煤炭企業(yè)智能維修與再制造技術(shù)的應用

王健銘

摘 要：隨著現(xiàn)代制造企業(yè)升級，結(jié)合現(xiàn)代智能技術(shù)對煤礦機械進行維修成為當前煤炭領(lǐng)域關(guān)注的重點。本文以平朔煤炭工業(yè)公司作為研究背景，就煤炭機械智能維修與再制造方面應用的技術(shù)進行闡述，然后重點就當前比較熱門的逆向工程技術(shù)的原理和特點闡述，進而通過研究為當前智能維修與再制造技術(shù)的應用推廣提供參考。

關(guān)鍵詞：智能維修；煤炭機械；采煤機；再制造

中圖分類號：TD355 文獻標識碼：A

隨著現(xiàn)代煤礦產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，以及煤炭規(guī)模的不斷擴大，使得大量的煤炭企業(yè)大量增加。以山西朔州為例，在500公里半徑內(nèi)，擁有生產(chǎn)煤礦749座，在建煤礦137座，選煤廠211個，2016 年晉陜蒙地區(qū)原煤產(chǎn)量占全國煤炭總量的66.8%，巨大的產(chǎn)能優(yōu)勢，給維修產(chǎn)業(yè)帶來空前的業(yè)務空間。但對于傳統(tǒng)的煤炭機械維修來講，技術(shù)難點大、維修復雜等問題，嚴重制約著煤炭企業(yè)的生產(chǎn)效率。對此，為提高企業(yè)維修與再制造的效率，人們開始嘗試探索新的技術(shù)和方法，進而更好地對煤炭機械進行維修和再制造。因此，加強對現(xiàn)代維修與再制造技術(shù)的轉(zhuǎn)型應用，是當前機械維修與再制造領(lǐng)域探討的熱點話題。

1.智能維修與再制造技術(shù)應用現(xiàn)狀

現(xiàn)代智能裝備制造技術(shù)的發(fā)展，使得企業(yè)在智能維修與再制造技術(shù)方面有較大的提升。以平朔煤炭工業(yè)公司為例，在其服務的半徑內(nèi)服務的煤炭企業(yè)超過17家，承擔的維修任務超過100項。在巨大客戶資源的同時，公司也積極加快企業(yè)技術(shù)升級，并依托智能維修與再制造研發(fā)中心，重點圍繞表面工程、逆向工程、增材再制造、新材料、3D打印技術(shù)等進行研究。

而從企業(yè)維修與再制造技術(shù)應用方面，主要集中在以下幾個方面：

第一，利用遠程監(jiān)測和診斷技術(shù)及逆向設(shè)計技術(shù)，通過領(lǐng)先的互聯(lián)網(wǎng)服務平臺，以快速響應的本地化服務為企業(yè)提供零部件再制造、整機再制造、進口配件國產(chǎn)化及智能化生產(chǎn)設(shè)備運行保障服務。

第二針對煤機裝備、礦山設(shè)備、軌道交通等磨損嚴重、失效、報廢的零部件，采用熔覆技術(shù)（等離子熔覆、激光熔覆）、噴涂技術(shù)（超音速火焰噴涂、電弧噴涂、等離子噴涂）、表面工程技術(shù)（納米涂層、金屬表面陶瓷化、Tyon-D涂層），實現(xiàn)機電產(chǎn)品的再制造工程。通過再制造產(chǎn)業(yè)化方式，設(shè)備使用企業(yè)可以減少40%～60%備件采購成本，起到節(jié)省資金、節(jié)能、節(jié)材和保護環(huán)境的效果。

第三，通過引進逆向工程及3D打印技術(shù)，將有剩余壽命的廢舊零部件作為再制造毛坯，采用先進表面技術(shù)、快速成形技術(shù)和修復熱處理等加工技術(shù)，使其恢復或超過新品技術(shù)性能和應用價值；將不符合可持續(xù)發(fā)展要求的原型產(chǎn)品，通過先進的表面工程大幅提升原品的性能，延長使用壽命，進而解決煤炭行業(yè)目前普遍存在的液壓支架、采煤機和三機維修難度大的問題。

第四，通過引進表面噴涂、有色金屬表面陶瓷化、激光淬火、激光噴丸、激光熔覆技術(shù)，利用多弧離子鍍膜機、石墨烯化學氣相沉積系統(tǒng)、微弧氧化系統(tǒng)等設(shè)備對零部件、配件表面進行處理，解決煤炭采掘行業(yè)，石油開采行業(yè)設(shè)備在復雜工況下，易腐蝕、易磨損、抗壓力沖擊及撕裂等問題。

由此，通過上述技術(shù)的應用可以看出，未來智能維修與再制造領(lǐng)域呈現(xiàn)出涉及技術(shù)范圍廣、工業(yè)精度高等特點，并將在未來形成多學科綜合應用結(jié)合的發(fā)展趨勢。

