礦井懸臂式掘進(jìn)機(jī)截割部件工作狀態(tài)診斷系統(tǒng)應(yīng)用研究

張 慶，胡華斌，張 輝

(河南焦煤能源有限公司 中馬村礦，河南 焦作 454002)

雖然我國(guó)正在大力發(fā)展新能源技術(shù)，以替代傳統(tǒng)的能源形式，但是我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展仍然離不開煤炭資源，煤炭開采依舊是我國(guó)一項(xiàng)支柱產(chǎn)業(yè)。隨著對(duì)煤炭開采的不斷深入，面臨的開采地質(zhì)條件更加復(fù)雜[1]。在幾十年的發(fā)展中，煤炭開采機(jī)械設(shè)備不斷發(fā)展，其中懸臂式掘進(jìn)機(jī)被煤礦企業(yè)作為常用的煤炭開采設(shè)備。該類型掘進(jìn)機(jī)包含截割部件、裝載部件、刮板輸送機(jī)等關(guān)鍵部件，保障了煤炭從開采到運(yùn)輸能夠順利進(jìn)行。但是由于礦井環(huán)境惡劣、地質(zhì)條件復(fù)雜，當(dāng)遇到硬度較大的巖石時(shí)，瞬間增加的工作載荷對(duì)截割部件造成了巨大沖擊，對(duì)懸臂式掘進(jìn)機(jī)的截割部件造成了磨損，甚至是結(jié)構(gòu)的破壞。當(dāng)截割部件出現(xiàn)工作故障時(shí)，如果不能及時(shí)處置，容易引發(fā)安全生產(chǎn)事故。有必要提高對(duì)截割部件故障信號(hào)的判斷精確性，對(duì)故障特征信號(hào)及時(shí)的讀取并快速的進(jìn)行正確決策。為此，設(shè)計(jì)出一套針對(duì)于截割部件故障信號(hào)特性的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，提高對(duì)截割部件故障特性的辨識(shí)能力，有效提高懸臂式掘進(jìn)機(jī)工作的可靠性。

1 截割部件組成與工作原理

1.1 結(jié)構(gòu)組成

懸臂式掘進(jìn)機(jī)在綜采工作面進(jìn)行作業(yè)時(shí)，會(huì)根據(jù)周圍地質(zhì)環(huán)境以及工作面不斷變化而作出機(jī)構(gòu)的調(diào)整。作為大中型煤礦機(jī)械設(shè)備不僅要具備高效開采煤炭的能力，還應(yīng)當(dāng)具備機(jī)構(gòu)的靈活性，以適應(yīng)不同工作面開采環(huán)境。為了滿足礦井開采的工作要求，懸臂式掘進(jìn)機(jī)組成結(jié)構(gòu)復(fù)雜，具有機(jī)械系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等關(guān)鍵工作系統(tǒng)[2]，具備截割、裝載、運(yùn)輸?shù)囊惑w化功能，懸臂式掘進(jìn)機(jī)的出現(xiàn)將礦井多個(gè)機(jī)械設(shè)備功能集成一體。懸臂式掘進(jìn)機(jī)的截割臂是其核心部件，能夠根據(jù)工作面煤層的高度不斷調(diào)整運(yùn)動(dòng)軌跡，實(shí)現(xiàn)對(duì)煤炭的切削。懸臂式掘進(jìn)機(jī)4個(gè)主要部件的分布如圖1所示。

圖1 懸臂式掘進(jìn)機(jī)主要部件分布Fig.1 Distribution of main components of cantilever roadheader

截割部件是設(shè)計(jì)系統(tǒng)研究的主要對(duì)象。截割部件的端部安裝了成環(huán)狀布置的截齒，采用高強(qiáng)度合金材料制作。通過內(nèi)部傳動(dòng)軸的高速旋轉(zhuǎn)，截齒將完成破巖作業(yè)，達(dá)到切削煤炭的目的。截割臂內(nèi)部通過液壓油的驅(qū)動(dòng)，配合收縮液壓缸，不僅能夠使截割部件產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，還可不停地產(chǎn)生噴霧進(jìn)行降塵?；剞D(zhuǎn)臺(tái)和配電箱位于懸臂式掘進(jìn)機(jī)的后部，回轉(zhuǎn)臺(tái)可通過中心旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)整機(jī)的水平轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)工作面兩側(cè)煤壁的開采；配電箱屬于供電裝置，并且采用了符合礦井生產(chǎn)的防爆處理[3]。

