基于振动信号分析的提升机齿轮箱故障诊断研究2

论文题目：

论文编号：

基于振动信号分析的提升机齿轮 箱故障诊断研究

摘要

摘 要

本论文介绍了矿井提升机及其齿轮箱的结构原理，指出了确保齿轮箱可靠运行是确保提升机安全运行和矿井安全生产的重中之重。针对以上问题，论文阐述了矿井提升机齿轮箱的振动与故障机理，结合传统的时域振动分析法、频域（FFT）分析法、细化分析和齿轮箱边频带分析法等振动信号处理方法。同时，论文以MATLAB7.0为软件平台，实现了利用同态解调原理对复杂的提升机齿轮箱振动信号进行分析处理，并从中提取出了提升机齿轮箱的故障特征信息；在此基础上，论文利用了小波分析理论良好的时频分析能力，对提升机齿轮箱振动信号进行分析处理，突出了齿轮箱故障特征的在时域和频域里的对应性，弥补了时域分析、幅值谱分析和同态解调谱分析等分析方法的不足。最终，论文成功地对矿井提升机齿轮箱进行了状态监测与故障诊断，并达到了快而准的工程应用效果,为矿山企业对矿井提升机进行合理地维护和确保提升机安全运行提供了理论依据，实现了理论成果应用于工程实际并转化为生产力的目的。

关键词：提升机；齿轮箱；故障诊断；振动信号分析

I

Abstract

ABSTRACT

This paper,at first,has discussed structure principle of mine elevator and its gearcase,and has pointed out that to ensure reliable operation of gearcase is important to ensure safe operation of mine elevator and production safety of mine. For the above problem, this paper has reviewed vibration and fault mechanics of mine elevator gearcase. Combined with traditional vibrational signal processing method in time and frequency domain which are time domain vibration analysis,FFT, Zooming analysis and and Sideband analysis of gear case and soon on. At the same time, based on MATLAB70, homomorphic filtering are used in fault diagnosis of elevator gearcase. Faults of elevator gearcase are extracted. On this condition, the strong analysis function of wavelet in frequency-time is applied to analyse variation signal of gearcase.the fault characteristics of gearcase is show in between time domain and frequency domain at the same time, which their parallelism is emphasized. and the disadvantage of FFT and homomorphic filtering fault diagnosis is made up. Ultimately, this paper successfully has monitored the condition of mine elevator gearcase and diagnosed its fault, and achieved a fast and the prospective effect of the application, which provides a theoretical basis that mining enterprises maintain mine elevator reasonably and ensure safe operation of mine elevator, and these theoretic achievements were applied to engineering practice,and translated into productivity.

Keywords: mine elevator; gearcase; fault diagnosis; vibrational vignal analysis

III

目录

目录

摘 要 ................................................................ I ABSTRACT ........................................................... III 目录 ................................................................. V 1引 言 .............................................................. 1 1.1 提升机故障诊断国内外研究的现状 ................................... 1

1.1.1 提升机故障诊断理论与诊断方法的研究 ......................... 1 1.1.2 故障诊断技术在提升机上的应用 ............................... 2 1.1.3 提升机故障诊断存在的问题 ................................... 2 1.2 齿轮箱振动故障诊断的研究现状及发展趋势 ........................... 3

1.2.1 齿轮箱振动故障诊断的研究现状 ............................... 3 1.2.2 齿轮箱振动故障诊断的发展趋势 ............................... 4 1.3 本课题研究的目的和意义 ........................................... 5 1.4 本课题的主要研究内容及创新点 ..................................... 5 2 矿井提升机齿轮箱振动故障诊断研究 ................................... 7 2.1 矿井提升机原理结构及减速机原理结构分析 ........................... 7

2.1.1矿井提升机原理与结构分析 .................................... 7 2.1.2矿井提升机齿轮箱结构分析 ................................... 10 2.2 矿井提升机齿轮箱振动故障机理分析 ................................ 11

