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[摘 要]本文首先介绍了典型采煤机系统介绍，然后介绍了采煤机故障分析及诊断方法，接着介绍了JOY采煤机牵引传动齿轮轴承密封故障分析，最后介绍了改进措施。
[关键词]JOY采煤机，牵引传动齿轮轴承，密封故障
中图分类号：TD421.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）27-0005-01
一、前言
采煤机工作环境恶劣且结构复杂，涉及机械、电气、液压等。采煤机在煤矿工程中占据举足轻重的作用，若在工作中出现故障必然会影响工程进程，造成损失。分析采煤机的故障有助于对采煤机的长久使用。
二、典型采煤机系统介绍
采煤机主要保罗锯削式、刨削式、钻削式和铣削式四种类型，本文以MG132/320-WD型交流電牵引采煤机系统为例对采煤机结构进行简要的介绍，以给读者一个形象的整体印象。该采煤机中等功率。其工作面主要特点为厚度1.5～2.86m、煤层倾角<35°、煤质中硬、顶板中等稳定、底板起伏不大。整体结构为多部电机横向布置，计算机控制。
1、机械部分
该采煤机采用积木式组合结构，多电机横向布置、多点驱动；调速系统采用机载“一拖二”交流变频调速型式；牵引驱动采用摆线轮—销排型式；液压系统采用双联齿轮泵；电控系统采用工业控制计算机结合PLC。牵引部分为左、右牵引部，为完全对称结构；截割机构主要组成部分有截割电动机、摇臂减速箱、内外喷雾系统和割煤滚筒等；行走部采用开放的壳体外面盖上大盖板结构；液压系统原理由调高泵站、液压管路系统、调高油缸和液压制动器等组成；主要包括两部分：调高回路、控制和制动回路。
2、电气部分
该采煤机用隔爆兼本质安全型电控箱装载着电牵引采煤机的电控系统。电控系统由主回路、主控系统、交流变频调速系统等组成。
主回路主要是由隔离开关、真空接触器、截割电机和泵电机等组成的高压回路。
主控系统由工控机、PLC主控器、操作站、遥控器元件组成。操作站部分通过串行通信方式把数据传给PLC主控器。变频调速系统由一台中压变频器和两台牵引电机组成。
三、采煤机故障分析及诊断方法
1、常见故障机诊断方法分析
（1）机械系统故障：故障分析：故障主要包括：部件联接不稳固，导致载荷分布情况改变，部分部件因受力过大而损伤或断裂；齿轮传动系统和联接处出现像磨损、疲劳破坏或过载损坏等问题。通常这些问题均会导致机件升温。其他因素如制造工艺、安装质量、使用方法等因素也会导致这方面的故障。
诊断方法：机械系统占据采煤机的主要结构，所以该部分出现故障对企业生产有较大影响，故障诊断十分重要。诊断具体方法很多，例如温度监测诊断、振动诊断法、噪声诊断法、油液分析法等。
（2）轴承故障：故障分析：一般轴承故障的原因包括：在负载过大或者负载不均的情况下，牵引行走链轮的支撑轴承出现磨损或滚动体碎裂情况十分普遍，进一步会对链轮及与其相啮合的一些部件产生连锁损害。采煤机润滑不够好，在摇臂频繁升降的情况下，很多传动轴会承受很大作用力且不均匀，此时也容易出现故障。
诊断方法：通常对于机械传动系统，为监测其运行状态，需要在线对轴承温度以及传动箱油温和油位进行连续监测，将历史记录保存下来，通过计算机对变化曲线或图形进行分析，并推测数据的发展趋势，结合经验分析未来出现故障的可能性。与此同时，可以定期进行油样诊断分析，确保故障发现的及时性和前瞻性。
