礦井提升機減速器故障診斷與應(yīng)用分析

范慶璽

摘 ?要：減速器是礦井提升機的重要部分，對提升機的良好運行起到關(guān)鍵作用，只有全面確保技術(shù)規(guī)程，才能實現(xiàn)其運行，確保提升質(zhì)量與安全。減速器在運行過程中，容易出現(xiàn)故障，只有全面做出正確的診斷，才能保證穩(wěn)定運行。故障分析較為復(fù)雜，要利用儀器儀表才能檢測得到，對相關(guān)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行小波分析法加強故障判斷，只有這樣，才能實現(xiàn)故障科學(xué)診斷，維護(hù)設(shè)備的良好運行。文章對減速器故障診斷應(yīng)用問題進(jìn)行了探討，為相關(guān)工作的開展提供參考。

關(guān)鍵詞：礦井提升機;減速器;故障診斷

中圖分類號：TD534 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? ? ? 文章編號：2095-2945（2020）02-0171-02

Abstract： The reducer is an important part of the mine hoist， which plays a key role in the good operation of the hoist. Only by comprehensively ensuring the technical regulations can we realize the operation and ensure the improvement of quality and safety. In the process of operation， the reducer is prone to breakdowns， and only by making a correct diagnosis in an all-round way can the stable operation be ensured. Fault analysis is more complex and can only be detected by instruments. Wavelet analysis is used to strengthen the fault judgment of the relevant collected data. Only in this way can we achieve scientific fault diagnosis and maintain the good operation of the equipment. This paper discusses the application of fault diagnosis of reducer in order to provide reference for related work.

Keywords： mine hoist; reducer; fault diagnosis

隨著生產(chǎn)社會化發(fā)展和人們生活水平的提高，對能源的需求量越來越多，只有全面保證機械設(shè)備的穩(wěn)定運行，才能全面實現(xiàn)生產(chǎn)目標(biāo)，保證能源充足供給。在礦井作業(yè)過程中，需要依靠提升機進(jìn)行作業(yè)，提升機也是礦井開采重要設(shè)備之一，礦井提升機安全和可靠運轉(zhuǎn)直接影響到礦井的安全，更關(guān)系到井下員工的生命安全，所以說，要全面保證提升機的穩(wěn)定運行，只有提升機是正常運行，礦山生產(chǎn)才能保證安全，企業(yè)生產(chǎn)才能形成效益，使用過程中的安全檢測至關(guān)重要，所以說，要經(jīng)常對提升機進(jìn)行檢查和維修，以此，保證生產(chǎn)連續(xù)性、穩(wěn)定性。

1 礦井提升機減速器常見故障

1.1 齒輪損傷與失效

齒輪損傷與失效是最為多見的問題，主要是減速器相關(guān)部件出現(xiàn)的問題，在實際工作中，故障表現(xiàn)為齒輪呈現(xiàn)了不規(guī)則的開裂和斷齒、齒面產(chǎn)生長期作業(yè)的疲勞，形成齒面損耗變形等問題。這些問題的產(chǎn)生有著多種成因，有一些齒輪開裂很有可能與鑄造出廠的缺陷有關(guān)，材料使用不當(dāng)，工藝流程不規(guī)范，很容易在使用中出現(xiàn)問題，同時，也與人為操作不當(dāng)有直接關(guān)系，齒輪使用中來自外部應(yīng)力大于內(nèi)部抗拉能力，所以也會出現(xiàn)開裂的情況。設(shè)備使用過程中，斷齒與機械設(shè)備長時間高強度運行，齒輪與齒輪間就會產(chǎn)生連續(xù)不斷的摩擦力，時間久了，齒輪強度就會相應(yīng)降低，最后的結(jié)果就是齒輪局部斷裂。齒面疲勞和損耗也與齒輪間不斷滑動摩擦有直接的關(guān)系，除了生廠商問題外，還存在輪間潤滑不夠，導(dǎo)致齒輪承受應(yīng)力過多，出現(xiàn)了變形的問題。

1.2 軸承損傷與失效

軸承損傷與失效也是多見的問題之一，處理不當(dāng)，就會影響到設(shè)備的運行，嚴(yán)重的還會出現(xiàn)安全責(zé)任事故，這類問題比較隱蔽，一般從外部很難看見，一定要根據(jù)軸承運行情況做進(jìn)一步的確認(rèn)，從運行狀態(tài)看，齒輪會出現(xiàn)不規(guī)則運行、軸承振動等現(xiàn)象，此時，就需要利用專業(yè)儀器儀表進(jìn)行相關(guān)的問題檢測，確保及時發(fā)現(xiàn)有效處理，維護(hù)生產(chǎn)安全。