2.逆向工程技術(shù)在采煤機制造中的應用

通過上述的歸納看出，逆向工程是當前企業(yè)在智能維修與再制造方面應用的重點。而在采煤設(shè)備中，掘進機是一種常用的機械設(shè)備。當前我國企業(yè)在掘進設(shè)備的引進中大部分都是采用國外的機械，這不僅成本高，并且維修難。一旦其中的易損件出現(xiàn)損壞，將嚴重影響煤炭企業(yè)的生產(chǎn)。因此，人們開始嘗試采用國產(chǎn)的零件替代國外的易損件，進而降低企業(yè)的成本。

2.1逆向工程技術(shù)原理

在工業(yè)設(shè)計領(lǐng)域中，傳統(tǒng)的產(chǎn)品開發(fā)是采用正向的開發(fā)流程，包括零部件設(shè)計、制造、檢驗、裝機、性能測試等。這種傳統(tǒng)的正向開發(fā)方法耗費成本高，并且開發(fā)周期長，從而嚴重制約了工業(yè)制造。而隨著測量技術(shù)、計算機技術(shù)的發(fā)展，人們開始將目光投入到逆向設(shè)計方面。所謂的逆向設(shè)計就是通過特定的測量技術(shù)和方法，從而獲得產(chǎn)品表面離散點的集合坐標，然后在該基礎(chǔ)上結(jié)合曲面建模技術(shù)對產(chǎn)品進行逆向還原和制造。該技術(shù)的核心和關(guān)鍵包括兩點：一是如何對數(shù)據(jù)進行測量和采集；二是如何借助采集到的數(shù)據(jù)對曲面進行建模。

目前，針對數(shù)據(jù)的采集中，主要包括接觸式測量和非接觸式測量兩種方法。其中接觸式測量主要采用三坐標測量機，可根據(jù)測量實物形狀的不同采用不同的探頭；非接觸式測量主要運用光學的原理，采用激光測距等方法對實物進行測量。在實際的應用中結(jié)合不同的實物可采用不同的測量方法。

2.2逆向工程技術(shù)的具體應用

為進一步說明逆向工程在機械維修與再制造中的應用，以煤炭企業(yè)中常用的采煤機導向滑靴為例，結(jié)合逆向工程設(shè)計步驟，對導向滑靴進行設(shè)計。首先對導向滑靴實物進行標點定位，具體操作則是通過3D掃描儀對設(shè)置在導向滑靴上的定位標點進行掃描，從而得到導向靴滑數(shù)據(jù)點云。然后根據(jù)上述的點云信息，構(gòu)建3D數(shù)字化模型，然后根據(jù)上述的模型制作導向滑靴樣品。

3.激光熔覆技術(shù)在維修方面的應用

激光熔覆技術(shù)作為一種煤炭機械修復技術(shù)，當前在煤炭領(lǐng)域主要應用在液壓支架、掘進機、采煤機等失效零件的再制造。通過激光熔覆技術(shù)，可以修補機械作業(yè)過程中出現(xiàn)的磨損問題，并可在零部件的表面形成冶金結(jié)合，并且硬質(zhì)點高的復合材料層，進而提高機械使用的壽命。而該技術(shù)的操作步驟可以分為以下幾步：

（1）外觀檢驗

對工件的外觀進行檢驗，查看其是否具有明顯的磨損，然后通過探傷的方式查看工件是否存在氣孔、砂眼等缺陷；最后再用硬度計對工件需要熔覆位置的硬度等進行檢測。

（2）表面處理

在進行修補以前，還需要對車床磨削加工，從而去除工件上存在的氧化層。

（3）裝卡待熔覆的工件，編制熔覆的程序，并進行激光熔覆。

（4）檢查激光熔覆后的質(zhì)量，如存在缺陷對其進行局部修復，并在完成后緩慢冷卻工件，以減少殘余熱應力對工件的影響。

而通過上述的熔覆技術(shù)，可為企業(yè)節(jié)約大量的原材料成本。但是對于該技術(shù)的應用中，需要注意幾個突出的問題，那就是大面積的熔覆很容易讓工件表面產(chǎn)生裂紋，同時在熔覆中需要對熔覆的工藝參數(shù)進行優(yōu)化。

結(jié)語

總之，對于煤炭企業(yè)智能維修與再制造來講，涉及大量的新技術(shù)和新方法，本文在總結(jié)當前企業(yè)應用現(xiàn)狀的前提下，重點就熔覆技術(shù)和逆向工程技術(shù)的應用進行了闡述，從而通過研究為煤炭企業(yè)的智能化維修提供借鑒與參考。

參考文獻

[1]鄭曉春，孫永鋒，田鵬濤.逆向工程技術(shù)及其在采煤機相關(guān)設(shè)計中的應用[J]. 煤礦機械，2017，38（4）：122-124.

[2]江吉彬，練國富，許明三.激光熔覆技術(shù)研究現(xiàn)狀及趨勢[J].重慶理工大學學報（自然科學），2015，29（1）：27-36+46.

[3]李粉霞，李瑞霞，楊興隆.基于支承套的螺旋扶正器桿體的逆向設(shè)計與多軸加工[J]. 機床與液壓，2015，43（20）：45-48.endprint