第一章绪论
1.1刮板输送机可靠性技术发展概况
随着机械化采煤的不断发展，并且随着综合机械化采煤由大型煤炭企业向中小型煤炭企业的推广，刮板输送机发展的特点向以下方式发展：大功率，大输送量，大倾角下的刮板输送量，以及适应厚煤层以及薄煤层及大倾角采煤配套的需要。因此刮板输送机的可靠性从根本上是对矿山工作人员的生命安全负责，并且确实保证了煤矿生产企业的正常运行及企业的经济效益。因此我们提高刮板输送机的可靠性，就能够有效的预测刮板输送机的大修周期，防止矿山灾难的发生，从而保证煤矿企业的正常生产。刮板输送机是以牵引构件和溜槽为支承机构的连续运输设备。其主要组成部分及工作原理为:机头部机头架，传动装置和链轮组件等部件组成，机头架的作用除卸载外，还对传动装置、链轮组件、盲轴和其它附属件等起着支承和装配的作用。传动装置包括电动机、减速器和液力联轴器。电动机已经开始由三相异步防爆电机向变频调速电机发展，减速器采用大功率行星减速器。当前多数刮板输送机釆用液力偶合器作为调速启动装置。国外进口的少部分刮板输送机是以以CST设备为启动方式启动的，但是在实际生产与煤矿生产中，由于CST的电器结构庞大，在工作面中运行效果不是很理想。链轮组件采用尽量扩大最大直径的方式，这使得其弯矩利用较高的径向和轴向负荷内侧圆锥滚子轴承，保证其位置尽可能靠近链条拉力的最小化。装配保留侧板固定位置。而远端油连接使用交叉组件为链轮提供无尘润滑轴承的内部结构。这些重型机械密封，定位于耐用的迷宫密封，以消除灰尘或水渗入。常见的头部和尾部的驱动器和组件之间可以很容易地互换成所有刮板输送机配置：例如非驱动链轮组件及驱动式的单驱动双驱动以及传动驱动链轮组件(链轮组件如图1-1所示）。它使用油嘴润滑。中间部主要由溜槽和刮板链组成，当前刮板输送机的溜槽包括中部槽、过渡槽、开口槽；刮板链由刮板、圆环链和联接环等组成，其结构形式可分为单链、双边链和双中链几种形式。双边链刮板输送机是八十年代初国内以及国外应用比较多的刮板输送机，相对于单边链型刮板式输送机的有很大的长处。其代表机型有国产SGV-250型、SGB-764W/264型及英国ML-722型。双中链刮板输送机的特殊之处在于将两条直径相同的链条平行列在溜槽中心布置。与双边链型刮板输送机对照来说，链条的结构受力比较较均匀，并且弯曲性能好，使用效果较好，是国内及国外大型刮板输送机的主流生产方向。其代表机型有国产SGZ-730/320型、SGZ-764/264型及德国的MZL-600型等。我们从端头卸载方式可以分为端卸式及侧卸式，侧卸式刮板输送机具有空间布置结构紧凑，在井下几何尺寸相对不大，方便液压支架的端头支护，并且方便输送以及转载机的布置，是现在主流的卸载方式。
然而对于可靠性技术在煤矿设备井下生产中却缺乏应用。主要是因为：首先，井下条件复杂，地质环境及煤层环境均对设备有很大影响。这与我们在实验中井下的模拟实验及模拟载荷平台中得出的数据是不一致的。再有，国内及国外各个刮板输送机生产厂家，从选材到加工工艺水平，到装配精度，层次不齐，造成各厂家的设备运行维护不完全一致。并且设备维修记录及故障记录不能明确反映设备可靠性方面的参数及情况。
1.1.1刮板输送机可靠性技术国外发展概况
可靠性技术美国的发展可以追溯到六七十年代，美国将这个技术先应用于汽车、发电设备、火箭、导弹、军舰、飞机、坦克等这类机械产品。八十年代，美国的罗姆航空研究所中心，集中了很多专家力量专门制作了一个比较详尽的分析报告，这个报告着重于非电器类产品的可靠性问题。分析报告指出非电子设备在设计阶段就存在大量问题，从而导致设计阶段难度就很大。主要影响因素有研制阶段，鉴定阶段，生产阶段中进行的可靠性试验。这类实验无法正确反映损耗类机械可靠性试验及对于机械产品的裂纹及裂纹扩展类分析缺乏数据参考资料。通过罗姆航空公司，这类不同的调查和分析，美国制定了一部分的机械类产品的可靠性方面的通用技术手册。由美国政府出资并且主导的研究小组把机械故障预防作为主要的研究方向，并且先后建立四个委员会：诊断与检测咨询委员会、故障咨询委员会、设计咨询委员会和技术推广咨询委员会。美国亚利桑那大学组成了可靠性专家研究团队，这个团队的主要任务是对机械设计阶段开展广泛的研究。美国（USA)、英国（UK)、加拿大、澳大利亚以及新西兰五国成立合作委员会，这些不同的国家在一起研究。
第二章刮板输送机故障模式影响分析
2.1工作面刮板输送机的影响因素
