1、煤矿机械典型失效零件图片的 陈列及失效分析,一、主要煤矿机械,目录,1.采掘机械 2.运输机械 3.提升机械 4.流体机械,二、典型失效零件图片的陈列及失效分析,1.齿轮传动 2.带传动 3.链传动 4.滑动轴承 5.滚动轴承 6.轴类 7.螺纹连接件,8.滚筒采煤机截齿磨损 9.刮板输送机中部槽磨损 10.胶带输送机托辊磨损 11.提升机钢丝绳磨损,一、主要煤矿机械,1.采掘机械,滚筒采煤机,掘进机,2.运输机械,刮板输送机,胶带输送机,3.提升机械,提升机,4.流体机械,通风机,水泵,二、典型失效零件图片的陈列及失效分析,1.齿轮传动, 轮齿折断, 齿面磨损, 齿面点蚀, 齿面胶合, 轮齿
2、塑性变形,主要失效形式,轮齿折断,部位：一般发生在齿根部位,原因： a 轮齿在多次重复载荷作用下，齿根处弯曲拉应力过大，再加上齿根处易应力集中，从而发生疲劳折断。（疲劳折断） b 短期过载或过大的冲击载荷作用时齿根静强度不足，或轮齿磨损后强度削弱正常载荷作用下折断。（过载折断）, 提高轮齿抗疲劳断裂能力的措施： a 适当增大齿根过度圆角半径，消除加度工刀痕，减小应力集中。 b 合理提高齿轮制造精度和安装精度。 c 正确选择材料和热处理工艺，使轮齿芯部材料具有足够的韧性。 d 采取喷丸、滚压等措施强化齿根齿面。 e 考虑传动整体，主要指刚度。增大轴及支承的刚度，使轮齿接触线上受载较为均匀。,齿面
3、磨损,原因： a润滑不良 b磨料落入工作面,部位：工作面, 防止措施：a 改开式为闭式b 改善润滑条件c 提高齿面硬度d 减小齿面粗糙度,齿面点蚀,部位：靠近节线的齿根面上,原因：a 在节线处，一对齿啮合，接触应力大 b 在节线处，相对滑动速度低、不易形成油膜,防止措施：a合理润滑b提高齿面硬度,原因：a 在节线处，一对齿啮合，接触应力大 b 在节线处，相对滑动速度低、不易形成油膜,防止措施：a合理润滑b提高齿面硬度,原因：a瞬时温度高，产生“咬焊”，并沿相对滑动方向撕破 b冷胶合：低速、重载的重型齿轮传动,防止措施：采用抗胶合油，加极压添加剂,轮齿塑性变形,齿面塑性流动（滚压塑变）：油膜破坏
4、后，因摩擦力的剧增使齿面金属沿摩擦力方向流动,防止措施a提高齿面硬度b采用粘度高的润滑油，加极压添加剂,表面凹陷,表面凸出,2.带传动,失效形式：,3.链传动,主要失效形式,（1）链条疲劳破坏,（2）链条铰链磨损,（3）链条铰链胶合,（4）链条过载拉断,（1） 疲劳破坏,在润滑充分和设计、安装正确的条件下，疲劳强度是决定链传动承载能力的主要因素。,措施,由于链在运转过程中所受载荷不断改变，因而链是在变应力状态下工作的。经过一定循环次数后，链的元件将产生疲劳破坏。,失效机理：,失效形式：,中、低速时，链板首先疲劳断裂； 高速时，由于套筒或滚子啮合时所受冲击载荷急剧增加，因而套筒或滚子先于链板产生
5、冲击疲劳破坏。,（2）铰链磨损,链节在进入和退出啮合时，相邻链节发生相对转动，因而在铰链的销轴与套筒间有相对转动，引起磨损。,失效机理：,失效形式：,使链的实际节距变长，啮合点沿链轮齿高方向外移。当达到一定程度后，就会破坏链与链轮的正确啮合，导致脱链。,措施： 设计时，控制大链轮的齿数不大于120，工作时主要维护，避免过度磨损。,（3）铰链胶合,在这种情况下，或者销轴被剪断，或者导致销轴、套筒与链板的紧配合松动，从而造成链传动迅速失效。,失效形式：,试验表明，铰链胶合与链轮转速关系极大，因此，链轮的转速应受胶合失效的限制。,措施：,当链轮转速超过一定数值时，销轴与套筒之间的承载油膜破裂，使金属