2.2.1 矿井提升机齿轮箱振动信号的调制原理探讨 .................... 12 2.2.2 矿井提升机齿轮箱典型故障机理研究 .......................... 14 2.3 矿井提升机齿轮箱典型故障的振动频率特性分析 ...................... 22

2.3.1正常状态 ................................................... 23 2.3.2齿面磨损故障 ............................................... 23 2.3.3齿形误差故障 ............................................... 24 2.3.4断齿故障 ................................................... 24 2.3.5点蚀故障 ................................................... 24 2.3.6轴类故障 ................................................... 24 2.3.7箱体共振故障 ............................................... 25

V

####大学工程硕士学位论文

2.4 本章小结 ........................................................ 25 3 齿轮箱振动信号分析方法研究 ........................................ 27 3.1 时域分析方法的分析研究 .......................................... 27

3.1.1 统计分析方法 .............................................. 27 3.1.2 时域波形分析法 ............................................ 30 3.2 频域分析法的分析研究 ............................................ 31

3.2.1 频域分析（FFT）法 ......................................... 31 3.2.2 倒频谱分析 ................................................ 35 3.2.3 细化分析法 ................................................ 36 3.2.4齿轮箱的边频带分析法 ....................................... 36 3.3齿轮箱振动信号同态解调原理的探讨 ................................ 37

3.3.1齿轮箱调幅信号同态解调分析 ................................. 37 3.3.2 同态解调系统中数字滤波器分析 .............................. 38 3.3.3 基于MATLAB平台的同态解调原理的实现 ....................... 39 3.4 本章小结 ........................................................ 41 4 基于小波理论的齿轮箱振动信号处理研究 .............................. 43 4.1小波理论分析 .................................................... 43

4.1.1连续小波变换 ............................................... 43 4.1.2离散小波变换 ............................................... 44 4.1.3小波级数 ................................................... 44 4.2小波包理论分析 .................................................. 45

4.2.1 小波包分解原理 ............................................ 45 4.2.2 离散小波包算法 ............................................ 46 4.3 基于MATLAB平台的小波理论分析的实现 ............................. 47 4.4 本章小结 ........................................................ 49 5平煤五矿提升机齿轮箱振动故障诊断研究 .............................. 51 5.1 提升机齿轮箱传动示意图及主要技术参数 ........................... 51

5.1.1 提升机传动方式分析 ........................................ 51 5.1.2 提升机传动机构主要参数分析： .............................. 51

VI

目录

5.2 提升机齿轮箱振动测试与诊断方案的制定 ............................ 53

5.2.1正确选择测试方式和测定参数 ................................. 53 5.2.2 振动测试测点的合理布置 .................................... 53 5.2.3 测试仪器的配置 ............................................ 54 5.2.4 齿轮箱诊断方案确定 ........................................ 55 5.3 提升机齿轮箱故障诊断与分析研究 ................................. 55

5.3.1 齿轮箱简易诊断 ............................................ 55 5.3.2 齿轮箱精密诊断 ............................................ 56 5.4 矿井提升机齿轮箱精密诊断结果 ................................... 71 5.5 本章小结 ....................................................... 71 6结论 .............................................................. 73 6.1论文完成的主要工作 .............................................. 73 6.2 论文的主要结论 .................................................. 73 6.3 今后工作展望 .................................................... 74 参考文献 ............................................................ 75

VII

第1章 引言

1引 言

1.1 提升机故障诊断国内外研究的现状

随着工业的进步以及人类对人身价值的重视，矿井主要设备的安全运行已经成为考核煤矿企业落实煤矿安全规程的一项重要指标。我国对矿井主要设备的安全问题极为重视，《煤矿安全规程》和《煤矿机电设备完好标准》对其安全都作了明确的规定。为了达到这些要求和确保设备的安全运行，国内外科技工作者进行了大量的研究工作，其中工况监测、故障诊断是一个重要方面。工况监测和故障诊断技术在企业的成功应用和因此而带来的巨大经济效益促使人们不断研究和开发新的理论和技术，对煤矿的安全生产起到积极的作用[1-3]。

