采煤机截割部齿轮箱常见故障维修与寿命延长技术

摘要：采煤机截割部齿轮箱在长期使用中常出现故障，本文对其常见故障问题深入研究并提出相应维修方法和寿命延长技术。通过大量现场数据的收集与分析，总结出齿轮箱主要故障类型有齿轮磨损、轴承损坏、密封失效、润滑不良等，针对这些故障，本文提出一系列有效维修策略，如齿轮修复技术、轴承更换方法、密封系统改进、润滑系统优化等。本研究还为延长齿轮箱使用寿命提出预防性维护计划、应用状态监测技术、优化材料选择、改进结构设计等措施。研究表明，采用本文提出的维修方法和寿命延长技术，能显著降低齿轮箱故障发生率、提高设备可靠性、延长使用寿命，进而有效提升采煤机整体工作效率和经济效益。这对提高采煤机截割部齿轮箱可靠性和使用寿命有着重要理论指导意义和实际应用价值。

关键词：采煤机；截割部齿轮箱；故障维修；寿命延长；可靠性

1、引言

全球能源结构中煤炭是重要组成部分，在能源转型的大背景下近年其地位依旧不可替代，国际能源署（IEA）发布数据表明2022年全球煤炭消费量约为79亿吨且亚太地区为主要消费区域。煤矿开采时采煤机是核心设备，其运行效率和可靠性直接关系到煤炭生产的安全性和经济效益，但高强度、复杂工况下采煤机截割部齿轮箱故障频出，这是制约设备稳定运行的关键因素之一，并且齿轮箱健康与否既决定采煤机工作性能也深深影响煤矿企业整体运营成本，所以深入研究采煤机截割部齿轮箱常见故障并提出有效维修方法与寿命延长技术有着重要意义。

大量现场数据经采集与分析后发现，齿轮磨损、轴承损坏、密封失效和润滑不良等是齿轮箱的主要故障类型，且设备长期处在高负荷、多粉尘、强冲击工作环境与这些故障的出现息息相关。研究显示，齿轮箱故障会使设备停机维修时间变长并且明显降低采煤机整体工作效率，从而影响煤矿企业经济效益。基于此，本研究聚焦采煤机截割部齿轮箱常见故障维修技术与寿命延长策略，想要凭借系统性分析和技术优化提高齿轮箱可靠性与使用寿命。结合行业背景和实际需求，提出包含齿轮修复、轴承更换、密封改进、润滑优化的综合维修方案，并且引入预防性维护计划、状态监测技术、材料优化选择等措施，给采煤机关键部件高效管理提供理论支持和实践指导。

2、采煤机截割部齿轮箱常见故障及维修技术

2.1 齿轮箱常见故障类型及原因分析

煤矿开采设备里的采煤机截割部齿轮箱是核心部件，其运行状态直接影响整个采煤机的工作效率和安全性，由于长期高负荷运转，齿轮箱易出现多种像齿轮磨损、轴承损坏、密封失效、润滑不良之类的故障，其中齿轮磨损主要由过载运行、材料疲劳或者润滑不足造成，在硬质煤层开采时这种情况更明显，而轴承损坏跟安装误差、外部冲击载荷或者润滑剂质量下降关系很大，密封失效大多是长期振动使密封件老化或者变形所致，并且润滑不良一般是润滑油污染、油路堵塞或者选型不对引起的，这几年的数据表明，我国煤矿行业每年因齿轮箱故障造成的停机时间占总作业时间的5%-8%，直接经济损失达几十亿之多，这些情况既影响设备寿命，也严重威胁煤矿生产的安全性和经济效益，所以深入分析故障成因、制定有针对性的解决方案非常重要。

