矿山机械牙轮钻机回转减速器故障检测及处理方法

矿山机械牙轮钻机回转减速器故障检测及处理方法

邹峰 曹海峰

内蒙古包钢钢联股份有限公司巴润矿业分公司 内蒙古包头市 014080

摘要：目前我国大型露天矿开采中使用牙轮钻机穿孔是必不可少的一部分，而在牙轮钻机的使用中减速器却是极容易发生一些故障，如何诊断这些故障发生的原因并且予以排除成了当前相关人员亟待解决的首要问题。

关键词：牙轮钻机 回转减速器 故障检测

前言：我国从20世纪60年代起开始研制牙轮钻机，经过多次改良和淘汰，现在还在生产和使用的只有KY 和YZ 两大系列的12 种型号。主要研制单位有洛阳矿山机械工程设计研究院、江西采矿机械厂和衡阳有色冶金机械厂等。KY 系列牙轮钻机，全部配套件均立足于国内，制作成本相对低廉。回转减速器是牙轮钻机的核心组成部分，因此一旦损坏，将直接导致设备停机。对露天矿作业的进度及结果造成负面影响。正是因为其在相关领域中的重要性，减速器故障诊断技术应运而生。这一项技术可以在减速器出现故障征兆的时期就发现问题，避免减速器的突然损坏而导致严重后果．且可以在一定程度上延长矿用减速器的寿命。

一、矿山机械牙轮钻机回转减速器故障检测分析

1、轴承损坏。减速器传动最核心、也是最容易磨损的零件就是轴承，而可能导致轴承失效的原因有：(1)对轴承配套部件的选用不够合理，例如盖类、紧固环、齿轮等部件的尺寸不符合轴承的标准，就会使得轴承无法与其他零件紧密贴合，力量无法顺利传导。导致轴承失效；(2)轴承使用超过寿命，反复、单一地使用同一轴承，会造成轴承出现严重磨损，这种失效往往无法避免，但是可以在使用的过程中使用恰当的方法来减缓轴承磨损的速度；(3)轴承的尺寸不符合标准。如果出现轴肩过渡处圆角直径过小，则轴台肩部会容易出现断裂现象；(4)轴承润滑油品质过差，润滑油数量过少，均会对轴承的使用造成不良影响。

2、齿轮损坏。齿轮受到不正常的突然增力的时候会使已经受到磨损的齿轮折断损坏；矿用减速器温度过高，质量不合乎规定的齿轮会产生锈蚀的情况，在使用过程中逐渐加重，最后折断报废；有相对坚硬的杂质被绞入减速机内部时，齿轮可能会受到碰撞而断裂；减速机使用初期，如果齿轮的齿向精度不合格，使齿轮与齿轮之间无法精确咬合，继而出现严重的偏载现象而导致齿轮损坏；齿轮的制作不合格，齿轮有严重的啮入冲击。致使齿轮失效。

3、声音异常。通常减速器出现噪音、杂音时。相关人员就应当提高警觉，及时发现并处理机器故障问题。具体原因包括：未及时更换润滑油导致零件内部摩擦增大，导致减速器出现噪声；对轴承间隙的调整不到位，使轴承无法正常工作；减速器内部某些零件松动，损坏或是齿轮啮合不准。

4、减速器漏油。(1)矿用减速器输出轴长时间工作磨损，会使得油封处出现密闭不紧的情况，导致漏油；(2)轴承表面太过粗糙会加速油封磨损的速度，所以对轴承的表面光滑度处理不到位，很容易导致漏油；(3)工作环境恶劣，有粉尘颗粒进入加速器壳体内，造成齿轮油污染，加剧油封磨损速度，从而使油封失去密封作用；(4)在减速器组装时，如果输入轴和电机轴不同心，会造成输入轴的振动。再加上轴与端盖有相对运动，就造成了泄露；(5)油封里弹簧圈的松紧程度也是减速器漏油的一个重要因素之一；(6)减速器工作时，内部零件的摩擦使得减速器内部温度增高。可能引起壳体内外产生压力差，这时齿轮油就会在压力差的作用下被压出壳体形成泄露；(7)减速器的密封件质量不好。或损坏都可能会引发漏油现象。

