开滦能源化工股份有限公司范各庄矿业分公司 河北唐山 063100
摘要：我国是一个煤炭资源十分丰富的国家，已探明的煤炭资源约占世界煤炭资源储量的34%，同时由于我国资源存在多煤少油贫气的特征，煤炭在可预见的一段时间内将会始终是我国的主要能源供应形式。随着科技的不断进步，煤矿的机械化水平不断提升，机械化采煤工作面占据到矿井采煤工作面的绝大多数，由于煤矿井下环境十分恶劣，煤层赋存及煤壁结构均较为复杂，容易导致采煤机发生故障。特别是导致采煤机的摇臂齿轮出现点蚀、断裂、剥落等故障，影响采煤机的正常工作，造成工作面回采工作中断，影响矿井的正常生产安排，因此加强对采煤机摇臂齿轮箱的故障研究，做到早预防、早诊断是十分有意义的
关键词：采煤机；摇臂齿轮箱；故障；研究
1 引言
摇臂齿轮箱是采煤机的重要部件之一，对煤炭工业生产有重要的作用，但是在实际应用工作中会出现很多的问题和故障，因此检修人员要在正确掌握各种机械工作原理的基础上，结合实际情况进行分析，积累经验，不断提高自身的专业水平，及时排除齿轮箱故障，确保工业生产正常进行。
2 采煤机工作原理
摇臂齿轮箱是采煤机的主要部件之一，切割部、电气部、牵引部等是组成采煤机的几大模块。采煤机的截割部主要由电机、摇臂齿轮箱、滚筒、及滚筒调高装置组成；电气箱主要由动力装置、牵引调速、保护装置、故障诊断、状态栏等部件构成；牵引部主要由行走结构及牵引部的齿轮箱构成；导向装置、驾驶室、操纵杆等是采煤机的其他部件。采煤机的工作原理是通过截齿滚筒旋转和采煤机输送机牵引达到采煤的作用；切割部负责通过摇臂齿轮箱将动力传到滚筒，通过滚筒实现裝落煤，牵引部通过电机产生动力，通过齿轮咬合传统实现行走及滚筒的连续切割煤；最后通过将滚筒叶切割下来的煤块输送到溜槽内，实现采煤机的综合作业。
3 采煤机摇臂齿轮箱故障的诊断方法
3.1 观察法
采煤机摇臂齿轮箱故障诊断主要是根据齿轮箱结构外表进行分析，通过观察其正常运作以及发生故障时的尺寸大小、完好程度、凹凸状况等，对不同时期的照片进行观察，发现故障前和故障后的区别，从而找出故障原因。微观分析主要是在宏观分析的前提下，通过精确测量齿轮箱零部件的形状和大小，对相应部件进行提取，移动到实验室中使用高倍显微镜等仪器对肉眼找到的细微痕迹进行放大观察，从而为未能通过宏观分析找出故障问题的类型提供参考依据。
3.2 振动分析法
一般来说，振动分析法主要是判断齿轮工作状态有无异常的一种建议分析，也可用于精密诊断在工作状态出现异常的齿轮部件并采取相应处理。常用的振动分析法如噪声诊断法、振平值诊断法以及冲击脉冲诊断法等等。技术人员首先应了解设备结构和运行工况，结合设备维修档案选择振动分析方案，根据测试工况、振动方向、数据类型、信号检测类型等数据找出引起振动的部位和原因，最后得出结论。
3.3 资料分析法
科学的诊断方法离不开资料分析诊断，由于采煤机属于大型机械，要求作业人员对采煤机工作、保养、参数等情况进行记录，以及采煤机的使用说明等，我们可以通过对其工作原理进行分析，从而对摇臂齿轮箱各部件的作用、结构、材料、受力、运转时长等进行分析，从而可以有效地筛查重点，找到问题所在，还可以根据以往机摇臂齿轮箱故障的原因进行类比分析。除此之外，我们还应保存好每一次的维修、保养记录，做好资料留存工作，以便下一次分析使用。
4 采煤机摇臂齿轮箱发生故障的主要原因
4.1 作业环境较差
煤矿采掘以及初步加工操作大部分是在井下完成，井下作业环境复杂，灰尘、矿石以及煤屑散落。
