關(guān)鍵零部件全壽命跟蹤在預(yù)防維修中的探索

陳 才，霍俊杰

（神華北電勝利能源有限公司，內(nèi)蒙古錫林浩特 026015）

0 引言

勝利能源有限公司露天礦山所使用的工程機(jī)械設(shè)備主要有卡特的履帶式推土機(jī)、輪式推土機(jī)以及平路機(jī)，這些設(shè)備的作業(yè)環(huán)境極為惡劣，經(jīng)常處于泥沙、粉塵、高溫、高寒的環(huán)境，在運(yùn)行中還常常伴隨振動(dòng)與沖擊。基于上述原因，工程設(shè)備的故障率較高，為降低設(shè)備的停機(jī)率，設(shè)備的維修方式也不斷更新，從最開(kāi)始被動(dòng)的的“事后維修”發(fā)展到現(xiàn)在主動(dòng)的“預(yù)防維修”。預(yù)防維修主要是指預(yù)先修理設(shè)備的缺陷部位，防止該部位發(fā)生故障或由該部位故障導(dǎo)致更大部位的缺陷與損傷[1]。在預(yù)防維修中，針對(duì)關(guān)鍵零部件的使用壽命跟蹤又有著極為重要的作用。關(guān)鍵零部件就是該零部件的缺陷與損傷能夠造成設(shè)備上更重要的零部件的損傷，使設(shè)備造成更大的損傷甚至是不可挽回的損傷。

1 工程設(shè)備的關(guān)鍵零部件

工程機(jī)械設(shè)備的關(guān)鍵零部件主要包括一些電氣監(jiān)測(cè)元件和旋轉(zhuǎn)部件上承受扭力與彎矩的零部件，如在液壓系統(tǒng)中壓力、溫度、流量這三大非電量信息極為重要。由于工程機(jī)械設(shè)備的機(jī)具系統(tǒng)和變速箱系統(tǒng)的復(fù)雜性，系統(tǒng)的壓力、溫度、流量所傳遞的信息量較大且多數(shù)情況下會(huì)伴有耦合現(xiàn)象，一個(gè)系統(tǒng)部件的不正常可能引起多個(gè)系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生異常，而且系統(tǒng)的一個(gè)指示參數(shù)異常可能是由于幾個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)零部件失效造成的[2]。因此，收集系統(tǒng)的這些指示參數(shù)極為重要，通過(guò)對(duì)這些指示參數(shù)的分析就可以縮小設(shè)備的故障點(diǎn)范圍。但如果這些指示參數(shù)本身存在問(wèn)題，就會(huì)影響到對(duì)設(shè)備故障的分析，因此收集這些指示參數(shù)的零部件就是所謂的關(guān)鍵零部件。

工程機(jī)械設(shè)備會(huì)有許多外露的旋轉(zhuǎn)部件，如聯(lián)接D10T 風(fēng)扇泵與變速箱泵之間的小傳動(dòng)軸和聯(lián)軸器、聯(lián)接變扭器與變速箱的大傳動(dòng)還有輪式推土機(jī)聯(lián)接前后橋的傳動(dòng)軸等。當(dāng)設(shè)備運(yùn)行時(shí)，這些部件的轉(zhuǎn)速較高，由于聯(lián)接螺栓斷裂或十字軸的竄出，傳動(dòng)軸不可控的高速飛轉(zhuǎn)在停機(jī)的幾秒鐘內(nèi)就會(huì)將周圍部件打碎。因此，聯(lián)接高速運(yùn)轉(zhuǎn)傳動(dòng)軸的螺栓、聯(lián)軸器以及十字軸也是關(guān)鍵零部件。

2 關(guān)鍵零部件使用壽命的跟蹤

關(guān)鍵零部件的使用壽命跟蹤，主要集中在新零部件首次上車時(shí)開(kāi)始直到該零部件失去使用功能下車時(shí)的這段時(shí)間內(nèi)。在這段時(shí)間內(nèi)，應(yīng)通過(guò)實(shí)施以下3 個(gè)措施來(lái)完成對(duì)該零部件使用壽命的跟蹤。

2.1 嚴(yán)格遵守零部件的安裝方法與過(guò)程

零部件的安裝方法與安裝過(guò)程對(duì)于零部件的使用壽命有著極為重要的影響，如有的銷軸需要冷裝，而有的必須通過(guò)常溫的方式進(jìn)行安裝。例如，D10T 履帶式推土機(jī)支重輪卡盤(pán)銷軸，由于銷軸內(nèi)部是通過(guò)橡膠元件來(lái)密封銷軸的潤(rùn)滑油的，如果對(duì)銷軸進(jìn)行冷裝則會(huì)損壞其中的彈性元件，造成銷軸滲油、縮短銷軸的使用壽命。對(duì)于經(jīng)常更換的液壓管路更是如此，在每次更換管路后一定要按原有管路的布置對(duì)管路進(jìn)行固定，防止設(shè)備運(yùn)行時(shí)由于振動(dòng)造成管路的磨損，這不僅會(huì)縮短管路的使用壽命，甚至還會(huì)因?yàn)楦邏汗苈纺p破裂而成為火災(zāi)隱患。