5、减速器工作温度。减速器过热会影响机器使用寿命，诱发使用事故，没有及时清理减速器上堆积的粉尘或油污，致使矿用减速器无法正常散热；在装配矿用减速器的过程中，轴承轴向间隙调节不当，间隙过小，难以散热，甚至导致轴承抱死的事故；注油量过少或过多都会导致减速器散热不足。此外，如果未定时更换齿轮油，也会因油质不清洁而使机器过热。

二、解决措施

1、故障振动分析在矿用减速器故障排查中的应用。振动波形的不同分别代表着不同的故障记录了不同的碰撞轴承所表现出的不同振动波形。减速器零件的故障可以从元部件的振动波形及振动频率表现出来，也就是对减速器的振动检测。在矿用减速器工作过程中，齿轮啮合传动本身会有一个特定的振动频率。但由于齿轮磨损，轴承磨损或是损坏的话就会有与正常的振动频率不一样的“杂音”。可以通过检测机器是否有“杂音”来判定机器的运转情况，也可以通过对“杂音”性状的分析来大致确定机器的故障属于哪一种。当齿轮轮齿发生折损，局部齿面磨损等零件异常时，会在高频域产生非线性振动的跳跃现象，即脉冲振动。因此，只要检测到类似的振动波形，就可以对机器的故障诊断提供参考依据。所以，若能够合理利用这种方法．以此对减速器进行日常的功能故障检测，便可以有效检查出故障所在并加以排除。齿轮的啮合损失主要与润滑剂的种类有关，使用合成润滑油可以将啮合损失降低50%左右。在一定条件下，合成润滑油可将功率损失降低70%，油箱温度可降低20 ℃。合成润滑油的选择应该慎重，应严格检查它同标准密封材料和油漆的共容问题。

2、PLC控制系统。 PLC控制系统在矿用减速器故障排查中的应用PLC控制系统，即可编程逻辑控制器。一种数字运算操作的电子系统。专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器。用于其内部存储程序。执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入／输出控制各种类型的机械或生产过程，是工业控制的核心部分。自二十世纪六十年代美国推出可编程逻辑控制器，取代传统继电器控制装置以来，PLC得到了快速发展，在世界各地得到了广泛应用。同时，PLC的功能也不断完善。随着计算机技术、信号处理技术、网络技术的不断发展和用户需求的不断提高，PLC在开关量处理的基础上增加了模拟量处理和运动控制等功能。PLC在减速器上的运用对矿用减速器的振动波频率数据采用确定周期的方式进行数据采集，对于采集到的振动脉冲数据输入PLC中进行汇总分析，来排查减速器的故障。 PLC的问题所在PLC系统易受电磁波干扰或受生产环境的影响。但是露天矿环境恶劣。可能会出现很极端的温度环境或强烈地磁场的位置．就有可能会对PLC系统的精准运行造成影响，从而无法正常工作，得不到需要的数据结果。其他排除减速器故障的方法，选择符合标准的密封材料矿用减速器漏油的很大原因是因为油封没有起到应有的作用．要综合考虑环境条件温度差异、使用的机器规格、壳体内外压力差等等因素，选择合适的油封。做好减速器的日常维护工作在运输过程中要避免机械的碰撞，保证壳体、机械部件的完好无损。在减速器使用的时候，一旦听到减速器有异响。应立即停机进行故障排查。以避免故障零件的进一步损坏，造成更严重的后果。

面对减速器诸多故障问题．相关人员应当有针对性地采取解决办法．使其能够得以有序运行，从而确保牙轮钻机的正常运行。总之，露天开采业是安全事故频繁的行业，牙轮钻机的安全可靠性不仅影响露天矿的开采进度，也涉及人员的生命安全，回转减速器作为牙轮钻机重要组成部分之一，对其进行监测具有非常重要的意义。

参考文献：

[1]武文娟，刘混举，曹保林，等．矿用减速器可靠性信息管理系统开发[J]．机械设计与制造，2019(12)：253—255．

[2]刘守法，关守强．一种新型矿用减速器试验台测控系统设计[J]．机床与液压，2019，9(22)：93—95．