周磊ZHOU Lei

（河南能源焦煤集團九里山礦采二區(qū)，焦作454150）

0 引言

伴隨著經(jīng)濟的發(fā)展，社會對煤礦企業(yè)的要求越來越高，采煤機軸承故障的處理辦法與現(xiàn)場管理工作受到了行業(yè)建設(shè)者的廣泛關(guān)注。采煤機是現(xiàn)代煤礦企業(yè)發(fā)展建設(shè)過程中必不可少的基礎(chǔ)設(shè)備之一，伴隨著采煤機械化、自動化以及系統(tǒng)化的發(fā)展，采煤機的養(yǎng)護工作成煤礦企業(yè)發(fā)展的重點工作。采煤機具有規(guī)模大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的特點，這給采煤機養(yǎng)護工作帶來了極大的挑戰(zhàn)。另外，煤礦企業(yè)屬于勞動密集型產(chǎn)業(yè)，工作環(huán)境尤為復(fù)雜，采煤機長期在惡劣的環(huán)境下高負(fù)荷工作，各零部件很容易受到嚴(yán)重的損壞，影響采煤機正常運行。在現(xiàn)代采煤過程中，由軸承故障引發(fā)的煤礦事故率最高，軸承故障的原因有很多，如何解決采煤機軸承故障是煤礦企業(yè)發(fā)展的當(dāng)務(wù)之急。

1 采煤機軸承故障分析及其改進措施

1.1 采煤機軸承產(chǎn)生的原因和存在的問題

1.1.1 采煤機驅(qū)動機構(gòu)軸承工作條件 采煤機驅(qū)動機構(gòu)軸承在320#齒輪油條件下運行，運行速度受電動機A、B傳動齒輪齒數(shù)的影響，軸承外部有大量煤粉塵。

1.1.2 密封結(jié)構(gòu) 本文中研究的采煤機軸承以O(shè)型結(jié)構(gòu)為主，采煤機長期在井下工作，O型密封結(jié)構(gòu)很容易受到嚴(yán)重?fù)p壞，拆卸過程中可以發(fā)現(xiàn)該結(jié)構(gòu)已完全變形，密封效果較差。技術(shù)人員結(jié)合以上情況對其進行了改造，改造后結(jié)構(gòu)以Y形孔用密封，提高密封性能的同時，還具有防塵作用。

1.1.3 存在的問題 Y形密封結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)O型密封結(jié)構(gòu)最大的區(qū)別在于其具有無骨架支撐，這種結(jié)構(gòu)通常在潤滑脂、活塞桿往復(fù)運動時發(fā)揮吸塵作用，或者對低速運行的采煤機進行密封。本文中研究的傳動機構(gòu)軸承型號以320#齒輪潤滑油為主，因此，Y形密封結(jié)構(gòu)很難滿足驅(qū)動機構(gòu)的工作條件及相關(guān)零件運行的實際需求。存在的問題主要有以下幾點：第一，Y形密封結(jié)構(gòu)的密封膠以橡膠硫化為主，外緣穩(wěn)定性較差、強度較低，運作過程中密封在軸承內(nèi)劇烈晃動，情況嚴(yán)重的時候還會導(dǎo)致密封滑移；第二，裝配工藝性能有待提高。采煤機軸承使用的密封以孔用為主，在裝配過程中，必須保證唇口的朝向，通常應(yīng)該與潤滑油處保持一致，唇口的大小也有嚴(yán)格控制，通常大于后端位置，而該位置密封唇口非常容易產(chǎn)生裂縫、扭曲甚至外翻，拆卸后唇口通常處于殘缺不全的狀態(tài)。實際安裝過程中，由于反向安裝比較容易操作，不僅可以保證唇口的完整性，還能提高該位置的防塵作用，但是，這個過程中采煤機內(nèi)的油液非常容易滲出；采煤機在運行過程中溫度升高，橡膠密封材料受高溫影響容易發(fā)生變形、收縮等問題，導(dǎo)致機械漏油，效果仍然有待提高；第三，密封唇口尺寸和基本結(jié)構(gòu)明顯存在問題，不僅會產(chǎn)生漏油、吸入灰塵等問題，今后的維修工藝也會因此較難開展。

1.2 改進措施 利用有骨架支撐的L形軸承代替上文中提到的Y形軸承密封，在軸承壓盤和軸承杯下位置各加上兩條凹形槽，改造示意圖如圖1所示。集合密封齒輪運行的實際狀況，在該位置添加密封用金屬環(huán)過盈裝配，采用電焊的方式進行點焊，增強該裝置的穩(wěn)固性。安裝過程中，齒輪在裝入軸承杯內(nèi)時必須保持垂直狀態(tài)，保證密封環(huán)與密封之間處于無空隙狀態(tài)。密封唇口與軸承方向保持一致，大口出朝向齒輪方向，安裝工藝比較簡單，也不會損壞密封唇口。L形有骨架支撐軸徑大于內(nèi)徑，密封效果非常明顯。最后，該結(jié)構(gòu)還具有安裝位置小、軸向尺寸小、結(jié)構(gòu)緊湊以及使用周期長等特點，是我國采煤機軸承的最佳選擇。