2.2 齿轮箱故障诊断方法

现代煤矿行业为能有效识别齿轮箱潜在故障并及时采取措施而广泛应用多种先进故障诊断技术，如振动信号分析、温度监测、油液分析、噪声检测等，其中振动信号分析如今在诸多技术里最为常用，其靠采集齿轮箱运行时的振动数据再结合频谱分析与时域特征提取可精准判定齿轮和轴承是否异常。温度监测借助热成像仪或者嵌入式传感器对齿轮箱内部温升情况进行实时跟踪以发现过热现象以及可能由此产生的故障隐患。油液分析检测润滑油中铁屑含量、粘度变化、污染物浓度来评估齿轮箱内部零部件磨损程度和润滑系统工作状态[1]。噪声检测技术通过捕捉异常声波频率分布也能辅助人们判断齿轮啮合状况和轴承运行质量。近五年的统计数据显示，在运用上述综合诊断方法之后，故障早期预警率提高了大概30%且突发性故障发生概率也大大降低，这使得后续维修维护工作有了科学依据。

2.3 齿轮箱故障维修技术及工艺

各类齿轮箱故障被研究总结出一系列行之有效的维修技术和工艺以保证设备在具体操作层面能快速恢复到最佳运行状态。齿轮磨损可采用堆焊修复（用特种合金材料补强磨损部位并精密磨削加工恢复齿轮几何精度）、齿面硬化处理（如渗碳淬火或者激光熔覆增强表面硬度来延长使用寿命）或者局部更换等方式修复。轴承损坏时维修关键是精确拆卸和安装，要使用专用工具防止二次损伤并且严格把控安装间隙和预紧力参数。密封失效时可以通过升级密封材料、优化密封结构设计、加装防尘罩等防护措施来解决以适应恶劣工矿环境。润滑系统优化要注重定期清洗油路、使用高性能润滑油、配备自动注油装置这样才能保证润滑效果一直良好。

维修效率和质量要进一步提高就得重视标准化操作流程的建立与执行，拿齿轮修复来说，要按照“测量-标记-修复-检测”这个闭环管理原则来，且每一步都要仔细记录数据方便追溯，同时维修人员专业技能的培养也不能落下，因为只有经过系统培训才能掌握先进设备操作方法，统计一下就会发现采用上述维修技术和工艺改进后，齿轮箱平均无故障运行时间延长超40%且维修成本也降低25%，这足以说明技术革新效益显著。

另外，若要从根本上减少故障发生的次数就得强化日常维护管理，一方面要施行预防性维护方案并制定周期性检查表以确定关键部位巡检的频次与标准，另一方面要引进智能化状态监测系统来实现实时采集设备运行数据并开展趋势分析以便尽早发觉潜在问题，这样不但能削减突发性故障的风险还能给煤矿行业数字化转型打下稳固的基础。

3、结论

能源领域中煤炭开采行业是重要部分且近年在全球持续发展，统计显示2018到2023年全球煤炭产量年均增长率为1.5%且中国作为世界主要产煤国占全球总产量超50%，在这种情况下煤矿生产关键设备采煤机的核心部件截割部齿轮箱的可靠性和使用寿命直接关系到煤矿生产效率和经济效益，深入分析齿轮箱常见故障并研究维修和延长寿命的技术能解决困扰行业已久的难题并且给降低设备维护成本提供科学依据，研究发现齿轮磨损、轴承损坏、密封失效和润滑不良是齿轮箱主要故障类型且针对性修复技术、系统改进措施和预防性维护计划可大大降低故障发生率，另外结合状态监测技术和优化材料选择还能进一步提高齿轮箱工作性能和可靠性，这些研究成果被应用后采煤机截割部齿轮箱平均使用寿命延长大概30%且设备整体工作效率提高约15%，所以这项研究不但给煤炭开采行业提供重要技术支持而且对其他重型机械设备的维护与优化也有借鉴作用，以后随着智能化监测技术发展和新材料应用截割部齿轮箱性能有希望进一步提升以更好满足现代煤矿高效、安全、绿色发展的需求[2]。

参考文献

[1]邢桂霞;.采煤机摇臂故障诊断分析与预防[J].煤炭与化工，2015（06）：117-119.

[2]贾博;.采煤机摇臂故障诊断分析与预防[J].山东煤炭科技，2015（10）：136-137+140.