采煤機搖臂齒輪箱故障診斷技術分析

李寶剛

摘要：煤礦綜采中采煤機是關鍵設備，高強度、高可靠性為采煤機發展方向，齒輪箱則是關鍵部件，易出現故障問題，需合理應用故障診斷技術，降低機械磨損率。基于此，文章以采煤機搖臂齒輪箱結構為切入點，分析故障診斷技術包含定期檢查法、鐵譜分析法、經驗判斷法、振動分析法，以此為基礎，提出故障診斷防治措施，從而為相關工作者提供參考。

關鍵詞：采煤機;搖臂齒輪箱;故障診斷技術

前言：

我國每年煤炭產銷量超出30億噸，大量煤炭生產設備用于煤炭開采中，特別是采煤機，作為重要煤炭生產設備增量迅速，設備愈發先進，產量也隨之增大，高昂的設備價格增加了維護費用。但是，我國采煤機檢修中，仍處于搶修、到期大修、日常檢修等階段，消耗諸多物力、人力，卻未能達到預期效果，主要是由于故障估計及準備不足，操作易造成設備和人員二次損壞，增加經濟損失。因此，以采煤機搖臂齒輪箱為例，應當采取合理故障診斷技術，提高設備維護質量。

一、采煤機搖臂齒輪箱結構

采煤機搖臂齒輪箱多用于煤礦、礦山，搖臂齒輪箱結構復雜，分為17個齒輪與7個軸，2個行星減速機構和32個軸承構成，內部齒輪均為直齒輪，且由直齒輪構成兩套行星減速。而使用軸承類型多，包含圓柱軸承、深溝球軸承、圓錐軸承，惰輪區使用圓柱軸承，高速區使用深溝球軸承，低速區應用圓錐軸承，按照能量守恒定律，齒輪轉速低、負載大，軸承則需要承受更大壓力，高速則代表高消耗和高磨損，由于整體礦山環境惡劣性和復雜性原因，導致搖臂齒輪箱易發生故障，加上操作因素，采煤機損壞嚴重，見圖1。

二、采煤機搖臂齒輪箱故障診斷技術

1.定期檢查法

該故障診斷技術，要求煤礦企業成立專業檢查小組，小組人員定量、定時檢修機器，經過月檢與年檢的方式，發現采煤機可能產生的問題，采取相應方式改正，檢修中需關閉使用、運行的設備，會中斷煤礦生產，對煤炭生產效率造成影響。并且，員工拆卸設備檢修及其內部部件時，也會導致外部雜質進入精密部分，污染企業設備，對設備后續運行造成制約。

2.鐵譜分析法

該方法需要定期提取搖臂齒輪箱內潤滑油，利用鐵譜分析技術和正常數據加以對比，判斷可能發生的狀態。例如，分析潤滑油磨損雜質，判斷搖臂齒輪箱工作情況，故障判斷精度高，故障判斷準確，能夠提前預防可能出現的故障，卻存在適用范圍小，無法獲得良好診斷故障作用的問題。

3.經驗判斷法

該方法需要員工能夠熟練掌握機器各種狀態、參數情況，通過對設備進行測、摸、問、查的步驟，發現設備異常問題。具體操作中，操作人員發現設備故障后，查看日常使用設備記錄，經過對齒輪箱作用、材料、結構、運轉、受力等分析，篩查重點，尋找問題，采取多方分析、對比發現問題，采取綜合判斷方式明確故障位置，做好處理工作。但是，該方式處理設備時間較長，無法精準判斷故障位置，易產生人工誤判的情況，導致設備難以及時修理，對后期應用造成影響。

4.振動分析法

采煤機搖臂齒輪箱故障診斷中，振動分析能夠探查齒輪工作狀態，或是對齒輪異常工作狀態進行精密診斷的方式，采取沖擊脈沖、噪聲診斷、振平診斷的方式根據齒輪振動強度判斷齒輪是否正常工作，且按照判斷標準的指標差異，可分為相對值判斷和絕對值判斷。

三、采煤機搖臂齒輪箱故障防治措施

1.故障處理

采煤機搖臂齒輪箱應用診斷技術可全方位、多角度了解設備運行情況，明確故障問題與原因，可根據故障機理進行處理。具體如下：

（1）齒輪箱故障振動。在搖臂齒輪箱運行中，易出現故障問題，需根據機械振動原理加以分析，齒輪箱傳動系統包含齒輪副、箱體、軸承、軸這四部分，還有聯軸器、負載及原動機等，構成非線性機械振動系統。故障診斷中，需分析齒輪系統振動動態機理及故障失效形式，結合工作要求完成調整。

