常云哲
开滦股份范各庄矿业分公司，河北 唐山 063100
摘要：近几年我国各矿区，矿井提升机的控制也相继实现了自动化控制，矿井提升机的故障检测方法、处理技术更加复杂。为给矿井提升机维护、维修、检测工作提供可靠借鉴，就需要对矿井提升机常出现的故障类型以及故障处理方法进行系统梳理。
关键词：矿井提升机；减速器故障；诊断与应用
1 提升机减速器的概述
目前，煤矿运行的提升机制动频率很高，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。
2 矿井提升机减速器故障特点
（1）突发性强：长时间使用，环境给机器设备带来机器故障，不容易被发现，在煤矿生产过程中，其一般是故障出现后才对机器进行维修。因此，故障的发生具备突发性强的特点。（2）复杂程度大：煤矿资源开采过程中，由于其机器设备是一个紧密联系的整体，在联动工作的机制过程中，一个小部件出问题可能导致整个系统不能运作，影响整个机电系统的运作，其复杂程度较大。（3）损失大:机电设备出现故障诊断后问题较轻，可通过维修等方式进行解决；如果问题较为严重，不仅影响矿区的生产，还可能引起安全问题，对矿区工作人员生命造成威胁，给煤矿企业带来较大损失。
3 煤矿矿井提升机减速器常见故障
3.1 提升机减速机轴承失效和损伤
提升机减速器出现损伤故障或者失效情况，是因为受到了很多方面的影响，诸如润滑油性能较差、违规操作或超负荷运转等。目前对提升机减速器轴承故障进行处理时，首先维修人员会对设备运行时温度、噪声以及振动等情况进行观察，随后在确定出可疑点后利用专业仪器开展检测，之后在获取相关数据后进行研究分析确定出故障原因，采取针对性维修措施进行处理，确保矿井提升机减速器正常稳定运行。
3.2 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。
3.3 断齿
断齿是一个或多个齿的部分或全部发生断裂的情况。依据断裂的特点分类可分为过载折断、塑变折断、疲劳折断。过载折断是因为过载时受到过大的应力而出现的轮齿折断，预防方式包括生产时控制材料与热处理技术、控制加工与安装的质量、避免硬物进入咬合区域、在传动系统中放置安全设备。塑变折断是由于应力超过材料强度或设备过热使得齿轮材料强度下降，出现轮齿塑变情况，最后导致折断。
3.4 箱体变形
箱体是矿井提升机的重要组成部分之一，其强度、刚度和使用寿命会对工作能力方面产生直接的影响。一般来说，只要确保满足刚度条件，则其所需强度都能得到保障。除非箱体受到意外荷载或是巨大冲击荷载作用力时，才需将其强度计算出来。如果情况较为特殊，则应当采用有限元分析方法来分析箱体结构，从而提升箱体设计的可靠性，同时还能有效节省材料，减少生产成本。在安装前，因为运输起吊的原因导致箱体出现变形的，则必须在安装过程中予以校正；如变形位置位于水平方向，则可以采用加垫片或者对地脚螺栓进行调整的方法来进行处理；如箱体在轴向缩短或是伸长，但是不影响正常工作的，可以不予以处理。
在使用减速器时，因为基础变形或是地脚螺栓松动而导致箱体变形的，则可以采取紧固地脚螺栓或是增加、减少垫片的方式来降低减速器箱体变形度。
4 矿井提升机减速器故障的诊断分析
4.1 故障诊断问题
结合上述分析可以发现，矿井提升机减速器容易受外界因素干扰，在恶劣工作环境容易发生故障。而减速器结构复杂，仅凭借表面观察难以实现故障类型和部位的准确判断，无法实现故障及时处理。实际在设备发生故障后，会产生非平稳的振动信号。采用传统时域分析法等方法，难以实现故障信号准确提取和分析，无法为故障原因判断提供足够技术支持。针对这一情况，还要采用有效的诊断方法实现减速器振动信号处理，然后进一步实现设备故障的精确诊断，从而采取有效措施进行故障处理，使减速器运行性能和可靠性得到提高的同时，减少矿井生产中的不安全因素。
4.2 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[3]。如式（1）所示，φa，b（t）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。
5 改进措施
5.1 密封技术
良好的密封性是减速器稳定工作的基础保障。静密封是通过精密加工与精准安装来实现的，采用表面压紧的方法来进行处理，再用填充物进行填充工作，达到密封试验标准。由于煤矿的工作环境较为恶劣，空气中漫布着煤渣和高温气，降低减速器的稳定性，再加上提升机长期处于工作状态，减速器所承受的负担过大。目前国内流行的密封方式是减轻内部油压来降低漏油的危险，由于不同的提升机设计也有所不同，因此密封技术的改善工作还应依据实际工作情况来做出调整。
5.2 提升机减速器箱体优化策略
要优化提升机减速器箱体，主要体现在刚度、强度以及可靠性这三个最重要的方面。首先，箱体刚度优化上，煤矿企业应充分结合矿井提升机减速器使用环境、工作强度等实际情况分析箱体刚度数据，随后据此进行提升优化。其次，计算箱体所承受最大冲击载荷，之后根据数据进行强度提升。最后借助于有限元方法开展减速器箱体结构分析，之后在此基础上通过其他设计来提升可靠性。
5.3 齿轮优化
硬齿面齿轮可以提升齿轮的强度与负荷水平。使用渐开线圆柱齿轮承载能力计算方式，并与实际使用情况、生产水平相结合，来确定正确的使用系数，保证齿轮的安全可靠。齿轮的使用钢应具有高强度、韧性较好、力学性能优良等性质。热处理是提升材料前期性能的重点，因此齿轮材料的选择和热处理方式的优化，是提升齿轮性能的有效措施。在计算齿轮强度时，需要准确计算提升机的日工作时间、工程情况，通过细节的把控，可以提升齿轮的设计水平，提高齿轮运行的稳定性。
6 结语
减速器是矿井提升机的重要部分,对提升机的良好运行起到关键作用,只有全面确保技术规程,才能实现其运行,确保提升质量与安全。减速器在运行过程中,容易出现故障,只有全面做出正确的诊断,才能保证稳定运行。故障分析较为复杂,要利用仪器仪表才能检测得到,对相关采集的数据进行小波分析法加强故障判断,只有这样,才能实现故障科学诊断,维护设备的良好运行。
参考文献：
[1]苏亚.煤矿提升机减速器常见故障及技术改造研究[J].机械管理开发，2018.
[2]武国胜.关于煤矿提升机减速器的常见故障分析及技术改进[J].机械管理开发，2017.