矿用带式输送机减速器故障诊断的研究.pdf

引言 齿轮减速器是带式输送机驱动装置的重要部 件， 从当前的实践情况来看， 带式输送机驱动装置常 见故障主要发生在齿轮减速器上，其故障原因主要 是过载、 胶带跑偏引起的受力不均等， 在齿轮减速器 工作过程中， 齿轮、 轴承等都会产生振动动号。当齿 轮减速器内部的齿轮、 轴承、 轴等处于劣化过垂的时 侯， 往往会产生大量的诊断信息， 齿轮减速器的故障 诊断便是分析这些信息，从而判断齿轮减速器的运 行状态[1-2]。 1带式输送机减速器故障诊断方案的设计 目前， 对于减速器的故障诊断主要是以 “温度监 测对比法” 和以铁谱为核心的 “油 - 磨销” 分析技术， 但是这两种方法对检测人员的工作经验要求较高， 后者需要煤矿具备相应的大型分析仪器且诊断周期 长[3]。 本文提出了一种矿用便携式测振记录仪， 以开 展煤矿井下带式输送机减速器故障诊断研究。 本次工业性试验在大同煤矿集团挖金湾虎龙沟 煤业公司进行开采，主要是针对其应用于 81505、 N1201、 81511 以及 81502 工作面 DSJ1200 带式输送 机上的 SSX200-18A 行星减速器。该设备在井下分 布图如图 1 示。 图 2 所示为 SSX200-18A 齿轮减速器的结构图。 对虎龙沟煤业公司使用的山西煤矿机械制造生 产的 1.2 m 带式输送机用轴承型号及位置，通过查 询相应的标准， 可以得到轴承 32321、 轴承 6208、 轴 承 22213C、 轴 承 22313C、 轴 承 22314C、 轴 承 NJ1040、 轴承 32228、 轴承 23040C 的各参数资料。 根 据相应的技术参数，运用频率计算公式计算得到该 减速箱齿轮和轴承的特征频率。 另外， 减速器齿轮液 压泵为一对反向旋转的齿轮， 齿效为 33， 主动轮与伞 齿同轴转动转速为 450 r/min， 其旋转频率为 7.5 Hz， 啮合频率为 247.5 Hz。 因试验环境的特殊性质，要求选用的监测设备 必须具有防爆、 防潮、 安全可靠等功能。本次试验选 用中国矿业大学机电与信息工程学院研制的基于 ARM10 和 PC/104 总结技术的本质安全型矿用便携 式测振记录仪， 该记录仪具有防爆、 防潮、 防尘等特 点， 支持四通道振动加速度信号同时采集， 加速度传 矿用带式输送机减速器故障诊断的研究 杨磊 （大同煤矿集团挖金湾虎龙沟煤业有限公司， 山西大同037003） 摘要 针对煤矿带式输送输送机齿轮减速器故障诊断方法在实践应用过程中存在的不足， 提出了采用矿用 便携式测振记录仪基于振动数据监测的煤矿井下带式输送机齿轮减速器的故障诊断方法。将该方法在虎龙沟 煤业有限公司 81505 工作面 DSJ1200 带式输送机上的 SSX200-18A 行星减速器进行了试验实践，通过实践表 明该速器的故障诊断方法是可行有效的， 具有较好的市场推广价值。 关键词 矿用带式输送机减速器故障诊断振动 中图分类号 TD634.1文献标识码 A文章编号 1003-773X （2020） 06-0099-02 收稿日期 2020-03-23 作者简介 杨磊 （1984） ， 男， 本科， 毕业于兰州理工大学机电制 造及其自动化专业， 工程师。 DOI10.16525/14-1134/th.2020.06.042 总第 206 期 2020 年第6 期 机械管理开发 MECHANICALMANAGEMENTANDDEVELOPMENT Total 206 No.6， 2020 1材料巷； 2运输巷； 3电动机； 4液力耦合器； 52 号带式输送机减速器； 61 号带式输送机减速器； 7带式输送机 图 1输送巷齿轮减速器的分布图 图 2齿轮减速器的结构图 1 2 345 67 12 3 4 5 6 7 输入轴Ⅰ 输出轴Ⅱ z6 z 733 z433 z319 z249 z115 z586 测试与诊断技术 第 35 卷 机械管理开发 jxglkfbjb 感器与被测设备通过磁力吸座连接，数据存储容量 可以达到 4 GB （可扩最） ， 单通道采样频率可达到 40 kHz，测振仪通过外加防水模的不锈钢防水键盘操 作， 并采用 3.5 英寸的 TFT 液晶屏显示。 2试验方案及数据分析 在对齿轮减速器进行状态监测和健康诊断时， 经常采用的时域指标有两大类。一类是有量纲的时 域指标， 如均值、 最大值、 最小值、 峰峰值、 均方值等， 这些指际不仅与减速器自身工况的变化有关，还会 随着减速器工作环境的变化而变化。