摘要：在矿井提升机设备中，减速器是传递动力过程中不可或缺的组件之一。由于工作环境恶劣，减速器发生故障概率极高，其性能及可靠性影响整个矿井设备的安全运行。对减速器进行监测诊断，可大大减少维修费用，降低不安全因素，能够为煤矿企业减少巨大的经济损失。基于此，本文主要对相关问题进行分析，以供参考。
关键词：矿井提升机；减速器故障；诊断；应用
一、提升机减速器概述
目前，煤矿运行的提升机一般是三班运行，启动、制动频率很高，且正反向运转。提升机启动时，其尖峰负荷是正常运行负荷的1.5~2倍。在提升设备中，减速器的作用是把正常电机变成减速电机，增加电机的转矩，使电机的输出动力转化为提升卷筒的运行转速，增大电机所能承受的负载大小。在生产实践中，减速器的选型往往是通过计算提升机的运行载荷来确定的，不同的提升系统可能使用不同的减速器。但是，减速器的原理基本都是相同，因此，本文对减速器进行的故障分析和故障诊断基本适用于所有设备。
二、提升机减速器常见故障分析
1、润滑油泄露。一般而言，提升机减速器多为封闭式结构，其齿轮和轴承均处于大量润滑油的包裹下的清洁环境中作业。而一旦外部箱体刨分面加工质量不佳或使用过程中受外部冲击而发生变形，其密封性受到破坏，内部润滑油便会泄露，从而导致齿轮和轴承的作业磨损，影响施工效率。对此，一方面要定期针对减速器密封性进行检查，对存在泄露的组件进行及时更换，另一方面针对油路进行改良优化，从而确保油路的畅通、有效。
2、箱体变形。提升机安装作业时，由于操作失误可能导致减速器箱体发生变形，从而对其使用安全和稳定性造成破坏。对此应在使用前对其进行矫正处理，其中变形为水平方向的可通过调节地脚螺栓和增加垫片的方式予以调平，从而确保变形对其运行稳定性影响的最小化。
3、齿轮的损伤与失效。1）裂纹。在齿轮损伤与失效中，最常见的故障是裂纹。导致裂纹的主要有两种：一种是齿轮在铸造过程中就存在缺陷，可以靠提高铸造工艺水平改善；另一种是在使用过程中外部应力大于内部抗拉能力，使得齿轮开裂，这就说明齿轮强度不合适，需要更换齿轮或者降低工作强度。2）断齿。齿轮的齿出现一个或多个局部断裂的现象叫做断齿。由于矿井提升机长时间高强度的运行，会造成齿轮与齿轮之间的不断摩擦，导致材料强度降低。如果继续高强度运行的话，就会出现断齿现象，给安全生产带来较大的隐患。因此要加强对设备的日常维检和定期检修，对出现问题的齿轮要及时进行更换。3）齿面疲劳。齿轮在不断摩擦时，会在其表面形成疲劳裂纹，而且有可能继续发展成为较大的损伤，这种现象叫做齿面疲劳。如果在维检中发现齿轮表面有凹凸，就要将凹凸处打磨平滑，并及时更换极压润滑油。4）齿面损耗。在齿轮的损伤与失效中，最不可避免的损伤就是齿面损耗。这是由于齿轮与齿轮之间不停的滑动摩擦造成的。润滑油在一定程度上能够减轻摩擦产生的损耗，但是也无法完全避免。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆所以，即使齿轮质量很好，在长时间的使用之后，也要进行更换。如果发现齿面损耗严重，则需要判断是否是生产工艺方面存在缺陷。5）胶合。齿轮在运行过程中，如果压力突然变大或者润滑油质量较差，就会使得油膜在压力作用下破裂，这种情况也会造成金属发生直接接触而融化粘连。此时，如果齿轮继续运行则会使得粘连部位撕裂，损伤齿轮。这种问题需要及时更换润滑油，并对损伤处进行打磨。6）永久变形。如果齿轮承受的应力远远超过其材料极限，那么齿轮就会发生不可修复的永久变形，此时只能直接更换承载强度更高的新齿轮。
三、矿井提升机减速器故障诊断方法与应用
1、故障诊断方法