矿井提升机是井下采矿提升运输重要设备，是联系井下与地面的重要生产设备，是煤矿生产的咽喉。在煤矿生产过程中，提升机运行状态及其监测水平如何将直接关系到矿工人身安全、原煤生产任务完成、煤矿生产效率和经济效益。对此国内外部分高校和研究所开发了很多矿井提升机状态监测与故障诊断系统，减少了重大事故发生的可能性。

1.1.1 提升机故障诊断理论与诊断方法的研究

在提升机故障诊断理论与诊断方法方面，国内外学者主要做了以下研究工作：通过对提升机电控系统的速度环、电流环、励磁环中的给定环和反馈环中的电量监测及曲线分析、液压系统的油压、电液比例阀的控制电流、储能器氮气压力参数、主轴振动信号及电控系统的故障机理的分析，来判断提升机的工作状态，并预测其历史变化趋势；对提升机盘式制动器故障机理进行了详细研究和受力分析，提出了用状态参数诊断制动器故障的方法；利用小波对模拟量进行去噪，并探讨了小波对特征参数中制动正压力智能判别问题；利用小波包在矿井提升机主减速箱故障诊断中提取微弱故障特征，并对产生振动故障的原因进行了频谱分析及动态受力分析；通过对提升机减速箱噪声的测试与分析，得到减速箱正常情况下噪声标准频图和齿轮出现磨损故障的特征，提出用噪声进行齿轮磨损等故障诊断的判断标准；以振动强度和振动频谱分析为依据，对提升机减速箱多次损坏的原因进行了分析诊断；在分析提升罐道典型故障的基础上，通过对振动信号采用频域和小波的信号奇异性分析，建立了典型故障和信号特征的关系；提出了用加速度

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的速率变化作为判别罐笼是否安全运行的基本标准；运用小波提取提升机钢丝绳断丝故障特征信号，判断钢丝绳断丝的位置；利用模糊数学的原理和方法，对不同的故障，提取相应的开关量、模拟量信号和脉冲量信号，采用不同的处理方法，并开发了TKD矿井提升机故障诊断专家系统；对直流提升机的电控部分故障诊断专家系统的知识表示及推理方法进行了研究[4]。

可见，人们对提升机故障特征参数的提取方法进行了大量的研究，取得了许多成果，为进一步研究提升机的智能故障诊断系统奠定了基础。

1.1.2 故障诊断技术在提升机上的应用

旋转机械常见故障也不同程度地存在并引起其工作过程中振动。提升机属于大型旋转机械，其工作状况从启动、加速、匀速、减速到停车，各工作阶段的运动速度变化，振动是非平稳信号，给故障诊断带来困难。为此，中国矿业大学提出用小波分析方法提取微弱信息，分析非平稳信号，进行正交小波变换，将信号分解到不同的频带内。从而实现信嗓分离，提取处于不同频带的设备特征信息，为故障诊断提供依据。

矿井提升机制动系统运行状态的好坏关系提升机安全运行，为了确保制动系统处于安全可靠运行状态，除了在设计计算时合理选择运行状态参数外，关键在于对实际运行状态的动态监测。为此，辽宁工程技术大学提出矿井提升机智能监测系统，太原理工大学提出提升机制动系统LMP（Load Pressure Monitor）故障诊断方法，利用专用测力传感器、油压传感器拾取弹簧力和油压力来进行在线监199与故障诊断。而对于提升机故障目前己经开发相应装置如中国矿业大学的KJ46型矿井提升机状态监护系统、ASCC型全数字提升机控制系统等，可以对提升机运行参数监侧和诊断，取得较好效果。对于矿井双筒提升机松绳现象，也有相应装置如松绳监测装置及平煤集团公司和重庆大学共同研制的多绳提升钢丝张力遥测装置[5]。

1.1.3 提升机故障诊断存在的问题

由上述分析可知，在提升机故障诊断方面，国内外学者针对电控、盘式制动器、减速箱、钢丝绳等部件，利用振动法、噪声法等开展了一些有效的诊断找出了故障原因。但目前国内外的研究都集中在大型旋转机械方面，而对提升机这类