2.2 完成零部件的基礎(chǔ)維護(hù)

當(dāng)新零部件更換后，首要應(yīng)建立零部件的基礎(chǔ)維護(hù)條件，及時(shí)清潔零部件，從源頭上消除故障發(fā)生的條件。對(duì)于零部件的緊固螺栓應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)定期檢查，例如D10T 履帶式推土機(jī)傳動(dòng)軸螺栓，要定期按標(biāo)準(zhǔn)扭矩對(duì)螺栓校驗(yàn)，檢查螺栓的緊固性。對(duì)于需要注油潤(rùn)滑的部位（如平路機(jī)羊角等），要及時(shí)、正確地進(jìn)行潤(rùn)滑，防止羊角銷軸磨損主體，導(dǎo)致整個(gè)部件報(bào)廢。特別是有集中潤(rùn)滑的設(shè)備，當(dāng)集中潤(rùn)滑系統(tǒng)出現(xiàn)“集中潤(rùn)滑壓力低”報(bào)警時(shí)，一定要檢查整個(gè)潤(rùn)滑系統(tǒng)，以消除故障，防止因潤(rùn)滑不良造成設(shè)備主體磨損，增加設(shè)備的維修成本甚至造成主體報(bào)廢事件。

2.3 劣化部位應(yīng)及時(shí)恢復(fù)

對(duì)于關(guān)鍵零部件本身或周圍部件在點(diǎn)檢中發(fā)現(xiàn)有劣化情形，要及時(shí)進(jìn)行更換，不能更換的則要加強(qiáng)點(diǎn)檢，觀察其劣化的情況并預(yù)測(cè)其壽命。對(duì)于可修復(fù)的劣化情況，可以通過(guò)更換新零部件、拆下維修后備用，及時(shí)恢復(fù)設(shè)備的使用功能。

3 關(guān)鍵零部件使用壽命在預(yù)防維修中的應(yīng)用與效果

在關(guān)鍵零部件更換后，記錄設(shè)備運(yùn)行的發(fā)動(dòng)機(jī)小時(shí)數(shù)，以發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行小時(shí)數(shù)為時(shí)間軸來(lái)記錄零部件的運(yùn)行情況，在每一次定期點(diǎn)檢與設(shè)備保養(yǎng)時(shí)都要記錄該零部件的使用情況以及零部件的完好性，特別是對(duì)于部件來(lái)說(shuō)，部件上某一零件損壞更換都要在時(shí)間軸的記錄上反應(yīng)出來(lái)。通過(guò)3 年來(lái)對(duì)所維修設(shè)備關(guān)鍵零部件的數(shù)據(jù)收集，使設(shè)備的預(yù)防維修實(shí)現(xiàn)了如下3 個(gè)效果。

3.1 能夠?qū)υO(shè)備進(jìn)行提前整修，完善設(shè)備結(jié)構(gòu)

由于長(zhǎng)時(shí)間對(duì)設(shè)備關(guān)鍵零部件使用情況的收集，能夠準(zhǔn)確了解某一零部件某一時(shí)間節(jié)點(diǎn)的使用情況與使用壽命，在設(shè)備每年年中與年末的設(shè)備整修過(guò)程中有一個(gè)大致的方向，那些是需要整修的，那些還可以運(yùn)行有一個(gè)基礎(chǔ)的判斷依據(jù)。在日常的點(diǎn)檢中通過(guò)觀察就可以了解到設(shè)備的使用情況，對(duì)于故障點(diǎn)可以即時(shí)進(jìn)行判斷維修，對(duì)于有損傷的零部件，通過(guò)其損傷程度可以判斷其使用壽命，結(jié)合設(shè)備最近一周期內(nèi)的保養(yǎng)選擇合理的整修時(shí)間進(jìn)行處理，可以避免設(shè)備零部件損傷的擴(kuò)大，使工程設(shè)備的完好率能夠達(dá)到98%以上。

3.2 強(qiáng)化設(shè)備故障判斷的準(zhǔn)確性

由上文可知，設(shè)備故障的發(fā)生并非單一的映射關(guān)系，存在著極為復(fù)雜的耦合現(xiàn)象[3]。因此，通過(guò)對(duì)設(shè)備零部件使用壽命的跟蹤情況可以了解到該零件在整個(gè)使用壽命過(guò)程中的整個(gè)狀態(tài)，加上設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)信息以及設(shè)備結(jié)構(gòu)、原理等信息縮小判斷故障的范圍，增加了故障判斷的準(zhǔn)確性，縮短設(shè)備的停機(jī)時(shí)間。