6、表面直接接触并产生很大的摩擦，由摩擦产生的热量足以使销轴和套筒胶合。,失效机理：,失效机理： 在低速(v 0. 6m/s)重载或瞬时严重过载时，链条可能被拉断。,（4）过载拉断,失效形式： 链板被拉断，销轴被拉断,措施： 避免过大载荷和冲击。,4.滑动轴承,磨粒磨损,刮伤,咬粘（胶合）,疲劳剥落,腐蚀,主要失效形式,磨粒磨损,部位：轴承表面原因：硬颗粒进入轴承间 隙，嵌入轴承表面。在起动、 停车或轴颈与轴承发生边缘接触时。防止措施：a 改开式为闭式b 改善润滑条件,刮伤 硬颗粒或轴颈表面的凸峰在轴承表面划出线状伤痕,部位：轴承表面原因：进入轴承间 隙的硬颗粒或轴颈表面粗糙的轮廓封顶。防止措施：
7、改善润滑条件,咬粘（胶合）,部位：轴瓦和轴颈结合处原因：滑动摩擦产生大量的热，导致温度升高，润滑油粘度下降，又受到较大载荷的作用，导致润滑油膜被破坏，或因供油不足润滑油膜不易形成防止措施：改善润滑条件,疲劳剥落 交变载荷的反复作用下，轴承衬材料发生剥落,部位：轴承衬与衬背结合面原因：变载荷反复作用下防止措施：,腐蚀,部位：轴承表面原因：润滑剂在使用中不断氧化，所产生的酸性物质对轴承材料有腐蚀性形成点状的脱落防止措施：,5.滚动轴承,失效形式,（1）点蚀：对于安装、维护良好的滚动轴承，将产生疲劳点蚀失效。部位：滚动体及套圈滚边上原因：在变接触应力作用下防止措施：正常的失效，无法避免,（2）塑性变
8、形：部位：轴承工作表面原因：在静载荷和冲击载荷作用下（不转动、摆动、转速低的轴承）防止措施：避免过大的冲击,6.轴类,后轴断裂,磨损,7.螺纹连接件,受拉螺栓 轴向力作用下螺栓杆和螺纹部分发生塑性变形或断裂,失效形式：截齿磨损失效机理：截齿与煤层直接摩擦,摩擦磨损是截齿的主要失效形式.当煤层中存在矸石等硬的矿料时, 截齿将会急剧磨损,同时还产生很高的摩擦温度加快了截齿磨损。失效现象：齿尖磨钝、硬质合金头过早脱落等。,8.滚筒采煤机截齿磨损,措施：寻求性能更好的合金钢用以制造截齿；是对常见合金钢进行热处理以提升其性能 ；设计合理的截齿排列及安装角度改善受力状况。,（）中部槽磨损,失效机理：煤及矸
9、石、刮板和链对中板及槽帮的磨损,以及采煤机沿中部槽移动时造成的槽帮上翼磨损. 失效现象：槽帮上翼磨损 措施：将刮板输送机中部槽的中板采用进口钢板，并加厚钢板。,其发生频繁,约占刮板输送机事故发生总数的50%.,（）断链,9.刮板输送机中部槽磨损,失效机理：而链条断裂的主要原因是磨损.链条在工作过程中由于要与中部槽及物料接触摩擦,同时主动链轮与链环在啮合时会产生相对滑动,此外链环与链环之间也存在着摩擦,种种原因导致链条在工作中不可避免地产生磨损.磨损致使链环截面积减小,从而强度降低,最终导致链条断裂.措施：采用高强度链条,胶带输送机,失效机理：工作环境恶劣，冲击载荷频繁造成托辊轴承损坏，导致托辊
10、不能转动，有滚动摩擦变为滑动摩擦时托辊和皮带磨损加剧。失效现象：托辊轴承不转，辊壳磨损措施：选用优质轴承，改进轴承装置密封性能。,10.胶带输送机托辊磨损,失效形式：钢丝绳磨损 失效机理：主要由钢丝绳与滚筒、天轮之间的摩擦造成，多层缠绕时,出现对钢丝绳挤压的“跨圈现象” 也会加速钢丝绳的磨损，此外斜井提升钢丝绳由于主要与地滚、道床及巷道里的浮岩(煤)接触,这是钢丝绳磨损的另一重要原因。失效现象：内外层分层、断丝 措施：(1)加强地滚维护,采用橡胶尼龙材料制作的地 滚;(2)加强对天轮、滑轮、转向轮的润滑,降低摩擦 系数;(3)加强绞车滚筒木和过渡绳槽的维护,确保 钢丝绳排列整齐不咬绳,减少局部磨损。,11.提升机钢丝绳磨损,实 验 报 告,5.对该实验的建议。,1. 煤矿机械常见失效形式有哪些？,2. 针对23个具体零件提出失效分析的完整过程。,4.看了失效零件图片陈列后，谈一谈你的感想。,3.看了失效零件图片陈列后，你在今后的机械设计中如何做得更合理。,
