邵竹苗

（ 銅陵有色金屬集團(tuán)銅冠礦山建設(shè)股份有限公司,安徽 銅陵 244000）

1 故障與工作原理

1.1 變速箱機(jī)械故障描述

礦山提升機(jī)就是在礦山井下和地表工作的提升運(yùn)輸機(jī)械，主要應(yīng)用于煤礦和金屬礦石的開采，主要的工作過程包括啟動、加速、勻速、減速和停止。變速箱是礦山提升機(jī)最為重要的機(jī)械部件之一，在礦山提升機(jī)運(yùn)行過程中使用頻率較高、負(fù)載率較重，所以齒輪出現(xiàn)故障的概率比較高。這就要求技術(shù)人員能夠隨時監(jiān)測提升機(jī)變速箱的運(yùn)行狀態(tài)，及時了解內(nèi)部情況并處理。造成變速箱出現(xiàn)故障的原因很多，主要分為人為因素和自身質(zhì)量因素。

1.2 變速箱的工作原理

礦山中提升機(jī)變速箱大多應(yīng)用兩級齒輪變速箱，工作原理就是電動機(jī)通過聯(lián)軸器帶動變速箱的主動軸，變速箱的從動軸經(jīng)另外一個聯(lián)軸器帶動工作，實(shí)現(xiàn)功率傳輸和速度的轉(zhuǎn)換，簡單說就是A輪傳給B輪，C輪傳給D輪，B和C在同軸上。兩級齒輪的變速箱在礦山中應(yīng)用中十分廣泛，可以說是礦山提升機(jī)的核心部件，主要就是依靠變速器內(nèi)齒輪之間的相互傳動，實(shí)現(xiàn)提升機(jī)的各種工作狀態(tài)，變速器內(nèi)部的齒輪比較容易出現(xiàn)故障，所以對齒輪的質(zhì)量和工作環(huán)境的要求非常高。

2 振動信號定位和分析

2.1 提升機(jī)勻速提升振動信號的主要特征

在變速箱出現(xiàn)故障的早期，由于異常振動的信號持續(xù)時間較短，檢測員沒有認(rèn)真查看，大多數(shù)情況下都被淹沒在噪聲之中，沒有及時發(fā)現(xiàn)。首先為了避免對于變速器故障的錯誤判斷，應(yīng)該先對運(yùn)行正常的區(qū)域勻速提升的信號采集，再采集故障區(qū)域的震動信號，將采集到的信息交給分析員進(jìn)行準(zhǔn)確分析。提升機(jī)在工作時候不停的改變自身的工作狀態(tài)，或加速、減速、勻速，勻速運(yùn)行的階段工作過程最為簡單，受到外界信號的干擾最弱，所以通過分析提升機(jī)在勻速階段最可能找到變速箱故障所在。

2.2 振動信號定位

采集提升機(jī)變速箱的振動信號時，應(yīng)該在變速箱的不同位置設(shè)置振動信號采集裝置，而且還應(yīng)該在不同時段內(nèi)分別采集，這樣就能夠通過不同位置設(shè)置的采集裝置得到的振動信號準(zhǔn)確分析變速箱的實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)情況。在不同時段內(nèi)采集到的振動信號可以清晰地看見變速箱振動信號的變化。通過采集到振動信息做積分處理，初步診斷振動速度的有效值和信號的長度、振動的速度和時間的關(guān)系。30天以后再次此采集提升機(jī)變速箱的振動信號，對所有采集到的振動信號進(jìn)行分析計算，將兩次的結(jié)果進(jìn)行比較，就能找到振動變化最大的位置，對這些位置重點(diǎn)檢測。

2.3 分析重點(diǎn)檢測位置的信號

如表1所示，畫出兩次重點(diǎn)檢測位置的振動信號，找到檢測位置5的振動變化嚴(yán)重不符合正常值的，出現(xiàn)這種情況最有可能就是提升機(jī)的這個位置發(fā)生了故障。對位置5進(jìn)行重點(diǎn)采集，運(yùn)用傅里葉變換，得到位置5的頻域特性繪制成圖表進(jìn)行分析，通過分析發(fā)現(xiàn)不存在任何的故障信息。出現(xiàn)這樣的結(jié)果可能是由于該方法沒有對時間分辨的能力，或者是檢測時出現(xiàn)了問題。

3 諧波小波分析法

3.1 諧波小波內(nèi)容

諧波小波轉(zhuǎn)換是一個以小波為基底的線性轉(zhuǎn)換，將信號變換至?xí)r頻域上，結(jié)合了短時距傅立葉變換和連續(xù)小波轉(zhuǎn)換兩者之優(yōu)點(diǎn)的訊號分析工具。原來無法在頻譜圖上顯示的微弱振動信號，經(jīng)過分解，能夠在頻譜圖上清楚顯現(xiàn)出來。

3.2 諧波小波解算方法

Newland快速算法是一種諧波小波的分解算法，信號快速諧波小波分解主要包括兩個步驟：一是快速傅里葉變換FFT；二是快速傅里葉逆變換IFFT。利用Newland快速算法快速諧波小波分解，假設(shè)諧波小波共同構(gòu)成L2(R)空間正交基，只要在給定檢測點(diǎn)采集的振動信號滿足x(t)是L2(R)的子集，即可以表示成諧波小波的線性組合。

3.3 分析結(jié)果

齒輪在正常運(yùn)轉(zhuǎn)過程中會出現(xiàn)齒面磨損、接觸疲勞和斷齒等故障，變速器的齒輪出現(xiàn)相應(yīng)的故障通過諧波小波分析法就會出現(xiàn)相應(yīng)諧波的變化，能夠?yàn)榉治稣咛峁?zhǔn)確的頻率信息。分析員能夠依照諧波小波的分析法對變速器的各個檢測位置進(jìn)行有效的分析，找到故障的位置和原因。

4 結(jié)語

礦山提升機(jī)變速器的工作原理相對來說較為復(fù)雜，內(nèi)部的結(jié)構(gòu)也是十分精細(xì)，當(dāng)變速器正常工作時產(chǎn)生的振動信號的位置非常多，應(yīng)用普通的分析方法不能準(zhǔn)確地分析振動信號并且找到故障的具體位置，利用諧波小波的方法解決了這一難題，該方法計算操作十分簡單，尋找故障的效率事半功倍。

[1]邵堃.礦山提升機(jī)變速箱機(jī)械故障特征提取與診斷[J].現(xiàn)代制造工程,2016(09):146-150.

[2]肖慧儒,楊清柏,何方金等.礦山提升機(jī)技術(shù)改造與更新?lián)Q代綜述[J].礦山機(jī)械,2015(03):1-6.