粘土砂混砂機帶載可靠性考核試驗平臺的建設

姚繼成，郝連濤，盧 軍，包艷青(.濟南鑄造鍛壓機械研究所有限公司，山東濟南 50306；.中國鑄造機械標準化委員會，山東濟南 50306）

粘土砂混砂機帶載可靠性考核試驗平臺的建設

姚繼成1，郝連濤1，盧 軍2，包艷青1
(1.濟南鑄造鍛壓機械研究所有限公司，山東濟南 250306；2.中國鑄造機械標準化委員會，山東濟南 250306）

介紹了粘土砂混砂機可靠性的基本概念、試驗原則及混砂機帶載可靠性考核平臺的建設。帶載考核平臺能夠對混砂機進行可靠性研究，為企業提供可靠性試驗方法，使企業在產品可靠性提高方面有統一的理論依據。

混砂機；可靠性；試驗平臺。

1　混砂機可靠性平臺建設的重要性

據中國鑄造協會2014年年會統計，2013年我國鑄件產量達到4 450萬t，其中約3 000萬t鑄件采用粘土砂鑄造工藝生產而成。粘土砂混砂機是砂處理工部中的主機設備，其可靠性直接影響型砂質量，進而影響鑄件的質量和和產量。

雖然我國不久前出臺了混砂機可靠性試驗方法的行業標準（JB11558—2013），但迄今為止，國內尚未具有能夠使混砂機出廠前進行帶載考核的平臺。僅靠出廠前的空載運行無法反映混砂機實際的工作狀況；并且在用戶現場因受人員、時間等條件的限制，也無法全面掌握混砂機的各項可靠性指標，這也是我國同類產品的質量水平比國外發達國家差距甚遠的主要原因。所以，建設混砂機帶載可靠性考核平臺，對提升我國混砂機的質量水平具有重大意義。

2　混砂機可靠性指標的基本概念

2.1可靠性指標

混砂機的可靠性指標為當量平均無故障工作時間（當量故障MTBF），也就是試驗期內樣機累積工作時間除以該時間內發生的當量故障數。計算公式如下：式中，Ti為試驗期內樣機累積工作時間， h；rdi為試驗期內樣機累積當量故障數，次。

2.2故障分類及當量故障數（表1）

表1　故障分類及當量故障數

故障分類及當量故障數見表1。

表1中，修復時間是指故障發生后所進行的故障部位的查找、故障件拆卸和修理（或更換替換件）、重新安裝調整等所耗時間的總和，即為排除故障所進行的有效工作時間。等候時間或修復后的效果試驗時間不計入修復時間，但如果修復后未恢復其原有功能，則重新修復所用時間與前次修復時間合并計算。

在計算每臺樣機的累積當量故障數rdi時，應計算Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ類故障，按公式（2）計算：

式中，nij為試驗期內樣機第j類故障次數；εj為第j類故障的當量數。

3　試驗原則

（1）每臺樣機在試驗期間的累積相關試驗時間不應少于600 h，該時間不包括受試樣機的空載時間、維修時間和停機時間

（2）試驗期間如發生Ⅰ類故障，則停止該樣機的試驗和數據統計，以此時累積的實際工作時間參與數據處理，不再進行試驗。

4　混砂機帶載可靠性考核平臺

4.1項目來源

針對混砂機可靠性的重要性及國內尚未有該設備出廠前帶載考核平臺的現狀，濟南鑄造鍛壓機械研究所有限公司于2012年申請了中國機械工業集團公司科技基金項目，于2014年研發建成了“混砂機帶載可靠性考核平臺”。