圖1 L形密封安裝示意圖

2 采煤機現(xiàn)場管理思路構(gòu)架

軸承為采煤機的正常使用提供動力保障的同時，還能增強采煤機的可靠性、提高采煤機軸承的使用質(zhì)量，是煤礦企業(yè)必須關(guān)注的重點。因此，煤炭企業(yè)必須高度重視采煤機現(xiàn)場管理工作，減少采煤機軸承故障導(dǎo)致的煤炭開采問題。

2.1 采煤機的健康管理系統(tǒng) 采煤機健康管理系統(tǒng)比較復(fù)雜，主要分為煤礦設(shè)備層、傳感器層、數(shù)據(jù)層以及決策層四類，筆者對以上四層管理系統(tǒng)做了以下介紹。

2.1.1 煤礦設(shè)備層 煤礦設(shè)備層是設(shè)備健康運行的基礎(chǔ)保障，作為基礎(chǔ)層，工作人員必須高度重視該層結(jié)構(gòu)健康管理系統(tǒng)的形成，這一層主要是礦山機械中的采煤機所在位置，也是合理控制采煤機故障的重要手段。

2.1.2 傳感器層 傳感器層最能體現(xiàn)各設(shè)備的實際性能，保證傳感器層的健康運行，才能在實際使用中更加準(zhǔn)確地反映出設(shè)備的實際運行狀態(tài)和當(dāng)前的數(shù)據(jù)信息，例如動力來源、傳動部件狀況以及執(zhí)行部件的精確度等。以采煤機為采集對象，傳感數(shù)據(jù)名稱主要有牽引速度、搖臂振動狀況、左右截割電機電流、變壓器溫度以及水流量等。

2.1.3 數(shù)據(jù)層 數(shù)據(jù)預(yù)處理是數(shù)據(jù)層必須完成的任務(wù)之一，數(shù)據(jù)預(yù)處理的主要目的是將傳感器上的數(shù)據(jù)進行解析，并對解析后的數(shù)據(jù)進行相關(guān)處理，判斷出設(shè)備本身的性質(zhì)。另外，還應(yīng)該根據(jù)數(shù)據(jù)層的實際需求建立相關(guān)數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫中包含著采煤機的歷史資料以及健康指數(shù)，為采煤機軸承的安全運行提供保障。

2.1.4 分析決策層 結(jié)合數(shù)據(jù)路中存儲的信息，可以建立一個健全的訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，將現(xiàn)有的數(shù)據(jù)輸入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，通過得到的分析數(shù)據(jù)可以判斷采煤機的健康狀況，通過健康指數(shù)對采煤機的運行狀態(tài)進行評估；了解采煤機的實際運行狀態(tài)后，對采煤機將抗?fàn)顟B(tài)的發(fā)展趨勢進行預(yù)測，對可能發(fā)生故障的位置進行確定。

2.2 基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的采煤機傳感數(shù)據(jù)與健康指數(shù)關(guān)系模型 以數(shù)據(jù)庫內(nèi)存儲的數(shù)據(jù)為依據(jù)，建立采煤機健康系統(tǒng)的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，建立該模型的主要目的是對采煤機的健康狀態(tài)進行預(yù)測，減少運行過程中軸承故障對煤炭開采工作的影響。該模型以采煤機傳感器數(shù)據(jù)和采煤機健康指數(shù)之間的關(guān)系為依據(jù)，對采煤機全過程運行狀態(tài)進行準(zhǔn)確判定。采煤機BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。該模型的建立可以有效地判定出各階段采煤機中軸承實際運行狀況，這種模型的測定結(jié)果不僅可靠、真實，對采煤機的實際運行又很好的預(yù)測作用，是我國現(xiàn)在以致今后很長一段時間煤礦企業(yè)采煤機運行模型的主要選擇。

圖2 采煤機BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型結(jié)構(gòu)

3 結(jié)束語

綜上所述，采煤機在煤炭行業(yè)的發(fā)展建設(shè)中發(fā)揮著不可代替的作用，軸承是采煤機是否健康運行的基礎(chǔ)保障，因此，行業(yè)建設(shè)者必須明確實際運行過程中采煤機軸承存在的問題，在提高檢測結(jié)果準(zhǔn)確性、保障采煤機健康運行的同時，針對問題對采煤機軸承進行改造。另外，現(xiàn)代化煤礦必須高度重視煤礦設(shè)備的運行管理，通過建立采煤機的健康管理系統(tǒng)，基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的采煤機傳感數(shù)據(jù)與健康指數(shù)關(guān)系模型為我國煤炭行業(yè)采煤機的正常運行提供技術(shù)保障。

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