煤礦掘進(jìn)機(jī)軸承故障快速診斷系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

馬 雷

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)寺河煤礦，山西 晉城 048000）

引言

在煤礦井下巷道掘進(jìn)過程中，掘進(jìn)機(jī)是非常重要的機(jī)械設(shè)備，而在掘進(jìn)機(jī)中軸承發(fā)揮著非常重要的作用，其性能的優(yōu)劣直接決定掘進(jìn)機(jī)的工作效率，為此需要對掘進(jìn)機(jī)軸承的問題進(jìn)行分析。以某掘進(jìn)機(jī)軸承為研究對象，從而可以設(shè)計(jì)出掘進(jìn)機(jī)軸承故障診斷系統(tǒng)，同時(shí)對掘進(jìn)機(jī)軸承故障進(jìn)行診斷，這樣能夠有效地降低軸承故障率，優(yōu)化軸承的性能。

1 掘進(jìn)機(jī)軸承故障診斷系統(tǒng)功能需求

為了達(dá)到工業(yè)設(shè)備的智能化的需要，因此掘進(jìn)機(jī)軸承故障診斷系統(tǒng)必須實(shí)現(xiàn)診斷結(jié)果的可視化、檢測結(jié)果準(zhǔn)確性、便于工作人員操作等功能。工作人員在進(jìn)行系統(tǒng)操作時(shí)，都設(shè)定有相應(yīng)的權(quán)限，而普通用戶在進(jìn)行操作系統(tǒng)時(shí)，僅僅能夠?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行操作以及查看，而相應(yīng)的管理人員可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息錄入、處理數(shù)據(jù)以及傳輸信息、軸承故障診斷、修改參數(shù)、故障診斷操作記錄、查看故障等等功能[1-2]。該故障診斷系統(tǒng)包括：用戶注冊單元、用戶登錄單元、數(shù)據(jù)讀取單元、軸承故障診斷單元、操作記錄單元等。其中，數(shù)據(jù)讀取單元與數(shù)據(jù)讀取單元向匹配，數(shù)據(jù)處理時(shí)可以實(shí)現(xiàn)對相關(guān)性進(jìn)行分析以及屬性簡約單元，軸承故障診斷可以與集成學(xué)習(xí)故障診斷以及相應(yīng)的非邏輯回歸故障診斷單元進(jìn)行對應(yīng)。

2 掘進(jìn)機(jī)軸承故障診斷系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)

經(jīng)過對掘進(jìn)機(jī)軸承故障進(jìn)行分析，同時(shí)依據(jù)軸承故障診斷需求問題，從而設(shè)計(jì)出如圖1所示的掘進(jìn)機(jī)軸承故障診斷系統(tǒng)控制單元。

通過分析圖1可以發(fā)現(xiàn)，該掘進(jìn)機(jī)軸承故障診斷系統(tǒng)包括用戶注冊單元、數(shù)據(jù)讀取單元、軸承故障診斷單元、數(shù)據(jù)傳輸單元、故障診斷操作單元等等。該系統(tǒng)能夠?qū)蜻M(jìn)機(jī)軸承故障進(jìn)行診斷，同時(shí)實(shí)現(xiàn)可視化操作。

圖1 掘進(jìn)機(jī)軸承故障診斷系統(tǒng)控制單元

掘進(jìn)機(jī)軸承故障診斷系統(tǒng)按照功能可以劃分為：數(shù)據(jù)展示與用戶操作層、業(yè)務(wù)模塊邏輯設(shè)計(jì)層、數(shù)據(jù)存儲和傳輸層等四層。其中在數(shù)據(jù)展示與用戶操作層設(shè)置了數(shù)據(jù)展示、用戶注冊以及相應(yīng)的用戶登錄等[3]。在業(yè)務(wù)模塊控制層中設(shè)置了用戶區(qū)分、功能分配、代碼調(diào)度。業(yè)務(wù)單元邏輯設(shè)計(jì)層設(shè)置了用戶管理、信息錄入以及處理單元、掘進(jìn)機(jī)軸承故障診斷等。在數(shù)據(jù)存儲和傳輸層中設(shè)置有如下功能：實(shí)現(xiàn)用戶信息的記錄、記錄軸承故障診斷信息、對軸承故障診斷操作進(jìn)行記錄。