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第1章 引言

集机、电、液于一体的大型机械设备研究较少，现有的故障诊断系统也不够成熟。其主要表现为[6-9]：

（1）目前国内外对提升机的研究主要在集中工况监视上，功能较少，大部分只限于8项后备保护对监测参数的数据处理比较粗糙，对设备运行工况和故障诊断功能很弱，智能化程度较低。

（2）已开发的智能诊断专家系统只是基于知识的，知识表示单一，存在明显的局限性，如：自适应能力差，学习能力差，实时性差，对推理结果有很大的影响。

（3）对提升机故障机理、特征参数的提取缺乏系统性研究，不能有效地利用专家的知识和经验，智能性差。对于矿井提升机故障预测和远程故障诊断研究很少。

（4）提升机控制系统的设计是建立在各传感器与执行器正确的基础上，但当传感器或执行器一旦出现故障，将会对提升系统的安全运行产生严重影响。

1.2 齿轮箱振动故障诊断的研究现状及发展趋势

1.2.1 齿轮箱振动故障诊断的研究现状

自上世纪六十年代中期以来，齿轮箱的振动和噪声问题已成为评价一个齿轮装置好坏的重要因素，引起了世界范围内的广泛关注。英国学者H.optiz在1968年就齿轮振动与噪声的机理，发表了一些著名的研究曲线，阐述了齿轮箱的振动和噪声是传动功率和齿轮传动误差及齿轮精度的函数。美国的Buckingham和德国的Niemann也对齿轮箱的振动和噪声提出了自己的见解和看法。从上世纪70年代初开始，出现了只用齿轮箱的一些简单振动参数对其进行故障诊断的“简易故障诊断”，但对齿轮箱故障的灵敏度反应不高，故障准确率很低。接着又出现了齿轮箱故障诊断振动信号的频域分析法，其中B.Randall和James I.Taylor等人做了很多有益的研究，积累了一些故障诊断成功的实例，对齿轮磨损和齿断裂等故障诊断较为成功。

目前的齿轮箱故障诊断研究主要集中在齿轮箱状态监测仪器和分析系统的开发、信号处理和分析、故障机理研究和典型故障特征的提取、诊断方法研究和人工智能的应用等几个方面。

人们在监测分析系统的开发方面已进行了大量的研究，并研制了许多相应的

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仪器、设备。如日本和丹麦生产的磁带记录仪、美国亚特兰大公司的M777便携式数据采集仪、HP,B&K,CF的信号分析仪等。近年来，由于微机，特别是便携机的迅速发展，基于便携机的在线、离线监测与诊断系统日益普及，如美国生产的M6000系列产品，特别值得一提的是国内开发的一些基于微机的在线、离线监测分析系统，如重庆大学的DAS动态信号分析及故障诊断系统等[8-10]。

信号的处理和分析方法也取得了相当大的发展，从传统的分析方法如时域波形分析、转速同步分析、功率谱分析、细化谱分析、相关分析、相干分析、倒频谱分析、解调分析、泽布图、伯得图等分析方法到一些较新的分析方法如Wigner-Ville技术、优化Hilbert解调、复调制带通滤波器解调、小波分析、第二代小波分析等时频分析方法已开始得到应用和研究，并取得了一定的效果，出现了一些新的分析方法[14]。

在齿轮箱典型故降机理研究和特征提取方面，由于齿轮箱的结构复杂，工作环境一般比较恶劣，各种干扰较大，涉及问题较多，国内外学者虽然取得了一定的成绩，但对于齿轮和轴的故障机理研究仍然不够深入，需要进一步的完善和研究。

