采煤机摇臂齿轮箱故障诊断探析.pdf

总第2 0 9期 2020年第9期 机械管理开发 MECHANICAL MANAGEMENT AND DEVELOPMENT Total 209 No.9,2020 引S 采煤机作为煤矿生产的关键机械，在煤矿现代 化发展过程中， 发挥着非常关键的作用。 由于采煤机 工作环境相对恶劣， 处于生产的一线， 摇臂齿轮箱在 具体工作过程中， 经常出现各种类型的问题， 因此， 对采煤机摇臂齿轮箱故障诊断进行分析有着较为重 要的意义。 1采煤机摇臂齿轮箱结构分析 在采煤机工作过程中，摇臂齿轮箱属于动力传 递装置，其主要是将采煤机电动机所产生的动力全 部传递到采煤机的滚筒，滚筒在摇臂齿轮箱的作用 下实现割煤作业。 一般情况下， 采煤机摇臂齿轮箱包 含有两级直齿圆柱齿轮与两级行星齿轮。图 1 是电 牵引采煤机摇臂齿轮箱典型结构。 从 图 1 可知， 在减 速运动过程中，有 14个齿轮参与到其中，具体为 AN， 其中,A、B齿轮属于一级直齿圆柱齿轮减速， 而C一H属于二级直齿圆柱齿轮减速。I一K属于一 级行星齿轮减速,LN属于二级行星齿轮减速。整 体构建成为了四级减速系统。 放大图 图 1电牵引采煤机摇臂齿轮箱典型结构 收稿日期2020-04-30 作者简介李晓曦1993 ， 男， 山西大同人， 本 科 ， 毕业于华中 科技大学武昌分校电气工程及其自动化专业， 煤矿技术员。 2采煤机摇臂齿轮箱故障常用的诊断方法 从当前摇臂齿轮箱故障诊断情况来看，其主要 使用的方法有信息分析法、 资料分析法、 振动分析 法及观察法。 第一是信息分析法。从当前摇臂齿轮箱故障诊 断来看,选择使用信息分析法， 这种方法较为简洁, 主要是通过采煤机上的故障显示器将相关的信息显 示出来，维修技术人员根据显示的信息对摇臂齿轮 箱可能存在的故障进行诊断。 通常情况下， 这种方法 单独使用的情况较少， 会与其他方法合并使用[ 1 ] 。 第二是资料分析法。这里的资料是根据以前的 摇臂齿轮箱维修记录和维修技术人员先前的维修记 录及个人经验， 对摇臂齿轮箱是否存在故障、 存在何 种类型的故障进行判断，得到摇臂齿轮箱出现故障 的原因，在一定程度上这种方法与维修技术人员的 个人经验有着非常直接的关系。 第三是振动分析法。振动分析主要是对摇臂齿 轮箱工作过程中出现的振动情况进行分析，主要包 含有振平诊断法、 噪声诊断法及冲击脉冲法等， 从当 前这种方法的实际应用情况来看，可取得较好的诊 断效果。 第四是观察法。主要是对摇臂齿轮箱使用过程 中表现出的各种表象，例如摇臂齿轮箱是否完好无 损 、 是否存在尺寸变化等， 通过对比分析的方法， 找 出前后之间的差距， 找出出现问题的症状， 并结合摇 臂齿轮箱实际运营情况， 制定出相关的维修措施。 3采煤机摇臂齿轮箱故障诊断及处理措施 采煤机摇臂齿轮箱是采煤机设备的所有零件中 最易出现故障的一个零件，机械振动是如今经常使 用到的设备故障中的诊断技术，同样也适用于对采 煤机摇臂齿轮箱故障原因的研究工作，能够使得诊 断结果更加符合实际情况与理论知识方面的标准。 齿轮箱内传动系统包括轴、 轴承、 齿轮、 箱体与其附 测试与诊断技术测试与诊断技术 D0110.16525/l41134/th.2020.09.068 采煤机摇臂齿轮箱故障诊断探析 李晓曦 大同煤矿集团忻州窑矿机电科， 山 西 大 同037021 摘 要 摇臂齿轮箱作为采煤机的重要组成构件， 由于受到多方因素的影响， 极易出现各种类型的故障， 严重 制约了采煤机的正常使用。基于此， 主要从采煤机摇臂齿轮箱结构分析入手， 探究采煤机摇臂齿轮箱故障常用 的诊断方法， 利用振动分析法对齿轮箱的异常振动故障原因进行分析， 并针对性地提出了降低采煤机摇臂齿 轮箱故障的相关措施， 以供借鉴。 关键词 采 煤 机 摇 臂 齿 轮 箱 故 障 诊 断 探 析 中图分类号TD421.6 文献标识码A 文章编号 1003-773X 202009-0162-02 2020年 第 9 期 李晓曦采煤机摇臂齿轮箱故障诊断探析 163- 属的联轴器、 原动机等， 从而形成了非线性的振动系 统[ 2 ] 。因此在研究采煤机摇臂齿轮箱发生故障的原 因时，可以充分利用设备的这一特点来使用振动动 态分析的方法来深入分析齿轮系统、信号调制与故 障失效等问题的原因，再把研究结果与具体的工作 情况相结合进行全面的考虑，从而得出切实有效的 解决方法。 3 . 1 滚动轴承振动故障诊断 滚动轴承故障是机器发生故障的常见类型， 滚 动轴承振动故障是摇臂齿轮箱故障的主要原因之 一， 其故障机理如图2 所示。 齿轮箱的滚动轴承振动 故障包括损伤性故障与磨损性故障。