關鍵零部件全壽命跟蹤在預防維修中的探索

陳 才，霍俊杰

（神華北電勝利能源有限公司，內蒙古錫林浩特 026015）

0 引言

勝利能源有限公司露天礦山所使用的工程機械設備主要有卡特的履帶式推土機、輪式推土機以及平路機，這些設備的作業環境極為惡劣，經常處于泥沙、粉塵、高溫、高寒的環境，在運行中還常常伴隨振動與沖擊?；谏鲜鲈?，工程設備的故障率較高，為降低設備的停機率，設備的維修方式也不斷更新，從最開始被動的的“事后維修”發展到現在主動的“預防維修”。預防維修主要是指預先修理設備的缺陷部位，防止該部位發生故障或由該部位故障導致更大部位的缺陷與損傷[1]。在預防維修中，針對關鍵零部件的使用壽命跟蹤又有著極為重要的作用。關鍵零部件就是該零部件的缺陷與損傷能夠造成設備上更重要的零部件的損傷，使設備造成更大的損傷甚至是不可挽回的損傷。

1 工程設備的關鍵零部件

工程機械設備的關鍵零部件主要包括一些電氣監測元件和旋轉部件上承受扭力與彎矩的零部件，如在液壓系統中壓力、溫度、流量這三大非電量信息極為重要。由于工程機械設備的機具系統和變速箱系統的復雜性，系統的壓力、溫度、流量所傳遞的信息量較大且多數情況下會伴有耦合現象，一個系統部件的不正常可能引起多個系統參數發生異常，而且系統的一個指示參數異?？赡苁怯捎趲讉€或多個系統零部件失效造成的[2]。因此，收集系統的這些指示參數極為重要，通過對這些指示參數的分析就可以縮小設備的故障點范圍。但如果這些指示參數本身存在問題，就會影響到對設備故障的分析，因此收集這些指示參數的零部件就是所謂的關鍵零部件。

工程機械設備會有許多外露的旋轉部件，如聯接D10T 風扇泵與變速箱泵之間的小傳動軸和聯軸器、聯接變扭器與變速箱的大傳動還有輪式推土機聯接前后橋的傳動軸等。當設備運行時，這些部件的轉速較高，由于聯接螺栓斷裂或十字軸的竄出，傳動軸不可控的高速飛轉在停機的幾秒鐘內就會將周圍部件打碎。因此，聯接高速運轉傳動軸的螺栓、聯軸器以及十字軸也是關鍵零部件。

2 關鍵零部件使用壽命的跟蹤

關鍵零部件的使用壽命跟蹤，主要集中在新零部件首次上車時開始直到該零部件失去使用功能下車時的這段時間內。在這段時間內，應通過實施以下3 個措施來完成對該零部件使用壽命的跟蹤。

2.1 嚴格遵守零部件的安裝方法與過程

零部件的安裝方法與安裝過程對于零部件的使用壽命有著極為重要的影響，如有的銷軸需要冷裝，而有的必須通過常溫的方式進行安裝。例如，D10T 履帶式推土機支重輪卡盤銷軸，由于銷軸內部是通過橡膠元件來密封銷軸的潤滑油的，如果對銷軸進行冷裝則會損壞其中的彈性元件，造成銷軸滲油、縮短銷軸的使用壽命。對于經常更換的液壓管路更是如此，在每次更換管路后一定要按原有管路的布置對管路進行固定，防止設備運行時由于振動造成管路的磨損，這不僅會縮短管路的使用壽命，甚至還會因為高壓管路磨損破裂而成為火災隱患。

2.2 完成零部件的基礎維護

當新零部件更換后，首要應建立零部件的基礎維護條件，及時清潔零部件，從源頭上消除故障發生的條件。對于零部件的緊固螺栓應按標準定期檢查，例如D10T 履帶式推土機傳動軸螺栓，要定期按標準扭矩對螺栓校驗，檢查螺栓的緊固性。對于需要注油潤滑的部位（如平路機羊角等），要及時、正確地進行潤滑，防止羊角銷軸磨損主體，導致整個部件報廢。特別是有集中潤滑的設備，當集中潤滑系統出現“集中潤滑壓力低”報警時，一定要檢查整個潤滑系統，以消除故障，防止因潤滑不良造成設備主體磨損，增加設備的維修成本甚至造成主體報廢事件。

2.3 劣化部位應及時恢復

對于關鍵零部件本身或周圍部件在點檢中發現有劣化情形，要及時進行更換，不能更換的則要加強點檢，觀察其劣化的情況并預測其壽命。對于可修復的劣化情況，可以通過更換新零部件、拆下維修后備用，及時恢復設備的使用功能。

3 關鍵零部件使用壽命在預防維修中的應用與效果

在關鍵零部件更換后，記錄設備運行的發動機小時數，以發動機運行小時數為時間軸來記錄零部件的運行情況，在每一次定期點檢與設備保養時都要記錄該零部件的使用情況以及零部件的完好性，特別是對于部件來說，部件上某一零件損壞更換都要在時間軸的記錄上反應出來。通過3 年來對所維修設備關鍵零部件的數據收集，使設備的預防維修實現了如下3 個效果。