1.2.2 齿轮箱振动故障诊断的发展趋势

自20世纪70年代以来，国内外许多从事齿轮故障诊断研究的学者，提出了很多这方面的理论和方法，如振动诊断、噪声分析、油液分析、声发射、温度及能耗监测等。齿轮箱中的轴、齿轮和轴承在工作时会产生振动，若发生故障，其振动信号的能量分布就会发生变化，振动信号是齿轮箱故障特征的载体。对其振动状况分析，可实现不停机操作状态下的故障诊断，大大的减少了由于停机所造成的巨大经济损失，而且基于振动分析的故障诊断系统性能可靠，价格便宜，操作简单方便，所以，振动诊断是一种行之有效的故障诊断方法，在我国及世界范围内得到了广泛的应用。

随着企业管理的现代化综合计算机图形技术、计算机仿真技术、传感技术、显示技术等多种科学技术的虚拟现实与现代通讯技术的国际互联网络、局域网络、调制解调器等相结合，实现远程诊断，将是今后机械故障诊断的发展方向[11-15]。

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第1章 引言

1.3 本课题研究的目的和意义

本课题研究的目的：通过对平煤五矿2JK3.0×1.5型提升机齿轮箱信号的采集、分析、特征提取、状态监测和故障预报与诊断工作，对矿井提升机齿轮箱进行状态监测与故障诊断，并实现快而准的工程应用效果。从而达到理论成果应用于工程实际，并进一步转化为生产力的目的。

本课题研究的意义：通过对平煤五矿2JK3.0×1.5型矿提升机齿轮箱进行状态监测与故障诊断研究。将为该矿井提升机减少维修费用和因故障停产所带来的损失带来可观的经济效益。对于矿山设备维修体系的科学管理具有现实意义。

1.4 本课题的主要研究内容及创新点

本课题针对工程实际中确保齿轮箱安全运行是确保提升机安全生产的这一重大问题。以MATLAB7.0为软件平台，在运用传统时域分析和频域分析的基础上，研究和引入了同态解调技术，提取齿轮箱的振动故障特征信息；同时，利用了小波分析和小波包分析的良好的时频分析能力，对提升机齿轮箱所产生的非平稳振动信号进行分析处理，以突出齿轮箱故障特征的在时域和频域里的对应性，弥补时域分析、幅值谱分析和同态解调谱分析等分析方法的不足；最终，本课题对矿井提升机齿轮箱进行状态监测与故障诊断，实现了快而准的工程应用效果。从而达到理论成果应用于工程实际，并进一步转化为生产力的目的。论文各章节所研究的内容概述如下：

第一章 概述了矿井提升机及其齿轮箱故障诊断技术的国内外发展过程、现状和趋势，阐明了本课题的目的和意义。

第二章 针对矿井提升机齿轮箱运转的特点，阐述了矿井提升机及其齿轮箱的结构原理，着重阐述了齿轮箱的振动机理和典型故障机理，并分析了齿轮箱故障振动特性，为对矿井齿轮箱进行振动诊断分析提供了理论依据。

第三章 针对矿井提升机齿轮箱的振动特性和典型故障产生机理，阐述了振动诊断领域的常用信号处理方法，即振动时域分析方法和频域（FFT）分析方法。分析研究了同态解调技术，并MATLAB7.0为软件平台，编写M文件，实现了该项技术应用到矿井提升机齿轮箱振动检测和故障诊断中，为成功地从复杂的振动信号中提取和分离故障特征信息提供了可靠手段。

第四章 针对提升机在提升或下放的过程中，齿轮箱产生的振动信号为非平稳

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信号这一特点，引入了小波变换及小波包分析理论，同时以MATLAB7.0为软件平台实现了小波变换和小波包变换对提升机齿轮箱振动信号的分析，为发挥其在时域和频域都具有表征信号局部特征的能力，和对提升机齿轮箱进行状态检测和故障诊断提供了可靠手段。

第五章 针对平煤五矿提升机齿轮箱出现的异常振动和噪声，在简易诊断的基础上，利用传统谱分析技术、同态滤波技术和小波分析等信号分析手段，对振动烈度大的典型测点进行精密故障诊断。依据诊断结论，矿井机电人员对该齿轮箱运行状况进行了严密监控，并在设备大修中验证了诊断结论，并更换了齿轮箱的齿轮传动系统，确保了提升机的安全运行。