（3）电气系统故障：故障分析：矿井中，非常容易出现断路情况，影响设备的正常工作。通常导致设备断电的原因主要包括：由于设备长时间工作带来的持续振动或接点、触头氧化引起线路接触不良；线路或零部件内部断开；采煤机工作现场干扰太多，无有效的屏蔽手段；设备磨损、老化。
诊断方法：诊断采煤机电气系统故障，首先应查阅该机故障指示，也可通过摇测电阻来诊断，具体诊断方法与普通电气系统诊断基本相同，可借助参考。
2、故障诊断注意事项
第一，在采煤机进行检修时，必须将电源彻底断掉。在断除电源后，不可立即拆机检查，还需等变频器中间电路电容放电完毕后在进行检查，因为电容残留的电压很高，会对人身安全造成威胁。
第二，通常为了便于维护工作，变频器的所有动力线一般于前侧布置，但同时却带来了触电隐患，所以，即使在地面试车时，也禁止开盖送电。
第三，注意隔离开关不能进行带负荷通、断操作，主要作用只是电气隔离。
四、JOY采煤机牵引传动齿轮轴承密封故障分析
1、采煤机驱动机构轴承的工况条件
工作介质：320#齿轮油；
速度：≤6.74、9.15、11.46、7.87、5.32r/min（因电动机A、B传动齿轮齿数不同）；
外部环境：煤粉尘。
2、密封结构
JOY公司6LS采煤机驱动机构传动齿轮轴承采用O形密封。由于在井下使用，O形密封磨损严重，拆卸时发现已磨损成扁形，密封效果不好。JOY公司对其进行了改进，选用无骨架支撑的Y形孔用密封。传动齿轮上的密封主要作用是防止320#齿轮油泄露，同时起到防尘作用。
3、存在问题
Y形无骨架支撑密封一般用于润滑脂、活塞杆往复运动的防尘环，或低速≤0.5m/s条件的密封。而传动机构轴承为320#齿轮油润滑。所以，此密封难以满足驱动机构的工况条件及相关特性要求。存在问题：密封为橡胶硫化而成，无骨架支撑，外缘缺乏刚性，强度低，转动时密封在轴承内产生晃动或滑移；装配工艺性差。由于密封为孔用，在装配时，唇口要朝向润滑油处，而唇口尺寸大于后端，而此处又是暗装配，辅助工具无法使用，极易使密封唇口剪裂、扭曲、外翻，拆卸时常发现唇口残缺不全。由于反向（即唇口向外）安装容易，唇口不易损坏，起到了防尘作用，但油液极易从密封小端沿斜面漏泄；当机构转动时产生温升，Y形密封唇口由橡胶制成，橡胶在温升时产生变形、收缩，使之漏油，效果仍然不好。
五、改进措施
选用有骨架支撑的L形轴用密封。将轴承压盘上与轴承杯下方各加工凹行槽2条。如图2所示，此处安装L形有骨架支撑密封，密封唇口朝向轴承侧在传动齿轮上加工一组密封用金属环过盈装配到齿轮轴上，并用电焊点焊，以防止长时间工作而脱落。在安装时，将齿轮吊起垂直装入下端箱体上的轴承杯内，使密封环与密封唇口紧密接触。在自由状态下，L形有骨架支撑的密封内径比轴径小，即有一定的过盈量（过盈量可取1～2mm），密封装到轴上后，其唇口的压力和自收紧弹簧的收缩力对轴产生一定的径向抱紧，遮断泄漏间隙，达到密封的目的。此密封安装位置小，轴向尺寸小，使机构紧凑，密封性能好，拆卸容易，检修方便，且价格便宜。
六、结束语
在煤矿生产中，采煤机占据着不可替代的地位，是综合机械、电子电气、液压传动系统于一体的复杂系统。了解采煤机的故障并将其解决是确保安全生产的前提。
参考文献
[1] 张世明.采煤机故障分析与诊断[J].企业技术开发，2011，（13）.
[2] 毛淑芳，过秉坤，尚慧岭，王银，朱明.采煤机电气设备故障案例分析及处理[J].煤矿机械，2011，（9）.