1.2 截割部件的工作原理分析

截割部件主要由截割頭、回轉(zhuǎn)油缸、回轉(zhuǎn)臺(tái)組成。當(dāng)截割臂在工作面呈現(xiàn)左右擺動(dòng)時(shí)，水平油缸的旋轉(zhuǎn)部件將以O(shè)1為旋轉(zhuǎn)中心，通過兩側(cè)的鉸接點(diǎn)完成回轉(zhuǎn)臺(tái)的旋轉(zhuǎn)。在截割部件的回轉(zhuǎn)過程中將產(chǎn)生3個(gè)交接點(diǎn)，分別為O1、O2、O3，如圖2所示。

圖2 截割部件運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)化示意Fig.2 Simplified schematic of cutting component movement

截割部件根據(jù)不同的功率對(duì)旋轉(zhuǎn)角速度進(jìn)行調(diào)整，其中減速器根據(jù)不同的齒數(shù)配比輸出轉(zhuǎn)速。當(dāng)小扭矩輸入時(shí)的轉(zhuǎn)速會(huì)增大，需要遇到較硬的煤層時(shí)，會(huì)將轉(zhuǎn)速降低，實(shí)現(xiàn)大扭矩輸出[4]。因此，根據(jù)不同的地質(zhì)條件調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，要求截割部件有快速的反應(yīng)性能，當(dāng)受到巖石沖擊時(shí)會(huì)產(chǎn)生截割臂的振動(dòng)。這也是引起截割頭的截齒發(fā)生斷裂的關(guān)鍵，同時(shí)也會(huì)引發(fā)主軸故障的主要因素。通過對(duì)截割部件的工作分析，有必要對(duì)截割部件異常的故障信號(hào)特征進(jìn)行提取和決策處理。

2 截割部件故障特性分析及系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

2.1 故障特征信號(hào)分析

截割部件的特征信號(hào)分析主要包括截割頭、減速器、截割電機(jī)3個(gè)部件的故障分析。其中截割頭和減速器容易發(fā)生機(jī)械故障，而截割電機(jī)容易引發(fā)電氣故障。在設(shè)計(jì)狀態(tài)診斷系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)將電氣和機(jī)械故障作為主要的監(jiān)測(cè)對(duì)象[5]。

(1)截割頭故障特性。截割的故障特性主要與轉(zhuǎn)速和軸向截齒的分布組數(shù)有關(guān)。截齒在接觸煤炭時(shí)呈現(xiàn)出一種非線性的力學(xué)關(guān)系，使得截齒產(chǎn)生瞬間的劇烈振動(dòng)。長(zhǎng)時(shí)間作用下截齒會(huì)發(fā)生磨損，如果突然遇到劇烈振動(dòng)，就會(huì)使得截齒折斷或者脫落。主要故障特征為：在面對(duì)相同的地質(zhì)煤層時(shí)，截齒的振動(dòng)頻率具有一定規(guī)律性，呈現(xiàn)出與截割頭旋轉(zhuǎn)周期相同的周期性[6]。

(2)減速器故障特性。截割部件的減速器采用行星減速器，在中心太陽(yáng)齒輪周圍排布多個(gè)行星齒輪組，通過齒輪之間的嚙合，不斷調(diào)整齒數(shù)配比，對(duì)輸出軸的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)整。由于礦井惡劣的工作環(huán)境，將有環(huán)境雜質(zhì)附著于高速旋轉(zhuǎn)的齒輪表面，長(zhǎng)時(shí)間的齒輪旋轉(zhuǎn)將在表面產(chǎn)生磨損和裂紋。當(dāng)齒輪發(fā)生破壞后，就會(huì)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)軸周向的受力不均，從而行星減速器整體將產(chǎn)生振動(dòng)，同時(shí)行星減速器內(nèi)的潤(rùn)滑油溫度將異常升高。主要的故障特征為：振動(dòng)幅值變大，行星減速器軸承的旋轉(zhuǎn)周期將變緩，齒輪所承受的工作載荷異常，同時(shí)產(chǎn)生油溫升高[7]。

