李寶剛
摘要:煤礦綜采中采煤機(jī)是關(guān)鍵設(shè)備,高強(qiáng)度、高可靠性為采煤機(jī)發(fā)展方向,齒輪箱則是關(guān)鍵部件,易出現(xiàn)故障問題,需合理應(yīng)用故障診斷技術(shù),降低機(jī)械磨損率?;诖?,文章以采煤機(jī)搖臂齒輪箱結(jié)構(gòu)為切入點(diǎn),分析故障診斷技術(shù)包含定期檢查法、鐵譜分析法、經(jīng)驗(yàn)判斷法、振動(dòng)分析法,以此為基礎(chǔ),提出故障診斷防治措施,從而為相關(guān)工作者提供參考。
關(guān)鍵詞:采煤機(jī);搖臂齒輪箱;故障診斷技術(shù)
前言:
我國(guó)每年煤炭產(chǎn)銷量超出30億噸,大量煤炭生產(chǎn)設(shè)備用于煤炭開采中,特別是采煤機(jī),作為重要煤炭生產(chǎn)設(shè)備增量迅速,設(shè)備愈發(fā)先進(jìn),產(chǎn)量也隨之增大,高昂的設(shè)備價(jià)格增加了維護(hù)費(fèi)用。但是,我國(guó)采煤機(jī)檢修中,仍處于搶修、到期大修、日常檢修等階段,消耗諸多物力、人力,卻未能達(dá)到預(yù)期效果,主要是由于故障估計(jì)及準(zhǔn)備不足,操作易造成設(shè)備和人員二次損壞,增加經(jīng)濟(jì)損失。因此,以采煤機(jī)搖臂齒輪箱為例,應(yīng)當(dāng)采取合理故障診斷技術(shù),提高設(shè)備維護(hù)質(zhì)量。
一、采煤機(jī)搖臂齒輪箱結(jié)構(gòu)
采煤機(jī)搖臂齒輪箱多用于煤礦、礦山,搖臂齒輪箱結(jié)構(gòu)復(fù)雜,分為17個(gè)齒輪與7個(gè)軸,2個(gè)行星減速機(jī)構(gòu)和32個(gè)軸承構(gòu)成,內(nèi)部齒輪均為直齒輪,且由直齒輪構(gòu)成兩套行星減速。而使用軸承類型多,包含圓柱軸承、深溝球軸承、圓錐軸承,惰輪區(qū)使用圓柱軸承,高速區(qū)使用深溝球軸承,低速區(qū)應(yīng)用圓錐軸承,按照能量守恒定律,齒輪轉(zhuǎn)速低、負(fù)載大,軸承則需要承受更大壓力,高速則代表高消耗和高磨損,由于整體礦山環(huán)境惡劣性和復(fù)雜性原因,導(dǎo)致?lián)u臂齒輪箱易發(fā)生故障,加上操作因素,采煤機(jī)損壞嚴(yán)重,見圖1。
二、采煤機(jī)搖臂齒輪箱故障診斷技術(shù)
1.定期檢查法
該故障診斷技術(shù),要求煤礦企業(yè)成立專業(yè)檢查小組,小組人員定量、定時(shí)檢修機(jī)器,經(jīng)過月檢與年檢的方式,發(fā)現(xiàn)采煤機(jī)可能產(chǎn)生的問題,采取相應(yīng)方式改正,檢修中需關(guān)閉使用、運(yùn)行的設(shè)備,會(huì)中斷煤礦生產(chǎn),對(duì)煤炭生產(chǎn)效率造成影響。并且,員工拆卸設(shè)備檢修及其內(nèi)部部件時(shí),也會(huì)導(dǎo)致外部雜質(zhì)進(jìn)入精密部分,污染企業(yè)設(shè)備,對(duì)設(shè)備后續(xù)運(yùn)行造成制約。
2.鐵譜分析法
該方法需要定期提取搖臂齒輪箱內(nèi)潤(rùn)滑油,利用鐵譜分析技術(shù)和正常數(shù)據(jù)加以對(duì)比,判斷可能發(fā)生的狀態(tài)。例如,分析潤(rùn)滑油磨損雜質(zhì),判斷搖臂齒輪箱工作情況,故障判斷精度高,故障判斷準(zhǔn)確,能夠提前預(yù)防可能出現(xiàn)的故障,卻存在適用范圍小,無法獲得良好診斷故障作用的問題。
3.經(jīng)驗(yàn)判斷法
該方法需要員工能夠熟練掌握機(jī)器各種狀態(tài)、參數(shù)情況,通過對(duì)設(shè)備進(jìn)行測(cè)、摸、問、查的步驟,發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常問題。具體操作中,操作人員發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障后,查看日常使用設(shè)備記錄,經(jīng)過對(duì)齒輪箱作用、材料、結(jié)構(gòu)、運(yùn)轉(zhuǎn)、受力等分析,篩查重點(diǎn),尋找問題,采取多方分析、對(duì)比發(fā)現(xiàn)問題,采取綜合判斷方式明確故障位置,做好處理工作。但是,該方式處理設(shè)備時(shí)間較長(zhǎng),無法精準(zhǔn)判斷故障位置,易產(chǎn)生人工誤判的情況,導(dǎo)致設(shè)備難以及時(shí)修理,對(duì)后期應(yīng)用造成影響。