第六章 对全文进行总结，展望未来的工作和研究方向。

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第2章 矿井提升机齿轮箱振动故障诊断研究

2 矿井提升机齿轮箱振动故障诊断研究

2.1 矿井提升机原理结构及减速机原理结构分析

2.1.1矿井提升机原理与结构分析

矿井提升系统是矿井生产中极其重要的组成部分，矿井提升机能否正常运行直接影响到人员安全以及矿井的产量。 2.1.1.1 矿井提升机的工作原理

根据不同的出发点，矿井提升机具备不同分类方法。本文按工作原理不同，把矿井提升机分为两类，如图2－1所示[10-12]。

多绳缠绕式提升机

图2－1 矿井提升机的分类

Fig.2-1 The classification of mine elevator

矿井提升机

单绳缠绕式

双卷筒提升机 单卷筒提升机

单绳缠绕式提升机的工作原理如图2－2（a）所示，把钢丝绳的一端固定到提升机的滚筒上，另一端饶过井架上的天轮悬挂提升容器。这样，利用滚筒转动方向不同，将钢丝绳缠上或松放，以完成提升或下放容器的工作。按滚筒数目不同，单绳缠绕式提升机有单滚筒和双滚筒提升机两种。双滚筒提升机在主轴上装有两个滚筒，其中一个与主轴用键固定连接，称为固定滚筒或死滚筒；另一个滚筒滑装在主轴上，通过调绳离合器与主轴连接，称为游动滚筒或活滚筒。将两个滚筒做成这种结构的目的，是为了在需要调绳及更换提升水平时，两个滚筒可以有相对运动。单滚筒提升机只有一个滚筒，一般用于单钩提升。

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（a）单绳缠绕式提升机 1－卷筒 2－钢丝绳 3－天轮 4－容器 5－平衡尾绳

（b）多绳摩擦式提升机

1－主导轮 2－导向轮 3－钢丝绳 4－容器 5－平衡尾绳

图2－2 矿井提升机工作原理 Fig2-2 The principles of mine elevator

多绳摩擦式提升机的工作原理与单绳缠绕式提升机不同，钢丝绳不是固定和缠绕在主导轮上的，而是搭放在主导轮的摩擦衬垫上，如图2－2（b）所示，提升容器悬挂在钢丝绳的两端，在容器的底部还挂有平衡尾绳。提升机工作时，拉紧的钢丝绳必须以一定的正压力紧压在摩擦衬垫上。当主导轮由电动机通过减速机带动向某一方向转动时，钢丝绳与摩擦衬垫便发生很大的摩擦力，使钢丝绳在这种摩擦力的作用下，跟随主导轮一起运动，从而实现提升容器的提升或下放。不难看出，多绳摩擦式提升机的一个根本特点和优点是钢丝绳不在主导轮上缠绕，而是搭放在主导轮的摩擦衬垫上，靠摩擦力进行工作。

多绳摩擦绳提升机和单绳缠绕式提升机比较，在规格性能、应用范围、机械结构和经济效果等方面都优越的多，就井深和大产量来说，是竖井提升的发展方向。

2.1.1.2 矿井提升机系统的构成

矿井提升机系统是一个完整的机械—电气机组，它的组成包括工作机构、润滑系统、机械传动系统、观测与操纵系统、拖动控制和自动保护系统以及制动系统等，如图2－3所示[10-12,16-17]。

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第2章 矿井提升机齿轮箱振动故障诊断研究

1-主轴装置 2-径向齿块式调绳离合器 3-多水平深度指示器传动装置 4-左轴承梁 5-盘型制动器 6-液压站 7-操作台 8-牌坊式深度指示器 9-右轴承梁 10-测速发电机 11-齿轮联轴器 12-齿轮箱 13-弹性棒销联轴器 14-电动机 15-地锁器