很多粉尘杂质在煤矿机械作业过程中渗入轴承，导致轴承磨损速度加快，有较大几率引起齿轮箱故障。除此之外，煤矿采掘是长期作业，采煤机常年在矿井下运作，容易受潮湿水汽侵蚀，使用寿命均有不同程度缩短，这也是引起采煤机摇臂齿轮箱故障的一个重要原因。
4.2 维护难度较高
齿轮箱维护工作直接影响机械使用年限，更是保障正常生产的一项必要工作。但现阶段国内维护技术水平不高，难以保障煤炭生产技术需求，为满足煤矿正常作业，停机时间往往比较短，而且采煤机工作时间比较长，难以集中时间开展维修保研工作。从现状来看，国内煤矿机械设备维修水平仍需提高。
4.3 低速区故障原因
摇臂齿轮箱负荷过大，或受到冲击较为严重时，就会引起低速区齿轮故障。首先会导致星轮过载，可引起瞬间断齿、内齿圈疲劳点蚀以及裂纹等现象，同时也会引起大轴承磨损或者剥落等故障，导致行星轮系齿轮轴承出现故障。同时，浮动密封出现疲劳摩擦划伤也会导致摇臂齿轮箱故障。润滑油变质、防尘、防水、防漏工作不到位均会导致浮动密封故障，需要检修人员重视
4.4 高速区齿轮故障
高速区齿轮故障主要表现在传动中，由于工矿环境和激烈使用是的摇臂齿轮箱润滑条件的恶化（如漏油），从而导致啮合齿面间的油膜损坏，齿轮齿面压力作用下产生直接的接触，焊合后也会产生相对运动，导致金属从齿面上刮擦滑落，或者产生齿轮磨损，形成严重的齿轮抖动和噪声。一旦发生这种情况要全部更换齿轮箱的齿轮和轴承。
5 减少采煤机齿轮箱故障的方法
5.1 结合实际选择齿轮箱构成材料
提高采煤机摇臂齿轮箱的质量应在材料的选择上注重经济适用性的基本原则，在此基础上，结合分析数据和多年的有效经验，根据机器的特点选择合理的相关材料。既要考虑刚性也要考虑韧性，还要考虑齿轮箱的密闭性和机油的选择。
5.2 优化设计水平
齿轮箱故障容易受工作强度以及作业环境的影响，也与结构设计因素以及制造水平有密切关联。要想保障齿轮箱质量，减少故障发生，必须对其工作原理有所了解，重视齿轮咬合情况。考虑到机械自身物理反应，技术人员一般可经由亚表层采集相关信息并加以分析，着眼于易发故障部位，不断优化设计水平，改进用材用料，完善制作工艺，强化齿轮箱结构稳定性以及应用耐久性。
5.3 科学使用与维护
除了需要在制作环节采取措施避免采煤机摇臂齿轮箱发生故障之外，还需要在采煤机摇臂齿轮箱的使用过程中，予以科学使用和正确维护以提升采煤机摇臂齿轮箱的使用寿命，减少采煤机摇臂齿轮箱的使用故障。可通过对采煤机摇臂齿轮箱工作强度及工作时间的调控，以降低采煤机摇臂齿轮箱内齿轮的负荷水平，从而提升使用寿命。同时还必须加强对采煤机摇臂齿轮箱的日常维护工作，提高采煤机摇臂齿轮箱维护频率，并采用更高水平的诊断技术和维修技术，给予采煤机摇臂齿轮箱更高水准的维护，提升采煤机摇臂齿轮箱的使用寿命。通过科学使用和维护的方式，降低齿轮的磨损故障情况，并通过合理使用诊断技术的方式，前瞻性、预算性地降低故障发生率，以提升采煤机摇臂齿轮箱的使用寿命。
6 结语
由于矿山机械工作环境比较恶劣，而且影响机械磨损状态的原因复杂，设备磨损失效，再加上我国机械设计、制造、使用、管理水平和个人使用习惯的影响，导致许多引进的先进技术无法及时地应用在我国的煤矿开采上，使煤矿机械磨损率较高，导致开采成本增加，煤矿开采停工造成的损失更是不可估量，因此通过科学地分析找出磨损原因，提出相应的解决办法减少磨损，提高提升机械设计创新和寿命，并对其耐磨性的提高具有重要意义。
参考文献：
[1]徐丹，谢友浩，刘后广，等.基于ADAMS的大功率采煤机高速区齿轮裂纹故障分析[J].制造业自动化，2015（2）：92-95.