（2）滾動軸承故障。搖臂齒輪箱滾動軸承出現故障對設備運行具有重要影響，引發振動原因在于自身結構特性及滾動軸承故障，出現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，具有突發性特點，危險性高，難以準確判斷初期癥狀，磨損類故障則存在較強漸變性，能夠將滾動軸承故障趨勢反映出來，研究人員應當加強注意。

（3）振動信號頻譜特征。搖臂齒輪箱產生故障后，故障激勵導致齒輪振動信號不斷增加沖擊能量，可在頻譜中體現此類故障特征。所以，人員需做好采煤機搖臂齒輪箱的振動信號頻譜特征分析工作，根據結構形式、運行操作環境、材料和熱處理等模式劃分故障類型，齒面磨損、狀態正常的故障，斷齒故障、齒形誤差、軸承脫落等信號進行譜譜特征分析，能夠獲得齒輪箱故障原因，提高診斷故障水平。

2.預防措施

（1）選擇恰當材料

在搖臂齒輪箱生產中，材料組成與人體相同，只有擁有強健體魄方能減少生病幾率，設備需要使用高質量材料，方能減少發生故障概率。而選擇搖臂齒輪箱材料時，應秉持經濟性、質量高的原則，結合使用齒輪箱環境特點，針對性選擇材料，需保證制作材料的剛性、韌性符合設備作業需求，還要考慮齒輪箱運行密閉性。

（2）監測設備狀態

現階段，設備管理中監測設備狀態作用愈發重要，各生產單位、各行業均明確監測關鍵設備重要性，以此了解設備運行狀態，建掃非計劃設備停機時間，優化使用設備效率，保證生產安全，提高經濟效益。采煤機由于工作環境復雜的特點，監測搖臂齒輪箱狀態主要是采取油液鐵

譜分析方式，以此分析油液內是否出現異常磨損顆粒，及其磨損輕重情況，以此判斷搖臂齒輪箱狀態。此過程中，嚴格執行點檢信息化工作，發現采煤機搖臂齒輪箱狀態，監測設備狀態，引入機械振動檢測，采集振動信號進行處理分析，確定齒輪箱工況狀態。

（3）加強地質勘察

采煤機由于工作負荷大，主要是由于地下地質結構多變性和復雜性，對于巖層巖體強度影響較大，通常會造成巖體變化，巖體強度如果驟增，會損傷軸承與齒輪，大部分情況下損傷無法修復。所以，為避免軸承與齒輪產生損傷，需注重地質結構勘察，每次運行采煤機工作簽，均需要細致勘察煤礦挖掘開采底層，明確巖層地下構造，檢測中如果發現地下巖層出現特殊構造，需采取相應處理方式，完成處理前采煤機需停止工作。

（4）提高設計水平

采煤機搖臂齒輪箱故障不僅在于工作環境及工作強度影響，也和制作搖臂采煤機的材料、環境等存在聯系，保證制作材料較高質量，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避中，可從制作環境、設計水平切入，通過對產生搖臂齒輪箱故障原因的深入分析，確定搖臂齒輪箱內咬合齒輪情況，根據機械自身物理反應，采取亞表面分析方模式，采集搖臂齒輪箱物理運行作家狀態信息，對易出現故障的位置，采取針對性設計方式，提高選用材料質量，增強設計水平，保證使用搖臂齒輪箱穩定性與耐久性。

（5）科學使用維護

采煤機搖臂齒輪箱需做好故障分析及設計處理工作，使用過程中也要保證運行正確性，采取科學維護方式，延長使用設備壽命，減少故障概率。人員可合理調控齒輪箱工作時間及強度，降低齒輪工作負荷水平。還要做好日常維護工作，提高齒輪箱維護頻率，利用高水平維修、診斷技術，通過日常巡檢、定期檢修維護的方式，減少磨損齒輪情況。并且，通過合理應用診斷技術，預測性、前瞻性分析故障可能出現位置，減少發生故障率，優化齒輪箱質量。

總結：綜上所述，采煤機搖臂齒輪運行中，提高故障診斷質量對設備工作效能具有重要意義，以現有故障診斷情況而言，仍有提升空間。因此，煤礦企業生產中，不僅需根據故障診斷結果進行故障處理，還應當明確診斷搖臂齒輪箱故障重要性，通過選擇恰當材料、監測設備狀態、加強地質勘察、提高設計水平、科學使用維護的方式，加強日常維修管理，從而提高采煤機運行質量。

參考文獻

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