采煤機故障診斷與分析系統(tǒng)

摘 要：本文在深入研究采煤機故障診斷與預(yù)測方法的基礎(chǔ)上，介紹了采煤機在機械方面的常見故障，并在此故障的基礎(chǔ)上一一分析，提高采煤機故障預(yù)測與診斷的效率和準(zhǔn)確率，為采煤機故障預(yù)測與診斷提供了可靠的依據(jù)。

關(guān)鍵詞：采煤機；故障診斷；分析

1 概述

在大型煤礦企業(yè)里，釆煤機作為其主要復(fù)雜大型機械設(shè)備，采煤機的正常持續(xù)工作與否直接影響著企業(yè)的煤礦生產(chǎn)量與經(jīng)濟利潤。礦下作業(yè)最重視生產(chǎn)安全。一旦設(shè)備出現(xiàn)故障，會影響生產(chǎn)，更重要的是帶來安全隱患。現(xiàn)在的檢修維修都是按既定時間，每天檢修，只能檢查出較明顯的設(shè)備故障，很可能忽略可能出現(xiàn)故障的地方。在生產(chǎn)中，這些隱患可能會變?yōu)閲?yán)重故障，造成意外停機，影響生產(chǎn)，更為嚴(yán)重的帶來安全事故。所以建立設(shè)備狀態(tài)檢測和故障診斷系統(tǒng)很有必要，可以對設(shè)備的工作狀態(tài)進行評估，對可能出現(xiàn)故障的地方進行預(yù)報，使檢修人員確定維修內(nèi)容和時間，在檢修時間著重處理有問題的地方，保持設(shè)備的良好運行狀況。因此，針對釆煤機研究故障診斷與預(yù)測方法具有很強的現(xiàn)實價值與理論意義。

2 采煤機故障診斷與分析基礎(chǔ)

目前國內(nèi)大型煤礦廠生產(chǎn)一般都有監(jiān)測監(jiān)控設(shè)備對煤礦機井下各類信息如環(huán)境信息、人員信息，設(shè)備信息進行實時采集、傳輸、計算判斷、控制。但技術(shù)水平不高，尤其是對設(shè)備信息的監(jiān)測監(jiān)控方面才剛起步，現(xiàn)在監(jiān)測監(jiān)控的主要是電氣參數(shù)和電氣設(shè)備，而煤礦最需要的機械設(shè)備信息的監(jiān)測基本是空白。采煤機作為煤礦業(yè)生產(chǎn)的主要設(shè)備，對煤礦業(yè)生產(chǎn)起著決定性作用。只有確定故障原因才能排除故障，這就會影響生產(chǎn)，同時也給安全帶來隱患。因此有必要開發(fā)全面實用的機電設(shè)備故障自診斷與故障預(yù)測系統(tǒng)，減小故障對煤礦業(yè)生產(chǎn)的影響，消除安全隱患，說明對機電設(shè)備的狀態(tài)檢測、故障預(yù)測和故障診斷具有很強的現(xiàn)實價值與理論意義。

3 采煤機的故障診斷與分析

釆煤機作為大型復(fù)雜機械設(shè)備，一方面由于其本身結(jié)構(gòu)復(fù)雜，另一方面其工作環(huán)境惡劣，出現(xiàn)機械方面故障不可避免，故障主要表現(xiàn)在軸承、齒輪和液壓方面系統(tǒng)方面。

3.1 采煤機的軸承故障診斷與分析

滾動軸承出現(xiàn)故障主要表現(xiàn)為兩種現(xiàn)象：一是軸承在運轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生噪聲；二是軸承溫度太高。

3.1.1 軸承溫度過高

當(dāng)采煤機在工作時，軸承溫度應(yīng)該維持在正常范圍內(nèi)，如果用工具測得軸承部位溫度高于允許的范圍，則表明軸承應(yīng)該進行處理，以防止影響軸承工作，進而影響整個采煤機安全有序的生產(chǎn)。

產(chǎn)生溫度過高的因素包括：驅(qū)動的載荷過大；軸承潤滑性能下降；軸承在安裝方面不合格；軸承配件出現(xiàn)故障等等。

3.1.2 軸承噪音

在軸承進行來回滾動過程時，發(fā)生輕微的響聲屬于正常現(xiàn)象，一量出現(xiàn)刺耳的噪聲，則軸承很可能出現(xiàn)故障了，此時，應(yīng)該采取必要的措施對軸承進行故障維修，保證采煤機能夠正常生產(chǎn)。

