基于反求工程技術的機電設備修理分析

李庚

摘 要：簡述了反求工程技術的基本概念，工作流程和應用范圍，分析了反求工程技術的應用方法，根據反求工程技術原理，針對煤礦特點，對修理的機電設備不合適部分進行逆向設計和再制造，達到提高煤礦機電設備的適應性、可靠性和安全性目的。

關鍵詞：反求工程技術；應用范圍；逆向設計；設備修理

一、反求工程技術概述

反求工程也稱逆向工程，以先進產品的實物、軟件或影像作為研究對象，應用現代設計的理論和方法，進行系統地分析研究，探索掌握其關鍵技術，進而開發出同類或高于同類的產品。

從應用目標來看，實物仿制的著眼點在于制造出與實物相同的產品；而反求工程的著眼點則在于對原始設計的還原與再設計，而后制造出高于原有實物的產品；反求工程更強調集百家之長，在原有技術基礎上進行創新和開拓延伸，形成更高層次的新技術或新產品。

二、應用反求工程技術指導設備修理

（一）帶式輸送機主滾筒的修理

運輸系統近年來經過技術更新改造，主運輸皮帶機均是TDL、DTⅡ等通用型重型輸送機，DTⅡA和2T等均是近年設計很不錯的輸送機，標準件和結構部件的設計都很到位，既能過載冗余又不大。但是根據條件不同，有的滾筒使用時間最短的約兩個月便損壞，致使停機更換。同時更換一次滾筒還需對輸送帶重新進行牽引力調整、張力調整和運行調偏的工作。

經過對原設計的滾筒解體后分析研究，其軸承端的密封設計均為迷宮式密封腔，非接觸式密封的優點是旋轉阻力小，加工、安裝與修理均很簡便。

因此根據對前述問題的分析，對帶式輸送機滾筒的密封設計不宜在延續現狀，而需要進行逆向再設計，經查閱資料和調研，現階段常用的用于旋轉軸的密封技術有兩類，一是接觸式密封，分別是：填料密封、油封密封、機械密封和浮動環密封。二是非接觸式密封：迷宮密封、離心密封和氣壓密封等。

在上述密封設計種類中使用較廣又比較經濟的是填料密封、油封密封和迷宮密封。經分析對比決定采用油封密封技術，唇型橡膠油封是40年代研發的產品，早期由于受材料技術的制約，耐油性與耐磨性等指標均不如意，但隨著材料科學與模具技術的發展，使老產品的結構性優點能非常好的表現出來。

對輸送機滾筒密封再設計需要解決兩項問題：

一是軸密封端面表面粗糙度設計，表面粗糙度對油封性能和使用壽命有很大影響，表面粗糙度過低時，油很容易從密封接觸面擠出來，致使油膜變薄，密封唇部就會發熱甚至燒化。軸端密封面粗糙度過高時，軸旋轉后容易刮壞密封唇口，密封面變毛，不僅摩擦力增大還會造成泄漏。所以必須選定一個最佳范圍。根據實驗報告提出的參數和實驗觀測，軸密封端面表面粗糙度Ra=0.8-3.2μm范圍內，設計參數定為Ra=1.6μm。

二是密封唇口徑向力的設計，唇口徑向力是指單位圓周上的唇口對軸的箍緊力，也就是摩擦面線接觸應力的大小，它對于唇口摩擦工況和密封壽命有直接影響，要達到密封目的，必須有足夠的徑向力，但徑向力過大，唇口將軸箍的過緊，會使摩擦面上的油膜遭到破壞，降低油封壽命，根據實驗報告提出的參數，將油封徑向力定為150N/m（N/m=單位周長徑向力，油封徑向力設計可參考密封設計手冊）。輸送機滾筒其它部位維持原設計。將經過再設計大修后的輸送機滾筒投入井下使用，經過一段時間跟蹤觀察，新設計的密封結構經受住了復雜環境的考驗，達到了預期目的。

（二）采煤機用螺旋滾筒的修理

采煤機螺旋滾筒構成是由截齒、噴嘴、筒體等零部件組成。

根據近年在刮板輸送機中板使用NM360材料獲得的良好效果來看，NM360是一種不錯的材料，煤炭輸送量達到百萬噸無大修。

經分析，在原設計葉片材料為低合金結構鋼基礎上，滾筒與葉片的幾何參數維持原設計，截齒、齒座、噴嘴和其它附件均不變，葉片和輪轂由于是將兩種不同的材料焊接在一起，為保持良好的性能不下降，所以需進行焊接工藝設計。

1）焊前均采取預熱措施，NM360的碳當量較大，厚度較大，預熱有防止冷裂紋，降低冷卻速度，減小焊接應力的作用。根據耐磨鋼使用說明需保證鋼板預熱溫度≥200℃的要求。所以將預熱溫度控制在200℃—250℃之間。采用氧氣—乙炔焊接區域局部預熱的方法。

2）焊縫開坡口，鋼板厚度在70 mm，采用雙Y形坡口，其中，坡口角α=55O，鈍邊P=3 mm，間隙b=2 mm。

3）耐磨鋼板在焊接前要將坡口打磨干凈，清理坡口及距坡口兩側30-50 mm范圍內的油、銹等污物。

4）關于焊材匹配的選擇；經調研，對于高強鋼焊材匹配的原則一般來說有兩種，一是“等強匹配”即熔敷金屬強度級別與母材的強度級別相當；二是“低強匹配”也可以說是等韌性匹配，目的是得到更多的韌性儲備以獲得更好的抗沖擊、抗裂性能。在實際應用中大多數采用了等強匹配的原則。根據采煤機滾筒的工作特性要求，采用焊材等強匹配原則，選用GHS-60高強焊絲，二氧化碳氣體保護焊。

5）焊接過程中，控制焊接層間溫度≥200℃。

6）冬季工作時焊后對焊縫采取石棉保溫，使之緩慢冷卻。

采用新材料大修改造后的采煤機螺旋滾筒安裝使用感覺效果良好，過斷層與截割矸石時，抗磨損與抗沖擊能力強，達到了設計初衷。

三、結語

將反求工程技術應用指導煤礦機電設備修理，可以促使對設備修理工作走出等同恢復的往復循環狀態，將設備修理工作提高到一個新的階段。這對發展中的企業或研發實力不足的企業來說，可以起到節約研發成本、加快技術進步步伐，縮短差別和提高競爭力目的。

參考文獻：

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