关于齿轨轮断齿原因的分析与解决方法

摘 要：梅花井煤矿引进的西安煤机厂生产的MG-650/1660-WD型电牵引采煤机在使用过程中频繁出现齿轨轮断齿现象，经过综采队在长达3个月的分析后找到了解决方案，现就采煤机齿轨轮断齿的原因及采取的办法进行讨论分析，最后采取相应的措施，从根本上解决了齿轨轮断齿的问题，为煤矿安全生产提供有力的保障。

关键词：采煤机 齿轨轮 断齿分析

中图分类号：TD421.504 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）09（a）-0083-02

1 问题的提出

梅花井煤矿112201综采工作面地质条件复杂，综采工作面走向煤层仰俯角变化过大，并且MG650/1660-WD型电牵引采煤机采用准渐开线行走齿轮-销排式牵引机构。这种设计结构的优点是：在生产过程中运行平稳性好，针对工作面底板起伏频繁、刮板输送机中心距及销排节距尺寸的变化具有很好的适应性。然而由于综采工作面工作现场条件差，采煤机轮齿在使用过程中发生点蚀、磨损和断齿比较突出。在生产过程中采煤机齿轨轮轮齿的非正常断裂严重影响采煤机的正常运行和设备安全，同时也造成生产中断，严重影响煤炭产量。

2 采煤机齿轨轮断齿原因的分析

综采工作面采煤机的工作环境恶劣，工况复杂，该文从采煤工作面采场条件、采煤机传动特性、理想工况下受力分析、磨损影响及其它因素的影响进行分析。

2.1 采煤工作面采场条件分析

112201综采工作面煤层特征如表1所示， 112201综采工作面回采过程中煤层厚度变化范围3.00～4.33 m，平均有益厚度3.76 m；煤层结构为2.99（0.24）0.79 m， 112201综采工作面位于鸳鸯湖背斜北翼，整体为单斜构造；生产过程中出现波状起伏状态。

根据地质资料112201综采工作面煤层仰俯角角变化过大，导致采煤机在刮板输送机上行走时始终受到自身重力影响与刮板输送机形成一定夹角，齿轨轮始终处于别卡状态。当俯角发生变化且采煤机煤帮侧平滑靴发生磨损时，齿轨轮与销排啮合误差会更大，导致啮合点发生变化容易发生断齿现象。采煤机始终有一个向煤壁侧倾斜的力，当平滑靴发生磨损时，采煤机的重心就开始往煤壁侧偏移而导致导向滑靴受力不均，齿轨轮被抬起，齿轨轮与销排啮合点就由原来的啮合线发展到啮合点，从而发生应力的集中，发生断齿或渗氮层剥落加剧磨损的发生。

2.2 采煤机传动特性分析

综采工作面采煤机行走部与刮板输送机之间的传动方式采用齿轨轮与销排啮合传动，这种传动方式其特点是结构简单、检修维护方便，适用井下复杂环境的工作地点。理论上，这种传动属于非共轭啮合，其传动比不恒定，特别在销排与销排单齿啮合传动过程对应的传动比情况基本如下：在保证齿轨轮中心距和节距尺寸的情况下，齿轨轮轮齿与销排啮合过程中随着啮合深入的增加啮合的平稳性会发生较大的变化。

3 受力状况分析

采煤机在生产过程中，采煤机行走部齿轨轮轮齿与销排传动方式为非共轭啮合传动，如果传动部扭矩不发生变化，随着啮合点的变化，齿轨轮轮齿啮合点的受力状况也随着发生变化，在受到较大的冲击载荷或其它因素时易造成轮齿所受的力超过材料强度时，且导向滑靴在瞬间过程中没有对齿轨轮起到保护作用，就会引起轮齿的断裂。

4 磨损因素影响

采煤机行走机构通常都是按输送机水平方向弯曲≤1°，垂直方向弯曲小于等于3°，当生产一定时期之后，机械磨损造成刮板输送机溜槽的水平尺寸发生变化。同时，采煤机行走部导向滑靴磨损的加剧及采煤工作面地板的上下起伏，造成齿轨轮与销排的啮合中心尺寸发生变化。当采煤机运行到此位置时，采煤机行走部导向滑靴受到复杂的工作应力，当应力达到采煤机行走部导向滑靴导钩材料机械应力时造成采煤机行走部导向滑靴导钩撕裂。采煤机行走部导向滑靴失效后，由于采煤机仍处于运行状态，从而采煤机行走部齿轨轮出现非正常情况的断裂。

5 其它因素影响

当然由于工作面采场情况和非正常的操作也会导致齿轨轮非正常断齿现象。在推移中部槽时，也往往会造成采煤机齿轨轮轮齿断裂，尤其在采煤机斜切进刀割煤时尤为突出。从采煤机齿轨轮材料及热处理工艺方面分析，当采煤机齿轨轮的材料中有害元素等杂质超标或者齿轨轮轮齿表面渗碳层的硬度、渗碳的深度不符合设计工艺要求时，会造成采煤机齿轨轮的综合机械性能不达标，从而导致采煤机齿轨轮轮齿的非正常断裂。

该文以MG650/1660-WD型电牵引采煤机现场应用分析为例，从采煤机齿轨轮的传动受力分析及生产过程中耐磨性影响等方面，分析研究了采煤机齿轨轮轮齿非正常断裂的原因。现根据分析后，人为将采煤机平滑靴抬高，人为改变工作面因俯角大的问题而造成的断齿现象，效果比较明显，且此方法已广泛应用在清水营煤矿及枣泉煤矿，效果都比较明显，齿轨轮的寿命几乎能达到3个月。

6 具体解决措施

经过以上的分析和研究，要解决采煤机行走部齿轨轮在生产过程中断齿现象必须采取以下防范措施。

（1）综采工作面刮板输送机销排材料无论采用锻造或者铸造工艺，都必须确保制造精度满足技术要求，刮板输送机在工艺设计时预留销排水平窜动余量，在井下安装时必须进行销排水平窜动余量校验工作。

（2）在制造设计时采煤机行走部导向滑靴纵横两个方向上的间隙必须保证，在现场使用过程定期对采煤机导向滑靴和平滑靴进行磨损量测定，达到一定磨损量时，必须安排及时更换。

（3）在材料选择上应对采煤机齿轨轮进行材料对比分析，优化设计采煤机齿轨轮关键部位的材料强度。

（4）在生产过程中，严格操作规程操作设备在机尾斜切进刀做机窝时，必须保证做机窝及斜切进刀的长度。

（5）加强采煤工作面的采场管理和采煤机的正规操作。

7 结语

综上所述，经过综采工作面现场实践，证明MG650/1660C-WD采煤机经过预防改进措施后，MG650/1660C-WD采煤机齿轨轮的磨损速度和断齿率大大降低，缩短了更换采煤机磨损失效齿轨轮的周期，节约了设备检修时间，同时减少了因此而引发的采煤机机械故障率，提高了设备有效生产时间，并取得明显经济效益。

参考文献

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