3 掘進(jìn)機(jī)軸承故障診斷系統(tǒng)人機(jī)登錄界面及故障診斷

通過分析掘進(jìn)機(jī)軸承故障診斷系統(tǒng)功能需求、功能單元以及相應(yīng)的設(shè)計(jì)總體方案，與此同時(shí)結(jié)合數(shù)值計(jì)算以及MATLAB、Visual Basic、Java等軟件進(jìn)行分析和軸承故診斷系統(tǒng)，進(jìn)而設(shè)計(jì)出故障診斷系統(tǒng)人機(jī)登錄界面。

下頁圖2表示相應(yīng)的掘進(jìn)機(jī)軸承故障診斷系統(tǒng)人機(jī)登入頁面，通過分析該頁面可以發(fā)現(xiàn)其包括如下幾個(gè)操作按鈕：用戶注冊、用戶登錄、程序開始、程序暫停。在該界面新用戶可以進(jìn)行登入注冊，以及能夠在登入界面進(jìn)行系統(tǒng)登錄[4-5]。用戶可以通過操作開始與停止按鈕實(shí)現(xiàn)軸承故障診斷故障系統(tǒng)的運(yùn)行與停頓操作。

圖2掘進(jìn)機(jī)軸承故障診斷系統(tǒng)人機(jī)操作界面情況圖

圖3 表示掘進(jìn)機(jī)軸承故障診斷系統(tǒng)故障選項(xiàng)介紹。通過分析圖3可以發(fā)現(xiàn)，該系統(tǒng)主要包括如下幾個(gè)單元：故障現(xiàn)象、故障原因列表、故障排隊(duì)等。經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)掘進(jìn)機(jī)軸承故障主要表現(xiàn)為如下幾個(gè)方面：塑性變形、磨損、膠合、斷裂、疲勞剝落、銹蝕、電蝕等。

圖3 掘進(jìn)機(jī)軸承診斷系統(tǒng)故障選項(xiàng)圖

為了便于更好地對掘進(jìn)機(jī)故障診斷，通?？梢约尤肟梢暬牟僮?，如圖4所示。通過分析圖4可以看出，該系統(tǒng)能夠錄入軸承數(shù)據(jù)，同時(shí)該系統(tǒng)設(shè)置的軟件能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行處理以及信息交互，進(jìn)而該系統(tǒng)可以依據(jù)數(shù)據(jù)類型對不同的軸承故障進(jìn)行診斷，接著經(jīng)過將處理之后的數(shù)據(jù)與圖片庫進(jìn)行比較將軸承故障類型與圖片上傳可視化區(qū)域，從而實(shí)現(xiàn)故障可視化。與此同時(shí)，可以將軸承故障記憶在系統(tǒng)中，便于后續(xù)信息的查詢以及比較。

圖4 掘進(jìn)機(jī)軸承故障診斷系統(tǒng)故障診斷界面圖

4 結(jié)語

由于當(dāng)前在對掘進(jìn)機(jī)軸承進(jìn)行診斷的過程中表現(xiàn)出診斷難度大、診斷效率低以及不可可視化等缺點(diǎn)，因此以大數(shù)據(jù)、數(shù)值計(jì)算軟件以及編程軟件等設(shè)計(jì)掘進(jìn)機(jī)軸承故障診斷系統(tǒng)。經(jīng)過實(shí)踐發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)可以便捷、準(zhǔn)確以及可視化的對掘進(jìn)機(jī)軸承故障進(jìn)行診斷，同時(shí)能夠方便發(fā)現(xiàn)軸承故障，極大地縮短了掘進(jìn)機(jī)軸承故障維修時(shí)間，及時(shí)便于工作人員對軸承故障進(jìn)行維護(hù)。