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刮板输送机减速器漏油分析及自动监测研究

作者:四川天屿翔机械设备有限公司 浏览: 发表时间:2023-08-20 16:41:28


刮板输送机是采掘面主要运输设备,并为采煤机工作面往返移动提供通道,刮板输送机运行直接影响矿井生产。受使用环境恶劣、刮板输送机负载大以及运行工况变化大等因素影响,驱动装置容易出现故障,其中减速器故障占比较高。随着减速器相关研究不断深入减速器性能及可靠性均明显提升,减速器轴承、传动齿以及箱体等可靠性均明显提升,故障位置多发生在减速器输入、输出密封处,典型故障类型为漏油。由于减速器安装位置狭小,减速器输入、输出端均使用密封处理,导致漏油故障检出难度较高。若无法及时发现漏油会增加减速器内其他组成部件故障发生率,不仅加大后续维修难度以及维护费用,而且制约刮板输送机高效运行。为此本文对刮板输送机减速器漏油故障进行分析,并提出一种漏油监测系数,以期能在一定程度上提高刮板输送机工作效率。

 

1   减速器结构分析及漏油故障原因

 

减速器漏油故障主要集中在密封结构位置,为此本文重点对密封结构组成以及漏油故障原因进行分析。

 

1.1   密封结构分析

 

减速器密封结构用以将减速器内部空间与外界隔开,避免减速器内油外溢,密封结构包括输入端(高速端)密封、输出端(低速端)密封。输入端输入轴转速较高,一般可达到 1 500 r/min,密封多采用骨架油封方式,并安装耐磨套,具体骨架油封结构见图 1


 

输出端密封多为浮动密封方式(结构包括静环、 动环及橡胶圈),静环、动环分别布置在减速器输出端口及输出轴上。随着输出轴运转, 动环、静环相对移动时,在接触面处会形成油膜,从而提高油膜密封性。具体密封结构见图2


 

1.2   漏油原因分析

 

减速器漏油集中在输入端 、输出端密封位置,煤矿井下环境恶劣,粉尘、煤泥等异物容易混入至减速器内从而降低密封效果,同时密封环会出现磨损,增加漏油发生概率。通过对减速器使用进行为期6个月 监测,总结出漏油原因主要为:

 

1)传动轴表面粗糙度传动轴表面粗糙度会直接影响密封性能及寿命。轴表面过于光滑,会导致油从密封接触面挤出,导致油膜厚度变化甚至消失;轴表面过于粗糙则会在高速运转时导致密封面、油封唇口变毛,导致油泄漏。

 

2)偏心。当轴与油封唇口内圆不同心时会引起轴与油封唇口接触不均衡,引起发热及磨损不均等问题,导致油封损坏、漏油。导致偏心的主要原因为轴质量偏差;轴承部位存在偏差;油封内径、外径不同心,油封壳体上安装孔与轴线间存在偏心。

 

3)油变质当减速器内油变质时,变质油中含有较多硬度高、粒径小的颗粒且容易在油中悬浮。变质油会随着减速器内循环,油中坚硬小颗粒会加剧轴以及油封唇口磨损减速器在使用过程中难免出现发热,油在焦化后容易形成胶泥,在唇口处积累时容易导致唇口失效。

 

4)轴径向、轴向窜量影响轴在旋转过程中间隙窜量增加,若期间输入轴调整不当容易增大轴窜量,同时轴高速运动也会增加唇口磨损。

 

5)温度温度变化也会导致骨架或者油封等收缩、膨胀,导致一定温度下膨胀量出现变化。油封弹簧圈在温度影响下产生的线性膨胀明显,容易导致唇口压力降低出现漏油情况。

 

6)唇口过盈量。唇口过盈量可用以产生影响力并补偿轴偏心 。当过盈量偏小时会降低密封性,导致漏油;过盈量偏大时,唇口与轴紧贴,唇齿间间隙过小,导致轴、唇口间温度急剧增高,加速唇口老化。

 

2   减速器漏油自动监测

 

随着现代化监测技术以及通信技术发展,综采工作面采煤机、液压支架等监控能力均得以明显提升,同时采用合适传感器可实现减速器温度、冷却系统流量及温度监测,但是关于漏油监测相关系统或者技术的研究较少。若能采用合适传感器、通信技术对减速器密封漏油进行监测,并及时将监测结果传输给监控系统,可实现漏油点监测、预警以及处理,从而提高减  速器运行可靠性。

 

减速器输入端外侧有罩筒覆盖,输出端侧边存在连接板,减速器输入及输出端均处于密封空间内,难以采用设备对内部进行监测。为此,提出在输入轴及输出轴密封外侧对漏油进行监测,具体采用的漏油自动监测策略为:

 

1)在减速器两侧输入、输出端位置分别布置储油槽,并通过储油槽将漏油引导至储油孔内,具体结构如图3所示。

 

2)在储油孔底安装油压传感器。由于减速器漏油量较小且持续时间较长,间隔2 d 测定一次传感器油压参数;采用 PLC分析油压监测数据,正常情况下油压应为0,当监测到油压后且油压呈缓慢增加趋势时,则可判定减速器存在漏油问题,并依据油压位置确定输入端或者输出端漏油,提高故障诊断能力。


 

3   漏油自动监测应用效果分析

 

在减速器输入端出输入端均布置漏油自动监测装置,该装置结构简单、便于安装,在检修班即可实现安装。由于综采工作面内设备繁多,若信号传输采用有线方式需要布线且面临线缆容易被压断风险因此,监测信号传输采用无线方式

 

漏油自动监测现阶段已使用超过1年,期间共发出漏油预警3次,且均提醒漏油点位于输入端 。现场检修发现,漏油均是由于电机、输入轴中心存在一定偏差,输入轴在高速运转时引起密封结构失效,从而导致漏油。

 

4    结语

 

减速器是现阶段刮板输送机驱动装置中重要组成单元,减速器运行时漏油是常见故障类型,通过分析发现减速度漏油点主要位于输入及输出端。对输入及输出端结构结构进行阐述,并依据现场监测结果对漏油原因进行分析。提出一种漏油自动监测系统,在输入及输出端布置漏油收集装置并通过传感器测定油压,通过油压实现漏油位置判定并判断密封结构是否出现故障为提高漏油自动监测适用性,油压监测结果采用无线方式传输现场应用后,该系统可实现漏油监测,避免出现漏油量过大引起减速器内设备损坏问题。


 

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