我们在煤矿现场实际生产过程中，可以发现刮板输送机使用条件比较恶劣。影响刮板输送机输送机的使用可靠性，主要因素是各种工况以及不同的技术条件。对于井下环境，我们将主要的因素分为：煤矿生产工作面条件，煤矿生茶煤层条件，采煤机截割时对刮板输送机的影响，工作面供电系统对刮板输送机运行的影响，连续运行时间导致的设备可靠性下降，链轮链条等磨损对刮板输送机的影响，减速器运行状况及是否漏油，控制回路的可靠性。我们为了方便分析，于是把以上因素做成框图形式，并对各个因素逐一进行细化后，再次对其进行分析。
2. 2刮板输送机故障模式影响
2. 2. 1故障模式影响分析结构框图
故障模式影响分析(Failure Mode Effects Analysis,简称FMEA)是分析系统中每一产品所有可能产生的故障模式及其对系统造成的所有可能影响，并按每一个故障模式的严重程度、检测难易程度以及发生频度予以分类的一种归纳分析方法。故障模式影响及危害性分析(Failure Mode Effects and Criticality Analysis,简称FMECA)是故障模式影响分析(FMEA)危害性分析（Criticality Analysis-CA)的组合分析方法。故障模式影响分析这种分析方法最早是美国着手进行建立的。在五十年代初，故障模式影响分析最早使用在美国格鲁门飞机公司设计并建立一整套完善的飞机的操纵系统，者在设计过程中发挥了巨大的作用。到了六十年代和七十年代，故障模式影响分析方法在航空航天，舰船航母，坦克导弹等一系列的兵器等军用系统的研制中发挥了难以想象的巨大作用。并开始在汽车、医疗设备、发电设备等民用工业领域发挥一定的影响作用，同时使这些方面的使用寿命的取得很大进展。国内在八十年代，国家加大对航空发动机的研制的投入，故障模式影响分析的概念和方法逐步应用在军事项目上。目前在我国航空航天，兵器舰船，导弹火箭，汽车，家用电器等领域，故障模式影响分析已经逐步渗透在各个领域的尖端项目中，并且为这些项目的幵发奠定了相当大的基础。在近三十多年的发展过程中故障模式影响分析已经取得了一定成就，并且广泛应用于民用产品，己经成为电器系统研发的必不可少的关键环节。
第三章 Web数据传递及数据库建立.......... 26-42
3.1 软件主体结构 .........26-33
3.1.1 系统总体构架......... 26-27
3.1.2 系统物理网络结构......... 27-29
3.1.3 可靠性工程管理系统的整体......... 29-30
3.1.4 全寿命可靠性工程系统 .........30-33
3.2 数据库的数据设计及物理结构 .........33-37
3.2.1 数据模型......... 34-36
3.2.2 物理数据结构表......... 36-37
3.3 网站站点建立及页面与数据库......... 37-42
第四章 链轮组件故障树模型的建立......... 42-52
4.1 故障树模型建立及计算......... 42-47
4.1.1 链轮组件结构......... 42-43
4.1.2 链轮失效形式列表......... 43-45
4.1.3 刮板输送机链轮故障树......... 45-47
4.2 Web网站测试......... 47-52
4.2.1 系统构建的相关技术支持......... 47-48
4.2.2 界面及数据库运算测试.........48-50
4.2.3 测试结果 .........50-52
第五章 刮板输送机链轮组件的可靠性分析......... 52-72
5.1 链轮组件的可靠性计算......... 52-57
5.2 疲劳安全因子分析 .........57-67
5.3 响应分析过程及最终结果分析......... 67-72
结论
本文以刮板输送机煤矿使用现场的维修记录为基础。通过DREAMWEAVER代码编写刮板输送机可靠性系统平台。同时运用UG-nastran有限元分析软件分析链轮组件疲劳失效。及运用matlab软件计算基于威布尔分布的刮板输送机预测性维修曲线。得出了以下结论：
1) 建立基于网络的刮板输送机可靠性系统平台，可以使刮板输送机设计，生产，使用企业在这个平台下进行数据交换。
2) 建立链轮故障树模型，同时进行定量计算，然后对链轮进行可靠性系数计算计算故障率为8.54%。
3) 对链轮组件进行了有限元分析，主要关注了在冲击载荷作用下的受力云图，之后运用NX-nastmn进行了疲劳分析，得出疲劳失效的薄弱环节以链窝处压溃变形为主，部分链轮轮齿断裂切口以正主应力疲劳断裂为主。
4) 对神东部分设备的维修记录做了分析，运用MATLAB得出了威布尔分布的刮板输送机故障率曲线，同时得出预测性维修周期为34-48天。
参考文献
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