第券第l、期Jornua击阳大学学报loueVOInoN1、1994年10月yanUiveriyOC1994采煤机齿轮的短期过载分析机电系张力军提要关键词本文根据煤矿生产实际分析了齿轮的短期过载现象从提高抗冲击断裂安,,全系数方面提出了一定的改进措施,,齿轮冲击载体冲击韧性,,齿轮是采煤机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,当采煤机滚筒切割煤层时不可避免地会碰到岩石甚至金属顶梁,,因此传动装置中的齿轮有时在瞬间将承受远大于电机额定扭矩几倍以上的冲击载荷而断齿即多易发生短期过载,齿轮的短期过载破坏,目前传统的采煤机齿轮设计计算一般只计算齿轮的接触疲劳强度和弯曲被劳强度对于井下采煤机中受冲击载荷的齿轮如果只验算疲劳强度往往不能满足要求,,,、,,就采煤机滚筒来说反作用到齿轮上的力矩是很大的因为除了电动机起动或突然停车时产生的尖峰载荷外采煤机滚筒有时还要碰到切割顶底板的岩石及误操作时切割着工作面刮板运输机铲煤板等大(J=1IGD4/g资料(动载力矩M二J,、/J``、、。加上滚筒直径及重量均很大产生的飞轮惯性矩亦很,。,)因此实际上截割部齿轮有时遇到远大于电动机的冲击载荷]资料川)而致使断齿破坏~、t例~粤d~r~~n~~而通常采煤机中的齿轮采用30CMiT是鉴于该钢中含碳里较高强度高设计安“`2’「,Z、’L`J产”“”’,,,全系数大,。但其冲击韧性及断裂韧性均较低,,。因此,采煤机中的齿轮由于工作条件恶,劣受力复杂载荷大往往发生脆断失效煤矿机械许多是引进原西德的产品安全系数S,从资料【l]中查到原西德提出对飞轮惯性矩,,,很大和具有严重冲击载荷传动装置中的齿轮考虑到运转中会出现很大的尖峰力推荐)4一些科研单位分析国内外齿轮失效情况。,即考虑冲击过负荷断裂又,不宜将冲击断裂安全系数取得太大aS=5。所以我国的采煤机齿轮抗冲击断裂安全系数为,已知:MD一1。亏双滚筒采煤机截割部齿轮齿数z二2,模数m二14,齿宽llomm,分度圆直径,d=32346mm=622r,=移距系数百058n,扭矩M,=18OZookg=em。,圆周速度_v=l12m/s转数_:上tn/min=,若齿轮材料3OCrMTi芯部硬度HB350_一一一静载钡正软何`_=气抓又UM/`11142kga齿根处的理论弯曲应力KF口bm=xbmY=125x10711火又1xlll42X142Zo32kg/cmZ式中K=KwKKv,一工作情况系数;Y一齿形系数K*Kv一动载系数;K,一载荷分布不均匀系数03CrMniT齿轮芯部机械性能S=40一。。一:轮坯厚度6Omml000okgK/em,;“:=280ookgze:二:6一:=392okg/emZ断裂韧性leab=_1ZOkg/mm100002032-二49<抗冲击断裂计算:SB冲一口m。:5」【:抗弯曲疲劳强度计算s。,一介,39202032=19妻【125一,15〕资料{31由以上的计算结果得知,03CrMniT材料弯曲疲劳强度已够但冲击断裂强度不。够!当齿轮受到严重的短期过载时有可能产生过负荷冲击断裂2改进措施,,易受短期过载冲击而且工作环境恶劣的齿轮从性能要求来看既要求表面强度高耐磨性好又要求芯部具有高的韧性以抵抗冲击,,,,。一般采煤机中的齿轮设计计算只注,。。重计算齿轮的接触疲劳强度和弯曲疲劳强度是不够的更需兼顾材料的韧性指标采用不同成份不同组织的材料使其机械性能得以改善度韧性有很大影响的途径。,、。,,,此外钢的碎透性对强,采用调整钢的淬透性得到浅层淬火是一种既经济又方便易行,,,中高碳钢进行深层加热浅层淬火表层得到马氏体组织芯部是具有一定韧性同时又保证足够的韧,,的屈氏体组织这种复合组织状态使齿轮不仅保证足够的强度,性实现强度与韧性的良好配合使采煤机齿轮既能承受弯曲疲劳强度又能抵抗短期过载时的冲击断裂,。尤其对一般矿山机电修配厂从这个方面考虑备件生产是很合适的D,,。,。象低淬透性钢65推广到采煤机的齿轮上对于抵抗齿轮的短期过载提高零件的在油中淬火时该钢种270一16Okgf/mm,`2a、使用寿命降低生产成本是很重要的料。,二116ook,/gcmZ,用感应n加热法进行热处理时断裂韧性Kxe在之间均高于3OCrM,Ti材现仍以前述齿轮计算为例再验算其抗冲击断裂及抗弯曲疲劳安全系数此时“D轮坯厚度S=齿轮芯部机权性能40一6Omm口=1160bk/oem口=726k/em孟口一1=400k/ems断裂韧性K=12k/omm备IC抗冲击断裂计算::冲=口卜16000=S>口mxo2027【』。。抗弯曲疲劳强度计算:一孚二一一;S67妻[12一11口mxo之契冬`uj`由此可见,在满足弯曲疲劳强度要求的同时,其冲击韧性和断裂韧性也达到要求。提高了齿轮抵抗短期过载时的抗冲击能力。3结束语短期过载是采煤机齿轮中的多发现象,推广中高碳钢深层加热,浅层淬火,发展低淬透性钢有许多优点,在保证有高的强度、韧性的同时,又有较好的耐磨性,这类材料不需过多合金元素,价格便宜,工艺简便,对于提高齿轮的使用寿命是很重要的,同时也为生产带来很大方便。参考文蔽【门《煤矿机电》扣38年第I期【12《全国热处理年会论文集》I夕08年【3]《机械设计》西北工业大学(上接50页)所需时间为7秒,并能充放电1500次,性能大大优于铅蓄电池。日本汤浅电池公司利用熔融金属钠作阴极,用熔融硫和多硫化钠作阳极,用刀一矾土陶瓷作电解质,研制成电动汽车陶瓷电池这种电池的直径25毫米,高180毫米,容夏40安时,比能量170wh./kg,能量转换效率为90%瑞士索莱克汽车公司研制成的Riva电动汽车是2人座小汽车,最高时速50千米,装有4块蓄电池,1台直流电动机,全车总重450公斤,其中车身仅82公斤美国通用汽车公司宜称,它开发的电动小汽车,将于1995年投放市场,该车加速性能比得上燃油汽车,在8秒内可使车速从零加速到1014千米/小时,最高车速达120千米/小时,而且能量消耗也只燃油汽车的三分之一美国洛杉矶市倡议:1995年要有一万辆电动小货车和电动小汽车营运。到2010年,全市70%的车辆将用电力驱动。九十年代以来,电动汽车的开发研制越来越受重视。现在的问题在于,电动汽车能否在实用性能方面达到燃油汽车的水平。电动汽车性能的提高,主要是提高蓄电池的性能,相应的要求发动机的高性能化,同时,在电动汽车的能量损耗方面,轮胎的摩擦和空气阻力也是要考虑的因素。另外,还需要建设替代加油站的充电站目前,各国科学工作者正努力探索原子电池、超导电池在汽车动力领域的应用人们对电动汽车的兴趣和期待正在与日俱增,电动汽车的发展前景确实广阔。
