采煤机摇臂齿轮箱故障诊断研究.pdf

理论探讨 124产 城 采煤机摇臂齿轮箱故障诊断研究 邵泽龙 刘志鹏 马宏志 摘要我国有着丰富的煤炭资源， 但贫气少油， 所以煤炭是主要的能 源消费。 一方面， 开采煤炭的工作环境差， 管理落后， 采煤质量与工作 效率普遍不高； 另一方面， 国内采煤机摇臂齿轮箱故障诊断正在向高 水平的方向发展， 但应用理论与研究观念落后， 让采煤机摇臂齿轮 箱经常存在问题， 阻碍采煤业发展。 关键词采煤机； 摇臂齿轮箱； 故障 在煤矿开采过程中采煤机设备的应用非常关键， 其中摇臂齿轮箱作为 重要的组成部分， 故障问题的出现对煤矿生产有着直接影响。 本文主要对当 前采煤机摇臂齿轮箱故障问题及诊断方法进行分析， 并提出相应的建议。 1 采煤机结构与工作原理简述 采煤机组成部分主要分为三大模块 截割部、 牵引部和电气部。 其中采 煤机截割部通常分为电机、 滚筒、 摇臂齿轮箱以及滚筒调高装置； 电气部主 要是电气箱， 其结构分为动力装置、 状态栏、 牵引调速、 故障诊断以及保护 装置等模块； 牵引部分为行走结构和牵引部齿轮箱两个部分； 此外还包括 导向装置、 操纵杆以及驾驶室等相关结构。 采煤机工作原理如下 由截齿滚筒旋转并在输送机牵引动作下完成采 煤动作， 摇臂齿轮箱主要传递动力驱动滚筒， 滚筒完成装落煤动作， 牵引部 电机驱动齿轮咬合系统， 确保行走与滚筒连续切割， 滚筒叶上切割下来的 煤块被运至溜槽内。 典型的电牵引双滚筒采煤机结构， 分为截割部、 电动 机、 牵引部以及相关辅助装置。 采煤机摇臂齿轮箱减速为四级减速系统， 包 括直齿轮减速与行星轮减速两种减速机构， 直齿减速机构为前两组减速系 统， 行星齿轮减速则为后两组减速系统。 2 采煤机摇臂齿轮箱简介 图1为采煤机摇臂齿轮箱实物图， 其是采煤机构成组件中十分重要的 组成部分。 采煤机摇臂齿轮箱属于采煤机中的动力传递装置， 工作原理为 将采煤机中电动机所产生的动力传递至滚筒， 以实现滚筒的装落煤操作， 属 于采煤机内的切割部分 图1 采煤机摇臂齿轮箱实物图 3 摇臂齿轮箱故障分析 摇臂齿轮箱故障是较为常见的采煤机故障， 由于结构复杂， 且各品牌 采煤机齿轮箱内部结构存在较大差异， 因此， 出现故障的位置也存在较大 差别。 齿轮受工作环境影响较大， 在恶劣条件下工作， 可能产生大于设定 的震动或过负荷运转， 加大齿轮的疲劳磨损。 同时， 工作人员的操作熟练程 度也会对齿轮箱的使用寿命产生影响， 造成机械故障。 摇臂齿轮箱的高温 区长期处于高温状态， 若不及时保养， 会使润滑油乳化降低， 加大齿轮间摩 擦， 在增加齿轮磨损的同时， 使齿轮箱温度进一步升高。 在该状态下长期运 行工作， 会使系统密封损坏漏油， 甚至齿轮箱整体损坏。 根据调查研究， 发 现采煤机摇臂齿轮箱故障主要出现在高速区直齿轮和轴承、 低速区两级行 星轮系、 密封浮动等方面， 这也是研究采煤机摇臂齿轮箱故障诊断时需要 注意的问题。 基于采煤机摇臂齿轮箱故障的表现， 能分析出这些故障发生 的具体原因为高速区故障， 表现在齿轮齿面磨损、 点蚀、 胶合等方面， 主要 原因为采煤机摇臂齿轮箱润滑条件的恶化； 低速区故障表现为当采煤机摇 臂齿轮受到冲击或过载时， 容易出现齿轮点蚀、 裂纹或轴承故障磨损、 剥落 等故障， 甚至引发更加严重的后果。 4 解决采煤机摇臂齿轮箱故障的措施 4.1 齿轮箱故障振动的解决措施 采煤机摇臂中齿轮箱是容易发生故障的部分， 需要利用机械振动理论 进行机理分析。 齿轮箱传动系统主要包括齿轮副、 轴、 轴承和箱体四部分， 还有与联动有关的联轴器、 原动机和负载等， 形成一个非线性机械振动系 统。 在实际进行故障诊断时， 深入进行齿轮系统振动动态激励分析， 齿轮故 障失效形式分析， 齿轮振动信号调制分析等， 再结合实际工作的要求和现有 的条件进行策略上的调整和改进。 4.2 科学使用与维护 除了需要在制作环节采取措施避免采煤机摇臂齿轮箱发生故障之外， 还需要在采煤机摇臂齿轮箱的使用过程中， 予以科学使用和正确维护以提 升采煤机摇臂齿轮箱的使用寿命， 减少采煤机摇臂齿轮箱的使用故障。 