電鏟工作裝置狀態(tài)檢修方式的探索與應(yīng)用

王圣富，申玉東，張開(kāi)林，戴順祥

（云南華聯(lián)鋅銦股份有限公司，云南文山 663701）

0 引言

電動(dòng)液壓鏟（簡(jiǎn)稱(chēng)電鏟）屬于大型鏟裝設(shè)備，要使其安全高效運(yùn)行，就得管理好、維護(hù)好、修理好。電鏟由多個(gè)相互影響的機(jī)械、液壓、電力、電子系統(tǒng)構(gòu)成，同時(shí)機(jī)、電、液相結(jié)合的系統(tǒng)又包括許多種類(lèi)的零件，整個(gè)設(shè)備組成極為復(fù)雜，對(duì)各零件的工作可靠性要求高。隨著設(shè)備運(yùn)行時(shí)間的增長(zhǎng)，設(shè)備故障率增加，設(shè)備零件使用壽命隨之減少。造成電鏟損傷以及影響使用壽命的因素很多，例如惡劣環(huán)境因素、工作強(qiáng)度巨大、自身磨損消耗等，如何延長(zhǎng)大型設(shè)備的壽命、降低使用成本、提高維修技術(shù)，是目前維修人員的難點(diǎn)與重點(diǎn)[1]?；跔顟B(tài)維修方式能最大程度地降低設(shè)備出現(xiàn)故障的概率、降低電鏟零件損傷和延長(zhǎng)其使用壽命。

1 電鏟工作裝置的構(gòu)造及工作原理

電鏟工作裝置是執(zhí)行指定動(dòng)作的主要機(jī)構(gòu)，主要由工作大小臂、鏟斗、大小臂油缸、鏟斗油缸、開(kāi)合斗油缸等零部件構(gòu)成（圖1～圖3）。工作裝置各部件連接處潤(rùn)滑情況與銷(xiāo)軸、軸套磨損情況、油缸狀態(tài)，是維修人員每日的日常點(diǎn)巡檢重點(diǎn)檢查部位。

圖1 小臂與鏟斗上顎及鏟斗油缸

圖2 大小臂連接及小臂油缸

圖3 工作大臂與上車(chē)架及大臂油缸

工作裝置完成各種動(dòng)作主要依靠各個(gè)油缸的運(yùn)動(dòng)，工作油缸運(yùn)動(dòng)由電液先導(dǎo)控制系統(tǒng)觸發(fā)及精準(zhǔn)控制。電液先導(dǎo)控制系統(tǒng)主要由集成伺服控制器、電腦板、電磁閥和各行程傳感器等元件構(gòu)成[2]，信號(hào)路線為伺服控制器→電腦板→電磁閥。

對(duì)工作裝置的維修工作主要包括：①測(cè)量各連接處的銷(xiāo)軸及軸套尺寸來(lái)決定是否需要更換，目的是達(dá)到精準(zhǔn)維修，防止過(guò)度維修；②檢查并更換老化破損液壓油管、潤(rùn)滑油管、線路及損壞的限位傳感器；③對(duì)工作油缸的檢修主要是更換其密封件，處理油缸漏油內(nèi)泄等故障。為避免過(guò)度維修和延長(zhǎng)油缸使用壽命，根據(jù)油缸的實(shí)際使用狀態(tài)及其理論使用壽命決定其維修時(shí)機(jī)。各工作油缸理論使用壽命：大臂油缸12 000 h，小臂油缸10 000 h，鏟斗油缸10 000 h，開(kāi)合斗油缸5000 h。

2 設(shè)備技術(shù)資料與狀態(tài)維修方案

對(duì)電鏟操作手冊(cè)、維護(hù)保養(yǎng)手冊(cè)等技術(shù)資料進(jìn)行系統(tǒng)學(xué)習(xí)，消化吸收，讓維修人員對(duì)電鏟具備一定的專(zhuān)業(yè)理論基礎(chǔ)，研究制定電鏟的維修方案（圖4）。電鏟基于狀態(tài)維修工作流程分為3 個(gè)階段：狀態(tài)監(jiān)控，狀態(tài)評(píng)估與預(yù)測(cè)，維修分析與決策。

圖4 方案流程

（1）狀態(tài)監(jiān)控階段。主要工作是對(duì)電鏟做點(diǎn)巡檢，提取與處理其各部件的狀態(tài)信息和特征量，判斷狀態(tài)指示值是否低于潛在故障值。若未低于潛在故障值，則繼續(xù)進(jìn)行狀態(tài)信息的采集，若低于則直接進(jìn)入下一階段。

（2）故障診斷與預(yù)測(cè)階段。主要工作是判斷故障類(lèi)型，依據(jù)狀態(tài)指示值是否在P—F 間隔期來(lái)輔助判斷（圖5）。其中，P 點(diǎn)是潛在故障，F(xiàn) 點(diǎn)是功能故障，T 代表潛在故障發(fā)展為功能故障的時(shí)間，Tc是視情況維修間隔期；為了保證潛在故障能夠檢測(cè)出來(lái)，特別要求必須Tc＜T。若為潛在故障，則對(duì)設(shè)備零部件剩余有用壽命進(jìn)行預(yù)測(cè)，并記錄在維修檔案庫(kù)，否則即為功能故障。

