采煤机电气部件的可靠性研究与分析

【摘 要】 电气产品运行的可靠性一直都是采煤机制造行业追求的目标。随着目前我国采煤机械技术的快速发展，采煤机的结构和辅助设备日趋复杂，使得采煤机故障发生的原因也越来越复杂多变。只有对采煤机电气部件设计不断优化，检测电气部件的可靠性，才能保证采煤机的工作效能，使采煤工作正常进行。本文采用振动试验台模拟采煤工况过程中的频率，对采煤机电气部件的可靠性进行研究与分析。

【关键词】 采煤机 电气部件 可靠性研究

1 引言

在煤矿生产过程中，由于我国煤矿地质环境较为复杂，煤层中可能存在固体颗粒较大或者过硬的煤质，造成采煤机机身在采煤过程中振动比较激烈，使得采煤机内部电气元件存在强烈晃动，移位、接线头松动等情况。在这样的恶劣开采环境下，大大降低了采煤机电气部件的可靠性，使得采煤机发生故障的几率越来越大。针对这样的现象，为了确保采煤机能正常运作，就必须采取针对性的措施，提高采煤机电气部件的可靠性，保证采煤工作能顺利进行。本文主要采用振动试验台模拟采煤机运作过程中的振动频率，对电气件的抗震性进行测试，探求对电气部件进行优化的策略，提高采煤机电气部件的可靠性。

2 振动试验台工作原理

本文主要采用振动试验台模拟采煤机运作过程中的振动频率，进而对采煤机电气部件的可靠性进行判定。通常情况下，振动台体、液压控制箱和电气控制箱等组成了振动试验台。振动台中四个连通的空气弹簧的振动器，并结合无强迫异向惯性激振系统，使其组成单自由度振动系统。此系统工作频率一般高于固有频率，使得振动台通常处于共振的工作状态。一对皮带在轮升速以及变速箱和柔性联轴器的作用下，按照相应的方向四组不平衡器会进行转动。在这样的方式下，不平衡器在旋转时，由于偏心质量会产生在振动方向的离心力，并在此方向合成激振力。此激振力通常是按照正弦规律变化的，垂直于振动方向的分力就相互抵消。通过调整手轮的位置，可以使振动试验台按垂直或者水平方向振动。这就是振动试验台机械传动原理。

试验时，把试验部件放在振动试验台台体上，为了确保其能较好的固定，一般会采用工装，并通过响应检查、扫频等振动试验方式，利用传感器采集振动信号的功能，使其输送到工控机，这样就可以进行数据比较分析了。

3采煤机运作时振动频率

煤矿采煤机在采煤过程中，一般是由两个导向滑靴组成的老塘侧和两个平滑靴组成的煤壁侧分布对工作面刮板运输机的销轨和铲煤板进行支撑，确保采煤机能稳定运行。驱动齿轨轮随着行走机构的驱动轮转动而运转，这时采煤机在齿轨轮与销轨啮合时，沿着运输机正向或者反向进行牵引移动，有利于滚筒进行落煤和装煤。采煤机进尺一个深度就需要沿着工作面长截割一刀。滚筒旋转时，往往利用滚筒叶片和端盘上截齿进行落煤，并利用螺旋叶片把煤输送到工作面刮板运输机上。采煤机的摇臂通常由弯臂和直臂结构组成，其输出端与滚筒采用方形出轴联结。

对滚筒叶片和端盘上截齿作为采煤机的振动源进行研究，那么采煤机运行过程中最大的频率为：

f=r×n/60

其中r为滚筒在采煤机运转时的转速，n1、n2、n3分别代表滚筒端盘齿数、端面齿数和叶片齿数，即滚筒叶片全部进刀时，齿轮的总数n=n1+n2+n3。在此过程中，假设采煤机配置的滚筒直径为D。表1为几个类型采煤机的最大工作频率，将其作为振动试验频率选择的依据。

4 试验分析

本文振动试验主要采用的是上表中第三类MG300/730―WD系列的采煤机，并采用用GA12系列的采煤机变频器。采用分层式结构，在GA12系列变频器外壳下罩顶部固定电抗器。由于采煤机工作环境恶劣，采煤量较大，在剧烈振动的工作状态下，因上方电抗器比较重，使得电抗体在下罩部分随之强烈晃动，电抗器输出铝排、下罩体受到较大的剪切力。在运行一段时间后，电抗器输出铝排被折断、下罩体也断裂，这样的现象会干扰变频器的工作，使采煤工作受到影响。

一般情况下，采用三条横向和竖向的钢筋加到下罩体内部，加强电抗器与下罩体的强度，从而确保变频器能正常运作，在电抗器上增加压块，使压块紧紧压牢电抗器，并采用螺栓与斜铁与下罩体紧固。然后把改好前后的变频器放在条件相同的振动试验台台体上，参考表1中MG300/730型采煤机的最大频率f=21Hz对5―21Hz进行循环扫描，这样可以找出振幅最大的频率，并对其进行定频扫描。通过分析可知变频器振幅最大时，相对应的频率为12Hz，那么就可以把F=12Hz作为振动台的定频扫描振动试验的统一频率。在F=12Hz的振动频率下，可以观察到改造后的变频器电抗器振动幅度小于改造前的。

在试验进行一小时后，改造前的变频器把三根固定螺丝全部振掉，且电抗器地脚固定的弯板已经翘起；改造后的接线柱螺丝完好无损。通过试验我们可以分析出，改造后的变频器抗震性能远远优于改造前的，只有不断优化变频器的设计，才能进一步降低变频器的故障率，提升采煤机的工作性能，赢得广阔的顾客市场。

5 结语

通过振动试验台对采煤机运行过程在模拟试验可以看出，此方法对采煤机电气部件可靠性研究分析是非常可行的。只有发现电气部件存在的不足，才能对症下药，不断优化其设计，提高采煤机电控系统的可靠性，促进我国煤矿事业健康发展。

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