提升机故障诊断技术及主轴承磨损的铁谱分析【3张CAD图纸和说明书】

摘  要

煤矿提升设备是矿井运输中的咽喉设备，是沟通矿井上下的纽带。它的运行状态好坏对煤矿安全生产起着重要的作用。实践表明，因提升设备故障造成生产损失的情况时有发生。因此，对其开展故障诊断和状态监测维修工作是十分必要的。
本文能过对机械故障诊断方法的介绍，找到了适用于矿井提升机各个部位的故障诊断方法。电磁检测法、振动检测法、以及铁谱分析法，而对于提升机来说，并不是一种方法就够了。有时候需要用多种方法进行综合检测，来预防和诊断故障的产生，从而避免大事故的发生。
文中分析了提升机的常见故障现象，通过对提升机主轴承进行润滑及磨损状态分析后，发现存在严重磨损现象，认为尤其在加减速阶段，应该对提升机进行故障诊断和状态监测。提出了状态监测维修的必要性，并将状态监测维修与其他监测方法比较，得出状态监测维修的优势所在。本人进行了故障诊断方法的研究，，认为铁谱监测方法为有效的方法。
关键词：矿井提升机；故障诊断； 铁谱技术； 磁化液；

ABSTRACT

The coal mine hoisting technique is in the mine pit transportation pharynx and larynx equipment, is communicates about the mine pit. Its running status quality produces the vital role to the coal mine safety. The practice indicated the hoisting technique breakdown creates the situation which the production loses to sometimes occur. Therefore, to its development breakdown diagnosis and the condition monitor maintenance work is extremely essential.
This text can lead the introduction to diagnose the method to mechanical trouble and found out to be applicable to mineral well to promote the diagnosis method of break down of the machine each part. Electromagnetism examination method, vibration examination method, and iron table analysis method, but for promote machine to say, isn't a kind of method enough. Sometimes need to carry on a comprehensive examination with various methods, prevent from with diagnosis breakdown of creation, avoid important event thus past of occurrence.
In the article, the hoisting common breakdown phenomenon has been analyzed, through carries on the lubrication and the attrition state analysis after the hoisting main bearing, discovered the existence serious attrition phenomenon, thought is adding the deboost phase especially, should carry on the breakdown diagnosis and the condition monitor to the hoisting. Proposed the condition monitor service necessity, and compares the condition monitor service with other monitor method, obtains the condition monitor service the superiority to be at. I conducted a method of fault diagnosis, that Ferrography monitoring methodologies for effective method.
Keywords：Mine hoist;  Fault diagnose; Ferrography;  Magnetic fluid;