损伤性故障主 要聚集在轴承原件的外层， 有较高的危险性， 其为突 发的故障,前期的判断通常无法正确识别故障， 也就 做不到及时制止，所以损伤性故障也是工作人员在 工作时应重点关注的一种故障。磨损性故障与损伤 性故障的区别是磨损性故障是缓慢的，而非一蹴而 就的,其是在日积月累中而形成的， 所以在诊断故障 时也应使用正确的诊断方法来分析出故障的发展趋 势， 从而使用合理的方法进行遏制。 图 2滚动轴承振动故障机理分析图 3 . 2 振动故障信号频率特征分析 采煤机摇臂齿轮箱在出现故障时，齿轮工作会 发生异常状态，从而发出不断增强的非规律性振动 信号， 故障情况也蕴含在其形成的信号频谱内， 因此 研究频率具体的变化情况就可以对故障进行正确的 分析。在研究时， 可以分析设备的工作环境、 材料与 热处理情况、 形式等方面的差异， 对故障进行分类， 并识别齿轮磨损、 断齿故障、 齿轮误差、 轴承疲劳等 问题的信号频谱，分析采煤机摇臂齿轮箱是否发生 故障与出现故障的具体原因，提高采煤机摇臂齿轮 箱故障分析的准确率与工作的效率。 例如图3 所示， 是轴承发生损伤部位在运行过程中与接触部件发生 撞击而产生的故障振动频率。通过轴承的振动频谱 可以看出其分为低频段、 中频段和高频段三个阶段， 其中低频段即为轴承振动的故障特征频率。 在低频段区域的信号极易受到振动的干扰， 且 在轴承故障初始时间段该区域所反应的局部损伤特 征频率信号的能量相对较弱，因此在轴承发生故障 的初始时期无法对具体故障原因做出准确判断， 但 可以诊断得知轴承的安装存在不合理情况，以及保 』氏频髮中 频 段 频 率 图 3滚动轴承故障特征频率示意图 持架发生形变等故障。 在中高频段的频率相对较大， 通过分析后可以诊断出轴承的早期故障原因。 4降低采煤机摇臂齿轮箱故障的相关措施 4 . 1 合理选择材料 采煤机摇臂齿轮箱有着大量的组成材料，与人 体类似， 只有拥有强壮的身体才可以减少疾病， 采煤 机摇臂齿轮箱也需有高质量的材料，才可以降低故 障的发生概率。 在选择材料时， 应以高质量且兼顾经 济为原则，与采煤机摇臂齿轮箱的实际工作环境相 结合， 来选择合适的组成材料。 不但要保证选用材料 在籾性与刚性上达到采煤机的工作标准，还应兼顾 采煤机摇臂齿轮箱工作时的机油与密闭性。 4 . 2 提高齿轮箱设计水平 采煤机摇臂齿轮箱出现故障不但是工作强度过 高、 工作环境恶劣等方面， 还与采煤机摇臂齿轮箱的 制作材料相关， 使用高质量的材料， 拥有髙水平的技 术,可以令采煤机摇臂齿轮箱有先天的抗故障能力。 所以， 在降低采煤机摇臂齿轮箱故障的方法上， 首先 要提升采煤机摇臂齿轮箱生产的设计水平，认真研 究摇臂齿轮箱发生故障的原因，重视齿轮箱内的齿 轮咬合的情况，将设备自身反应与采集机器最佳工 作的物理形态信息相结合，来分析出设备易出现故 障的具体位置，具有一定针对性地提高使用材料的 质量与设计水平，以此来提高采煤机摇臂齿轮箱工 作的稳定性气 4 . 3 科学使用与保养 应在制作中使用一定的方式来降低采煤机摇臂 齿轮箱故障发生率， 也应在使用中正确使用、 维护科 学 ， 从而延长采煤机摇臂齿轮箱设备的使用时间， 降 低设备的故障发生率可以通过管控采煤机摇臂齿 轮箱的工作强度与时间，来使机器内齿轮的负荷水 平降低， 从而延长使用时间。 并且还应重视采煤机摇 臂齿轮箱的维护工作， 提高设备的维护频率,使用高 水平的维修技术， 对设备进行高水准的维修与保养， 减少齿轮发生磨损故障的概率，并选取正确的诊断 方法， 前瞻性地减少故障的发生， 从而延长设备的使 用寿命。 4 . 4 全面加强对摇臂齿轮箱故障诊断人员的培训 针对当前摇臂齿轮箱故障较多（ 下转第212页） 轴承回转轴承回转 212. 机械管理开发 jxglkfhjb 第3 5卷 4支护效果分析支护效果分析 为研究以上方案参数的合理性及巷道围岩的变 形量，西铭矿49709工作面两巷采用如上支护技术 方案进行支护工作， 在工作面回采期间， 两帮移近量 稳 定 在 134 mm,顶底板移近量稳定在102 mm,完全 可以保证巷道的安全稳定，保障工作面的正常回采 需求。 5结论结论 1 结合西铭矿工作面回采经验， 选用正梯形断 面， 巷道上净宽3.1 m， 下净宽4.2 m， 高度3.2 m。 2 轨道巷、 皮带巷常规段采用铁棚支护， 棚梁长 3.4 m， 棚腿长3.4 m， 均 使 用 11号矿用工字钢， 棚距 0.8 m,构 顶x攀帮x撑木为6 x 6 x4根。 3皮 带 巷 外 返 段 选 用MSGLW-335/20 x 1800 型左旋无纵肋螺纹钢锚杆， 花形布置， 锚杆间排距 1 800 mm x 1 500 mm, 两帮采用 MSGLW-335/20 x 1800型左旋无纵肋螺纹钢锚杆，锚杆间排距1 500 mm x 1 200 mm,矩形布置。 