[3] 王耀刚.采煤机和掘进机故障分析技能探讨[J].科技情报开发与经济，2011，（18）.
[关键词]JOY采煤机，牵引传动齿轮轴承，密封故障
中图分类号：TD421.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）27-0005-01
一、前言
采煤机工作环境恶劣且结构复杂，涉及机械、电气、液压等。采煤机在煤矿工程中占据举足轻重的作用，若在工作中出现故障必然会影响工程进程，造成损失。分析采煤机的故障有助于对采煤机的长久使用。
二、典型采煤机系统介绍
采煤机主要保罗锯削式、刨削式、钻削式和铣削式四种类型，本文以MG132/320-WD型交流電牵引采煤机系统为例对采煤机结构进行简要的介绍，以给读者一个形象的整体印象。该采煤机中等功率。其工作面主要特点为厚度1.5～2.86m、煤层倾角<35°、煤质中硬、顶板中等稳定、底板起伏不大。整体结构为多部电机横向布置，计算机控制。
1、机械部分
该采煤机采用积木式组合结构，多电机横向布置、多点驱动；调速系统采用机载“一拖二”交流变频调速型式；牵引驱动采用摆线轮—销排型式；液压系统采用双联齿轮泵；电控系统采用工业控制计算机结合PLC。牵引部分为左、右牵引部，为完全对称结构；截割机构主要组成部分有截割电动机、摇臂减速箱、内外喷雾系统和割煤滚筒等；行走部采用开放的壳体外面盖上大盖板结构；液压系统原理由调高泵站、液压管路系统、调高油缸和液压制动器等组成；主要包括两部分：调高回路、控制和制动回路。
2、电气部分
该采煤机用隔爆兼本质安全型电控箱装载着电牵引采煤机的电控系统。电控系统由主回路、主控系统、交流变频调速系统等组成。
主回路主要是由隔离开关、真空接触器、截割电机和泵电机等组成的高压回路。
主控系统由工控机、PLC主控器、操作站、遥控器元件组成。操作站部分通过串行通信方式把数据传给PLC主控器。变频调速系统由一台中压变频器和两台牵引电机组成。
三、采煤机故障分析及诊断方法
1、常见故障机诊断方法分析
（1）机械系统故障：故障分析：故障主要包括：部件联接不稳固，导致载荷分布情况改变，部分部件因受力过大而损伤或断裂；齿轮传动系统和联接处出现像磨损、疲劳破坏或过载损坏等问题。通常这些问题均会导致机件升温。其他因素如制造工艺、安装质量、使用方法等因素也会导致这方面的故障。
诊断方法：机械系统占据采煤机的主要结构，所以该部分出现故障对企业生产有较大影响，故障诊断十分重要。诊断具体方法很多，例如温度监测诊断、振动诊断法、噪声诊断法、油液分析法等。
（2）轴承故障：故障分析：一般轴承故障的原因包括：在负载过大或者负载不均的情况下，牵引行走链轮的支撑轴承出现磨损或滚动体碎裂情况十分普遍，进一步会对链轮及与其相啮合的一些部件产生连锁损害。采煤机润滑不够好，在摇臂频繁升降的情况下，很多传动轴会承受很大作用力且不均匀，此时也容易出现故障。
诊断方法：通常对于机械传动系统，为监测其运行状态，需要在线对轴承温度以及传动箱油温和油位进行连续监测，将历史记录保存下来，通过计算机对变化曲线或图形进行分析，并推测数据的发展趋势，结合经验分析未来出现故障的可能性。与此同时，可以定期进行油样诊断分析，确保故障发现的及时性和前瞻性。
