粘土砂混砂机带载可靠性考核试验平台的建设

姚继成，郝连涛，卢 军，包艳青(.济南铸造锻压机械研究所有限公司，山东济南 50306；.中国铸造机械标准化委员会，山东济南 50306）

粘土砂混砂机带载可靠性考核试验平台的建设

姚继成1，郝连涛1，卢 军2，包艳青1
(1.济南铸造锻压机械研究所有限公司，山东济南 250306；2.中国铸造机械标准化委员会，山东济南 250306）

介绍了粘土砂混砂机可靠性的基本概念、试验原则及混砂机带载可靠性考核平台的建设。带载考核平台能够对混砂机进行可靠性研究，为企业提供可靠性试验方法，使企业在产品可靠性提高方面有统一的理论依据。

混砂机；可靠性；试验平台。

1　混砂机可靠性平台建设的重要性

据中国铸造协会2014年年会统计，2013年我国铸件产量达到4 450万t，其中约3 000万t铸件采用粘土砂铸造工艺生产而成。粘土砂混砂机是砂处理工部中的主机设备，其可靠性直接影响型砂质量，进而影响铸件的质量和和产量。

虽然我国不久前出台了混砂机可靠性试验方法的行业标准（JB11558—2013），但迄今为止，国内尚未具有能够使混砂机出厂前进行带载考核的平台。仅靠出厂前的空载运行无法反映混砂机实际的工作状况；并且在用户现场因受人员、时间等条件的限制，也无法全面掌握混砂机的各项可靠性指标，这也是我国同类产品的质量水平比国外发达国家差距甚远的主要原因。所以，建设混砂机带载可靠性考核平台，对提升我国混砂机的质量水平具有重大意义。

2　混砂机可靠性指标的基本概念

2.1可靠性指标

混砂机的可靠性指标为当量平均无故障工作时间（当量故障MTBF），也就是试验期内样机累积工作时间除以该时间内发生的当量故障数。计算公式如下：式中，Ti为试验期内样机累积工作时间， h；rdi为试验期内样机累积当量故障数，次。

2.2故障分类及当量故障数（表1）

表1　故障分类及当量故障数

故障分类及当量故障数见表1。

表1中，修复时间是指故障发生后所进行的故障部位的查找、故障件拆卸和修理（或更换替换件）、重新安装调整等所耗时间的总和，即为排除故障所进行的有效工作时间。等候时间或修复后的效果试验时间不计入修复时间，但如果修复后未恢复其原有功能，则重新修复所用时间与前次修复时间合并计算。

在计算每台样机的累积当量故障数rdi时，应计算Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ类故障，按公式（2）计算：

式中，nij为试验期内样机第j类故障次数；εj为第j类故障的当量数。

3　试验原则

（1）每台样机在试验期间的累积相关试验时间不应少于600 h，该时间不包括受试样机的空载时间、维修时间和停机时间

（2）试验期间如发生Ⅰ类故障，则停止该样机的试验和数据统计，以此时累积的实际工作时间参与数据处理，不再进行试验。

4　混砂机带载可靠性考核平台

4.1项目来源

针对混砂机可靠性的重要性及国内尚未有该设备出厂前带载考核平台的现状，济南铸造锻压机械研究所有限公司于2012年申请了中国机械工业集团公司科技基金项目，于2014年研发建成了“混砂机带载可靠性考核平台”。