4.振動(dòng)分析法
采煤機(jī)搖臂齒輪箱故障診斷中,振動(dòng)分析能夠探查齒輪工作狀態(tài),或是對(duì)齒輪異常工作狀態(tài)進(jìn)行精密診斷的方式,采取沖擊脈沖、噪聲診斷、振平診斷的方式根據(jù)齒輪振動(dòng)強(qiáng)度判斷齒輪是否正常工作,且按照判斷標(biāo)準(zhǔn)的指標(biāo)差異,可分為相對(duì)值判斷和絕對(duì)值判斷。
三、采煤機(jī)搖臂齒輪箱故障防治措施
1.故障處理
采煤機(jī)搖臂齒輪箱應(yīng)用診斷技術(shù)可全方位、多角度了解設(shè)備運(yùn)行情況,明確故障問題與原因,可根據(jù)故障機(jī)理進(jìn)行處理。具體如下:
(1)齒輪箱故障振動(dòng)。在搖臂齒輪箱運(yùn)行中,易出現(xiàn)故障問題,需根據(jù)機(jī)械振動(dòng)原理加以分析,齒輪箱傳動(dòng)系統(tǒng)包含齒輪副、箱體、軸承、軸這四部分,還有聯(lián)軸器、負(fù)載及原動(dòng)機(jī)等,構(gòu)成非線性機(jī)械振動(dòng)系統(tǒng)。故障診斷中,需分析齒輪系統(tǒng)振動(dòng)動(dòng)態(tài)機(jī)理及故障失效形式,結(jié)合工作要求完成調(diào)整。
(2)滾動(dòng)軸承故障。搖臂齒輪箱滾動(dòng)軸承出現(xiàn)故障對(duì)設(shè)備運(yùn)行具有重要影響,引發(fā)振動(dòng)原因在于自身結(jié)構(gòu)特性及滾動(dòng)軸承故障,出現(xiàn)損傷性故障和磨損性故障情況,損傷性故障多存在于軸承元件表面,具有突發(fā)性特點(diǎn),危險(xiǎn)性高,難以準(zhǔn)確判斷初期癥狀,磨損類故障則存在較強(qiáng)漸變性,能夠?qū)L動(dòng)軸承故障趨勢(shì)反映出來,研究人員應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)注意。
(3)振動(dòng)信號(hào)頻譜特征。搖臂齒輪箱產(chǎn)生故障后,故障激勵(lì)導(dǎo)致齒輪振動(dòng)信號(hào)不斷增加沖擊能量,可在頻譜中體現(xiàn)此類故障特征。所以,人員需做好采煤機(jī)搖臂齒輪箱的振動(dòng)信號(hào)頻譜特征分析工作,根據(jù)結(jié)構(gòu)形式、運(yùn)行操作環(huán)境、材料和熱處理等模式劃分故障類型,齒面磨損、狀態(tài)正常的故障,斷齒故障、齒形誤差、軸承脫落等信號(hào)進(jìn)行譜譜特征分析,能夠獲得齒輪箱故障原因,提高診斷故障水平。
2.預(yù)防措施
(1)選擇恰當(dāng)材料
在搖臂齒輪箱生產(chǎn)中,材料組成與人體相同,只有擁有強(qiáng)健體魄方能減少生病幾率,設(shè)備需要使用高質(zhì)量材料,方能減少發(fā)生故障概率。而選擇搖臂齒輪箱材料時(shí),應(yīng)秉持經(jīng)濟(jì)性、質(zhì)量高的原則,結(jié)合使用齒輪箱環(huán)境特點(diǎn),針對(duì)性選擇材料,需保證制作材料的剛性、韌性符合設(shè)備作業(yè)需求,還要考慮齒輪箱運(yùn)行密閉性。
(2)監(jiān)測(cè)設(shè)備狀態(tài)
現(xiàn)階段,設(shè)備管理中監(jiān)測(cè)設(shè)備狀態(tài)作用愈發(fā)重要,各生產(chǎn)單位、各行業(yè)均明確監(jiān)測(cè)關(guān)鍵設(shè)備重要性,以此了解設(shè)備運(yùn)行狀態(tài),建掃非計(jì)劃設(shè)備停機(jī)時(shí)間,優(yōu)化使用設(shè)備效率,保證生產(chǎn)安全,提高經(jīng)濟(jì)效益。采煤機(jī)由于工作環(huán)境復(fù)雜的特點(diǎn),監(jiān)測(cè)搖臂齒輪箱狀態(tài)主要是采取油液鐵