（3）电气系统故障：故障分析：矿井中，非常容易出现断路情况，影响设备的正常工作。通常导致设备断电的原因主要包括：由于设备长时间工作带来的持续振动或接点、触头氧化引起线路接触不良；线路或零部件内部断开；采煤机工作现场干扰太多，无有效的屏蔽手段；设备磨损、老化。
诊断方法：诊断采煤机电气系统故障，首先应查阅该机故障指示，也可通过摇测电阻来诊断，具体诊断方法与普通电气系统诊断基本相同，可借助参考。
2、故障诊断注意事项
第一，在采煤机进行检修时，必须将电源彻底断掉。在断除电源后，不可立即拆机检查，还需等变频器中间电路电容放电完毕后在进行检查，因为电容残留的电压很高，会对人身安全造成威胁。
第二，通常为了便于维护工作，变频器的所有动力线一般于前侧布置，但同时却带来了触电隐患，所以，即使在地面试车时，也禁止开盖送电。
第三，注意隔离开关不能进行带负荷通、断操作，主要作用只是电气隔离。
四、JOY采煤机牵引传动齿轮轴承密封故障分析
1、采煤机驱动机构轴承的工况条件
工作介质：320#齿轮油；
速度：≤6.74、9.15、11.46、7.87、5.32r/min（因电动机A、B传动齿轮齿数不同）；
外部环境：煤粉尘。
2、密封结构
JOY公司6LS采煤机驱动机构传动齿轮轴承采用O形密封。由于在井下使用，O形密封磨损严重，拆卸时发现已磨损成扁形，密封效果不好。JOY公司对其进行了改进，选用无骨架支撑的Y形孔用密封。传动齿轮上的密封主要作用是防止320#齿轮油泄露，同时起到防尘作用。
3、存在问题
Y形无骨架支撑密封一般用于润滑脂、活塞杆往复运动的防尘环，或低速≤0.5m/s条件的密封。而传动机构轴承为320#齿轮油润滑。所以，此密封难以满足驱动机构的工况条件及相关特性要求。存在问题：密封为橡胶硫化而成，无骨架支撑，外缘缺乏刚性，强度低，转动时密封在轴承内产生晃动或滑移；装配工艺性差。由于密封为孔用，在装配时，唇口要朝向润滑油处，而唇口尺寸大于后端，而此处又是暗装配，辅助工具无法使用，极易使密封唇口剪裂、扭曲、外翻，拆卸时常发现唇口残缺不全。由于反向（即唇口向外）安装容易，唇口不易损坏，起到了防尘作用，但油液极易从密封小端沿斜面漏泄；当机构转动时产生温升，Y形密封唇口由橡胶制成，橡胶在温升时产生变形、收缩，使之漏油，效果仍然不好。
五、改进措施
选用有骨架支撑的L形轴用密封。将轴承压盘上与轴承杯下方各加工凹行槽2条。如图2所示，此处安装L形有骨架支撑密封，密封唇口朝向轴承侧在传动齿轮上加工一组密封用金属环过盈装配到齿轮轴上，并用电焊点焊，以防止长时间工作而脱落。在安装时，将齿轮吊起垂直装入下端箱体上的轴承杯内，使密封环与密封唇口紧密接触。在自由状态下，L形有骨架支撑的密封内径比轴径小，即有一定的过盈量（过盈量可取1～2mm），密封装到轴上后，其唇口的压力和自收紧弹簧的收缩力对轴产生一定的径向抱紧，遮断泄漏间隙，达到密封的目的。此密封安装位置小，轴向尺寸小，使机构紧凑，密封性能好，拆卸容易，检修方便，且价格便宜。
六、结束语
在煤矿生产中，采煤机占据着不可替代的地位，是综合机械、电子电气、液压传动系统于一体的复杂系统。了解采煤机的故障并将其解决是确保安全生产的前提。
参考文献
[1] 张世明.采煤机故障分析与诊断[J].企业技术开发，2011，（13）.
[2] 毛淑芳，过秉坤，尚慧岭，王银，朱明.采煤机电气设备故障案例分析及处理[J].煤矿机械，2011，（9）.
[3] 王耀刚.采煤机和掘进机故障分析技能探讨[J].科技情报开发与经济，2011，（18）.