3.3 提高配件計(jì)劃的準(zhǔn)確性

在勝利能源有限公司工程機(jī)械車間剛成立時(shí)，由于對(duì)設(shè)備不熟悉、沒(méi)有配件的歷史消耗記錄，在配件月度計(jì)劃提報(bào)中最容易出現(xiàn)配件多報(bào)、少報(bào)甚至沒(méi)有提報(bào)等情況，在設(shè)備故障時(shí)由于等配件造成設(shè)備停機(jī)時(shí)間較長(zhǎng)的現(xiàn)象。車間成立3 年來(lái)，通過(guò)對(duì)關(guān)鍵零部件使用壽命的跟蹤，可以確定整個(gè)配件的大約使用壽命，也可以作為配件提報(bào)計(jì)劃的依據(jù)、提高配件計(jì)劃的精確性，保證設(shè)備配件最低數(shù)量的安全庫(kù)存。

4 實(shí)例分析

通過(guò)3 年內(nèi)設(shè)備故障記錄的統(tǒng)計(jì)，目前班組已建立設(shè)備管路跟蹤檔案，D10T 底盤(pán)壽命檔案、D10T“四輪一帶”（“四輪”指驅(qū)動(dòng)輪、導(dǎo)向輪、支重輪、托輪，“一帶”指的是履帶）壽命與其他15 種關(guān)鍵零部件的使用壽命跟蹤記錄周期表。下面以D10T 小傳動(dòng)軸聯(lián)軸器為例來(lái)進(jìn)行分析。

4.1 D10T 小傳動(dòng)軸聯(lián)軸器

D10T 小傳動(dòng)軸聯(lián)軸器有相同兩塊，其中一塊用來(lái)連接風(fēng)扇泵與小傳動(dòng)軸，另一塊連接小傳動(dòng)軸與變速箱泵（圖1）。D10T變速箱泵的動(dòng)力傳遞過(guò)程：由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇泵運(yùn)轉(zhuǎn)，風(fēng)扇泵通過(guò)聯(lián)軸器、小傳動(dòng)軸與變速箱泵連接來(lái)完成動(dòng)力輸入（圖2）。小傳動(dòng)軸兩端與泵通過(guò)聯(lián)軸器連接，該聯(lián)軸器是一種金屬?gòu)椥月?lián)軸器，具有一定補(bǔ)償軸的相對(duì)偏移、減振和緩沖性能[4]。這種性能是由聯(lián)軸器孔內(nèi)所填充的彈性減振材料來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

圖1 聯(lián)軸器的安裝效果

圖2 小傳動(dòng)軸與聯(lián)軸器零部件

通過(guò)該配件的使用壽命跟蹤發(fā)現(xiàn)，該配件在使用2100～2500 h 時(shí)有4 種失效形式（圖3）[5]。通過(guò)對(duì)該配件多次的使用壽命跟蹤發(fā)現(xiàn)，該配件的使用壽命為1900～2100 h，在這一區(qū)間內(nèi)彈性減振器膠套損壞數(shù)會(huì)急劇增加。因此，在該區(qū)間內(nèi)通過(guò)加強(qiáng)巡檢可以隨時(shí)更換已經(jīng)損壞的聯(lián)軸器，保證小傳動(dòng)軸與變速箱泵不被損壞。

圖3 聯(lián)軸器的失效形式

4.2 EC210B 液壓反鏟皮帶漲緊輪

EC210B 液壓反鏟的風(fēng)扇傳動(dòng)與發(fā)電機(jī)發(fā)電均是通過(guò)一根皮帶與發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪連接的，皮帶是通過(guò)皮帶漲緊輪防止皮帶放松打滑的，漲緊輪損壞壞飛出會(huì)打碎風(fēng)扇葉片與水箱。

由于在安裝后皮帶漲緊輪難以直觀地去檢查，只能拆卸后檢查，拆卸與安裝又極其費(fèi)時(shí)費(fèi)力。在經(jīng)過(guò)皮帶輪兩次的壽命跟蹤時(shí)發(fā)現(xiàn)，其使用壽命約5900～6100 h。在最近一次設(shè)備保養(yǎng)中，皮帶漲緊輪的使用壽命為5843 h，拆卸后發(fā)現(xiàn)漲緊輪軸承已磨損嚴(yán)重，隨即在保養(yǎng)中對(duì)其進(jìn)行了更換。同時(shí)也驗(yàn)證了對(duì)關(guān)鍵零部件進(jìn)行壽命跟蹤在設(shè)備預(yù)防維修中的有效性。

5 結(jié)論

在勝利能源有限公司現(xiàn)行的維修機(jī)制下，對(duì)設(shè)備的關(guān)鍵零部件進(jìn)行壽命跟蹤，不僅可以保證配件最低數(shù)量的安全庫(kù)存，降低庫(kù)存成本，還可以最大限度保證設(shè)備使用過(guò)程中的完好率，減少設(shè)備的整體停機(jī)時(shí)間，降低設(shè)備的使用成本。最后，對(duì)于維修人員來(lái)說(shuō)，通過(guò)對(duì)關(guān)鍵零部件的使用壽命跟蹤，在故障判斷時(shí)可以縮小故障點(diǎn)的范圍，增加故障判斷的準(zhǔn)確性，降低維修人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。因此，對(duì)于關(guān)鍵零部件的使用壽命跟蹤在設(shè)備預(yù)防維修中值得推廣與應(yīng)用。