SG2－1000/2×855型刮板輸送機可靠性壽命研究

崔中明

(西山煤電物資供應分公司，山西太原030053)

0 引言

刮板輸送機的安全、可靠運行將直接影響到煤炭企業(yè)的生產能力和經濟效益。因此，研究刮板輸送機的故障發(fā)生規(guī)律，對提高工作面的效率及延長刮板輸送機壽命都具有十分重要的意義［1－2］。

1 刮板輸送機的可靠性壽命與故障分布

1．1 可靠性壽命

產品可靠性指在單位時間內，規(guī)定條件下，產品完成規(guī)定功能的能力。然而，刮板輸送機發(fā)生故障的情況比較復雜，機頭刮板鏈、中部槽、擋板、推移裝置等發(fā)生故障都會導致刮板輸送機失效。因此，用使用時間長短來確定刮板輸送機壽命并不科學，本文采用累計過煤量來評判刮板輸送機的壽命。

1．2 刮板輸送機故障分布

刮板輸送機的故障分布主要分為三個階段，即早期故障分布、偶然故障分布和磨損故障分布，對于產品整個工作過程而言，其故障發(fā)生曲線如圖1所示。

圖1 故障發(fā)生曲線

如圖1中，Ⅰ處于早期故障發(fā)生期，此時刮板輸送機剛投入使用，由于安裝過程中出現問題，這一時段內發(fā)生故障的概率較大，隨著刮板輸送機不斷被使用，不斷被修理和調整，故障發(fā)生率迅速下降;Ⅱ處于偶然故障發(fā)生期，這一階段，刮板輸送機工作穩(wěn)定，故障發(fā)生率較低;Ⅲ處于磨損故障發(fā)生期，隨著輸送機不斷被使用，各零部件經過長期腐蝕，各組成部分逐漸老化，疲勞磨損，導致故障發(fā)生率逐漸上升。經過維修或零部件的替換，可以很好地降低故障發(fā)生率的增加速度，并且增加偶然故障發(fā)生期的長度，對延長刮板輸送機的壽命，增加其使用效率具有十分重要的意義。

2 故障統計

為了研究刮板輸送機壽命及可靠性特征，以某煤礦SG2－1000/2×855型刮板輸送機為例，進行故障統計分析，該礦SG2－1000/2×855型刮板輸送機故障統計結果如表1。

表1 SG2－1000/2×855型刮板輸送機故障統計

3 基于韋伯分布可靠性分布模型

為了統計分析刮板輸送機可靠性壽命與過煤量的關系，本文采用韋伯分布函數描述故障分布規(guī)律。韋伯分布是一種利用概率值推斷分布參數的一種方法，被廣泛應用于可靠性工程中，特別是對于機電類產品的磨損累計失效的分布。對于滾動軸承的壽命試驗以及高應力水平下的材料磨損失效主要采用二參數的威布爾分布，因此，這里我們選擇韋伯分布研究刮板輸送機壽命可靠性分布。

3．1 刮板輸送機的故障分布

韋伯分布的故障率函數為:

式中:α ＞0，β ＞0，x≤0，與其對應的密度、可靠性，分別為:

式中:x——過煤量，萬 t;α——尺度參數;β——形狀參數。

其中形狀參數與產品的故障機理有關，當形狀參數β＜1，呈現期故障分布，故障率呈現下降趨勢;當β=1時，呈現偶然故障分布，故障率呈現上升趨勢;當β＞1時，呈現磨損故障分布，故障率呈現上升趨勢。

3．2 參數估計

運用最小二乘法對韋伯分布中參數進行求解。

對密度函數進行積分得到累積分布函數

對方程(4)左右兩端同時求對數可得:

表2 計算經驗分布函數

運用MATLAB對數據進行整理，得到計算經驗的分布函數如圖2所示，可知α的值為672．26，β的值為2．161。

圖2 計算經驗分布函數

3．3 刮板輸送機可靠性分析

由公式(6)可知，可靠度與過煤量的函數關系為:

由公式(7)可知，當可靠度R為0．95時，則過煤量x約為170萬t，當可靠度為0．6時，其過煤量為493萬t。

由公式(2)故障分布的密度函數f(x)與公式(3)可靠度分布函數R(x)，運用MATLAB繪制出密度函數曲線和可靠度函數曲線，如圖3、圖4所示。

圖3 密度函數曲線

圖4 可靠度函數曲線

由圖2、圖3分析可知，隨著過煤量的增加，可靠度逐漸降低。且當過煤量＜300萬t時，刮板輸送機可靠度較高，且較為穩(wěn)定，當過煤量繼續(xù)增加時，刮板輸送機的可靠度迅速下降，趨于線性分布。當過煤量達到800萬t時，可靠度降至0．2。之后，隨著過煤量的增加，可靠度的下降趨勢逐漸減緩。輸送機的累積故障分布呈現逐漸增大的趨勢。

4 結語

通過對刮板輸送機工作過程的統計分析，得到刮板輸送機故障發(fā)生的三個階段，即早期故障分布，偶然故障分布和磨損故障分布。通過提前維修，可以很好的增加偶然故障發(fā)生期的過煤量，延長刮板輸送機的壽命。

基于韋伯分布，得到了刮板輸送機可靠度、累積故障分布與過煤量之間的關系，以及可靠度與過煤量之間的關系，得到了不同可靠度下，刮板輸送機的過煤量。當可靠度為0．95時，過煤量約為170萬t，當可靠度為0．6時，過煤量約為493萬t，當刮板輸送機可靠度低于0．6時，應及時進行維修。

目前，煤炭企業(yè)對刮板輸送機主要是事后維修，這嚴重影響了工作面高產高效的生產，根據刮板輸送機可靠度、故障累積分布與過煤量之間的關系，對刮板輸送機進行預先維修，不僅可以提高效率，還可以延長刮板輸送機的壽命。

［1］姜翎燕．工作面刮板輸送機技術現狀與發(fā)展趨勢［J］．煤炭科學技術，2007(8):102－103．

［2］孫永新．工作面刮板輸送機技術發(fā)展現狀［J］．煤炭技術，2013(3):21－22．