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道路工程機(jī)械使用壽命研究
道路施工機(jī)械設(shè)備,由于設(shè)計水平,制造質(zhì)量,使用環(huán)境以及使用單位的維修技術(shù)和管理水平不同,同一型號的設(shè)備,其使用壽命的長短有很大的差別。筆者從事工程機(jī)械維修管理工作幾十年,根據(jù)自己多年的工作經(jīng)驗和感受,從工程機(jī)械的研究、設(shè)計制造、安裝和使用、保養(yǎng)和維修全過程,談一談合理延長機(jī)械使用壽命應(yīng)采取的必要措施和提高管理水平,以保證工程機(jī)械正常使用壽命,發(fā)揮其應(yīng)有的效益。
1設(shè)計方面的優(yōu)劣對工程機(jī)械壽命的影響
1.1為保證應(yīng)有的使用壽命,應(yīng)該采取的優(yōu)化設(shè)計
優(yōu)秀的設(shè)計是延長機(jī)械使用壽命的首要環(huán)節(jié)。日本、美國等發(fā)達(dá)的工業(yè)化國家提出“設(shè)計立業(yè)”的思路,采取多方論證設(shè)計的優(yōu)劣,選擇最佳優(yōu)化設(shè)計方案,這樣,使得他們的產(chǎn)品經(jīng)久耐用,高效低耗,從而占領(lǐng)全球主要施工機(jī)械銷售市場。我國的大型施工項目中的主要土石方工程用機(jī)械設(shè)備主要是采用以上發(fā)達(dá)國家進(jìn)口產(chǎn)品,這些設(shè)備外觀新穎、操作舒適、性能先進(jìn)、經(jīng)久耐用。他們根據(jù)人體工程學(xué)設(shè)計的座椅、操縱臺、環(huán)保型的低噪聲發(fā)動機(jī),超前的流線型機(jī)身和駕駛舒適感,具有良好的機(jī)械性能和人性化設(shè)計,深受機(jī)駕人員的歡迎。例如:美國卡特彼勒公司、日本小松公司生產(chǎn)的液壓挖掘機(jī)等深受使用者的歡迎。根據(jù)日本小松、神戶制鋼等廠商的產(chǎn)品設(shè)計資料分析,為保證機(jī)械設(shè)計使用壽命,其方法主要是推行可行性設(shè)計和維修方便設(shè)計。而美國卡特彼勒公司運(yùn)用負(fù)荷分析方法,準(zhǔn)確地分析了挖掘機(jī)、推土機(jī)在施工中受力部件的應(yīng)力,提出了延長機(jī)件壽命的設(shè)計(長壽設(shè)計),其思路是:第一,降低面壓(機(jī)件表面的接觸應(yīng)力),例如用螺旋齒輪代替漸開線齒輪,使齒輪重迭系數(shù)大增;第二,分散負(fù)荷,推土機(jī)采用三角布置履帶行走系代替?zhèn)鹘y(tǒng)的平行布置履帶行走系,將驅(qū)動輪從常規(guī)的觸地式移至三角形頂部,與地面脫離接觸,使驅(qū)動輪承受的沖擊負(fù)荷、作業(yè)負(fù)荷、泥土帶進(jìn)履帶傳動副阻力大幅度減小;第三,減磨設(shè)計,如采用濕式離合器、濕式制動器等,以減少磨擦損失,提高機(jī)械傳動效率和能量利用率。由于他們成功的優(yōu)化設(shè)計,使其產(chǎn)品投放市場以后具有很強(qiáng)的競爭力和較高的市場占有率。
1.2維修保養(yǎng)方面的設(shè)計考慮
日立建機(jī)認(rèn)為,如果機(jī)械維修性好,易于維修,能夠采用“低成本的快速修理”,可使機(jī)件經(jīng)常處于良好的技術(shù)狀態(tài)。這樣設(shè)計的施工機(jī)械,在工作過程中,一旦出現(xiàn)了故障,由于可以低成本快速修理,無需更換新部件總成,這實際上就延長了機(jī)械的使用壽命、提高了機(jī)械完好率、降低了機(jī)械的使用成本。因此,要在傳統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計的基礎(chǔ)上應(yīng)著重考慮以下幾方面因素,方便維修。
一是拆裝簡單化,使維修工作空間方便和人性化。例如采用OPS管接頭,分離式鏈軌節(jié)、翻轉(zhuǎn)式駕駛室和發(fā)動機(jī)罩,間隙可調(diào)的鉸接結(jié)構(gòu)等;二是部件組合化,將零部件設(shè)計成便于拆裝的組件,例如CATD9L推土機(jī),由于采用了部件組合化設(shè)計,比CATD9H推土機(jī)的部件拆裝時間減少;三是加注潤滑油集中化,如日本小松公司生產(chǎn)的推土機(jī),將變速器,變矩器等部件的加油口(含油過濾器)、測壓點集中布置在一處,駕駛員站在地面就可以同時向上述部件加油和檢查油平面,免去了爬上爬下的勞累,有利于確保潤滑按期進(jìn)行和防止檢查部位遺漏;四是密封加注液壓油,完全避免了施工環(huán)境的風(fēng)沙和其他雜質(zhì)等有害分子進(jìn)入液壓油內(nèi),例如:美國生產(chǎn)的BARTMIL160瀝青路面銑刨機(jī),設(shè)計了密封加注液壓油的裝置,保證了注入液壓系統(tǒng)油的清潔;五是檢查電子監(jiān)控化,運(yùn)用電子傳感技術(shù),對油量、油溫、軸溫、水溫、振動及負(fù)荷進(jìn)行監(jiān)控,防故障于未然;六是延長潤滑周期,如采用雙過濾器使油不易老化,對輕負(fù)荷、活動不頻繁的桿系鉸接部位采用含油軸承,實現(xiàn)理想潤滑;采用密封潤滑等來減少油的老化,泄漏,既延長了潤滑周期,減少了維修作業(yè)量,又可確保機(jī)件處于良好的潤滑狀態(tài);七是易損件通用化,對常用的易損件,盡量采用通用件,以減少備件儲備,方便備件采購;八是隨機(jī)工具完備,因為施工機(jī)械作業(yè)現(xiàn)場的特殊性,需要設(shè)計比較周全的隨機(jī)工具,便于駕駛員進(jìn)行日常維護(hù)和一般故障的排除;九是盡可能考慮運(yùn)動副的耐久性,減少經(jīng)常維修保養(yǎng)項目。
1.3采用新材料
采用新材料制造的施工機(jī)械,可以有效地延長機(jī)械的使用壽命。近年來,材料科學(xué)技術(shù)發(fā)展日新月夜,突飛猛進(jìn)。大量高強(qiáng)度,抗磨損,抗振動和抗沖擊的新材料、納米技術(shù)材料、先進(jìn)的電子元件技術(shù)不斷出現(xiàn),設(shè)計機(jī)器時應(yīng)根據(jù)機(jī)械性能與工況選用相適應(yīng)的新材料,從材料性能質(zhì)量上保證其使用壽命。這樣,才能從源頭上控制機(jī)械零件的各項性能,減少經(jīng)常維修項目,使維修操作更簡單、方便,為延長機(jī)械的使用壽命打下堅實的基礎(chǔ),例如:福建泉州路面機(jī)械廠生產(chǎn)的40t瀝青混凝土拌和機(jī)成品料提升限位電器閥,由于采用了先進(jìn)的進(jìn)口元件,使其故障率大大降低(使用四年以來降為零)。
2制造生產(chǎn)方面
為了保證機(jī)械設(shè)備的質(zhì)量,使之經(jīng)久耐用,生產(chǎn)廠家要建立強(qiáng)有力的質(zhì)量保證體系,提高質(zhì)量意識,加強(qiáng)生產(chǎn)過程檢測(這也是設(shè)計者理想的產(chǎn)品),不合格的零部件一定不能裝配主機(jī)。外協(xié)作件同樣要建立嚴(yán)格的質(zhì)量驗收體系。否則,主機(jī)和主要總成件雖然質(zhì)量較好,但是,協(xié)作廠家生產(chǎn)的部分配件質(zhì)量達(dá)不到設(shè)計要求,致使整機(jī)經(jīng)常出現(xiàn)故障。例如:1998年云南開遠(yuǎn)公路管理總段引進(jìn)的“BARTMIL160”路面銑刨機(jī),由于后轉(zhuǎn)向液壓油缸質(zhì)量不過關(guān),連續(xù)兩次更換,直到外商派人到現(xiàn)場修理更換配件,才把故障排除,這樣,既增加了維修工作量,又影響了生產(chǎn)廠家的信譽(yù)。所以,總裝廠應(yīng)嚴(yán)格按規(guī)范驗收外協(xié)作零部件,不合格的外協(xié)作件不許裝配主機(jī)。此外,對于機(jī)械設(shè)計不成熟,性能不穩(wěn)定的產(chǎn)品不要投放市場,否則,有損企業(yè)的市場形象。
3使用與維修保養(yǎng)方面
施工機(jī)械的使用壽命長、短,用戶的管理、使用是非常重要的一環(huán),要做好以下四方面的工作。
3.1堅持實行“二定三包”制度
定人、定機(jī),包使用、包保管、包保養(yǎng)),機(jī)械操作人員要做到“三懂”(懂構(gòu)造、懂原理、懂性能),“四會”(會使用、會保養(yǎng)、會檢查、會排除一般故障)。正確使用機(jī)械,嚴(yán)格執(zhí)行安全技術(shù)操作規(guī)程,對機(jī)械設(shè)備實行目標(biāo)成本管理,將操作者的經(jīng)濟(jì)效益與機(jī)械使用費(fèi)(如燃油料費(fèi)、維修費(fèi)、保養(yǎng)費(fèi)、材料費(fèi)、工具費(fèi)等)掛鉤,變機(jī)械駕駛員被動日常維護(hù)保養(yǎng)設(shè)備為主動日常維護(hù)保養(yǎng)。
3.2減少環(huán)境氣候給機(jī)械造成的無形磨損
