提高煤礦機械維修性的設計途徑探究

吳英偉 董建超 孫偉 董學偉 王占春

摘要：文章先分析了煤礦機械維修性設計必要性，隨后介紹了煤礦機械維修性設計途徑，包括方案設計、可達性設計、模件化設計、故障檢測、識別性設計，希望能給相關人士提供有效參考。

關鍵詞：煤礦;機械維修性;設計途徑

引言：在新時期發展背景下，隨著科技水平持續提升，對煤礦施工質量和施工安全提出更高要求，機械設備作為煤礦施工中的重要部件，其應用性能會直接影響施工效果，為此需要加強煤礦機械設備的設計研究，進一步優化設備維修性，保障設備滿足穩定施工要求，提升煤礦施工質量。

一、煤礦機械維修性的設計必要性

煤礦施工機械，特別是某些井下施工機械設備，因為所處施工環境相對較差，整體施工作業時間較長，導致其中的機械設備頻繁出現各種故障問題，由于井下施工的維修時間較短，維修空間有限，其中大部分設備零件和設備的修理、更新和替換工作需要將維修設備、工具以及零件在地面和井下之間進行運輸。如此進一步擴大了設備維修復雜度和難度，影響煤礦正常的生產活動。怎樣在短時間內減少維修資源投入，并促進煤礦機械快速恢復原有維修性能，是煤礦機械應用部門以及管理單位重點研究的內容。除了提升維修單位以及生產部門相關管理策略之外，煤礦機械的應用方面更希望可以從設備整體設計、生產、制造等方面采取有效應對措施，積極探索優化設備維修性的有效渠道。

二、煤礦機械維修性設計途徑

（一）方案設計

現代化社會中，關于煤礦機械設備的設計工作，除了需要保證設備功能滿足實際生產要求之外，還需要保障設備方便維修、應用和安裝，如此才能進一步提升機械設備整體運行效率。機械設備的產品方案設計以及綜合論證中，需要設計人員形成良好的現代化設計理念，合理引入并行工程原理，結合設備從設計至實際生產應用整個壽命周期中各項影響因素，涵蓋機械的設計、生產、安裝、維修、調試、應用等各個環節。為此，設計人員針對產品實施建模設計中，需要綜合考慮產品維修、拆卸以及安裝等結構工藝，明確設備維修性，確保整個設備不留死角，所有部件盡量選擇快速解脫設備，方便安裝拆卸[1]。

（二）可達性設計

可達性即設備在維修、替換、更新中，可以順利靠近維修部件，有序開展維修作業，也是促進設計和裝配過程有效協調的特征。有效可達性能夠幫助減少維修中的差錯和牽連問題，提升整個維修作業舒適性和便利性。可達性主要包括以下幾點，第一是保障安裝空間擁有良好可達性，針對煤礦機械進行拆卸維修安裝中，安裝環境空間需要為各項維修工作提供有效的操作空間。方便維修人員可以長時間選擇一種便利的維修姿勢，從長寬高三種層面設計合理結構尺寸滿足維修空間建設要求。實際設計工作中，需要嚴格按照標準要求，滿足機械維修對于所處空間的具體要求。

設備外部可達性方面，針對機械外殼，在維修設計中離不開各種窗口，為此針對窗口部位進行綜合設計中可以選擇抽出式、扇門式、可拆蓋式等形式，除此之外，還可以選擇快速開啟蓋板、卡鎖式等形式，順利取代螺釘以及其他緊固件中的固定蓋板，窗口上的尺寸設計需要符合所用維修設備工具以及基礎部件尺寸要求。內部可達性方面，煤礦機械內各個部件應該是方便接近和看到的，立足于維修設計層面，在設備內部適當留出配置空間，進行綜合考慮。對于其中重且大的零件，對放置位置進行合理設計，方便未來相關零件拆換中不會對其他部件造成損傷。對于那些具有較高維修頻率部件應該盡量設置在方便接觸的部位，滿足部件拆裝中的工具和人員進入空間要求。將維修部件設置在視線范圍內，方便維修人員開展目視檢測。部分零件配置在實際維修工作中應該盡量避免高壓和高溫損傷。

（三）模件化設計

模件化設計方面，模件即在機電設備中單獨分離后得到的整體結構，比如在采煤機內順利分離馬達以及壓力油泵等部件，電子設備機座以及模塊等。模件化設計主要包含以下優勢，第一是擺脫了維修作業的空間限制，不再繼續停留于單獨元件中，轉而在更高一級單元中進行替換維修，進一步改善傳統模式下現場同步拆卸修理的方式，把變位拆修轉化成原位替換，能夠進一步減少維修時間。第二是所用操作設備較為簡單，技術要求較低，有利于操作人員對設備進行自主維修。第三是拆卸替換后的模件可以直接送回機修車間，方便備用修復。為提升現場維修便利性和迅速性，設計中需要綜合考慮頻發替換模件重量和尺寸參數，立足于人機工程學視角，設計中綜合考慮維修人員特征，方便維修人員抓緊模件。維修人員對模件抓取的最高質量和提升高度之間屬于一種遞減函數聯系。假如模件重量超出人員提重能力，需要額外安裝起重設備和起重環。

（四）故障檢測設計

當下的大型設備像是綜采機械普遍是液、電、機綜合體。故障形式相對復雜，現場故障查找中需投入較長時間，甚至還會直接影響生產進度。為此針對現代機電設備進行綜合設計中，需要提高重視。對于大型設備可以選擇設置自動診斷軟件以及檢查裝置，準確定位故障[2]。

（五）識別性設計

識別性即確保所需維修部件和零件的方便識別性，對于井下照明條件不足的煤礦機械檢修操作中具有重要意義。為了方便維修技術人員對所需替換零件實施快速識別和檢測，對于維修中所用配件、工具以及測試裝置等，需要在初期設計階段進行準確標記，可以選擇不同標志牌、符號以及色彩顯示出具體差異。主要條件如下，第一是對于相同類型裝置設備需要選擇一致標記方式。第二是在醒目部位進行標記，確保人們方便識別和發現。特殊條件下可以直接利用熒光方式進行標記。第三是確保標記具有良好的耐用性能和抗腐性。

結語：綜上所述，針對現代化煤礦機械進行綜合設計中，需要盡量選擇標準件，合理應用各種標準維修設備工具，選擇安全設計措施，有效維修性屬于評價機電設備應用性能的重要內容，同時也是用戶重點關心內容，因為維修性設計時間較短，依然存在較大發展空間，為此需要進行不斷探索研究。

參考文獻：

[1]謝宇晨.煤礦機械維修質量的影響因素及提升措施的探討[J].機械管理開發，2020，35（05）：260-261.

[2]陳美瓔.露天煤礦設備機械維修中故障診斷技術的應用[J].內蒙古煤炭經濟，2019（20）：123-124.