目    录
绪论……………………………………………………………………………01
1.矿井提升机的概述…………………………………………………………02
   1.1矿井提升设备的组成和分类…………………………………………02
       1.1.1矿井提升设备的组成…………………………………………02
1.1.2提升机分类……………………………………………………06
1.1.3矿井提升设备的特点…………………………………………07
1.2矿井提升机的工作原理和结构………………………………………07
1.2.1矿井提升机的工作原理………………………………………07
1.2.2矿井提升机的主要组成部分和各部分的作用………………08
2.矿井提升机的工况监测与诊断技术………………………………………12
2.1故障诊断技术和状态监测……………………………………………12
2.1.1机械故障诊断的内容…………………………………………12
2.1.2机械故障诊断的发展历程……………………………………13
2.1.3机械故障产生的原因分析……………………………………14
2.1.4设备状态监测…………………………………………………14
2.1.5监测和诊断的主要方法………………………………………15
2.2矿井提升机故障诊断技术……………………………………………18
2.2.1概述……………………………………………………………18
2.2.2矿井提升机常见故障分析……………………………………19
3.钢丝绳的故障诊断…………………………………………………………24
3.1矿用钢丝绳……………………………………………………………24
3.1.1矿用钢丝绳的特点……………………………………………24
3.1.2矿用钢丝绳结构、分类与使用………………………………25
3.2矿用钢丝绳的故障诊断………………………………………………27
3.2.1钢丝绳的缺陷…………………………………………………27
3.2.2钢丝绳无损检测技术的分类…………………………………28
3.2.3钢丝绳电磁检测技术的现状与发展趋势……………………29
3.2.4电磁检测原理与方法…………………………………………31
4.减速器与制动器的故障诊断………………………………………………34
4.1减速器的故障诊断……………………………………………………34
4.1.1减速器的故障类型及原因……………………………………34
4.1.2齿轮的故障诊断………………………………………………35
4.1.3滚动轴承故障诊断……………………………………………40
4.2提升机制动器故障诊断………………………………………………44
4.2.1盘式制动器监测………………………………………………44
4.2.2盘式制动器的故障诊断………………………………………45
5.铁谱技术在主轴滑动轴承的应用…………………………………………47
   5.1主轴承常见故障现象及处理方法……………………………………47
   5.1.1主轴承………………………………………………………………47
5.2铁谱技术………………………………………………………………48
5.2.1铁谱技术的基本原理…………………………………………48
5.2.2铁谱技术方法及仪器…………………………………………48
5.2.3铁谱技术的优越性……………………………………………49
5.2.4铁谱技术的局限性……………………………………………50
5.2.5铁谱技术的发展概况及应用…………………………………50
5.2.6旋转式铁谱仪…………………………………………………50
5.3铁谱技术在滑动轴承中的应用………………………………………51
5.3.1油样采集………………………………………………………52
5.3.2实验方案的设计………………………………………………53
5.3.3磨损实验过程…………………………………………………53
5.4制谱准备………………………………………………………………54
5.4.1油样处理………………………………………………………54
5.4.2制谱前的准备…………………………………………………54
5.4.3谱片制作………………………………………………………54
5.5正交试验法……………………………………………………………55
5.5.1正交试验法简介………………………………………………55
5.5.2正交试验的基本方法…………………………………………56
5.6正交试验………………………………………………………………57
5.6.1确定因素水平…………………………………………………57
5.6.2正交试验及试验结果…………………………………………59
5.7实验结果分析…………………………………………………………60
5.7.1直观分析………………………………………………………60
5.7.2计算分析………………………………………………………60
5.7.3因素和指标示意图……………………………………………61
5.8实验结论………………………………………………………………63
5.8.1磁化液的浓度…………………………………………………63
5.8.2油样的放置时间………………………………………………63
5.8.3制谱前的温度…………………………………………………64
6.单绳缠绕提升机主要部件的校核…………………………………………67
   6.1钢丝绳的校核…………………………………………………………67
   6.2轴的校核………………………………………………………………69
   6.3主要零部件的校核……………………………………………………70
参考文献………………………………………………………………………72
结论……………………………………………………………………………74
致谢……………………………………………………………………………75

绪   论

煤矿提升设备是煤矿机械的四大组成部分之一。它的运行状态好坏对煤矿安全生产起着重要的作用。实践表明，因提升设备故障造成生产损失的情况时有发生。因此，作为预防措施．对其故障进行诊断是十分必要的。矿山提升设备的维护通常采用定期检修的方法，在日常设备维修中，人们常常根据异响或温升变化等外部因素来判断设备的故障。提升设备常见故障有多种类型，如断绳、过卷、滑动、制动失灵及轴承和齿轮磨损等。但按此安排的停机检修，有时却发现其内部零件(如轴、轴承、齿轮等)并没有达到失效的程度，于是如何准确地判断设备的故障并及时维修，就成为有关人员十分关注的问题。
本次毕业设计通过对提升机主轴承等进行润滑状态分析后，发现存在严重磨损现象，应该开展故障诊断和状态监测维修工作，本人进行了故障诊断和状态监测方法方面的研究，发现铁谱监测方法是有效的方法。然后选择我校研制的KTP-1型旋转式铁谱仪用于试验。
对提升机主轴滑动轴承油样进行铁谱分析，提出铁谱制谱规范，特别是影响铁谱沉积状态的几个主要因素的取值范围和最佳组合，国内外一直没有正式相关规程报道，本人查阅国内外大量资料后，结合经验推荐值，进行铁谱优化组合试验，得出最佳组合值，对现场应该有一定参考意义。