可 通过对采煤机摇臂齿轮箱工作强度及工作时间的调控， 以降低采煤机摇臂 齿轮箱内齿轮的负荷水平， 从而提升使用寿命。 同时必须加强对采煤机摇 臂齿轮箱的日常维护工作， 提高采煤机摇臂齿轮箱维护频率， 并采用更高 水平的诊断技术和维修技术， 给予采煤机摇臂齿轮箱更高水准的维护， 提 升采煤机摇臂齿轮箱的使用寿命。 通过科学使用和维护的方式， 降低齿轮 的磨损故障情况， 并通过合理使用诊断技术的方式， 前瞻性、 预算性地降 低故障发生率， 以提升采煤机摇臂齿轮箱的使用寿命。 4.3 结合实际选择齿轮箱构成材料 提高采煤机摇臂齿轮箱的质量应在材料的选择上注重经济适用性的 基本原则， 在此基础上， 结合分析数据和多年的有效经验， 根据机器的特点 选择合理的相关材料。 既要考虑刚性也要考虑韧性， 还要考虑齿轮箱的密 闭性和机油的选择。 5 采煤机摇臂齿轮箱可靠性分析 所谓可靠性分析， 主要是确保设备长期安全无故障运行的一种分析处 理过程， 而设备可靠性 （这里主要为煤矿机电设备） 则是在规定时间以及环 境下实现某种特定功能的性能。 运行过程中， 机电设备可靠性可能受到机电 设备设计、 整个制作流程、 作业环境、 后期运行和运维条件等因素的影响， 所以设备可靠性分析也应有所侧重。 通常情况下设备可靠性包括本质与使 用两类， 本质可靠性主要包括设备设计、 设备制造、 安装直至试运转完成这 一过程中设备本身所凸显的可靠性， 将其称之为 “先天可靠性” ； 使用可靠 性则包括运行状态下设备运维管理以及技改等诸多环节中设备的可靠性， 即 “后天可靠性” 。 如果本质可靠性与使用可靠性中的某一项性能比较低， 或两项性能均处于低值， 那么设备出现故障几率较大。 从本质意义上来看， 要想有效避免设备故障， 就要充分关注和改善机电设备的本质可靠性， 这 是提高设备使用性能最有效的对策， 即重视并优化设备设计、 制造以及安 装调试流程， 确保设备生产质量。 就普通工矿企业而言， 采用针对性的管理 措施确保设备使用可靠性是最重要和最现实的做法。 （下转第129页） 理论探讨 129产 城 市政道路桥梁施工质量通病的预防及处理措施 严飞强 摘要桥梁建设工程的规模正在扩大， 但桥梁建设过程中还存在着 一些质量问题， 相关部门以及负责人员要根据实际情况对这些问题及 时处理。 基于此， 本文首先简要分析城市内道路桥梁在建设过程中出 现的主要问题， 其次提出能够更好解决道路桥梁建设质量问题的有 效措施。 关键词道路桥梁； 质量； 预防； 处理 各种类型的道路桥梁工程不断落地， 有效满足了人们交通出行的基本 需要。 本文对市政道路桥梁的施工质量通病等进行全面分析， 并立足于当 前道路桥梁施工不断增多的实际， 对怎样更好应对各种常见施工质量通病 进行探索， 这对于提高道路桥梁施工质量具有重要意义。 1 市政道路桥梁施工质量存在的通病 1.1 钢筋锈蚀问题 在市政道路桥梁施工过程中， 钢筋表面出现锈蚀， 是桥梁施工过程中 最常见的一个通病， 尤其在桥梁施工过程中， 由于其结构长期暴露在外， 受 到风吹日晒及雨雪的侵蚀， 很容易导致桥梁结构钢筋出现锈蚀状况。 造成 钢筋锈蚀的因素很多， 主要包括原材料的因素、 施工过程中的因素及环境 因素等， 要想有效延长道路桥梁工程的使用寿命， 相关部门及人员对于道 路桥梁施工钢筋锈蚀的通病现象应该提高重视度， 采取相应的预防及防护 措施， 及时发现并控制， 以降低钢筋的锈蚀速度。 1.2 桥梁裂缝 市政路桥建设比较容易出现裂缝的问题， 裂缝的对象是混凝土， 一旦 市政路桥出现裂缝， 不仅会对市政路桥建设的美观性造成影响， 还会对市 政路桥建设的安全性造成影响， 建筑寿命无法达到理想程度， 甚至导致桥 梁崩塌。 1.3 道桥沉陷问题 由于市政道桥工程本身就建筑在外面， 而相关监管也存在疏漏， 因此 受气候等其他因素的影响导致道桥基础沉陷的现象时有发生， 路基桥基的 稳定性本身就对路桥工程的质量和耐久性有很大的影响， 而路基桥基的沉 陷则严重影响路桥使用质量， 造成路桥工程使用年限偏短的问题， 严重的甚 至使市政路桥在实际使用过程中出现桥面路面塌陷， 这种巨大的塌陷甚至 会造成很大的财产和人员伤亡现象， 对实际经济发展和城市化进程无益。 