采煤机轴承故障与采煤机现场管理思路构架

周磊 ZHOU Lei

（河南能源焦煤集团九里山矿采二区，焦作 454150）

（Henan Energy Coking Coal Group Jiulishan Mining Second District，Jiaozuo 454150，China）

摘要： 笔者结合多年工作经验，从采煤机轴承故障分析及其改进措施着手，对采煤机现场管理思路构架做了简单介绍。

Abstract： Combined with many years of work experience, starting from shearer bearing failure analysis and improvement measures, the author introduces the site management thinking frame of shearer briefly.

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关键词 ： 采煤机；轴承故障；现场管理；BP神经网络；思路构架

Key words： shearer；bearing failure；site management；BP neural network；thinking frame

中图分类号：TD421；F270 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）34-0193-02

作者简介：周磊（1982-），男，河南焦作人，中级工程师，研究方向为矿山机械及制造装备设计理论与方法。

0 引言

伴随着经济的发展，社会对煤矿企业的要求越来越高，采煤机轴承故障的处理办法与现场管理工作受到了行业建设者的广泛关注。采煤机是现代煤矿企业发展建设过程中必不可少的基础设备之一，伴随着采煤机械化、自动化以及系统化的发展，采煤机的养护工作成煤矿企业发展的重点工作。采煤机具有规模大、结构复杂的特点，这给采煤机养护工作带来了极大的挑战。另外，煤矿企业属于劳动密集型产业，工作环境尤为复杂，采煤机长期在恶劣的环境下高负荷工作，各零部件很容易受到严重的损坏，影响采煤机正常运行。在现代采煤过程中，由轴承故障引发的煤矿事故率最高，轴承故障的原因有很多，如何解决采煤机轴承故障是煤矿企业发展的当务之急。

1 采煤机轴承故障分析及其改进措施

1.1 采煤机轴承产生的原因和存在的问题

1.1.1 采煤机驱动机构轴承工作条件 采煤机驱动机构轴承在320#齿轮油条件下运行，运行速度受电动机A、B传动齿轮齿数的影响，轴承外部有大量煤粉尘。

1.1.2 密封结构 本文中研究的采煤机轴承以O型结构为主，采煤机长期在井下工作，O型密封结构很容易受到严重损坏，拆卸过程中可以发现该结构已完全变形，密封效果较差。技术人员结合以上情况对其进行了改造，改造后结构以Y形孔用密封，提高密封性能的同时，还具有防尘作用。

1.1.3 存在的问题 Y形密封结构与传统O型密封结构最大的区别在于其具有无骨架支撑，这种结构通常在润滑脂、活塞杆往复运动时发挥吸尘作用，或者对低速运行的采煤机进行密封。本文中研究的传动机构轴承型号以320#齿轮润滑油为主，因此，Y形密封结构很难满足驱动机构的工作条件及相关零件运行的实际需求。存在的问题主要有以下几点：第一，Y形密封结构的密封胶以橡胶硫化为主，外缘稳定性较差、强度较低，运作过程中密封在轴承内剧烈晃动，情况严重的时候还会导致密封滑移；第二，装配工艺性能有待提高。采煤机轴承使用的密封以孔用为主，在装配过程中，必须保证唇口的朝向，通常应该与润滑油处保持一致，唇口的大小也有严格控制，通常大于后端位置，而该位置密封唇口非常容易产生裂缝、扭曲甚至外翻，拆卸后唇口通常处于残缺不全的状态。实际安装过程中，由于反向安装比较容易操作，不仅可以保证唇口的完整性，还能提高该位置的防尘作用，但是，这个过程中采煤机内的油液非常容易渗出；采煤机在运行过程中温度升高，橡胶密封材料受高温影响容易发生变形、收缩等问题，导致机械漏油，效果仍然有待提高；第三，密封唇口尺寸和基本结构明显存在问题，不仅会产生漏油、吸入灰尘等问题，今后的维修工艺也会因此较难开展。

