礦井提升機(jī)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(jī)的重要部分，對(duì)提升機(jī)的良好運(yùn)行起到關(guān)鍵作用，只有全面確保技術(shù)規(guī)程，才能實(shí)現(xiàn)其運(yùn)行，確保提升質(zhì)量與安全。減速器在運(yùn)行過(guò)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(yùn)行。故障分析較為復(fù)雜，要利用儀器儀表才能檢測(cè)得到，對(duì)相關(guān)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行小波分析法加強(qiáng)故障判斷，只有這樣，才能實(shí)現(xiàn)故障科學(xué)診斷，維護(hù)設(shè)備的良好運(yùn)行。文章對(duì)減速器故障診斷應(yīng)用問(wèn)題進(jìn)行了探討，為相關(guān)工作的開(kāi)展提供參考。

關(guān)鍵詞：礦井提升機(jī);減速器;故障診斷

中圖分類(lèi)號(hào)：TD534 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? ? ? 文章編號(hào)：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(huì)化發(fā)展和人們生活水平的提高，對(duì)能源的需求量越來(lái)越多，只有全面保證機(jī)械設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，才能全面實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)目標(biāo)，保證能源充足供給。在礦井作業(yè)過(guò)程中，需要依靠提升機(jī)進(jìn)行作業(yè)，提升機(jī)也是礦井開(kāi)采重要設(shè)備之一，礦井提升機(jī)安全和可靠運(yùn)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(shuō)，要全面保證提升機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行，只有提升機(jī)是正常運(yùn)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(guò)程中的安全檢測(cè)至關(guān)重要，所以說(shuō)，要經(jīng)常對(duì)提升機(jī)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(jī)減速器常見(jiàn)故障

1.1 齒輪損傷與失效

齒輪損傷與失效是最為多見(jiàn)的問(wèn)題，主要是減速器相關(guān)部件出現(xiàn)的問(wèn)題，在實(shí)際工作中，故障表現(xiàn)為齒輪呈現(xiàn)了不規(guī)則的開(kāi)裂和斷齒、齒面產(chǎn)生長(zhǎng)期作業(yè)的疲勞，形成齒面損耗變形等問(wèn)題。這些問(wèn)題的產(chǎn)生有著多種成因，有一些齒輪開(kāi)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(wèn)題，同時(shí)，也與人為操作不當(dāng)有直接關(guān)系，齒輪使用中來(lái)自外部應(yīng)力大于內(nèi)部抗拉能力，所以也會(huì)出現(xiàn)開(kāi)裂的情況。設(shè)備使用過(guò)程中，斷齒與機(jī)械設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間高強(qiáng)度運(yùn)行，齒輪與齒輪間就會(huì)產(chǎn)生連續(xù)不斷的摩擦力，時(shí)間久了，齒輪強(qiáng)度就會(huì)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(dòng)摩擦有直接的關(guān)系，除了生廠商問(wèn)題外，還存在輪間潤(rùn)滑不夠，導(dǎo)致齒輪承受應(yīng)力過(guò)多，出現(xiàn)了變形的問(wèn)題。

1.2 軸承損傷與失效

軸承損傷與失效也是多見(jiàn)的問(wèn)題之一，處理不當(dāng)，就會(huì)影響到設(shè)備的運(yùn)行，嚴(yán)重的還會(huì)出現(xiàn)安全責(zé)任事故，這類(lèi)問(wèn)題比較隱蔽，一般從外部很難看見(jiàn)，一定要根據(jù)軸承運(yùn)行情況做進(jìn)一步的確認(rèn)，從運(yùn)行狀態(tài)看，齒輪會(huì)出現(xiàn)不規(guī)則運(yùn)行、軸承振動(dòng)等現(xiàn)象，此時(shí)，就需要利用專(zhuān)業(yè)儀器儀表進(jìn)行相關(guān)的問(wèn)題檢測(cè)，確保及時(shí)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(dòng)影響，如果減速器位移了，則會(huì)影響到箱體的位置，受到一定的擠壓后，箱體也會(huì)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(shí)，減速器箱體吊裝不當(dāng)也會(huì)產(chǎn)生變形。

1.4 潤(rùn)滑油泄漏

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

2 礦井提升機(jī)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(yùn)行，則需要通過(guò)相關(guān)的方法對(duì)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(wèn)題的分析，拿出切實(shí)可行的分析方法。礦井提升機(jī)減速器是重要的設(shè)備之一，在運(yùn)行過(guò)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(duì)復(fù)雜的減速器結(jié)構(gòu)，我們不能僅靠表面觀察來(lái)分析故障，那樣無(wú)法正確分析故障點(diǎn)，也不能準(zhǔn)確的進(jìn)行分析判斷，分析不正確就會(huì)影響到故障的排除，給設(shè)備運(yùn)行帶來(lái)巨大的隱患。設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，如果出現(xiàn)故障，往往會(huì)呈現(xiàn)一些小的問(wèn)題，產(chǎn)生非平穩(wěn)振動(dòng)信號(hào)，就表明設(shè)備出現(xiàn)了一定的問(wèn)題，要及時(shí)采取措施，有效應(yīng)對(duì)，全面做好故障的檢測(cè)與排除。如果使用傳統(tǒng)時(shí)域分析法，是無(wú)法快速進(jìn)行分析的，更難以實(shí)現(xiàn)故障信號(hào)準(zhǔn)確提取和分析，技術(shù)上得不到支持。所以說(shuō)，出現(xiàn)了問(wèn)題，要采用有效診斷方法對(duì)減速器振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行科學(xué)的處理，這樣，才能精準(zhǔn)的對(duì)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(yùn)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(yùn)用，對(duì)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(duì)信號(hào)做進(jìn)一步的明確分析，吸取變換三角基特點(diǎn)，對(duì)短時(shí)傅里葉變換中的時(shí)移窗函數(shù)進(jìn)行綜合性的應(yīng)用，這樣，就能夠充分對(duì)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(shí)間，a為尺度因子，b為時(shí)移參數(shù)。如果a在不斷增大的前提下，小波函數(shù)就會(huì)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(shí)也會(huì)向低頻移動(dòng)。