圖5 P—F 間隔曲線

（3）維修決策階段。依據(jù)第2 階段的故障診斷與預(yù)測(cè)決定是否進(jìn)行維修，若為功能故障則直接采用修復(fù)性維修與搶修決策，否則進(jìn)行預(yù)防性維修的制定并實(shí)施維修[3]。

3 狀態(tài)維修實(shí)踐

電鏟維修人員檢查發(fā)現(xiàn)電鏟大小臂鉸接軸套及軸銷(xiāo)磨損嚴(yán)重，判斷此故障已超出了P—F 間隔期，屬于功能故障，應(yīng)采取修復(fù)性維修與應(yīng)急搶修決策。若故障進(jìn)一步升級(jí)則會(huì)導(dǎo)致大小臂上的座孔磨損，發(fā)生更為嚴(yán)重的設(shè)備故障，影響設(shè)備的安全運(yùn)行，產(chǎn)生更大的經(jīng)濟(jì)損失。此外，小臂存在自動(dòng)下落現(xiàn)象，判斷為小臂油缸內(nèi)泄所致。電鏟投入使用27 066 h 以來(lái)，其大臂與上車(chē)鉸接處軸套、軸銷(xiāo)從未更換過(guò)，根據(jù)對(duì)鉸接處軸套、軸銷(xiāo)狀態(tài)特征的提取與處理判斷，其已在P—F 間隔期，預(yù)測(cè)其使用壽命僅有300 h。決定采用基于狀態(tài)維修的方式對(duì)電鏟整個(gè)工作裝置進(jìn)行檢修。

研究國(guó)際大型進(jìn)口設(shè)備基于狀態(tài)的檢修方案，對(duì)電鏟工作裝置特征分析討論，維修決策實(shí)施情況如下：①根據(jù)公司生產(chǎn)需求及電鏟工作裝置的實(shí)際狀態(tài)制定合理、高效的檢修計(jì)劃；②根據(jù)計(jì)劃核實(shí)庫(kù)存?zhèn)浼Ｓ嗔?，?duì)欠缺的備件進(jìn)行合理性采購(gòu)[4]；③因電鏟為大型鏟裝設(shè)備，依據(jù)電鏟高度及工作裝置檢修需求自主設(shè)計(jì)與搭建方便、安全的檢修平臺(tái)設(shè)計(jì)圖紙，以實(shí)現(xiàn)安全、高效的檢修（圖6）；④電鏟工作裝置鉸接處軸套、軸銷(xiāo)狀態(tài)特征的提取與處理，在檢修期間通過(guò)對(duì)工作裝置每個(gè)鉸接處的軸套、軸銷(xiāo)進(jìn)行清洗測(cè)量，根據(jù)軸套與基孔配合為過(guò)盈配合要求、銷(xiāo)軸與軸套為間隙配合要求，結(jié)合測(cè)量數(shù)據(jù)與新件尺寸數(shù)據(jù)對(duì)比分析，決定需要更換的軸套與軸銷(xiāo)，精準(zhǔn)維修避免了維修不足及維修過(guò)剩；⑤電鏟維修班人員自主創(chuàng)新，設(shè)計(jì)改良檢修工具以滿(mǎn)足實(shí)際維修需求，加快檢修進(jìn)度，降低維修成本，如自主改良的軸銷(xiāo)托銷(xiāo)器、采用自主設(shè)計(jì)制作的大型油缸檢修平臺(tái)及專(zhuān)業(yè)工具檢修油缸等（圖7）。

圖6 檢修平臺(tái)

圖7 軸銷(xiāo)托銷(xiāo)器

電鏟工作裝置基于狀態(tài)的檢修全部完成，維修人員在維修技能提升及合理利用創(chuàng)新工具的前提下，提高了檢修效率，比計(jì)劃提前20 d 完成了電鏟的檢修作業(yè)?，F(xiàn)電鏟都以最好的狀態(tài)，安全有效地投入生產(chǎn)使用。

4 總結(jié)

通過(guò)“國(guó)際大型進(jìn)口設(shè)備主要裝置及部件基于狀態(tài)檢修的探索與應(yīng)用”的開(kāi)展，維修人員對(duì)利勃海爾進(jìn)口設(shè)備主要裝置及部件完全能進(jìn)行自主維修，修復(fù)后的設(shè)備各項(xiàng)性能指標(biāo)通過(guò)檢測(cè)，均達(dá)到設(shè)備使用要求，為礦山生產(chǎn)奠定了堅(jiān)實(shí)的設(shè)備基礎(chǔ)。此項(xiàng)目的實(shí)施，很好地解決了延長(zhǎng)進(jìn)口設(shè)備使用壽命的難題，也提高了電鏟設(shè)備的完好率，讓其更安全地服務(wù)于生產(chǎn)，同時(shí)提高維修人員對(duì)進(jìn)口設(shè)備的維修技能，也從維修進(jìn)口設(shè)備方面找到降低公司生產(chǎn)成本的途徑，為公司的生產(chǎn)發(fā)展貢獻(xiàn)應(yīng)有的力量。