1.2 改进措施 利用有骨架支撑的L形轴承代替上文中提到的Y形轴承密封，在轴承压盘和轴承杯下位置各加上两条凹形槽，改造示意图如图1所示。集合密封齿轮运行的实际状况，在该位置添加密封用金属环过盈装配，采用电焊的方式进行点焊，增强该装置的稳固性。安装过程中，齿轮在装入轴承杯内时必须保持垂直状态，保证密封环与密封之间处于无空隙状态。密封唇口与轴承方向保持一致，大口出朝向齿轮方向，安装工艺比较简单，也不会损坏密封唇口。L形有骨架支撑轴径大于内径，密封效果非常明显。最后，该结构还具有安装位置小、轴向尺寸小、结构紧凑以及使用周期长等特点，是我国采煤机轴承的最佳选择。

2 采煤机现场管理思路构架

轴承为采煤机的正常使用提供动力保障的同时，还能增强采煤机的可靠性、提高采煤机轴承的使用质量，是煤矿企业必须关注的重点。因此，煤炭企业必须高度重视采煤机现场管理工作，减少采煤机轴承故障导致的煤炭开采问题。

2.1 采煤机的健康管理系统 采煤机健康管理系统比较复杂，主要分为煤矿设备层、传感器层、数据层以及决策层四类，笔者对以上四层管理系统做了以下介绍。

2.1.1 煤矿设备层 煤矿设备层是设备健康运行的基础保障，作为基础层，工作人员必须高度重视该层结构健康管理系统的形成，这一层主要是矿山机械中的采煤机所在位置，也是合理控制采煤机故障的重要手段。

2.1.2 传感器层 传感器层最能体现各设备的实际性能，保证传感器层的健康运行，才能在实际使用中更加准确地反映出设备的实际运行状态和当前的数据信息，例如动力来源、传动部件状况以及执行部件的精确度等。以采煤机为采集对象，传感数据名称主要有牵引速度、摇臂振动状况、左右截割电机电流、变压器温度以及水流量等。

2.1.3 数据层 数据预处理是数据层必须完成的任务之一，数据预处理的主要目的是将传感器上的数据进行解析，并对解析后的数据进行相关处理，判断出设备本身的性质。另外，还应该根据数据层的实际需求建立相关数据库，数据库中包含着采煤机的历史资料以及健康指数，为采煤机轴承的安全运行提供保障。

2.1.4 分析决策层 结合数据路中存储的信息，可以建立一个健全的训练神经网络，将现有的数据输入神经网络，通过得到的分析数据可以判断采煤机的健康状况，通过健康指数对采煤机的运行状态进行评估；了解采煤机的实际运行状态后，对采煤机将抗状态的发展趋势进行预测，对可能发生故障的位置进行确定。

2.2 基于BP神经网络的采煤机传感数据与健康指数关系模型 以数据库内存储的数据为依据，建立采煤机健康系统的BP神经网络模型，建立该模型的主要目的是对采煤机的健康状态进行预测，减少运行过程中轴承故障对煤炭开采工作的影响。该模型以采煤机传感器数据和采煤机健康指数之间的关系为依据，对采煤机全过程运行状态进行准确判定。采煤机BP神经网络模型结构图如图2所示。该模型的建立可以有效地判定出各阶段采煤机中轴承实际运行状况，这种模型的测定结果不仅可靠、真实，对采煤机的实际运行又很好的预测作用，是我国现在以致今后很长一段时间煤矿企业采煤机运行模型的主要选择。

3 结束语

综上所述，采煤机在煤炭行业的发展建设中发挥着不可代替的作用，轴承是采煤机是否健康运行的基础保障，因此，行业建设者必须明确实际运行过程中采煤机轴承存在的问题，在提高检测结果准确性、保障采煤机健康运行的同时，针对问题对采煤机轴承进行改造。另外，现代化煤矿必须高度重视煤矿设备的运行管理，通过建立采煤机的健康管理系统，基于BP神经网络的采煤机传感数据与健康指数关系模型为我国煤炭行业采煤机的正常运行提供技术保障。

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参考文献：

[1]扈玉辰，姚竹亭.基于EMD-HSMM的采煤机轴承故障诊断[J].煤矿机械，2014.

[2]刘萍.小波包-BP神经网络在采煤机滚动轴承故障诊断中的应用[J].煤矿机械，2013.

[3]赵栓峰.基于粒子群和BP混合优化的采煤机故障诊断分类方法研究[J].矿山机械，2011.