫度范圍，避免出現(xiàn)過(guò)熱過(guò)燒等缺陷：
(2)嚴(yán)格控制齒輪毛坯的調(diào)質(zhì)工藝，850℃空冷+850℃淬火+670℃回火，確保合理的加熱速度和加熱溫度，保證材料組織的均勻性，獲得良好的力學(xué)性能：
(3)提高齒輪的加工精度，盡量增大齒根圓角，提高過(guò)渡圓角處和齒根的粗糙度，減小應(yīng)力集中．提高疲勞斷裂抗力：
(4)改進(jìn)齒輪中頻淬火工藝，沿齒廓淬火，保證齒溝及齒根圓角能淬上火，使整個(gè)齒輪表面硬度一致．避免存在殘余拉應(yīng)力：
(5)為齒輪提供合理的潤(rùn)滑，由于該齒輪轉(zhuǎn)速低，建議選用高黏度的礦物油．供油方式可選擇油浴及飛濺潤(rùn)滑，避免齒面膠合剝落，延緩傳動(dòng)齒輪的使用壽命。
相關(guān)破碎機(jī)產(chǎn)品：
1、
顎式破碎機(jī)
2、
圓錐破碎機(jī)
3、
雷蒙磨粉機(jī)