1 矿井提升机的概述

    矿井提升设备是沿井筒提升煤炭、矸石、升降人员和设备，下放材料的大型机械设备。它是矿山井下生产系统和地面工业广场相联接的枢纽，在工作中一旦发生故障，就会严重影响矿井的正常生产，甚至造成人身事故，为此，根据矿井提升设备的构造、工作原理、性能、设备选择、运转理论等方面的知识，分析提升机制造和维护使用的全过程并加强故障诊断监控管理，使其确保高效率和安全可靠的运转，有着极其重要的意义。
早在公元前1100年左右我国就发明和使用了辘轳提水和提升重物，这就是现代提升机的始祖。但由于我国长期处于封建社会，工业技术没有得到发展，直到解放我国还不能生产提升机。解放后，我国建立了自己的提升机制造业，并且不断发展。1953年抚顺重型机器厂制造了第一台单绳缠绕式提升机；1958年洛阳矿山机器厂（现改名为“中信重型机械公司”）制造了第一台多绳摩擦提升机。1986年中信重型机械公司从瑞典ABB公司引进了具有八十年代世界先进水平的矿井提升机全套技术（包括设计、工艺、装配、检查、计算等），并于1987年经ABB公司专家来厂检验认证合格。诞生了JK--E、2JK-E新一代单绳缠绕式提升机，JKM-C型和JKMD-C型多绳摩擦式提升机。九十年代经整顿后的新型多绳摩擦式提升机JKM-E和JKMD-E已生产至今。中信重型机械公司设计制造的矿井提升机占我国矿山提升机拥有量的87%（包括单绳、多绳提升机），总产量已达4600余台。目前我国可以成批生产各种现代化大型矿井提升机以及各种配套设备，无论从设计、制造、自动控制等各方面，我国生产的矿井提升设备都正在跨入世界先进的行列。
国外矿井提升机的发展已有170多年历史。其中几个有代表性的时期是：1827年出现第一台蒸汽提升机；1877年制造了第一台单绳摩擦提升机；1905年使用了第一台电动提升机；1938年创造了第一台多绳摩擦提升机；1957年发明了多绳缠绕式提升机（Blair提升机）。此外，提升设备的各项具体技术都有飞速发展。
世界上经济发达的一些国家，提升机的运行速度已达20—25m/s，一次提升量达到50T，电动机容量已超过10000KW。现在矿井提升设备日新月异，正向大型化，高功率和自动控制方向发展。
1.1矿井提升设备的组成和分类
1.1.1矿井提升设备的组成：
矿井提升设备的主要组成部分是：提升钢丝绳，提升机（包括机械及拖动控制），井架或井塔以及装卸载设备等。这些构成了矿井提升系统。矿井提升系统主要有两大类，即用以提升煤炭、矿石的主井箕斗提升系统和完成其它辅助任务的副井罐笼提升系统。

图1－1 单绳缠绕式箕斗系统示意图
1—提升机；2—天轮；3—井架；4—箕斗；5—卸载曲轨；6—地面煤仓；
7—提升钢丝绳；8—翻车机；９—井底煤仓；10—给煤机；11—装载设备
工作过程：处在井底车场的重矿车，由推车机推人翻车机8(也称翻笼)，把矿车内煤炭卸入井底煤仓，再经装载设备11把煤炭装入主井底的箕斗内。与此同时，已提至井口卸载位置的重箕斗，通过井架上的卸载曲轨的作用，箕斗底部的闸门开启，把煤炭卸入地面煤仓6。处在井上、井下的两箕斗分别通过接装置与两根提升钢丝绳7相连接，两根提升钢丝绳7的另一端则绕过安装在井架3上的天轮2，以相反的方向固接在提升机卷筒l上。启动提升机，一根钢丝绳向卷筒上缠绕，使井底重箕斗向上运动；与此同时，另一根钢丝绳自卷筒上松放，使井口轻箕斗向下运动，从而完成了提升煤炭的任务。
图1－2所示是多绳摩擦式罐笼提升系统示意图
    结构及工作过程：多绳摩擦轮1安装在提升井塔上，主绳8搭放在摩擦轮l上，其两端通过连接装置分别与处于井口和井底的两个罐笼3，7连接，两罐笼底部通过尾绳环与尾绳 6连接。当启动摩擦轮时，重载罐笼3被提升到井口上车场(图示位置)，重矿车4被推车机推出罐笼，经翻车机5卸载后，煤炭由胶带输送机运出。当升降人员或设备时，可在井口下车场进、出罐笼或装卸物料。