(3)截割電機(jī)故障特性。截割電機(jī)是懸臂式掘進(jìn)機(jī)截割機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)設(shè)備。當(dāng)電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)后就會(huì)產(chǎn)生偏心距離，此時(shí)的離心力就會(huì)逐漸增大。當(dāng)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)子進(jìn)行軸向運(yùn)動(dòng)時(shí)，離心力的方向就會(huì)在X、Y軸方向發(fā)生改變，從而對(duì)截割電機(jī)產(chǎn)生了振蕩作用。由于軸承磨損使得兩側(cè)不平衡，會(huì)產(chǎn)生一定的振動(dòng)頻率，通過儀器可檢測(cè)出此時(shí)的振動(dòng)波形為正弦波。因此，容易發(fā)生轉(zhuǎn)子斷條以及繞組異常放電等常見的截割電機(jī)故障?？赏ㄟ^對(duì)繞組內(nèi)部異常電流的檢測(cè)，判斷截割機(jī)構(gòu)的故障形式，檢測(cè)方法主要有三相電流和負(fù)序電流檢測(cè)方法。

2.2 總體方案設(shè)計(jì)

根據(jù)截割頭、減速器、截割電機(jī)故障特性的判斷方法以及特點(diǎn)，對(duì)截割機(jī)構(gòu)運(yùn)行狀態(tài)診斷檢測(cè)系統(tǒng)的總體方案進(jìn)行設(shè)計(jì)。診斷系統(tǒng)的功能主要分為特征提取模塊、診斷系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)。①特征提取模塊對(duì)提取算法有較高的要求，需要與不同的工作狀態(tài)信號(hào)特征相匹配，采用準(zhǔn)確和高效的計(jì)算方法對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，得出運(yùn)行狀態(tài)的區(qū)分度；②診斷系統(tǒng)要求首先滿足診斷系統(tǒng)的可靠性，并且將診斷系統(tǒng)進(jìn)行分層集成化，實(shí)現(xiàn)模塊化管理，并且要具有一定的擴(kuò)展性；③監(jiān)控系統(tǒng)要滿足主要關(guān)鍵參數(shù)信息的監(jiān)測(cè)，主要包括振動(dòng)、溫度、電流等核心參數(shù)[8]。技術(shù)人員要根據(jù)參數(shù)變化，及時(shí)調(diào)整懸臂式掘進(jìn)機(jī)的工作方式。

狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)主要由主控機(jī)的3個(gè)功能單元對(duì)信號(hào)進(jìn)行采集，包括信號(hào)特征提取、狀態(tài)診斷、狀態(tài)顯示單元。根據(jù)截割機(jī)構(gòu)的工作特性，明確信息提取量為振動(dòng)信號(hào)、軸承溫度、定子電流。通過3個(gè)信號(hào)的綜合判斷，可對(duì)懸臂式掘進(jìn)機(jī)截割機(jī)構(gòu)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行綜合診斷，分別為提取信號(hào)選配適宜的傳感器，整體方案設(shè)計(jì)如圖3所示。圖3中的信號(hào)處理裝置不僅完成信號(hào)調(diào)理，還將對(duì)數(shù)模信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。輸出的數(shù)字信號(hào)通過調(diào)制，將實(shí)現(xiàn)幅值的放大或縮小，便于后臺(tái)計(jì)算機(jī)讀取和處理。特征提取單元將對(duì)截止斷裂、軸承磨損等特征向量進(jìn)行分析。在X、Y、Z三個(gè)方向空間內(nèi)，以向量變化為特征提取的依據(jù)。當(dāng)信號(hào)中產(chǎn)生負(fù)序分向量時(shí)，可通過定子電流的不同頻率特征對(duì)部件的工作狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)[9]。監(jiān)控顯示單元以展示清晰的工作圖形為目標(biāo)，將計(jì)算機(jī)處理后的數(shù)字信息在顯示器中進(jìn)行展示。