1.4 桥梁透水问题 由于桥梁工程本身就在水上建设， 而由于施工的整个过程难以实现全 过程的封闭， 随着使用年限的不断增加， 桥梁表面的伸缩缝极易出现老化 而导致桥梁表面透水问题， 这种透水问题容易使桥梁内部的钢筋遇水发生 锈蚀的现象， 这种现象在影响桥梁使用年限的同时， 也对桥梁上通行车辆 的安全性有不利影响。 2 解决道路桥梁建设质量问题的有效措施 2.1 对于道路面层裂缝情况的预防以及处理措施 在对裂缝情况进行处理时， 要预先根据其真实的状态提出解决方案， 如果是因为温度的原因导致裂缝出现， 要谨慎选择修补的材料， 要选择质 量上乘的建筑材料， 以此防止热化等情况的发生。 此外， 在对混凝土进行 拆模处理的时候， 要合理的对其外部的温度进行控制， 杜绝因为温度的原 因而最终出现裂缝的情况。 相关负责人员要在振捣方面进行强化管理， 使 操作更加正确精准， 避免受力不均匀的现象发生。 2.2 钢筋腐蚀的有效预防及处理 对于钢筋腐蚀而言， 雨水是非常重要的影响因素， 为此， 在市政道路桥 梁施工中， 一般采取以下方面的措施进行预防 在施工之前， 需要对钢筋进 行喷漆保护或电镀， 在钢筋的表层形成一种保护膜， 有效减少雨水等对钢 筋的腐蚀力度； 对已经腐蚀的钢筋， 需要定期进行更换， 确保钢筋的使用质 量符合安全要求； 加大道路桥梁的安全检查力度， 及时发展与钢筋相关的 各种安全情况， 适时组织检修维护。 2.3 建立健全施工队伍管理制度 要不断完善施工队伍的管理机制。 在市政道路桥梁工程中， 除了配置 专业人员外， 还要加强对整个队伍的管理， 定期对工作人员进行专业培训、 开展会议， 总结施工中出现的问题并分析原因， 探讨解决方案。 只有不断发 现问题、 解决问题， 才能在交工后减少质量问题的出现。 2.4 从施工材料角度规范道桥施工 当前市政路桥施工过程中存在通病大多与施工用材料有关， 为了避免 这样的问题， 在实际道桥施工过程中必须重视材料的准备和养护工艺， 监 理人员必须重视对材料质量的检查。 而材料的准备主要分为材料存放和实 际施工两个阶段， 在材料的存放阶段， 必须根据材料的不同使用功能和材 料本身的不同特点进行存放， 例如混凝土预制梁柱要堆放在阳光直射不到 的地方， 以防止混凝土因暴晒出现裂缝的情况， 施工人员必须注重混凝土 的养护流程， 注重养护时间， 从养护角度保证混凝土的实际强度和刚度； 在 实际施工阶段监理人员要注重对材料实际施工过程中的管理， 避免因实际 施工过程中施工步骤不规范导致的实际道路桥梁工程质量存在问题。 结语 随着各种复杂道路桥梁施工的增多， 道路桥梁施工周期越来越长， 前 后施工投入非常大， 涉及到的环节更加复杂， 道路桥梁施工质量方面的不 足， 容易诱发严重道路安全事故； 为此， 对于道路桥梁施工必须从质量上 从严抓起， 确保每一个施工环节都符合既定方案要求， 满足实际交通出行 的基本需要。 参考文献 [1]叶宇宇.市政道路桥梁施工质量通病预防处理措施[J].住宅与房 地产 ， 2018（19） 49. （江苏天润环境建设集团有限公司） （上接第124页） 结语 由于矿山机械工作环境比较恶劣， 而且影响机械磨损状态的原因复 杂， 设备磨损失效， 再加上我国机械设计、 制造、 使用、 管理水平和个人使用 习惯的影响， 导致许多引进的先进技术无法及时地应用在煤矿开采上， 使 煤矿机械磨损率较高， 导致开采成本增加， 煤矿开采停工造成的损失不可 估量， 通过科学分析找出磨损原因， 提出相应的解决办法减少磨损， 提高提 升机械设计创新和寿命， 并提高其耐磨性， 具有重要意义。 参考文献 [1]李力， 倪松松.基于改进小波去噪预处理和EEMD的采煤机齿 轮箱故障诊断[J].中南大学学报 （ 自然科学版） ， 2016， 47 （10） . （三一重型装备有限公司）