4.2項目目標

建設一套可滿足生產率160 t/h以下規格混砂機的帶載考核平臺（圖1），混砂機在該平臺上可進行600 h的帶載可靠性試驗。

4.3項目內容

（1）混砂機：被考核的主體。

（2）砂溫冷卻系統：包括振動沸騰冷卻機、鼓風機及舊砂自動增濕裝置。

混砂機在帶載考核過程中，高能轉子高速旋轉并循環攪拌，隨著時間的增長砂溫越來越高，最后無法進行持續考核。所以該平臺要具有砂溫冷卻系統，實現砂子冷卻增濕。

（3）混砂機自動配料裝置：包括砂電子秤、水電子秤、砂子溫度濕度檢測裝置。實現對舊砂水分及溫度自動檢測，自動配料。

圖1　混砂機帶載考核平臺

（4）除塵系統：包括除塵器、露點及溫度檢測檢測儀、加熱爐（防止管道結露導致管道堵塞）、風機、電機及除塵管道的非標鋼結構。實現對配套冷卻器及主要揚塵點進行除塵。

圖2　帶載考核平臺監控畫面

（5）機運設備：包括皮帶機和斗提機。實現物料的運輸和周轉。

（6）電控系統：包括控制柜、工控機、操作臺、攝像系統。實現設備自動化、智能化控制；并能監視混砂機內部運轉情況。帶載考核平臺監控畫面見圖2。

（7）非標鋼結構：安裝以上設備需要的非標鋼結構。

4.4技術關鍵和技術難點

（1）混砂機在帶載高速循環混碾考核過程中，隨著時間的增長砂溫越來越高，型砂性能降低，最后導致設備考核無法進行，所以砂溫的冷卻是該項目的技術關鍵和難點。

（2）該平臺在裝配車間有限的高度和面積情況下，所有設備要滿足最大生產率160 t/h的型砂進行連續循環是該項目的另一技術關鍵。

5　結束語

帶載考核平臺的建設和運行，能夠對混砂機進行可靠性研究，為企業提供了可靠性試驗方法，使企業在產品可靠性提高方面有統一的理論依據；可以與國際先進水平的產品進行比較，通過關鍵指標、實際數據的對比情況，找出差距，使我們在混砂機零部件結構、工藝材料等方面有不斷改善提高，進而使我國混砂機裝備在盡可能短的時間內達到國際先進水平。

［1］ 張才元. 從輾輪混砂機到轉子混砂機［J］.中國鑄造裝備與技術，1991（6）.

［2］ 林尤棟，袁中獄，談志國.S114輾輪式混砂機改造的研究［J］；中國鑄造裝備與技術，1987（1）.

［3］ 姚繼成，盧軍，等.JB/T 11558-2013，粘土砂混砂機可靠性試驗方法［S］.北京：機械工業出版社，2014.

業界資訊 Information

濟南園博園巨型孔子銅像

濟南園博園國際文化產業區位于山東省濟南市，占地約1000×666.7 m2，擬規劃建筑面積80余萬平方米，在園區規劃藝術創意區、交流展示區、藝術交易區、教育培訓區、現代生活區5個功能區。將吸引國家及省雕塑家協會、美術協會、藝術機構等參與，結合園博園國際會展中心，建設包含孔子廣場、畫家工作室、雕塑創作室、創作基地、藝術館、美術館、藝術交流中心、演藝中心等內容的綜合性產業區。其中，孔子廣場占地約20×666.7 m2，將以2014年7月21日落成的高達38 m的青銅孔子銅像為標志，配套建設約3000平方米的地下展廳。

孔子銅像，青銅鑄造，由中國美術家協會副主席、中國美術館館長、中國雕塑院院長、著名雕塑家吳為山雕塑設計。孔子銅像以孔子站姿為造型，面部表情“溫而厲，威而不猛，恭而安”，長髯垂胸，衣袂飄飛，雙手合于胸前，目視遠方，身體左側佩戴有一把寶劍。雕像身體部分以簡樸、概括的手法，將人體的結構融入自然的山石形態當中，似巨石，似高山，氣勢磅礴，古樸雄渾，巍然一座中國文化泰山。在藝術表現手法方面，雕塑家吳為山為了塑造孔子參照了中國的石窟雕塑，在主體與客體之間找到平衡，在人與自然的和諧中獲得靈感意向。孔子面帶春風，慈愛滿懷，智者仁相，巍然成山，文化與與自然的雙重意象使得孔子塑像古今相融，是孔子形象的震撼佳作。

孔子銅像，采用三維套圈石膏型放樣技術進行放樣，2013年8月6日開始在山西鑄造，2014年3月進場安裝，7月安裝結束。孔子銅像表面著色采用古銅色偏棕的復色色系。這是一種青銅雕塑的表面冷著色工藝。分別配制硫化鈉和硫酸銅溶液，采用浸泡或噴灑的方式對雕塑表面進行操作，而后用清水沖洗并用擦洗沙擦拭，以上程序根據著色要求可進行一遍或數遍，形成均勻的或深或淺的古銅色效果，最后用保護漆保護。古銅色偏棕的復色效果很好地提升了雕塑的情感表達和藝術感染，峻如蒼巖，樸拙壯美。濟南國際園博園巨型孔子銅像是人文造像的又一經典。(劉建璐 報道）

Construction of the Platform for on Load Reliability Assessment Test of the Green Sand Mixers

YAO JiCheng1，HAO LianTao1，LU Jun2，BAO YanQing1
（1.Jinan Foundry & Metalforming Machinery Research Institute Co.Ltd.，Jinan 250306，Shandong，China；2.China Foundry Machinery Standardization Committee ，Jinan 250306，Shandong，China）

The basic concept and test principle of reliability of green sand mixers in this paper， which construction of the platform for on load reliability assessment test have been introduced. Through the platform to proceed reliability assessment test of the green sand mixers，by using which could provide reliability test method and experimental data for enterprise and make it has the unifi ed theoretical basis in the fi eld of improving product reliability.

Green sand mixers；Reliability；Test platform.

TG231.2;

A；

1006－9658（2015）02-0037-03

10.3969/j.issn.1006—9658.2015.02.011

中國機械工業集團公司機械工業發展基金項目（編號：SINOMACH 12科169號）

2014-12-26

稿件編號：1412-742

姚繼成（1964—），高級工程師，從事鑄造機械設計、應用.