煤矿机械齿轮和轴承故障诊断及改进措施

李伯文

摘要：在煤矿生产中，机械设备占有重要的地位。由于煤矿恶劣的工作环境，机械设备常常出现不同的故障，严重时甚至会发生事故。在煤矿机械设备中，传动件由于其长久的承重性和传动性，往往會出现较大概率的故障，其中，故障率最高的两个传动件分别为齿轮和轴承。因此，对齿轮和轴承进行有效的诊断和及时的检修具有重要的意义。

关键词：齿轮; 轴承; 故障诊断; 改进措施

引言

当现代设备用于实际生产时，设备系统传动离不开齿轮和轴承的通用运行约束。此外，高强度和长时间运行使两个关键系统组件容易出现故障。其中，煤矿开采在最困难的开采条件下机械失效的风险较高。如果出现故障，如果不及时处理和修理，将严重影响以后的生产作业，给工业造成经济损失。因此，企业优化经济结构的最有效方法之一是改进对煤机齿轮和轴承故障原因的诊断。

一、概述

轴承和齿轮在机械设备的传递中起着关键作用。但是，在机械设备中，齿轮和轴承这两个部件发生故障的可能性很高，尤其是在煤矿中，工作条件使它们更容易受到齿轮和轴承零件故障的影响。机械故障不仅严重威胁煤矿生产的安全，而且还导致生产效率下降，给煤炭企业造成更多的经济损失。因此，对煤炭机械中的齿轮和轴承结构进行故障排除，不仅可以降低维护成本，还可以提高机械设备的利用率，确保设备安全运行，从而尽可能防止故障，大大减少设备维修次数根据欧洲、美国和其他国家的相关调查数据，通过机械故障排除技术，可以有效地预防大约一半的事故，减少大约60%的停机时间和维修时间，并且还可以对维修费用进行投资因此，对煤矿机械故障进行分析和诊断研究具有重要的经济和社会效益。

二、煤矿机械齿轮和轴承故障及原因分析

（一）常见的齿轮故障问题

当机械设备的内部齿轮实际工作时，由于制造延迟或在使用过程中没有正确的维修操作，它极易受到严重故障的影响。此外，组成齿轮系统的零件会影响齿轮系统在制造过程和材料中的整体稳定性。通过安排和综合，可以看出两种齿轮缺陷：第一，当齿轮系统正常生产时，由于原制造工艺质量缺陷，设备出现故障。例如，齿轮之间的误差、不正确的轴和齿轮的摩阻密度不紧密，并且齿轮存在不平等问题。第二，使用齿轮是因为整个系统产生的作用力，这使得齿轮之间无法进行适当的滚动或滑动。旋转时，齿轮之间的摩擦力会在作用中节点的相反方向上发生，这也可能会导致按一下。长期使用齿轮后，可能会出现大面积磨损和裂纹，在严重情况下还可能导致齿轮之间的断裂。

（二）轴承常见故障及原因

造成轴承故障的主要原因有锈蚀、装配和异物，其中，最常见的是疲劳剥落。轴承在运转过程中所承受的荷载为交变荷载，从而致使轴承表面容易出现剥落式的裂纹，造成疲劳剥落。锈蚀主要由两方面的原因造成，即酸碱物质的侵入和轴承表面的温度过高。酸碱物质侵入造成轴承细微处被腐蚀，逐渐发展成大面积的锈蚀;同样，温度过高造成轴承局部锈蚀破损，逐渐发展成大面积的锈蚀。磨损失效主要是由外界异物的入侵导致的，当外界坚硬的细小微粒进入轴承后，会造成轴承局部破损，在高速运转过程中造成环状磨损。除此之外，当轴承不转时，振动也会造成轴承的局部振纹，导致磨损。点腐蚀主要是由电化学反应引起的，当轴承金属表面出现缺陷时，便会形成电池原理的化学反应，从而造成轴承破坏。

三、不同故障诊断方法对比分析

（一）时频区域化分析技术

频率区域化分析技术通常用于对煤炭设施进行直观诊断。上述技术方法允许在诊断出的缺陷具有更明显的特征时进行初步诊断和预测。综合诊断观察后，能够有效地采集和分类以下信息：所采集信息的频率复杂度、信号振动频率、信号冲击和调制等。使用这种方法进行的分析可以清楚地了解所得到的振幅和基于原始振幅的周期的变化值。还可以清楚地控制零部件的详细操作和相关问题，例如点腐蚀的程度和断裂。

（二）对共振和短波分析技术的比较分析

共振解调分析技术分析轴承产生的周期脉冲信号，但由于每个零件的故障特征频率不同，需要应用于多个中频带通滤波器，使得故障排除系统的线路连接非常复杂。采用该技术

四、煤矿机械齿轮和轴承故障诊断分析方法

用于反映齿轮和轴承故障的物理量为振动、温度、压力等。据估计，60%以上的机械故障是由于振动信号的检测和分析造成的。因此，本文以振动信号为基础对煤矿机械故障进行诊断。在振动信号的三个要素中，振幅用于反映设备的振动程度;频率可用于诊断机械故障类型;相位主要用于表示该部分振动与其他振动部分之间的关系。振动信号的常见故障排除方法有时包括时域分析和频域分析，时域分析方法的振动波形记录振动加速度或其他物理量随时间的变化，频域分析方法则是通过傅立叶变换分析时域信号 其目的是将复杂时域波形分解为单个谐波，以获得每一谐波波形的信号频率和振幅值。 频域分析的常用方法有光谱分析、详细光谱分析和解调分析。

五、齿轮和轴承的改进措施

在煤矿生产过程中，齿轮和轴承等设备往往承受着巨大的荷载，长期运行易出现故障隐患，应给予充分的重视。利用先进的科技、科学的设计以及有效的保护措施可以延长设备的使用寿命。在齿轮和轴承使用过程中需要采用先进的技术，应用数字技术对齿轮、轴承的运转速度进行控制，在减小能源消耗的同时延长齿轮和轴承的使用寿命。在设备生产过程中采用标准化冲压工艺，适当减小分选次数及负荷，控制额定电流范围内的分选电流及轧制工作阻力，减小对设备的冲击;开发装配系统，量化每个环节的安装数据，并在组装前进行严格测试。在使用过程中采用离线式油检测装置检测清洁度及润滑油的质量;装配过程中确保轴承清洁无杂质混入;更换破损零件时，防止异物进入润滑系统。在小直径齿轮和轴承设计方面，可以采用短圆柱滚子或者自润滑轴承，从而降低齿轮和轴承的故障率。短圆柱滚子的结构为在挡环圆周开设润滑油孔，从而起到润滑齿轮的作用。因为煤矿机械齿轮内圈可以充当轴承滚子的滚道，润滑油可以顺利地润滑排列紧密的轮子。滑动轴承具有小直径、抗冲击的优点，其主要失效方式为磨损，而解决的关键方法为保证轴颈和轴瓦间存在润滑油。自润滑轴承可以任意改变功能性间隔，实现自行润滑，从而可以降低故障率，延长使用寿命。

结束语

振动信号包含有关机械运行的基本信息，煤机的具体运行条件可充分反映在振动信号中。在收集和处理来自煤炭机械的振动信号后，利用相关分析技术对信号进行分析和检测，可以获得有关煤炭机械启动时所受损害的实时信息，从而能够迅速采取行动，纠正煤炭机械故障，确保煤炭机械更加稳定地运行

参考文献

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