圖3 截割機(jī)構(gòu)診斷監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案Fig.3 Design of diagnosis and monitoring system of cutting mechanism

3 截割部件仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建立

3.1 平臺(tái)硬件選型

懸臂式掘進(jìn)機(jī)截割部件狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的硬件選型關(guān)系到數(shù)據(jù)信息處理、傳輸、決策的準(zhǔn)確性。當(dāng)診斷系統(tǒng)發(fā)出故障特征信號(hào)后，將通過信號(hào)調(diào)理模塊對(duì)信號(hào)進(jìn)行規(guī)則編譯，由統(tǒng)一的信號(hào)采集卡對(duì)信號(hào)進(jìn)行儲(chǔ)存。診斷系統(tǒng)的硬件組成如圖4所示。

圖4 診斷系統(tǒng)硬件模塊組成Fig.4 Hardware module composition of diagnostic system

采用電測(cè)試傳感器作為信號(hào)測(cè)量的傳感器類型。通過傳感器內(nèi)部的正壓電效應(yīng)，可感知機(jī)械能、電能在振動(dòng)過程中所發(fā)出的電磁波。通過對(duì)診斷信號(hào)頻率的解析，排除了高頻干擾信號(hào)在電磁波圖形中的圖像干擾。其中加速度傳感器為CD-21-S型，溫度傳感儀器為PT100型，定子電流互感器為 HST21型開合式霍爾電流傳感器，并且采用NSM-20型監(jiān)測(cè)儀對(duì)負(fù)序電流進(jìn)行監(jiān)測(cè)[10]。所有的傳感器選擇為本質(zhì)安全型設(shè)備，具有防潮、防火、防爆等安全技術(shù)。圖4中的信號(hào)采集卡為數(shù)據(jù)端口輸出的核心接收部件，要求信號(hào)采集卡的采樣頻率不小于180 Hz。除了采樣頻率的要求，還應(yīng)滿足截割部件信號(hào)特征的采集廣度，選擇PCI-1712L 型信號(hào)采集卡作為硬件模塊信號(hào)收集的采集端口。該型號(hào)的信號(hào)采集卡能同時(shí)實(shí)現(xiàn)16路的數(shù)據(jù)輸入，I/O接口可為68 針SCSI孔形接口，信號(hào)觸發(fā)方式包括預(yù)觸發(fā)、后觸發(fā)、匹配觸發(fā)和延時(shí)觸發(fā)的方式。在信號(hào)采集卡的輸出端設(shè)計(jì)常壓二極管，能夠保證當(dāng)電壓異常時(shí)采集卡不被破壞。

3.2 軟件平臺(tái)搭建

狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件平臺(tái)要與硬件相兼容，通過軟件驅(qū)動(dòng)硬件開展工作。通過軟件的模塊化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了原始模擬信號(hào)的采集、數(shù)據(jù)的寄存、故障特征曲線的記錄、診斷模塊的建立。軟件平臺(tái)的核心是通過對(duì)故障信息特征曲線的識(shí)別并提取曲線數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而達(dá)到運(yùn)行狀態(tài)診斷的目的。軟件設(shè)計(jì)分為前面板程序和后面板程序。前面板程序的核心是要通過可視化的展示，將異常數(shù)據(jù)曲線進(jìn)行圖像展示，如圖5所示。后面板程序是通過電路設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)路徑與測(cè)試報(bào)表、信號(hào)時(shí)域波形儲(chǔ)存器之間的通信聯(lián)系。

