摘要：针对掘进机轴承故障诊断难度大、诊断效率低、诊断结果不能可视化等问题，结合掘进机轴承故障诊断系统功能需求及主要功能模块，搭建了掘进机轴承故障诊断系统总体方案框架，设计了现代化、数字化、智能化的掘进机轴承故障诊断系统。该系统可以高效、快速地将掘进机轴承故障进行诊断并将诊断结果可视化，以便及时发现和维修轴承故障，为掘进机轴承故障率减少、故障维修时间的减少等方面提供理论依据及技术支持。
关键词：掘进机；轴承；故障诊断系统；设计
0引言
掘进机是用于煤矿井下巷道掘进的重要机械装备，轴承作为掘进机重要零部件，其故障率的高低及影响时间直接影响掘进机的工作效率，因此对掘进机轴承故障进行研究和分析显得尤为必要。本文以某型掘进机轴承为研究对象，设计了掘进机轴承故障诊断系统，对掘进机轴承故障进行诊断，为掘进机轴承故障减少、可靠性的提高等方面提供技术支持。
1掘进机轴承故障诊断系统功能需求
为了适应工业设备现代化、数字化、智能化需求，要求设计的掘进机轴承故障诊断系统功能应满足诊断结果可视化、检测结果准确性、操作方便等。当操作者进入系统后，不同用户名对应的权限不同，如普通用户权限只能对系统进行操作和查看，管理员用户可以实现数据读入、数据处理及传输、轴承故障诊断、故障诊断操作记录、参数修改、基本操作及查看等功能。掘进机轴承故障诊断系统功能需求如图1所示。由图1可知，掘进机轴承故障诊断系统中主要有用户注册、登录，数据读入、数据处理、轴承故障诊断及操作记录等操作模块。数据读入对应数据显示模块，数据处理对应数据相关性分析和属性约简模块，轴承故障诊断对应集成学习故障诊断和非线性逻辑回归故障诊断模块。
2掘进机轴承故障诊断系统总体方案设计
根据掘进机轴承故障诊断系统功能需求，结合掘进机及掘进机轴承实际工况及操作者的要求，设计掘进机轴承故障诊断系统主要功能模块如图2所示。由图2可知，掘进机轴承故障诊断系统主要由用户注册和登录、数据读入、数据处理及传输、轴承故障诊断、故障诊断操作记录等功能模块组成。通过上述功能模块可以实现对掘进机轴承故障诊断、数据展示及可视化。由图3可知，掘进机轴承故障诊断系统总体分为数据展示及用户操作层、业务模块控制层、业务模块逻辑设计层、数据存储和传输及联络层等4层。①数据展示及用户操作层主要包括数据展示、用户登录及用户注册；②业务模块控制层主要包括用户区分、功能分配、代码调度；③业务模块逻辑设计层主要包括用户管理、数据读入、数据处理、掘进机轴承故障诊断、操作记录；④数据存储、传输、联络层主要包括用户信息、轴承故障诊断记录、操作记录、轴承故障诊断操作记录。通过上述4层框架可以实现现代化、数字化、智能化掘进机轴承故障诊断及展示。
3掘进机轴承故障诊断系统人机登录界面及故障诊断
根据掘进机轴承故障诊断系统功能需求、主要功能模块及设计的总体方案框架，结合数值计算及分析软件MATLAB，运用VisualBasic方法、Java软件设计和开发掘进机轴承故障诊断系统。设计的掘进机轴承故障诊断系统人机登录界面如图4所示，在掘进机轴承故障诊断系统人机登录界面中主要有用户注册、用户登录、开始及暂停。通过人机登录界面的用户注册可以实现对新用户的注册，通过用户登录可以实现已注册用户登录系统，通过开始和暂停按钮可以实现对掘进机轴承故障诊断系统的运行和停顿操作。通过掘进机轴承故障诊断系统人机登录界面进入掘进机轴承故障诊断系统故障选项如图5所示。由图5可知，掘进机轴承故障诊断系统主要由故障现象、故障原因列表、故障排队方法等主要选项组成，其中掘进机轴承故障包括疲劳剥落、磨损、胶合、断裂、锈蚀、电蚀、塑性变形等主要原因。为了更加精确和可视化地对掘进机轴承进行故障诊断，进入到掘进机轴承故障诊断系统故障诊断界面，如图6所示。由图6可知，掘进机轴承故障诊断系统将轴承数据读入，根据系统中的算法及软件系统对数据进行处理和传输，根据处理的数据对轴承故障类型进行诊断，并利用诊断系统中的数据及图片库将轴承对应故障类型及图片可视化地显示出来，同时将轴承故障诊断操作记录保存在系统中，以便后续查询和对比。
4结语
掘进机的工作环境和条件极其复杂，导致掘进机在实际使用过程中故障率较高。掘进机轴承作为掘进机重要零部件，其故障率的高低、故障时间的长短直接决定掘进机使用寿命及安全性。为了更加智能化、可视化地对掘进机轴承故障进行诊断，基于现有大数据、数值计算软件及编程软件设计了掘进机轴承故障诊断系统，通过该诊断系统可以方便、准确、可视化地将掘进机轴承故障进行诊断并显示，为掘进机轴承故障快速修复及防止安全事故发生等方面提供有益的参考及借鉴。
作者:周水琴 单位:杭州职业技术学院