3 礦井提升機(jī)減速器故障診斷應(yīng)用

3.1 故障的基本情況

我們以實(shí)例進(jìn)行分析，假設(shè)某礦井生產(chǎn)作業(yè)使用了型號(hào)是2JK3.0×1.5的提升機(jī)設(shè)備，配備型號(hào)是ZSY630的減速器，使用這類(lèi)設(shè)備在礦井下運(yùn)行，重點(diǎn)運(yùn)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(dòng)機(jī)等，通過(guò)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，全面帶動(dòng)聯(lián)軸器產(chǎn)生機(jī)械運(yùn)動(dòng)，而主軸裝置經(jīng)聯(lián)軸器輸出軸帶動(dòng)下產(chǎn)生勻速運(yùn)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(wèn)題，需要在設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，全面采取相關(guān)的數(shù)據(jù)，使用精密儀器對(duì)設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行科學(xué)的檢測(cè)，要把儀器放到指定位置，這樣就能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，對(duì)真實(shí)振動(dòng)信號(hào)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(yùn)行情況，儀器需要放置在電動(dòng)機(jī)軸承座和齒輪傳動(dòng)等振動(dòng)明顯位置，這樣，才能采集到有用的信號(hào)，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(jì)幾個(gè)點(diǎn)位，多點(diǎn)位進(jìn)行信號(hào)的收集，比如在與軸承座連接剛度較高位置做信號(hào)檢測(cè)等。要根據(jù)轉(zhuǎn)動(dòng)的情況，做好齒輪傳動(dòng)位置記錄，確保測(cè)量精準(zhǔn)，這樣，獲得的檢測(cè)結(jié)果才符合實(shí)際工況要求。用BZ-8710A便攜式測(cè)振儀，提前做好設(shè)備檢測(cè)，保證性能良好，通過(guò)對(duì)振動(dòng)速度均方根值檢測(cè)，獲得設(shè)備不同方向振動(dòng)烈度大小。通過(guò)有效的減速器故障分析，全面提取故障類(lèi)型、位置，確保不安全因素得到及時(shí)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(cè)點(diǎn)振動(dòng)加速器時(shí)域波形信號(hào)進(jìn)行分析，全面做好故障的診斷，經(jīng)過(guò)傅里葉變換能夠全面的獲得頻域波形信號(hào)狀態(tài)。在實(shí)際的檢測(cè)過(guò)程中，面對(duì)的情況更加復(fù)雜，也就是說(shuō)，在設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，所獲取的數(shù)據(jù)是多變的，時(shí)域波形和頻域波形相對(duì)雜亂，無(wú)法快速正確的從中獲得故障頻率、幅值等有價(jià)值的信息，這也就給分析造成了一定的難度。通過(guò)小波分析法進(jìn)行信號(hào)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(duì)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(shí)現(xiàn)了振動(dòng)信號(hào)三層分解，一層是信號(hào)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(duì)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(dòng)信號(hào)做全面系統(tǒng)分析，能夠進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)減速器一級(jí)齒輪副齒輪存在的一般性故障。進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，需要對(duì)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(shí)，還需要做精細(xì)的分析。對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行更加明確的診斷，通過(guò)故障進(jìn)一步的分析發(fā)現(xiàn)，提升機(jī)長(zhǎng)期超負(fù)荷運(yùn)行，這種狀態(tài)下，設(shè)備很難不出現(xiàn)問(wèn)題，這就直接造成了齒輪強(qiáng)度和承載能力不斷降低，小毛病變成了大問(wèn)題，最終引發(fā)設(shè)備整體故障。所以說(shuō)，小波分析法能夠快速精準(zhǔn)的對(duì)減速器異常噪聲和振動(dòng)現(xiàn)象進(jìn)才分析。對(duì)振動(dòng)烈度信號(hào)做同態(tài)解調(diào)，由此得到故障問(wèn)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(duì)問(wèn)題點(diǎn)做好問(wèn)題解決，及時(shí)處理好減速器故障，確保設(shè)備良好運(yùn)轉(zhuǎn)，有效避免安全問(wèn)題再次出現(xiàn)。齒面疲勞時(shí)，如果時(shí)間不長(zhǎng)，可通過(guò)打磨圓滑點(diǎn)蝕坑邊緣方法做好性能上的提升，進(jìn)一步改進(jìn)運(yùn)行效果，通過(guò)減少齒輪間磨損，保證運(yùn)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(wèn)題擴(kuò)散，需要用硬齒面齒輪對(duì)齒輪承載能力做全面提升，維護(hù)齒輪強(qiáng)度，適合高負(fù)荷運(yùn)行條件。與廠家聯(lián)絡(luò)，保證齒輪材料質(zhì)量，選擇強(qiáng)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(yǔ)

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(shí)到減速器的危害，加強(qiáng)對(duì)減速器常見(jiàn)故障控制，通過(guò)合理科學(xué)的分析，收集振動(dòng)信號(hào)，精準(zhǔn)分析設(shè)備故障類(lèi)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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