1.3 箱體變形

箱體變形主要受到減速器位置移動影響，如果減速器位移了，則會影響到箱體的位置，受到一定的擠壓后，箱體也會產(chǎn)生位移，特別是在惡劣工況環(huán)境下工作，產(chǎn)生的影響更為嚴(yán)重，進(jìn)行安裝時，減速器箱體吊裝不當(dāng)也會產(chǎn)生變形。

1.4 潤滑油泄漏

潤滑油主要是保證各部件間的有效運行，減速箱內(nèi)裝有大量潤滑油，在運行過程中，會產(chǎn)生振動，如果箱體密封不嚴(yán)，就會出現(xiàn)潤滑油泄露的現(xiàn)象，長期運行，齒輪磨損就會越發(fā)的嚴(yán)重，隨著運行速度的增加，設(shè)備溫度就會不斷升高，產(chǎn)生噪聲。

2 礦井提升機減速器故障診斷分析

2.1 故障診斷分析

要想全面保證設(shè)備的良好運行，則需要通過相關(guān)的方法對故障進(jìn)行排除，有效分析是最為重要的環(huán)節(jié)。可以結(jié)合上述相關(guān)問題的分析，拿出切實可行的分析方法。礦井提升機減速器是重要的設(shè)備之一，在運行過程中，很容易受外界因素干擾，出現(xiàn)各種故障，特別是在惡劣工作環(huán)境中，更加容易產(chǎn)生故障。面對復(fù)雜的減速器結(jié)構(gòu)，我們不能僅靠表面觀察來分析故障，那樣無法正確分析故障點，也不能準(zhǔn)確的進(jìn)行分析判斷，分析不正確就會影響到故障的排除，給設(shè)備運行帶來巨大的隱患。設(shè)備運行過程中，如果出現(xiàn)故障，往往會呈現(xiàn)一些小的問題，產(chǎn)生非平穩(wěn)振動信號，就表明設(shè)備出現(xiàn)了一定的問題，要及時采取措施，有效應(yīng)對，全面做好故障的檢測與排除。如果使用傳統(tǒng)時域分析法，是無法快速進(jìn)行分析的，更難以實現(xiàn)故障信號準(zhǔn)確提取和分析，技術(shù)上得不到支持。所以說，出現(xiàn)了問題，要采用有效診斷方法對減速器振動信號進(jìn)行科學(xué)的處理，這樣，才能精準(zhǔn)的對故障進(jìn)行分析，形成科學(xué)的精確診斷，保證減速器良好運行，維護(hù)性能穩(wěn)定，減少礦井生產(chǎn)不安全因素。

2.2 故障診斷方法

當(dāng)前，最為有效的分析方法是小波分析法，這種方法是多種學(xué)科的綜合運用，對故障的分析有顯著的效果。使用這種方法進(jìn)行分析，可以從基函數(shù)角度對信號做進(jìn)一步的明確分析，吸取變換三角基特點，對短時傅里葉變換中的時移窗函數(shù)進(jìn)行綜合性的應(yīng)用，這樣，就能夠充分對振蕩、衰減基函數(shù)進(jìn)行利用，形成小波分析，得到最終的正確結(jié)果。設(shè)定a，b（t）為小波基函數(shù)，t為時間，a為尺度因子，b為時移參數(shù)。如果a在不斷增大的前提下，小波函數(shù)就會向外不斷進(jìn)行拓展，形成一定量的延展，頻譜帶隨之縮窄，此時也會向低頻移動。

3 礦井提升機減速器故障診斷應(yīng)用

3.1 故障的基本情況

我們以實例進(jìn)行分析，假設(shè)某礦井生產(chǎn)作業(yè)使用了型號是2JK3.0×1.5的提升機設(shè)備，配備型號是ZSY630的減速器，使用這類設(shè)備在礦井下運行，重點運送的是物料和煤炭。減速器包括主軸、聯(lián)軸器、中間軸、輸入軸和電動機等，通過電動機的運轉(zhuǎn)，全面帶動聯(lián)軸器產(chǎn)生機械運動，而主軸裝置經(jīng)聯(lián)軸器輸出軸帶動下產(chǎn)生勻速運轉(zhuǎn)，使物料得到了有效提升，完成連續(xù)生產(chǎn)作業(yè)。