另一类是无量 纲的时域指标， 如峭度、 峰值因子、 裕度因子、 波形 因子、 脉冲因子， 斜度等， 这些指标对减速器工作环 境的变化不敏感，对减速器自身的工况变化敏感， 故常被用来作为判断减速器的工作状态是否正常 的关键指标。 目前采用的是两类指标相结合的方法，即应用 均方根值、 峰值、 峭度和峰值因子等来判断减速器工 作状态是否正常。 在发现上述时域指标异常， 再对相 应测试数据进行功率谱、 解调谱分析， 以进一步判断 该设备状态。对 81505 工作面的 2 号减速器的 2、 3 测点的时域指标统计数据分析可知，无论振动方向 是轴向还是径向， 81505 工作面 2 号减速器振动信 号的峭度因子普遍较高， 甚至达到了 9.531 0， 说明 该减速器前一设备可能存在某种故障问题。其时域 频域分析如图 3 所示。从图 3 可以看出， 81505 工作 面 2 号带式输送机减速器 2 号测点的径向振动信号 波形都具有明显的冲击现象，其轴向振动信号也均 呈现出明显的调制现象。 3诊断结果的实践验证 通过矿用便携式测振记录仪的监测数据，并对 时域和频域进行分析，发现该矿 81505 工作面 2 号 带式输送机齿轮减速器的输入轴端的伞齿与锥齿有 故障特征出现，因此可以判定该齿轮减速器此处已 经产生放障， 必须停机、 升井并进行设备检修。2019 年 10 月 15 日， 该齿轮减速器升井后， 在维修厂进行 了解体检修工作。在检修工作中发现该减速器输入 轴端齿轮 （伞齿） 发生 17 处蹦齿现象， 并及时进行了 维修更换操作。 4结论 采用矿用便携式测振记录仪，基于振动数据监 测对煤矿井下带式输送机齿轮减速器的故障进行诊 断，将该方法在虎龙沟煤业有限公司 81505 工作面 DSJ1200 带式输送机上的 SSX200-18A 行星减速器 进行了试验实践，通过验证表明该速器的故障诊断 方法是可行有效的， 具有较好的市场推广价值。 参考文献 [1]张军， 董广明.伊犁四矿长距离输煤皮带机方案优化与参数的 选取[J].机电产品开发与创新， 2015， 28 （5） 45-47. [2]薛光辉， 张军， 吉晓冬， 赵新赢.井下带式输送机减速器振动故 障诊断研究[J].工矿自动化， 2014， 40 （6） 51-53. [3]张军.试析发电厂的燃煤输送系统建立与改进[J].科技资讯， 2013 （25） 138-139. （编辑 赵婧） 3-1径向振动信号波形 3-2轴向振动信号波形 图 32 号带式输送机减速器 2 号测点径向时域波形图 Study on Fault Diagnosis of Mine Belt Conveyor Reducer Yang Lei （Wajinwan Hulonggou Coal Industry Co., Ltd., Datong Shanxi 037003） Abstract Aiming at the shortcomings of the fault diagnosis of belt conveyor gear reducer in coal mine in the process of practical application, the fault diagnosis of belt conveyor gear reducer in coal mine underground based on vibration data monitoring by portable vibration measuring recorder is put forward. This has been tested on the SSX200-18A planetary reducer on the belt conveyor DSJ1200 the working face of Hulonggou Coal Industry Co., Ltd.. The verification shows that the fault diagnosis of the speeder is feasible and effective and has good market promotion value. Key words mine belt conveyor; reducer; fault diagnosis; vibration -0.05 -0.04 -0.03 -0.02 -0.01 0.00 0.01 0.200.150.100.050.000.25 时间 /s -0.05 -0.04 -0.03 -0.02 -0.01 0.00 0.01 0.200.150.100.050.000.25 时间 /s 100