圖5 前面板程序設(shè)計(jì)Fig.5 Front panel program design

在設(shè)計(jì)狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件平臺(tái)可分為以下程序進(jìn)行。①設(shè)計(jì)信號(hào)采集程序，分為前面板程序和后面板程序。其中前面板為可視化界面，程序技術(shù)人員可通過前面板的數(shù)據(jù)曲線對(duì)故障特征進(jìn)行判斷。②設(shè)計(jì)振動(dòng)信號(hào)診斷流程圖，主要包括信號(hào)特征的提取和信號(hào)數(shù)據(jù)曲線的診斷過程(圖6)。③設(shè)計(jì)軸承溫度診斷程序。④定子電流信號(hào)診斷系統(tǒng)。各個(gè)系統(tǒng)都涉及到的數(shù)據(jù)算法問題，原有Hilbert-Huang算法是分析數(shù)據(jù)的傳統(tǒng)方法，但是存在2個(gè)算法短板。一方面對(duì)于信號(hào)曲線數(shù)據(jù)中的插值無(wú)法進(jìn)行有效屏蔽，另一方面對(duì)于生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的多條數(shù)據(jù)曲線無(wú)法進(jìn)行有效的辨識(shí)。因此通過MATLAB數(shù)據(jù)處理軟件重新對(duì)程序代碼進(jìn)行優(yōu)化編譯，增加了繪制時(shí)域波形、繪制 FFT 頻譜、構(gòu)造屏蔽信號(hào)、定義訓(xùn)練數(shù)據(jù)矩陣等關(guān)鍵且原有算法程序中沒有的計(jì)算程序。

圖6 截割部件振動(dòng)信號(hào)診斷流程Fig.6 Diagnosis flowchart of vibration signal of cutting component

4 結(jié)果驗(yàn)證

掘進(jìn)機(jī)是大型的、昂貴的設(shè)備，由于受到資金和條件的限制，不能直接用掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，所以，利用其他設(shè)備模擬出掘進(jìn)機(jī)的各種狀態(tài)信號(hào)，進(jìn)而對(duì)設(shè)計(jì)的特征提取算法和故障診斷策略進(jìn)行驗(yàn)證。

4.1 減速器齒輪故障的振動(dòng)信號(hào)模擬仿真

利用X-Y-θ直線電機(jī)(自由度、高精度)來(lái)模擬掘進(jìn)機(jī)截割機(jī)構(gòu)的振動(dòng)信號(hào)，選擇Accelnet作為電機(jī)的控制器，通過設(shè)定控制器程序中X、Y方向上的速度、位移值以及旋轉(zhuǎn)角速度θ的大小來(lái)得到不同的振動(dòng)頻率，從而模擬掘進(jìn)機(jī)截割部件在不同運(yùn)行狀態(tài)下的振動(dòng)信號(hào)，如圖7(a)、圖7(b)、圖7(c)所示。 為了增強(qiáng)模擬信號(hào)的遍歷性，讓電機(jī)在上述各參量附近小幅波動(dòng)，將相應(yīng)的信號(hào)標(biāo)記為相應(yīng)的類別，并進(jìn)行存儲(chǔ)，以便進(jìn)行信號(hào)分析、特征提取和故障診斷。

圖7 截割部件不同故障形式的檢測(cè)波形Fig.7 Detection waveforms of different fault forms of cutting components

4.2 截割電機(jī)轉(zhuǎn)子斷條時(shí)定子電流的模擬仿真

通過簡(jiǎn)易負(fù)序分量過濾器來(lái)代替 NSM-20 負(fù)序電流監(jiān)測(cè)儀，實(shí)驗(yàn)電機(jī)選用Y100-4型三相異步電機(jī)，額定轉(zhuǎn)速為1 430 r/min，額定電壓為380 V。負(fù)序分量過濾器電路設(shè)計(jì)原理如圖8所示。

圖8 負(fù)序分量過濾器電路設(shè)計(jì)原理Fig.8 Circuit design schematic diagram of negative sequence component filter

