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摘要：針對掘進機軸承故障診斷難度大、診斷效率低、診斷結果不能可視化等問題，結合掘進機軸承故障診斷系統功能需求及主要功能模塊，搭建了掘進機軸承故障診斷系統總體方案框架，設計了現代化、數字化、智能化的掘進機軸承故障診斷系統。該系統可以高效、快速地將掘進機軸承故障進行診斷并將診斷結果可視化，以便及時發現和維修軸承故障，為掘進機軸承故障率減少、故障維修時間的減少等方面提供理論依據及技術支持。
關鍵詞：掘進機；軸承；故障診斷系統；設計
0引言
掘進機是用于煤礦井下巷道掘進的重要機械裝備，軸承作為掘進機重要零部件，其故障率的高低及影響時間直接影響掘進機的工作效率，因此對掘進機軸承故障進行研究和分析顯得尤為必要。本文以某型掘進機軸承為研究對象，設計了掘進機軸承故障診斷系統，對掘進機軸承故障進行診斷，為掘進機軸承故障減少、可靠性的提高等方面提供技術支持。
1掘進機軸承故障診斷系統功能需求
為了適應工業設備現代化、數字化、智能化需求，要求設計的掘進機軸承故障診斷系統功能應滿足診斷結果可視化、檢測結果準確性、操作方便等。當操作者進入系統后，不同用戶名對應的權限不同，如普通用戶權限只能對系統進行操作和查看，管理員用戶可以實現數據讀入、數據處理及傳輸、軸承故障診斷、故障診斷操作記錄、參數修改、基本操作及查看等功能。掘進機軸承故障診斷系統功能需求如圖1所示。由圖1可知，掘進機軸承故障診斷系統中主要有用戶注冊、登錄，數據讀入、數據處理、軸承故障診斷及操作記錄等操作模塊。數據讀入對應數據顯示模塊，數據處理對應數據相關性分析和屬性約簡模塊，軸承故障診斷對應集成學習故障診斷和非線性邏輯回歸故障診斷模塊。
2掘進機軸承故障診斷系統總體方案設計
根據掘進機軸承故障診斷系統功能需求，結合掘進機及掘進機軸承實際工況及操作者的要求，設計掘進機軸承故障診斷系統主要功能模塊如圖2所示。由圖2可知，掘進機軸承故障診斷系統主要由用戶注冊和登錄、數據讀入、數據處理及傳輸、軸承故障診斷、故障診斷操作記錄等功能模塊組成。通過上述功能模塊可以實現對掘進機軸承故障診斷、數據展示及可視化。由圖3可知，掘進機軸承故障診斷系統總體分為數據展示及用戶操作層、業務模塊控制層、業務模塊邏輯設計層、數據存儲和傳輸及聯絡層等4層。①數據展示及用戶操作層主要包括數據展示、用戶登錄及用戶注冊；②業務模塊控制層主要包括用戶區分、功能分配、代碼調度；③業務模塊邏輯設計層主要包括用戶管理、數據讀入、數據處理、掘進機軸承故障診斷、操作記錄；④數據存儲、傳輸、聯絡層主要包括用戶信息、軸承故障診斷記錄、操作記錄、軸承故障診斷操作記錄。通過上述4層框架可以實現現代化、數字化、智能化掘進機軸承故障診斷及展示。
3掘進機軸承故障診斷系統人機登錄界面及故障診斷
根據掘進機軸承故障診斷系統功能需求、主要功能模塊及設計的總體方案框架，結合數值計算及分析軟件MATLAB，運用VisualBasic方法、Java軟件設計和開發掘進機軸承故障診斷系統。設計的掘進機軸承故障診斷系統人機登錄界面如圖4所示，在掘進機軸承故障診斷系統人機登錄界面中主要有用戶注冊、用戶登錄、開始及暫停。通過人機登錄界面的用戶注冊可以實現對新用戶的注冊，通過用戶登錄可以實現已注冊用戶登錄系統，通過開始和暫停按鈕可以實現對掘進機軸承故障診斷系統的運行和停頓操作。通過掘進機軸承故障診斷系統人機登錄界面進入掘進機軸承故障診斷系統故障選項如圖5所示。由圖5可知，掘進機軸承故障診斷系統主要由故障現象、故障原因列表、故障排隊方法等主要選項組成，其中掘進機軸承故障包括疲勞剝落、磨損、膠合、斷裂、銹蝕、電蝕、塑性變形等主要原因。為了更加精確和可視化地對掘進機軸承進行故障診斷，進入到掘進機軸承故障診斷系統故障診斷界面，如圖6所示。由圖6可知，掘進機軸承故障診斷系統將軸承數據讀入，根據系統中的算法及軟件系統對數據進行處理和傳輸，根據處理的數據對軸承故障類型進行診斷，并利用診斷系統中的數據及圖片庫將軸承對應故障類型及圖片可視化地顯示出來，同時將軸承故障診斷操作記錄保存在系統中，以便后續查詢和對比。
4結語
掘進機的工作環境和條件極其復雜，導致掘進機在實際使用過程中故障率較高。掘進機軸承作為掘進機重要零部件，其故障率的高低、故障時間的長短直接決定掘進機使用壽命及安全性。為了更加智能化、可視化地對掘進機軸承故障進行診斷，基于現有大數據、數值計算軟件及編程軟件設計了掘進機軸承故障診斷系統，通過該診斷系統可以方便、準確、可視化地將掘進機軸承故障進行診斷并顯示，為掘進機軸承故障快速修復及防止安全事故發生等方面提供有益的參考及借鑒。
作者:周水琴 單位:杭州職業技術學院