3.2 故障的確認(rèn)情況

為了有效排除設(shè)備問題，需要在設(shè)備運行過程中，全面采取相關(guān)的數(shù)據(jù)，使用精密儀器對設(shè)備運行情況進(jìn)行科學(xué)的檢測，要把儀器放到指定位置，這樣就能夠及時發(fā)現(xiàn)問題，對真實振動信號進(jìn)行全面的采集，為設(shè)備故障準(zhǔn)確判斷提供依據(jù)。根據(jù)設(shè)備的運行情況，儀器需要放置在電動機軸承座和齒輪傳動等振動明顯位置，這樣，才能采集到有用的信號，為進(jìn)一步分析提供良好的依據(jù)。另外，為了得到更加精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)，還需要設(shè)計幾個點位，多點位進(jìn)行信號的收集，比如在與軸承座連接剛度較高位置做信號檢測等。要根據(jù)轉(zhuǎn)動的情況，做好齒輪傳動位置記錄，確保測量精準(zhǔn)，這樣，獲得的檢測結(jié)果才符合實際工況要求。用BZ-8710A便攜式測振儀，提前做好設(shè)備檢測，保證性能良好，通過對振動速度均方根值檢測，獲得設(shè)備不同方向振動烈度大小。通過有效的減速器故障分析，全面提取故障類型、位置，確保不安全因素得到及時快速地消除，維護(hù)生產(chǎn)安全。

3.3 故障診斷情況

傳統(tǒng)的分析方法以檢測點振動加速器時域波形信號進(jìn)行分析，全面做好故障的診斷，經(jīng)過傅里葉變換能夠全面的獲得頻域波形信號狀態(tài)。在實際的檢測過程中，面對的情況更加復(fù)雜，也就是說，在設(shè)備運行過程中，所獲取的數(shù)據(jù)是多變的，時域波形和頻域波形相對雜亂，無法快速正確的從中獲得故障頻率、幅值等有價值的信息，這也就給分析造成了一定的難度。通過小波分析法進(jìn)行信號同態(tài)解調(diào)譜分析，能夠使各種調(diào)制成分的分析，也能夠?qū)﹃P(guān)鍵信息進(jìn)行快速的采集，有利于對故障快速進(jìn)行分析，拿出可行的解決方式。小波分解方法實現(xiàn)了振動信號三層分解，一層是信號分解為0和1頻段，二層是0頻段分解成00和01頻段，三層是對00頻段分解得到000頻段和001頻段。

3.4 故障原因分析

小波分析法能夠?qū)Σ杉降臏p速器振動信號做全面系統(tǒng)分析，能夠進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)減速器一級齒輪副齒輪存在的一般性故障。進(jìn)行檢測時，需要對減速器拆卸，如果出現(xiàn)齒輪磨損，則表明齒面位置產(chǎn)生疲勞。此時，還需要做精細(xì)的分析。對故障點進(jìn)行更加明確的診斷，通過故障進(jìn)一步的分析發(fā)現(xiàn)，提升機長期超負(fù)荷運行，這種狀態(tài)下，設(shè)備很難不出現(xiàn)問題，這就直接造成了齒輪強度和承載能力不斷降低，小毛病變成了大問題，最終引發(fā)設(shè)備整體故障。所以說，小波分析法能夠快速精準(zhǔn)的對減速器異常噪聲和振動現(xiàn)象進(jìn)才分析。對振動烈度信號做同態(tài)解調(diào)，由此得到故障問題。

3.5 故障優(yōu)化策略

根據(jù)上述的故障成因分析與診斷，需要針對問題點做好問題解決，及時處理好減速器故障，確保設(shè)備良好運轉(zhuǎn)，有效避免安全問題再次出現(xiàn)。齒面疲勞時，如果時間不長，可通過打磨圓滑點蝕坑邊緣方法做好性能上的提升，進(jìn)一步改進(jìn)運行效果，通過減少齒輪間磨損，保證運行效率。如果齒輪裂紋，則需要把裂紋金屬磨干凈，為了避免問題擴(kuò)散，需要用硬齒面齒輪對齒輪承載能力做全面提升，維護(hù)齒輪強度，適合高負(fù)荷運行條件。與廠家聯(lián)絡(luò)，保證齒輪材料質(zhì)量，選擇強度高、力學(xué)性能佳、韌性好的材料進(jìn)行生產(chǎn)，利用熱處理工藝全面保證質(zhì)量。

4 結(jié)束語

只有全面做好減速器故障診斷與分析，才能維護(hù)生產(chǎn)安全。要充分認(rèn)識到減速器的危害，加強對減速器常見故障控制，通過合理科學(xué)的分析，收集振動信號，精準(zhǔn)分析設(shè)備故障類型、部位，從而提出優(yōu)化策略，做好有效的故障預(yù)防和處理，為礦井安全作業(yè)提供良好的保障。

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