譜分析方式,以此分析油液內(nèi)是否出現(xiàn)異常磨損顆粒,及其磨損輕重情況,以此判斷搖臂齒輪箱狀態(tài)。此過程中,嚴(yán)格執(zhí)行點(diǎn)檢信息化工作,發(fā)現(xiàn)采煤機(jī)搖臂齒輪箱狀態(tài),監(jiān)測(cè)設(shè)備狀態(tài),引入機(jī)械振動(dòng)檢測(cè),采集振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行處理分析,確定齒輪箱工況狀態(tài)。
(3)加強(qiáng)地質(zhì)勘察
采煤機(jī)由于工作負(fù)荷大,主要是由于地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)多變性和復(fù)雜性,對(duì)于巖層巖體強(qiáng)度影響較大,通常會(huì)造成巖體變化,巖體強(qiáng)度如果驟增,會(huì)損傷軸承與齒輪,大部分情況下?lián)p傷無法修復(fù)。所以,為避免軸承與齒輪產(chǎn)生損傷,需注重地質(zhì)結(jié)構(gòu)勘察,每次運(yùn)行采煤機(jī)工作簽,均需要細(xì)致勘察煤礦挖掘開采底層,明確巖層地下構(gòu)造,檢測(cè)中如果發(fā)現(xiàn)地下巖層出現(xiàn)特殊構(gòu)造,需采取相應(yīng)處理方式,完成處理前采煤機(jī)需停止工作。
(4)提高設(shè)計(jì)水平
采煤機(jī)搖臂齒輪箱故障不僅在于工作環(huán)境及工作強(qiáng)度影響,也和制作搖臂采煤機(jī)的材料、環(huán)境等存在聯(lián)系,保證制作材料較高質(zhì)量,人員擁有較高制作水平,能夠提高搖臂齒輪箱自身抗故障水平。所以,在搖臂齒輪箱故障規(guī)避中,可從制作環(huán)境、設(shè)計(jì)水平切入,通過對(duì)產(chǎn)生搖臂齒輪箱故障原因的深入分析,確定搖臂齒輪箱內(nèi)咬合齒輪情況,根據(jù)機(jī)械自身物理反應(yīng),采取亞表面分析方模式,采集搖臂齒輪箱物理運(yùn)行作家狀態(tài)信息,對(duì)易出現(xiàn)故障的位置,采取針對(duì)性設(shè)計(jì)方式,提高選用材料質(zhì)量,增強(qiáng)設(shè)計(jì)水平,保證使用搖臂齒輪箱穩(wěn)定性與耐久性。
(5)科學(xué)使用維護(hù)
采煤機(jī)搖臂齒輪箱需做好故障分析及設(shè)計(jì)處理工作,使用過程中也要保證運(yùn)行正確性,采取科學(xué)維護(hù)方式,延長(zhǎng)使用設(shè)備壽命,減少故障概率。人員可合理調(diào)控齒輪箱工作時(shí)間及強(qiáng)度,降低齒輪工作負(fù)荷水平。還要做好日常維護(hù)工作,提高齒輪箱維護(hù)頻率,利用高水平維修、診斷技術(shù),通過日常巡檢、定期檢修維護(hù)的方式,減少磨損齒輪情況。并且,通過合理應(yīng)用診斷技術(shù),預(yù)測(cè)性、前瞻性分析故障可能出現(xiàn)位置,減少發(fā)生故障率,優(yōu)化齒輪箱質(zhì)量。
總結(jié):綜上所述,采煤機(jī)搖臂齒輪運(yùn)行中,提高故障診斷質(zhì)量對(duì)設(shè)備工作效能具有重要意義,以現(xiàn)有故障診斷情況而言,仍有提升空間。因此,煤礦企業(yè)生產(chǎn)中,不僅需根據(jù)故障診斷結(jié)果進(jìn)行故障處理,還應(yīng)當(dāng)明確診斷搖臂齒輪箱故障重要性,通過選擇恰當(dāng)材料、監(jiān)測(cè)設(shè)備狀態(tài)、加強(qiáng)地質(zhì)勘察、提高設(shè)計(jì)水平、科學(xué)使用維護(hù)的方式,加強(qiáng)日常維修管理,從而提高采煤機(jī)運(yùn)行質(zhì)量。
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