連采機運輸槽修復質量控制措施及效果分析

張蒙達，李 凱，邵 彥

(國能神東煤炭集團設備維修中心，陜西 榆林 719315)

0 引言

連采機是煤礦井下房柱式采煤和巷道掘進的主要設備之一。近年來，神東公司煤炭產量逐年增加，設備更新換代少，連采機大修呈周期縮短、維修次數增加的趨勢[1 -2]。所在車間是連采機整機及部件維修的主力車間，負責將修復后經測試合格的運輸槽供給配套設備，并發放各礦井使用。在焊接修復過程中發現，設備整體狀態差，結構件磨損嚴重，每次維修越來越困難，尤其是運輸槽進入整機組裝工序或下井安裝時，出現不合格率高的問題。針對運輸槽焊接修復質量問題，通過開展質量管理小組活動(簡稱QC小組)的方式，利用標準的流程、合理的方法和豐富的工具，找出根本原因，并制定相應的對策，來提高運輸槽的維修質量，以減少安裝返工。

1 運輸槽修復不合格原因分析

1.1 運輸槽的結構特點

連采機運輸機構為單鏈刮板輸送機，其運輸槽由前后2部分組成，如圖1所示。前面部分在裝煤鏟板上；后面部分又分前后兩段，前段溜槽3的一端以鉸接軸1與裝煤鏟板鉸接，在2個升降液壓缸作用下溜槽可繞鉸接軸1上下升降；另一端以軸4與后段溜槽6鉸接，在擺動液壓缸8作用下后段溜槽(即機尾)可繞軸4水平擺動，以調整機后卸載時的高度和左右位置。輸送機材質耐磨性能好，強度高，溜槽高度低，槽底裝有可更換的耐磨合金板[3 -5]。

1、4-鉸接軸；2-彎曲側板；3-前段溜槽；5-耐磨板；6-后段溜槽；7-機尾滾筒；8-水平擺動液壓缸；9-螺桿緊鏈裝置；10-升降液壓缸鉸軸圖1 連采機運輸槽結構Fig.1 Structure diagram of transport trough of continuous mining machine

1.2 質量問題現狀調查

對2020年1至4月修復的所有連采機運輸槽進行調查和統計，分析結果顯示經焊接修復的120件運輸槽的平均不合格率為36.97%。由于運輸槽由前后2部分組成，為了更好地找出具體問題點，將運輸槽分為2部分、4個區域分層調查，如圖2所示。調查顯示，導致運輸槽不合格的類型主要是運輸槽焊后無法對接，問題集中在前1(A)和前2(B)2個區域。

圖2 運輸槽分區示意Fig.2 Schematic diagram of transport trough zoning

由于質量問題點還未明確，對上述2個區域所產生的焊接修復不合格類型繼續分層分析[6]，結果顯示不合格類型有尺寸不合格、焊縫不合格、鉸接孔不同心、有斷絲、其他(高點、焊渣等外觀類)等5種，統計和分析結果見表1。由表1可知，尺寸不合格件共計35件，占不合格類型的比例達到87.5%，是造成運輸槽修復不合格率高的最主要質量控制點。按照“二八理論”[7]，如果能解決該質量問題，以及結合現有生產技術水平與控制能力，則可以將運輸槽修復質量不合格率降低至8%以下，且綜合成本不會發生較大變動。

表1 焊接修復不合格檢驗及項目調查

1.3 問題分析和原因確認

針對焊接后尺寸不合格的質量問題，組織召開不同人員參加會議進行討論。按照5M1E的質量分析方法[8]，采用關聯圖統計查找末端因素，畫出關聯圖如圖3所示。初步確定10條末端因素為：針對(焊工的)專業知識培訓少、(焊機)電纜線長、(作業現場)粉塵大、反變形量控制不當、(維修用母材)材料硬度低、焊絲直徑小、無修復控制標準、(焊件)定位不準確、測量工具選用不恰當和工藝選擇不當。以上末端因素選定后，是否為導致焊接后尺寸不合格的根本原因，還需要一一確認。經現場抽樣調查、數據檢測、實際試驗等驗證后，確定根本原因有3條：(焊工的)專業知識培訓少、反變形量控制不當、(焊件)定位不準確。

2 質量控制與實施方法

2.1 質量控制對策

根本原因確定后，結合企業生產條件和現場實際情況，初擬其解決方案有多種可選，如圖4所示。而針對各項要因的每一對策需要從多個維度，甚至是預試驗來驗證、評價其可行性[9]。對策的選擇和評價舉例見表2和表3。

經過對3項要因的對策方案從實施的有效性、可實施性、經濟性、可靠性和持續時間性5個維度進行綜合評價打分，最終確定對策實施方案為增加專業知識培訓、固有應變有限元法、制作專用定位工裝。

2.2 實施方法

依據5W1H的原則，針對上述3項對策制定實施計劃見表4。

對策實施時，結合現有生產技術條件對相關員工進行了全面的理論和實踐培訓，嚴格考試考核，經專業知識培訓后，平均理論成績由89.44分提高至93.55分，平均實操成績由71.5分提高至92.68分，大于目標值90分。利用SOLIDWORKS軟件對運輸槽各板件的受力與固有應變進行分析計算[10]，結合關鍵參數計算出變形差之后，對維修時板件的定位尺寸進行調整，并將原使用的棒料定位拉筋更換為專用空心厚壁管拉筋、增加工字鋼角拉筋等補強后，再進行焊接，成功將變形量誤差控制合格率由33.33%提高至83.33%。針對槽體組裝時銷軸與槽體上鉸接套的配合問題，設計和制作了鉸接套定位工裝[11]，現場測量定位尺寸后，應用無交換作用的正交試驗設計與分析進行試驗確定設計參數[12]，鉸接套定位工裝組裝如圖5所示。經使用，鉸接套焊接的定位平均不合格率由70%降低至8.57%，同時工作效率提升近4倍。

圖3 故障原因分析關聯Fig.3 Fault cause analysis correlation

表2 要因二的對策方案對比選擇

圖4 控制對策初選圖Fig.4 Preliminary selection of control countermeasures

3 控制效果

各項對策實施后，對2020年9月至12月維修的連采機運輸槽進行統計發現，不合格率由36.97%降至6.67%，超過了8%的預期目標，具體見表5。

表3 要因二的對策方案綜合評價

表4 對策實施計劃

圖5 鉸接套定位工裝組裝Fig.5 Assembly drawing of hinge sleeve positioning tooling

表5 2020年9月至12月故障率統計

對后續7件運輸槽進行質量跟蹤與統計分析發現，焊后尺寸不合格這一主要癥結占比由87.5%降至14.29%，維修質量得到有效控制。為了對活動成果進行鞏固，持續保證運輸槽修復質量，需要對相關作業標準和流程進行固化，對自制專用定位工裝以及工藝優化方案納入考核與管理，組織相關人員編寫相應的作業指導書和質量控制標準，報技術部門審批備案后下發實施，也將其作為日常技術培訓、考核的關鍵資料。

4 結語

以數據、事實為依據，經過分析、論證及現場試驗，跟蹤總結，充分利用QC的理論和方法，制定了調整工藝以及制作相應的定位工裝。實踐表明，各項對策實施后有效控制了連采機運輸槽修復質量，將不合格率由36.97%降至6.67%，減少了修復后用于組裝時可能返工和等待的問題，縮短了大修時間，提高了設備的大修質量，降低了下井服務次數和工時支出，每年可為公司減少配件和人工費支出近21萬元。