参考文献 [ 1 ] 苏帅.大倾角复合顶板煤巷支护技术研究与应用[D].淮南安徽 理工大学，2018. [ 2 ] 杨晓杰， 宋志刚,赵东东， 等.软岩巷道支护优化及数值模拟研 究[J] 煤炭技术,2019,385 1-4. [ 3 ] 张科， 王高峰.大断面全煤回采巷道支护优化[J].煤，2019,28 921-24, [ 4 ] 王文才， 王政， 尹旭， 等.回采巷道锚杆-索支护参数优化研究 [J].煤炭技术,2019,3879-12. 编 辑 赵 婧 ） Study on the Support Technology of Two-lane in 49709 Working Face of Ximing Mine Yu Erqiang Ximing Mine, Taiyuan Shanxi 030052 Abstract Through theoretical calculation and engineering experience, the concrete supporting mode of roadway is obtained, combined with the function of roadway and mining experience, the normal section of track roadway and belt roadway is supported by frame shed, and the back section of belt roadway is supported by bolt. Finally, industrial test is carried out, and good application effect is obtained by analyzing the deation of roadway. Key words roadway; support; deation 上 接 第163页 ） 的实际，全面做好诊断工作对人员的综合素质水平 有着较高的要求，这就需要煤矿全面重视摇臂齿轮 箱故障诊断人员的培训，通过采取复合型培训的方 式 ， 提升其理论水平及实践能力， 较好增强人员整体 工作效能，这可以更好地降低摇臂齿轮箱出现故障 的概率， 增强摇臂齿轮箱诊断效果。 5结语结语 全面做好采煤机摇臂齿轮箱故障诊断对于提升 摇臂齿轮箱工作效能有着非常重要的意义，但是从 当前摇臂齿轮箱故障诊断情况来看，在很多方面还 有着较大的提升空间， 因此， 这就需要煤矿企业在生 产过程中，切实认识到做好摇臂齿轮箱故障诊断的 重要性， 从企业生产实际出发,采取针对性的措施， 全面提升摇臂齿轮箱故障诊断效果，全面提升采煤 机的运行效率。 参考文献 [ 1 ] 孟李军.基于便捷式振动检测仪的采煤机摇臂齿轮箱故障诊断 分析[J].当代化工研究，20192 157-158. [ 2 ] 刘红月.基于ZigBee与DSP的采煤机摇臂齿轮箱故障诊断系统 研究[J].煤炭技术，2017，36 12 251 -254. [ 3 ] 曹大海.采煤机摇臂齿轮箱齿轮与轴承故障分析[JL煤炭与化 X ,2015,382 124-126. 编 辑 贾 娟 ） Analysis on Fault Diagnosis of Rocker Gear Box in Shearer Li Xiaoxi Xinzhouyao Coal Mine of Datong Coal Mine Group, Datong Shanxi 037021 Abstract As an important component of shearer, rocker gear box is easy to appear various types of faults because of the influence of many factors, which seriously restricts the normal use of shearer. Based on the analysis of the structure of shearers rocker gear box, the common diagnosis of shearers rocker gear box fault is explored, and the causes of abnormal vibration fault are analyzed by vibration analysis . Key words shearer; rocker gear box; fault diagnosis; analysis