3.1 能夠對設備進行提前整修，完善設備結構

由于長時間對設備關鍵零部件使用情況的收集，能夠準確了解某一零部件某一時間節點的使用情況與使用壽命，在設備每年年中與年末的設備整修過程中有一個大致的方向，那些是需要整修的，那些還可以運行有一個基礎的判斷依據。在日常的點檢中通過觀察就可以了解到設備的使用情況，對于故障點可以即時進行判斷維修，對于有損傷的零部件，通過其損傷程度可以判斷其使用壽命，結合設備最近一周期內的保養選擇合理的整修時間進行處理，可以避免設備零部件損傷的擴大，使工程設備的完好率能夠達到98%以上。

3.2 強化設備故障判斷的準確性

由上文可知，設備故障的發生并非單一的映射關系，存在著極為復雜的耦合現象[3]。因此，通過對設備零部件使用壽命的跟蹤情況可以了解到該零件在整個使用壽命過程中的整個狀態，加上設備的運行狀態信息以及設備結構、原理等信息縮小判斷故障的范圍，增加了故障判斷的準確性，縮短設備的停機時間。

3.3 提高配件計劃的準確性

在勝利能源有限公司工程機械車間剛成立時，由于對設備不熟悉、沒有配件的歷史消耗記錄，在配件月度計劃提報中最容易出現配件多報、少報甚至沒有提報等情況，在設備故障時由于等配件造成設備停機時間較長的現象。車間成立3 年來，通過對關鍵零部件使用壽命的跟蹤，可以確定整個配件的大約使用壽命，也可以作為配件提報計劃的依據、提高配件計劃的精確性，保證設備配件最低數量的安全庫存。

4 實例分析

通過3 年內設備故障記錄的統計，目前班組已建立設備管路跟蹤檔案，D10T 底盤壽命檔案、D10T“四輪一帶”（“四輪”指驅動輪、導向輪、支重輪、托輪，“一帶”指的是履帶）壽命與其他15 種關鍵零部件的使用壽命跟蹤記錄周期表。下面以D10T 小傳動軸聯軸器為例來進行分析。

4.1 D10T 小傳動軸聯軸器

D10T 小傳動軸聯軸器有相同兩塊，其中一塊用來連接風扇泵與小傳動軸，另一塊連接小傳動軸與變速箱泵（圖1）。D10T變速箱泵的動力傳遞過程：由發動機驅動風扇泵運轉，風扇泵通過聯軸器、小傳動軸與變速箱泵連接來完成動力輸入（圖2）。小傳動軸兩端與泵通過聯軸器連接，該聯軸器是一種金屬彈性聯軸器，具有一定補償軸的相對偏移、減振和緩沖性能[4]。這種性能是由聯軸器孔內所填充的彈性減振材料來實現的。

圖1 聯軸器的安裝效果

圖2 小傳動軸與聯軸器零部件

通過該配件的使用壽命跟蹤發現，該配件在使用2100～2500 h 時有4 種失效形式（圖3）[5]。通過對該配件多次的使用壽命跟蹤發現，該配件的使用壽命為1900～2100 h，在這一區間內彈性減振器膠套損壞數會急劇增加。因此，在該區間內通過加強巡檢可以隨時更換已經損壞的聯軸器，保證小傳動軸與變速箱泵不被損壞。

圖3 聯軸器的失效形式

4.2 EC210B 液壓反鏟皮帶漲緊輪

EC210B 液壓反鏟的風扇傳動與發電機發電均是通過一根皮帶與發動機飛輪連接的，皮帶是通過皮帶漲緊輪防止皮帶放松打滑的，漲緊輪損壞壞飛出會打碎風扇葉片與水箱。

由于在安裝后皮帶漲緊輪難以直觀地去檢查，只能拆卸后檢查，拆卸與安裝又極其費時費力。在經過皮帶輪兩次的壽命跟蹤時發現，其使用壽命約5900～6100 h。在最近一次設備保養中，皮帶漲緊輪的使用壽命為5843 h，拆卸后發現漲緊輪軸承已磨損嚴重，隨即在保養中對其進行了更換。同時也驗證了對關鍵零部件進行壽命跟蹤在設備預防維修中的有效性。

5 結論

在勝利能源有限公司現行的維修機制下，對設備的關鍵零部件進行壽命跟蹤，不僅可以保證配件最低數量的安全庫存，降低庫存成本，還可以最大限度保證設備使用過程中的完好率，減少設備的整體停機時間，降低設備的使用成本。最后，對于維修人員來說，通過對關鍵零部件的使用壽命跟蹤，在故障判斷時可以縮小故障點的范圍，增加故障判斷的準確性，降低維修人員的勞動強度。因此，對于關鍵零部件的使用壽命跟蹤在設備預防維修中值得推廣與應用。