图2－3 矿井提升机系统示意图 Fig2-3 The sketch of mine elevator

1）工作机构：由主轴装置和主轴承等组成。它的主要作用：a.缠绕和搭放提升钢丝绳；b.承受各种正常载荷（包括固定静载荷和工作载荷），并将此载荷经过轴承传递给基础；c.承受在各种紧急事故情况下所造成的非常负荷，在非常负荷作用下主轴装置的各个部分不应该有残余变形；d.当更换提升水平时，能调节钢丝绳的长度（此功能仅限于单绳缠绕式双滚筒提升机）。

2）润滑系统：在提升机运行过程中不间断的给轴承以及齿轮啮合面压送润滑油，保证轴承和齿轮的正常工作（本文研究对象齿轮减速箱润滑系统为飞溅式自润滑系统）。

3）机械传动系统：由减速器和连轴器组成。减速器用来减速并传递动力；连轴器用来连接提升机的旋转部分，并向其传递动力。

4）观测与操纵系统：包括操作台、深度指示器等装置。其中深度指示器可以显示提升容器的所处的深度位置。

5）拖动控制和自动保护系统：包括主拖动电机和微拖动电机、电气控制系统以及由PLC控制的保护系统。

6）制动系统：一般都是液压制动系统，包括制动器和液压传动装置两部分。制动系统的功能就是使提升机卷筒刹车，停止提升机的运行，它的可靠性直接关

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系到提升机的安全运行田。制动系统不但需要在提升机停车时牢固的闸住提升机卷筒，还需要参与提升机的速度控制，保持提升运行的速度不偏离预设的数值，同时在双滚筒提升机中，制动系统还被用来调节钥丝绳的长度。

由以上所述可知，工作机构、机械传动系统和主拖动电动机是矿井提升机的核心工作不见，其余系统为辅助系统。因此，对机械传动系统中的齿轮箱进行振动监测与故障诊断对保证矿井提升机正常运行具有重要意义。

2.1.2矿井提升机齿轮箱结构分析

矿井提升机的齿轮箱属于一台齿轮减速器，它由机体装置、高速轴装置、中间轴装置和主轴装置等部件组成。机体装置用以支承齿轮和轴，构成闭式润滑系统，并能使齿轮减速器在负载下运转时将齿轮和轴上的作用力传给基础。机体的下部还贮存整个机器的润滑系统所需的润滑油，齿轮减速器各轴承和捏合持面由集中润滑系统供油、进行强迫润滑。在矿井提升机上，齿轮减速器的常见结构形式及优缺点有以下几种[10,12,16]： 2.1.2.1渐开线行星齿轮箱

我国在提升机传动系统中，行星齿轮箱从上个世纪80、90年代开始应用，但由于它具有体积小、重量轻、承载能力大、传动效率高和工作平稳等一系列优点，正逐步扩大自己的使用市场，有很高的推广价值，正越来越受到使用单位的青睐。

2.1.2.2平行轴圆弧齿齿轮箱

在过去，由于我国的国情，圆弧齿齿轮箱在矿井提升机中得到迅速发展和使用，如JK型（XKT型）单绳缠绕式矿井提升机配置的ZHLR型齿轮箱。这是因为在同等条件下，圆弧齿轮具有承载能力大，接触精度和效率高、磨损小而均匀，没有根切现象等优点，但随着齿轮技术的发展，渐开线齿轮的一些缺点正逐步被克服和消灭，加之圆弧齿轮（特别是单圆弧齿轮）由于弯曲强度低，对中心距误差敏感大（即啮合不具有可分性，当中心距偏差比较大时，会导致承载能力急剧下降）传动噪声和振动大，管理困难等难以克服的缺点，故在提升机齿轮箱中正逐步被渐开线齿轮箱所代替。 2.1.2.3平行轴渐开线齿齿轮箱

渐开线齿齿轮箱在世界上应用最早、最广、工艺性最成熟，且具有传动的速度和功率范围大、传动效率高（单级传动效率可达98%－99.5%，精度越高，传动效率越高）、渐开线齿廓啮合具有可分性，对中心距的敏感性小、装配和维修简单，

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