對于軸承在工作中產(chǎn)生故障的原因比較多，要根據(jù)具體現(xiàn)象釆取相應(yīng)的措施。如果軸承在運轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生噪聲，產(chǎn)生的原因很可能是由于軸承內(nèi)圈與外圈相互作用面產(chǎn)生了磨損，從而使得軸承的軸線位置不在原來正常工作的位置。另外，當(dāng)軸承工作時間過長時，有可能它的潤滑性能下降，導(dǎo)致軸承工作時產(chǎn)生摩擦，這樣也將產(chǎn)生故障噪聲。

3.2 采煤機的齒輪故障診斷與分析

齒輪在工作中發(fā)生故障的形式多種多樣，常見的故障形式主要包括下面幾類。

3.2.1 齒面磨損

齒面磨損產(chǎn)生的原因可能是機構(gòu)工作時間過長，導(dǎo)致潤滑性能下降，另外，也有可能是機構(gòu)在正常工作中，潤滑油中摻入了石粒或者其他雜質(zhì)，從而使得齒面發(fā)生磨損。

3.2.2 齒面膠合和擦傷

對于齒面膠合和擦傷原因很可能是由于釆煤機在進行高負(fù)荷工作時，齒面溫度不可避免地會升高，加上長時間工作，一旦沒有及時進行潤滑處理，將導(dǎo)致齒面間的油膜消失，這樣將會使得溶傳在一個齒面的金屬將溶傳在與他相互工作的齒面上，從而使得齒面出現(xiàn)膠合現(xiàn)象。對于一些剛生產(chǎn)出來的齒輪，由于其跟機器磨合時間不夠，很有可能使得齒輪出現(xiàn)擦傷現(xiàn)象。

3.2.3 齒面接觸疲勞

由于采煤機齒輪在工作中，它不但有滑動動作也有滾動動作，而滑動動作時將產(chǎn)生兩個方向相反的摩擦力，從而導(dǎo)致齒輪產(chǎn)生脈動載荷。由于脈動載荷在工作中將導(dǎo)致齒輪表面將會產(chǎn)生一種力，我們稱之為剪應(yīng)力，出現(xiàn)齒面接觸疲勞裂紋的情況主要是來自這種剪應(yīng)力。若疲勞裂紋慢慢變大，將會導(dǎo)致齒面上的金屬塊脫落，從而出現(xiàn)齒面接觸疲勞現(xiàn)象。

3.2.4 彎曲疲勞與斷齒

當(dāng)采煤機工作載荷較大時，輪齒部位處溫度升高，加上長時間疲勞磨損，將使得輪齒產(chǎn)生裂紋，這種裂紋擴大到其無法滿足高載荷正常工作時，此時將出現(xiàn)輪齒斷齒現(xiàn)象。

齒輪故障主要包括分布式故障和局部式故障。其中齒輪分布式故障則表現(xiàn)在大多數(shù)輪齒上，而齒輪局部故障主要表現(xiàn)在少數(shù)幾個輪齒上。

3.3 采煤機的液壓故障診斷與分析

3.3.1 采煤機不牽引

采煤機不牽引的主要原因有：采煤機液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障；采煤機使用的能油質(zhì)量不合格；采煤機油管出現(xiàn)故障；采煤機的發(fā)動機出現(xiàn)故障等等。

3.3.2 采煤機液壓牽引部過熱

采煤機液壓牽引部出現(xiàn)溫度過高的因素有：冷卻系統(tǒng)中缺少冷卻水；冷卻系統(tǒng)的壓力不夠；冷卻系統(tǒng)管路不通；采煤機中滾動機構(gòu)過程磨損。

3.3.3 釆煤機液壓牽引部異常聲響

采煤機液壓牽引部出現(xiàn)異常聲響的主要原因包括油路系統(tǒng)沒有油；油液質(zhì)量不合格；采煤機的發(fā)動機出現(xiàn)故障等等。

4 總結(jié)

煤礦的安全生產(chǎn)是煤炭資源經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)和保證。隨著煤礦事故的頻繁發(fā)生，如何提高煤礦機械設(shè)備的可靠性和安全性成為當(dāng)前迫切需要解決的課題。采煤機作為大型煤礦機械化釆煤作業(yè)的主要設(shè)備，由于它長期工作在惡劣的環(huán)境中，所以發(fā)生故障的機率相當(dāng)高，因此研究有效的故障診斷與故障預(yù)測方法具有重大的現(xiàn)實價值與理論意義。

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作者簡介：

郭頌揚，男，助理工程師，1983年9月出生，現(xiàn)工作于張家口開灤蔚州地煤礦業(yè)有限責(zé)任公司，主要從事煤礦機電管理工作。