3個(gè)電流互感器分別測(cè)量定子側(cè) A、B、C 三相電流。 實(shí)驗(yàn)時(shí)，在數(shù)百歐姆范圍內(nèi)調(diào)節(jié)電阻R1、R2的大小使達(dá)到適當(dāng)?shù)闹担≈堤?，則電容C1和 C2的容量會(huì)較大，負(fù)序電壓過濾器的體積和功耗也會(huì)增大；取值太大，則會(huì)增大比例運(yùn)算電路的誤差，影響負(fù)序分量過濾器的精確度。經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)，電阻R1和R2取值為300 Ω，電容C1取值為18.4 μF、電容C2取值為6.13 μF，電阻R3的阻值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于R1、R2的阻值，經(jīng)過反復(fù)調(diào)試，最終取120 kΩ，電容C3取4.14 μF。電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果，示波器上顯示的波形基本為0。從而可以判斷出當(dāng)轉(zhuǎn)子斷鏈時(shí)定子電流的極限數(shù)據(jù)，在測(cè)試系統(tǒng)的波形圖中通過波峰波谷數(shù)據(jù)判斷轉(zhuǎn)子是否有斷條情況。

4.3 軸承溫度信號(hào)模擬實(shí)驗(yàn)

電機(jī)要驅(qū)動(dòng)后面的設(shè)備，在連接處有一小部分軸裸漏在外面，將溫度傳感器插在縫隙處，接觸軸承來(lái)測(cè)量軸承溫度。 調(diào)節(jié)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的負(fù)載大小，分別測(cè)試電機(jī)在負(fù)載正常和負(fù)載過大狀態(tài)下的溫度信號(hào)。在電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行20 min后逐漸極大負(fù)載，加大負(fù)載后軸承溫度系統(tǒng)測(cè)得的溫度變化波形從5 V開始增大，上升到10 V左右。軸承溫度的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)測(cè)試如圖9所示，溫度曲線瞬間發(fā)生變化時(shí)，可判斷出軸承溫度出現(xiàn)了異常情況。

圖9 軸承溫度現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試平臺(tái)Fig.9 Bearing temperature field test platform

5 工程應(yīng)用效果

將懸臂式掘進(jìn)機(jī)截割部件的狀態(tài)診斷系統(tǒng)應(yīng)用于實(shí)際工程中進(jìn)行測(cè)試，整個(gè)測(cè)試周期為6個(gè)月。根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)以及對(duì)一線作業(yè)人員、工程技術(shù)人員的走訪調(diào)查，該系統(tǒng)能夠滿足工程實(shí)際應(yīng)用要求，達(dá)到了穩(wěn)定性、可靠性的工作狀態(tài)，并且能夠?qū)馗畈考漠惓Ｕ駝?dòng)情況和減速器異常溫度進(jìn)行有效和快捷的檢測(cè)。通過聲光報(bào)警的方式，提醒技術(shù)人員及時(shí)采取故障處置措施。建議該狀態(tài)診斷系統(tǒng)在煤礦全行業(yè)進(jìn)行推廣應(yīng)用，并盡快在工程中發(fā)揮作用。

6 結(jié)語(yǔ)

隨著越來(lái)越多現(xiàn)代化、智能化的開采設(shè)備應(yīng)用于綜采工作面，對(duì)于直接接觸煤壁進(jìn)行開采作業(yè)的懸臂式掘進(jìn)機(jī)提出了更高的要求，需要配備各類電氣自動(dòng)化檢測(cè)、監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)懸臂式掘進(jìn)機(jī)的工作狀態(tài)，保障開采過程的安全性和可靠性。針對(duì)懸臂式掘進(jìn)機(jī)截割部件在開采工程中容易出現(xiàn)故障的現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)了一套針對(duì)截割部件的運(yùn)行狀態(tài)診斷系統(tǒng)。根據(jù)截割部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及工作運(yùn)行特性，利用MATLAB仿真軟件對(duì)傳統(tǒng)的故障檢測(cè)數(shù)據(jù)算法進(jìn)行了優(yōu)化，并且完成診斷系統(tǒng)的硬件選型，采用軟件平臺(tái)搭建仿真模擬環(huán)境，建立仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。按照實(shí)際工況條件對(duì)懸臂式掘進(jìn)機(jī)截割部件的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行了檢測(cè)和驗(yàn)證，結(jié)果表明研究成果能夠滿足懸臂式掘進(jìn)機(jī)實(shí)際工況條件的需要，并且為礦井智能化設(shè)備的研發(fā)提供了依據(jù)。