李宝刚

摘要：煤矿综采中采煤机是关键设备，高强度、高可靠性为采煤机发展方向，齿轮箱则是关键部件，易出现故障问题，需合理应用故障诊断技术，降低机械磨损率。基于此，文章以采煤机摇臂齿轮箱结构为切入点，分析故障诊断技术包含定期检查法、铁谱分析法、经验判断法、振动分析法，以此为基础，提出故障诊断防治措施，从而为相关工作者提供参考。

关键词：采煤机;摇臂齿轮箱;故障诊断技术

前言：

我国每年煤炭产销量超出30亿吨，大量煤炭生产设备用于煤炭开采中，特别是采煤机，作为重要煤炭生产设备增量迅速，设备愈发先进，产量也随之增大，高昂的设备价格增加了维护费用。但是，我国采煤机检修中，仍处于抢修、到期大修、日常检修等阶段，消耗诸多物力、人力，却未能达到预期效果，主要是由于故障估计及准备不足，操作易造成设备和人员二次损坏，增加经济损失。因此，以采煤机摇臂齿轮箱为例，应当采取合理故障诊断技术，提高设备维护质量。

一、采煤机摇臂齿轮箱结构

采煤机摇臂齿轮箱多用于煤矿、矿山，摇臂齿轮箱结构复杂，分为17个齿轮与7个轴，2个行星减速机构和32个轴承构成，内部齿轮均为直齿轮，且由直齿轮构成两套行星减速。而使用轴承类型多，包含圆柱轴承、深沟球轴承、圆锥轴承，惰轮区使用圆柱轴承，高速区使用深沟球轴承，低速区应用圆锥轴承，按照能量守恒定律，齿轮转速低、负载大，轴承则需要承受更大压力，高速则代表高消耗和高磨损，由于整体矿山环境恶劣性和复杂性原因，导致摇臂齿轮箱易发生故障，加上操作因素，采煤机损坏严重，见图1。

二、采煤机摇臂齿轮箱故障诊断技术

1.定期检查法

该故障诊断技术，要求煤矿企业成立专业检查小组，小组人员定量、定时检修机器，经过月检与年检的方式，发现采煤机可能产生的问题，采取相应方式改正，检修中需关闭使用、运行的设备，会中断煤矿生产，对煤炭生产效率造成影响。并且，员工拆卸设备检修及其内部部件时，也会导致外部杂质进入精密部分，污染企业设备，对设备后续运行造成制约。

2.铁谱分析法

该方法需要定期提取摇臂齿轮箱内润滑油，利用铁谱分析技术和正常数据加以对比，判断可能发生的状态。例如，分析润滑油磨损杂质，判断摇臂齿轮箱工作情况，故障判断精度高，故障判断准确，能够提前预防可能出现的故障，却存在适用范围小，无法获得良好诊断故障作用的问题。

3.经验判断法

该方法需要员工能够熟练掌握机器各种状态、参数情况，通过对设备进行测、摸、问、查的步骤，发现设备异常问题。具体操作中，操作人员发现设备故障后，查看日常使用设备记录，经过对齿轮箱作用、材料、结构、运转、受力等分析，筛查重点，寻找问题，采取多方分析、对比发现问题，采取综合判断方式明确故障位置，做好处理工作。但是，该方式处理设备时间较长，无法精准判断故障位置，易产生人工误判的情况，导致设备难以及时修理，对后期应用造成影响。

4.振动分析法

采煤机摇臂齿轮箱故障诊断中，振动分析能够探查齿轮工作状态，或是对齿轮异常工作状态进行精密诊断的方式，采取冲击脉冲、噪声诊断、振平诊断的方式根据齿轮振动强度判断齿轮是否正常工作，且按照判断标准的指标差异，可分为相对值判断和绝对值判断。

三、采煤机摇臂齿轮箱故障防治措施

1.故障处理

采煤机摇臂齿轮箱应用诊断技术可全方位、多角度了解设备运行情况，明确故障问题与原因，可根据故障机理进行处理。具体如下：

（1）齿轮箱故障振动。在摇臂齿轮箱运行中，易出现故障问题，需根据机械振动原理加以分析，齿轮箱传动系统包含齿轮副、箱体、轴承、轴这四部分，还有联轴器、负载及原动机等，构成非线性机械振动系统。故障诊断中，需分析齿轮系统振动动态机理及故障失效形式，结合工作要求完成调整。