即減少環(huán)境因素對機(jī)械使用壽命的影響。由于施工機(jī)械大部分是露天作業(yè),作業(yè)地點經(jīng)常變動,所以其性能受到作業(yè)場地的溫度、環(huán)境、氣候等因素的影響很大。長期固定作業(yè)的機(jī)械,一定要有停機(jī)房(棚),或者采取上遮蓋,下用木料支墊的維護(hù)措施,減少日曬雨淋、銹蝕造成的無形磨損。不少施工單位由于忽視了環(huán)境因素對使用機(jī)械的影響(環(huán)境溫度過低,還會給機(jī)械造成災(zāi)難性后果)。未采取相應(yīng)的保護(hù)性或適應(yīng)性措施,致使機(jī)械使用性能降低,使用壽命縮短,甚至釀成事故。
3.3機(jī)械實行定期保養(yǎng)是延長壽命的關(guān)鍵
《交通部筑養(yǎng)路機(jī)械保修規(guī)程》對機(jī)械的保養(yǎng)都有明確規(guī)定,但是,不少施工單位一到工期緊、任務(wù)重時,往往忽視保養(yǎng)工作,認(rèn)為機(jī)械正常運(yùn)行,沒有故障,無需停下來保養(yǎng)。這就埋下了日后造成機(jī)械事故的隱患。因為保養(yǎng)能消除機(jī)械隱患,若不及時保養(yǎng),往往會使機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)大的故障,甚至發(fā)生人員傷忘事故。這樣既增加維修費(fèi)用,又耽誤施工工期。
3.4采用先進(jìn)的機(jī)械檢測等輔助維修手段
機(jī)械維修工作是延長機(jī)械使用壽命的重要環(huán)節(jié),采用合理的維修方法可以有效地延長工程機(jī)械的使用壽命。根據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計,采用先進(jìn)的狀態(tài)監(jiān)測手段,可以減少25%~50%維修費(fèi),故障發(fā)生率減少75%,并可延長機(jī)械使用壽命。
3.5低成本快速修理法
機(jī)械行業(yè)提出的“低成本快速修理法”也是延長機(jī)械使用壽命的有效方法。實施此法,除了機(jī)械設(shè)計時采用維修性設(shè)計,提高機(jī)械的維修性外,在維修實踐上還可采用下列方法:一是零件換位,施工機(jī)械上的許多零件,如推土機(jī),挖掘機(jī)的履帶銷,柴油機(jī)缸套等,在運(yùn)行中往往承受單向負(fù)荷,從而造成不均衡的磨損,如果適時地更換受到不均衡負(fù)荷零件的位置,使它們的磨損均衡,則可延長其使用壽命。二是采用先進(jìn)的刷鍍與膠粘修復(fù)技術(shù),也可以快速低成本地修復(fù)失效零件。
隨著維修技術(shù)的進(jìn)步,可延長機(jī)械零件使用壽命的先進(jìn)修復(fù)工藝大量出現(xiàn),如耐磨堆焊,噴涂金剛石電鍍層,磁性電鍍,激光電鍍等。施工單位因條件所限,不能一一使用,但可與地方生產(chǎn)企業(yè)合作,合理利用先建的修復(fù)工藝,以延長機(jī)械使用壽命,降低機(jī)械使用成本。
4合理處理好機(jī)械使用壽命與技術(shù)進(jìn)步的關(guān)系
上面論述的都是延長機(jī)械物理壽命的方法,實際上,機(jī)械的壽命還有經(jīng)濟(jì)壽命和技術(shù)壽命之分。經(jīng)濟(jì)壽命是從經(jīng)濟(jì)的角度和機(jī)械最合理的使用期限,具體的說就是指能使機(jī)械的年平均使用成本(由機(jī)械購置費(fèi)的折舊費(fèi)和機(jī)械的年運(yùn)行費(fèi)用兩部分組成)最低的年數(shù)。技術(shù)壽命是從技術(shù)折舊角度看機(jī)械最合理的使用期限,具體地是指從機(jī)械開始使用到因技術(shù)落后而被淘汰所持續(xù)的時間,它與技術(shù)進(jìn)步的速度有關(guān),與機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)時間有關(guān)。
因此,機(jī)械的使用壽命并不是越長越好,筆者是強(qiáng)調(diào)合理延長機(jī)械使用壽命。從技術(shù)進(jìn)步,能源消耗,環(huán)境保護(hù)方面考慮,不科學(xué)的、無限延長機(jī)械的使用壽命,反而會造成施工單位經(jīng)濟(jì)效益下降,阻礙科學(xué)技術(shù)進(jìn)步。因此,適時地更新?lián)Q代機(jī)械也是必要的,它可以促進(jìn)技術(shù)革新,加速經(jīng)濟(jì)增長和社會進(jìn)步,降低能源消耗,達(dá)到提高施工單位經(jīng)濟(jì)效益和社會效益之目的。由此可見,合理延長機(jī)械使用壽命與適時更新?lián)Q代機(jī)械二者的目的是一致的,都是為了提高施工單位經(jīng)濟(jì)效益和社會效益的目的。
參考文獻(xiàn)
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