矿用减速器齿轮材料18CrNiMo7-6在粉尘污染润滑下摩擦学行为探究

赵佳鹏; 庞新宇; 马福文; 贺一翔; 吕凯波; 张占东

doi:10.16579/j.issn.1001.9669.2026.07.006

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矿用减速器齿轮材料18CrNiMo7-6在粉尘污染润滑下摩擦学行为探究

·疲劳·损伤·断裂·失效分析· | 更新时间：2026-07-17

- 矿用减速器齿轮材料18CrNiMo7-6在粉尘污染润滑下摩擦学行为探究
- Investigating the tribological behavior of 18CrNiMo7-6 gear material in mining reducers under dust-contaminated lubrication
- 机械强度 2026年48卷第7期页码：49-58
- 作者机构：
  
  1.太原理工大学机械工程学院，太原 030024
  2.煤矿综采装备山西省重点实验室，太原 030024
  3.中国煤炭科工集团太原研究院有限公司，太原 030001
  4.山西大同大学机电工程学院，大同 037003
- 作者简介：
  
  赵佳鹏，男，2000年生，河北邢台人，硕士；主要研究方向为机械故障诊断；E-mail：2457793600@qq.com。
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金项目(52175108);山西省基础研究计划（自由探索类）第一批项目(202303021211325)
- DOI：10.16579/j.issn.1001.9669.2026.07.006
  中图分类号： TH117
- 收稿：2024-11-27，
  
  修回：2025-01-09，
  
  网络首发：2026-07-17，
  
  纸质出版：2026-07-15
- 稿件说明：
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赵佳鹏，庞新宇，马福文，等. 矿用减速器齿轮材料18CrNiMo7-6在粉尘污染润滑下摩擦学行为探究［J］. 机械强度，2026，48（7）：49-58.

Zhao Jiapeng，Pang Xinyu，Ma Fuwen，et al. Investigating the tribological behavior of 18CrNiMo7-6 gear material in mining reducers under dust-contaminated lubrication［J］. Journal of Mechanical Strength，2026，48（7）：49-58.
赵佳鹏，庞新宇，马福文，等. 矿用减速器齿轮材料18CrNiMo7-6在粉尘污染润滑下摩擦学行为探究［J］. 机械强度，2026，48（7）：49-58. DOI： 10.16579/j.issn.1001.9669.2026.07.006.

Zhao Jiapeng，Pang Xinyu，Ma Fuwen，et al. Investigating the tribological behavior of 18CrNiMo7-6 gear material in mining reducers under dust-contaminated lubrication［J］. Journal of Mechanical Strength，2026，48（7）：49-58. DOI： 10.16579/j.issn.1001.9669.2026.07.006.

摘要

目的

针对矿用减速器齿轮的润滑环境常受煤矿粉尘污染的问题，选取齿轮材料18CrNiMo7-6为研究对象，开展摩擦磨损试验，探究齿轮材料18CrNiMo7-6在粉尘污染润滑条件下的摩擦学行为。

方法

首先，选取80目煤粉、200目煤粉、200目二氧化硅、200目二氧化硅与煤粉混合颗粒作为污染物，设置0.5％、1.0％、3.0％三种质量分数；然后，利用材料表面性能综合测试仪进行摩擦磨损试验，得到不同润滑环境下的摩擦因数与油温变化；最后，通过扫描电子显微镜（Scanning Dldctron Microscope

SEM）、共焦三维轮廓测量仪和能量色散谱仪（Energy Dispersive Spectiometer

EDS）分析了齿轮材料的磨损机制。

结果

结果表明，除质量分数为3.0％的80目煤粉试验组外，在其余煤粉试验组中，煤粉颗粒均起到一定的减摩作用，磨痕表面光滑；在质量分数为3.0％的80目煤粉试验组中，煤粉颗粒诱发了接触面的黏附效应，导致黏着磨损加剧；二氧化硅对接触面油膜有严重的破坏作用，减弱了润滑油抗磨性能，随着润滑油中二氧化硅质量分数的增加，磨粒磨损加剧；在200目混合颗粒试验组中，煤粉并没有起到减摩作用，反而恶化了润滑环境，随着污染物质量分数的提高，磨损机制由磨粒磨损和疲劳磨损演变为严重磨粒磨损和严重黏着磨损。

Abstract

Objective

The lubrication environment of mining reducer gears is often contaminated by coal mine dust. The paper took the gear material 18CrNiMo7-6 as the research object and conducted friction tests. The tribological behavior of the gear material 18CrNiMo7-6 was investigated under dust-contaminated lubrication.

Methods

80 mesh pulverised coal particles

200 mesh pulverised coal particles

200 mesh silicon dioxide particles

and 200 mesh mixed particles of silicon dioxide with pulverised coal were selected as pollutants. The mass fractions were set at 0.5％

1.0％

and 3.0％. Friction and wear tests were conducted using the material surface property comprehensive tester. Friction coefficients and oil temperature changes under different lubrication environments were obtained. The wear mechanisms of the gear material were analyzed using the scanning electron microscope (SEM)

confocal three-dimensional profilometer

and energy dispersive spectrometer (EDS).

Results

The results indicate that the pulverised coal particles in most pulverised coal test groups play a certain role in reducing friction

leading to a smooth wear surface. However

an exception is the test group featuring 80 mesh pulverised coal with a mass fraction of 3.0％. the pulverised coal particles in this test group trigger the adhesion effect on the contact surface

resulting in intensified adhesive wear. Silicon dioxide particles severely damage the oil film on the contact surface

thereby diminishing the anti-wear performance of lubricating oil. As the mass fraction of silicon dioxide particles in lubricating oil increases

abrasive wear intensifies. The pulverised coal particles in the 200 mesh mixed particle test group do not exhibit a friction-reducing effect

but instead exacerbate the lubrication environment. As the mass fraction of contaminants increases

the wear mechanism transitions from abrasive wear and fatigue wear to severe abrasive wear and severe adhesive wear.

关键词

Keywords

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