基于故障樹的煤礦采煤機截割部和牽引部機械故障分析

1 故障樹基礎

　　在建立故障樹后就需要對故障樹開展深入分析，通常包含定量與定性兩種分析方法。其中，定性分析是為了尋找頂事件的各個形成因素與相關組合，識別事件發生的所有情況，這樣就可以判斷出隱含的故障，用來改進運行方案、改進設計、指導故障診斷、維修方案等。而且可以找到系統的最小割集，再進行定量分析，除去無作用的割集來提高計算的效率。

　　割集是指引起故障樹頂事件的所有底事件組成的集合。其中，最小割集是指形成故障樹頂事件數目必須滿足的底事件集合，因此可以將最小割集理解為導致頂事件的一種重要故障模式。各類故障樹都是由數目有限的最小割集所組成的。對于最小割集來說，故障樹的頂事件是唯一的。最小割集中所有事件，只有全部發生頂事件才會發生。

　　最小割集的計算方法主要包括上行法和下行法兩種。下行法的基本原理是，故障樹中的邏輯關系決定最小割集，或門增加數目，與門增加容量。下行法的方法是，從故障樹的頂事件開始，按照由上到下的順次，用下一級事件來代替上一級事件。

　　2 采煤機的各類機械故障研究

　　2.1 機械故障類型

　　10年內MG650/1620—WD交流電牽引采煤機故障情況統計如下表所示。

　　從上表可以明顯發現，MG650/1620—WD交流電牽引采煤機通常會在牽引區域及截割區域出現機械故障，此類故障在素有故障中的比例高達約90%，尤其是截割區域的搖臂齒輪箱故障與牽引區的行走箱故障面臨著形成大量故障的現象。

　　2.2 截割區機械故障分析

　　MG650/1620—WD交流電牽引采煤機的截割區通常是在有滾筒、截割電機與搖臂齒輪箱這些區域發生機械故障。

　　2.2.1 滾筒故障情況分析

　　截割區的滾筒出現的機械故障類型主要包括截齒故障、齒座開裂、滾筒螺栓松，其中截齒故障可以分為刀頭碎裂、脫離、截齒受損、齒身斷裂、齒身彎曲、截齒丟失等多種類型的故障。這是由于滾筒搖臂方頭配合處存在明顯間隙，導致滾筒產生很大的振動，這使得滾筒無法獲得理想的工作地質條件，由此形成強烈的沖擊載荷作用，引起螺栓的松動并使截齒發生故障。

　　2.2.2 搖臂齒輪箱故障情況分析

　　對于采煤機的截割部搖臂齒輪箱來說，該部位產生的機械故障主要包括齒輪與軸承故障，同時還可以將齒輪故障分為齒面磨損破壞、齒面擦傷、齒面膠合、斷齒以及齒面的接觸疲勞等多種形式，同時軸承故障又包含疲勞失效、磨損壓痕失效、膠合與斷裂等情況。這是由于對齒輪箱進行制造、裝配或使用期間受到不當行為的影響，同時遇到潤滑不充分或遇到較大沖擊載荷作用也會產生上述現象。

　　2.2.3 截割電機故障

　　截割部的搖臂齒輪箱通常以電氣故障為主，機械故障則相對較少，只有少數電機故障屬于機械故障類型，其中電機故障類型包括電機大幅振動與軸承的疲勞磨損。這是由于在檢修電機的過程中受到異物的干擾，同時沖擊載荷也會對電機的軸承造成疲勞磨損。[3-4]

　　2.4 牽引部機械故障

　　采煤機截割部容易產生機械故障的區域包括行走箱、導向滑靴、牽引齒輪箱、牽引電機。

　　2.4.1 行走箱故障

　　牽引部行走箱機械故障類型包括齒輪卡死與破損、鏈輪損壞、惰輪失效、鏈輪螺栓松動。這是由于行走箱不同部件受到疲勞磨損影響以及未采取正確的潤滑保養而導致的結果，由此引起牽引工作階段產生大幅振動并引起溫度的明顯上升，由此導致軸承、齒輪、鏈輪發生故障問題。

　　2.4.2 牽引齒輪箱故障

　　牽引部行走箱的機械故障主要包括牽引扭矩軸發生斷裂、傳動齒輪破損、軸承失效、密封破壞等。產生上述故障的原因是齒輪箱工作環境未滿足要求，使其受到沖擊載荷的明顯影響，由此引起齒輪箱軸承齒輪發生轉矩軸故障、疲勞磨損失效以及密封失效的情況，受到上述故障的嚴重影響后還可能導致牽引轉矩軸的斷裂、漏油以及溫度快速升高的問題。

　　2.4.3 導向滑靴故障

　　牽引部行走箱通常以導向滑靴故障與支撐滑靴故障為主。產生滑靴故障是由于采煤機進行端頭斜切進刀的過程中，運輸機發生了大幅彎曲或由于不正確的人為操作而引起滑靴阻力偏高而引起的故障。

　　3 結論

　　本文通過對各類故障分析得到采煤機的各類常見機械故障，可將其分為截割部、牽引部、破碎機構以及機身中部各個不同區域的故障，以此實現對采煤機故障有更深入的了解，為后文故障樹分析打下了基礎。