针对矿井提升机减速器故障诊断难题，可以采用小波分析法。应用该方法，能够从基函数角度对信号进行分析，在吸取傅里叶变换中三角基特点的同时，对短时傅里叶变换中的时移窗函数进行了运用，能够利用振荡、衰减基函数实现小波分析。如式（1）所示，，（为小波基函数，t指的是时间，a则是尺度因子，b是时移参数。在a增大的情况下，小波函数将得到延展，频谱带随之缩窄，同时向低频方向移动。在a减小的情况下，小波函数将有所收缩，促使频谱带随之伸展，向高频的方向移动。采用小波分析方法，能够对减速器故障信号局部细节的多尺度特性进行分析，从而实现时频局部化，因此能够为故障精确诊断提供支持。
2、矿井提升机减速器故障诊断应用
2.1 故障情况
某矿井在生产作业中采用型号为2JK3.0×1.5的提升机，配备型号为ZSY630减速器，开展矿井物料和煤炭运送等工作。减速器由主轴装置、联轴器、中间轴、输入轴和电动机等部分构成，由电动机通过联轴器带动输入轴运动，主轴装置则经由联轴器在输出轴带动下运转。在减速器运行过程中，输入轴转速达990r/min，转频达16.5Hz，啮合频率为379.5Hz；中间轴有两个，转速分别为429.6r/min和121.8r/min，转频分别为7.16Hz和2.03Hz，啮合频率分别为379.5Hz、136Hz、38.6Hz；输出轴转速达34.54r/min，转频达0.58Hz，啮合频率为38.6Hz。在实践生产中发现，减速器振动噪声较大，存在明显不安全因素，因此需要对设备故障进行诊断分析。
2.2 故障诊断
故障诊断实际进行减速器故障诊断时，采用传统方法对减速器的时域和频域进行分析，难以实现诊断烈度大位置的精确诊断。根据检测点振动加速器时域波形信号，经过傅里叶变换可以获得频域波形信号。而在实际分析过程中可以发现，时域波形和频域波形相对杂乱，难以从中获得故障频率、幅值等信息。采用小波分析法进行信号同态解调谱分析，能够使各种调制成分的分析，继而完成关键信息的提取。
2.3 优化策略
需要对减速器故障进行处理，实现设备优化改进，以免故障再次发生。在实践工作中，针对出现齿面疲劳的齿轮，短时间可以通过打磨圆滑点蚀坑边缘的方法进行齿轮性能的改进，同时进行极压润滑油的更换，减少齿轮间的磨损。在齿轮出现裂纹的情况下，应当将裂纹处的金属打磨干净，以免齿轮因周围过于圆滑出现裂纹扩大的问题。但为防止故障再次发生，还应采用硬齿面齿轮对齿轮承载能力进行提高，确保齿轮强度能够适应设备高负荷运行要求。实际进行齿轮设计时，需要联系设备厂商对齿轮性能改进问题进行分析，需要结合现场情况对齿轮承载能力进行计算，确定设备每天工作时间、工况系数等，完成齿轮使用系数的合理选用，确保设计强度安全可靠。
结束语
矿井提升机减速器作为保障提升机有效、持续运行的关键组件，确保其运行质量的稳定至关重要。矿井管理者必须高度重视，组织专业人员，结合矿井自身实际，全面总结在使用中存在的各类故障问题，并基于此从结构优化及部件使用上探寻针对措施，从而实现减速器运行故障的有效降低，为矿井生产作业的持续、高效开展和作业安全的稳定、有效提供坚实基础。
参考文献：
[1]聂虹．矿井提升机的发展与现状[J]．矿山机械，2018，43（7）：13-17.
[2]梅轩．矿井提升机减速器故障诊断技术及排除方法探讨[J]．科技创新与应用，2018（3）：82.
论文作者:郭映宏
论文发表刊物:《防护工程》2019年10期
论文发表时间:2019/8/15
标签：减速器论文; 齿轮论文; 矿井论文; 提升机论文; 故障论文; 裂纹论文; 故障诊断论文; 《防护工程》2019年10期论文;