（2）滚动轴承故障。摇臂齿轮箱滚动轴承出现故障对设备运行具有重要影响，引发振动原因在于自身结构特性及滚动轴承故障，出现损伤性故障和磨损性故障情况，损伤性故障多存在于轴承元件表面，具有突发性特点，危险性高，难以准确判断初期症状，磨损类故障则存在较强渐变性，能够将滚动轴承故障趋势反映出来，研究人员应当加强注意。

（3）振动信号频谱特征。摇臂齿轮箱产生故障后，故障激励导致齿轮振动信号不断增加冲击能量，可在频谱中体现此类故障特征。所以，人员需做好采煤机摇臂齿轮箱的振动信号频谱特征分析工作，根据结构形式、运行操作环境、材料和热处理等模式划分故障类型，齿面磨损、状态正常的故障，断齿故障、齿形误差、轴承脱落等信号进行谱谱特征分析，能够获得齿轮箱故障原因，提高诊断故障水平。

2.预防措施

（1）选择恰当材料

在摇臂齿轮箱生产中，材料组成与人体相同，只有拥有强健体魄方能减少生病几率，设备需要使用高质量材料，方能减少发生故障概率。而选择摇臂齿轮箱材料时，应秉持经济性、质量高的原则，结合使用齿轮箱环境特点，针对性选择材料，需保证制作材料的刚性、韧性符合设备作业需求，还要考虑齿轮箱运行密闭性。

（2）监测设备状态

现阶段，设备管理中监测设备状态作用愈发重要，各生产单位、各行业均明确监测关键设备重要性，以此了解设备运行状态，建扫非计划设备停机时间，优化使用设备效率，保证生产安全，提高经济效益。采煤机由于工作环境复杂的特点，监测摇臂齿轮箱状态主要是采取油液铁

谱分析方式，以此分析油液内是否出现异常磨损颗粒，及其磨损轻重情况，以此判断摇臂齿轮箱状态。此过程中，严格执行点检信息化工作，发现采煤机摇臂齿轮箱状态，监测设备状态，引入机械振动检测，采集振动信号进行处理分析，确定齿轮箱工况状态。

（3）加强地质勘察

采煤机由于工作负荷大，主要是由于地下地质结构多变性和复杂性，对于岩层岩体强度影响较大，通常会造成岩体变化，岩体强度如果骤增，会损伤轴承与齿轮，大部分情况下损伤无法修复。所以，为避免轴承与齿輪产生损伤，需注重地质结构勘察，每次运行采煤机工作签，均需要细致勘察煤矿挖掘开采底层，明确岩层地下构造，检测中如果发现地下岩层出现特殊构造，需采取相应处理方式，完成处理前采煤机需停止工作。

（4）提高设计水平

采煤机摇臂齿轮箱故障不仅在于工作环境及工作强度影响，也和制作摇臂采煤机的材料、环境等存在联系，保证制作材料较高质量，人员拥有较高制作水平，能够提高摇臂齿轮箱自身抗故障水平。所以，在摇臂齿轮箱故障规避中，可从制作环境、设计水平切入，通过对产生摇臂齿轮箱故障原因的深入分析，确定摇臂齿轮箱内咬合齿轮情况，根据机械自身物理反应，采取亚表面分析方模式，采集摇臂齿轮箱物理运行作家状态信息，对易出现故障的位置，采取针对性设计方式，提高选用材料质量，增强设计水平，保证使用摇臂齿轮箱稳定性与耐久性。

（5）科学使用维护

采煤机摇臂齿轮箱需做好故障分析及设计处理工作，使用过程中也要保证运行正确性，采取科学维护方式，延长使用设备寿命，减少故障概率。人员可合理调控齿轮箱工作时间及强度，降低齿轮工作负荷水平。还要做好日常维护工作，提高齿轮箱维护频率，利用高水平维修、诊断技术，通过日常巡检、定期检修维护的方式，减少磨损齿轮情况。并且，通过合理应用诊断技术，预测性、前瞻性分析故障可能出现位置，减少发生故障率，优化齿轮箱质量。

总结：综上所述，采煤机摇臂齿轮运行中，提高故障诊断质量对设备工作效能具有重要意义，以现有故障诊断情况而言，仍有提升空间。因此，煤矿企业生产中，不仅需根据故障诊断结果进行故障处理，还应当明确诊断摇臂齿轮箱故障重要性，通过选择恰当材料、监测设备状态、加强地质勘察、提高设计水平、科学使用维护的方式，加强日常维修管理，从而提高采煤机运行质量。

参考文献

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