[發明專利]一種采煤機搖臂機械傳動系統故障精確定位方法

在審

• 申請號: 202010109712.2
• 申請日: 2020-02-22
• 公開（公告）號: CN111259323A
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 毛清華;張勇強;馬宏偉;張旭輝;樊紅衛;薛旭升;萬翔
• 申請（專利權）人: 西安科技大學
• 主分類號: G06F17/14
• 分類號: G06F17/14;G01M13/028
• 代理公司: 西安眾星藍圖知識產權代理有限公司 61234
• 代理人: 張恒陽

本發明屬于采煤機搖臂機械傳動系統故障診斷技術領域，具體涉及一種采煤機搖臂機械傳動系統故障精確定位方法。包括步驟：一、采集正常及故障狀態下的搖臂振動信號并利用小波變換方法對其進行降噪處理；二、進行FFT變換得到振動信號的頻譜圖；三、正常與故障搖臂頻譜圖對比分析得到故障部位的振動特征頻率，對故障部位進行初步定位；四、正常與故障搖臂的連續復Morlet小波包絡解調譜對比分析得到故障部位轉動頻率；五、自適應連續復Morlet小波包絡解調分析結合FFT變換精確定位發生故障的部位。本發明對保障采煤機的安全運行和將預防性的定期維護變為預知性維護，以及對煤礦安全高效生產、提高維護效率和降低維護成本具有重要的現實意義。

技術領域

本發明屬于采煤機搖臂機械傳動系統故障診斷技術領域，具體涉及一種采煤機搖臂機械傳動系統故障精確定位方法。

背景技術

采煤機是現代綜采工作面的核心裝備之一，其工作環境惡劣，在運行時極易受到來自硬煤、矸石等巨大沖擊載荷影響，同時還持續遭受水汽、煤塵等的腐蝕，加之工人對設備管理、操作、維護的不恰當，致使采煤機機械傳動裝置故障頻發。輕則影響煤礦企業生產效率，重則導致設備損壞、生產中斷，造成重大的經濟損失甚至人員身亡。根據神東礦區近年來進口采煤機搖臂機械傳動裝置故障率的統計，其故障率占采煤機故障率的34.2％，且有呈現逐年上升的趨勢。國內外采煤機具有比較全面的電氣和液壓方面故障診斷系統，但是由于采煤機機械傳動裝置具有工況復雜、傳動鏈長和結構復雜等特點，其機械傳動裝置故障診斷仍是難題。

采煤機機械傳動裝置故障會引起潤滑油或設備溫度、電機電流、機械振動等物理量的異常變化。因此，目前主要通過鐵譜分析、溫度檢測和振動檢測方法對其進行故障診斷。鐵譜分析的最大制約因素是人的主觀判斷，主要靠分析人員的經驗來判斷及采樣，制譜過程不規范往往造成嚴重誤判。溫度檢測方法很難實現早期故障診斷，并且不能實現機械傳動裝置故障精確定位。振動檢測方法可以在不停機的情況下，了解設備的運轉情況，對故障進行早期診斷和精確定位等，被廣泛應用于機械傳動裝置的故障診斷與故障預測。

發明內容

本發明針對上述問題提供了一種采煤機搖臂機械傳動系統故障精確定位方法。本發明通過正常與故障搖臂頻譜圖對比分析得到故障部位振動頻率，對故障做初步定位；正常與故障搖臂的連續復Morlet小波包絡解調譜對比分析得到故障部位轉動頻率，從而實現采煤機搖臂機械傳動系統故障精確定位。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案為：一種采煤機搖臂機械傳動系統故障精確定位方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟一、采集正常及故障狀態下的搖臂振動信號，利用小波變換方法對采集到的振動信號進行降噪處理；

步驟二、將降噪后的振動信號進行FFT變換得到振動信號的頻譜圖；

步驟三、正常與故障搖臂頻譜圖對比分析得到故障部位的振動特征頻率，對故障部位進行初步定位；

步驟四、正常與故障搖臂的連續復Morlet小波包絡解調譜對比分析得到故障部位轉動頻率；

步驟五、自適應連續復Morlet小波包絡解調分析結合FFT變換精確定位所發生故障的部位。

所述步驟三的具體步驟為：

步驟301、計算振動特征頻率，包括齒輪的轉動頻率和嚙合頻率，轉動頻率計算公式為：f_r＝n/60，其中，n為主動輪的轉速，嚙合頻率計算公式為：f_m＝z×f_r，其中，z為齒輪齒數；

步驟302、對正常搖臂和故障搖臂的振動信號頻譜圖進行對比分析，得出幅值變化大的振動特征頻率或振動特征頻率的倍頻即為故障特征頻率；