4.2项目目标

建设一套可满足生产率160 t/h以下规格混砂机的带载考核平台（图1），混砂机在该平台上可进行600 h的带载可靠性试验。

4.3项目内容

（1）混砂机：被考核的主体。

（2）砂温冷却系统：包括振动沸腾冷却机、鼓风机及旧砂自动增湿装置。

混砂机在带载考核过程中，高能转子高速旋转并循环搅拌，随着时间的增长砂温越来越高，最后无法进行持续考核。所以该平台要具有砂温冷却系统，实现砂子冷却增湿。

（3）混砂机自动配料装置：包括砂电子秤、水电子秤、砂子温度湿度检测装置。实现对旧砂水分及温度自动检测，自动配料。

图1　混砂机带载考核平台

（4）除尘系统：包括除尘器、露点及温度检测检测仪、加热炉（防止管道结露导致管道堵塞）、风机、电机及除尘管道的非标钢结构。实现对配套冷却器及主要扬尘点进行除尘。

图2　带载考核平台监控画面

（5）机运设备：包括皮带机和斗提机。实现物料的运输和周转。

（6）电控系统：包括控制柜、工控机、操作台、摄像系统。实现设备自动化、智能化控制；并能监视混砂机内部运转情况。带载考核平台监控画面见图2。

（7）非标钢结构：安装以上设备需要的非标钢结构。

4.4技术关键和技术难点

（1）混砂机在带载高速循环混碾考核过程中，随着时间的增长砂温越来越高，型砂性能降低，最后导致设备考核无法进行，所以砂温的冷却是该项目的技术关键和难点。

（2）该平台在装配车间有限的高度和面积情况下，所有设备要满足最大生产率160 t/h的型砂进行连续循环是该项目的另一技术关键。

5　结束语

带载考核平台的建设和运行，能够对混砂机进行可靠性研究，为企业提供了可靠性试验方法，使企业在产品可靠性提高方面有统一的理论依据；可以与国际先进水平的产品进行比较，通过关键指标、实际数据的对比情况，找出差距，使我们在混砂机零部件结构、工艺材料等方面有不断改善提高，进而使我国混砂机装备在尽可能短的时间内达到国际先进水平。

［1］ 张才元. 从辗轮混砂机到转子混砂机［J］.中国铸造装备与技术，1991（6）.

［2］ 林尤栋，袁中狱，谈志国.S114辗轮式混砂机改造的研究［J］；中国铸造装备与技术，1987（1）.

［3］ 姚继成，卢军，等.JB/T 11558-2013，粘土砂混砂机可靠性试验方法［S］.北京：机械工业出版社，2014.

业界资讯 Information

济南园博园巨型孔子铜像

济南园博园国际文化产业区位于山东省济南市，占地约1000×666.7 m2，拟规划建筑面积80余万平方米，在园区规划艺术创意区、交流展示区、艺术交易区、教育培训区、现代生活区5个功能区。将吸引国家及省雕塑家协会、美术协会、艺术机构等参与，结合园博园国际会展中心，建设包含孔子广场、画家工作室、雕塑创作室、创作基地、艺术馆、美术馆、艺术交流中心、演艺中心等内容的综合性产业区。其中，孔子广场占地约20×666.7 m2，将以2014年7月21日落成的高达38 m的青铜孔子铜像为标志，配套建设约3000平方米的地下展厅。

孔子铜像，青铜铸造，由中国美术家协会副主席、中国美术馆馆长、中国雕塑院院长、著名雕塑家吴为山雕塑设计。孔子铜像以孔子站姿为造型，面部表情“温而厉，威而不猛，恭而安”，长髯垂胸，衣袂飘飞，双手合于胸前，目视远方，身体左侧佩戴有一把宝剑。雕像身体部分以简朴、概括的手法，将人体的结构融入自然的山石形态当中，似巨石，似高山，气势磅礴，古朴雄浑，巍然一座中国文化泰山。在艺术表现手法方面，雕塑家吴为山为了塑造孔子参照了中国的石窟雕塑，在主体与客体之间找到平衡，在人与自然的和谐中获得灵感意向。孔子面带春风，慈爱满怀，智者仁相，巍然成山，文化与与自然的双重意象使得孔子塑像古今相融，是孔子形象的震撼佳作。

孔子铜像，采用三维套圈石膏型放样技术进行放样，2013年8月6日开始在山西铸造，2014年3月进场安装，7月安装结束。孔子铜像表面着色采用古铜色偏棕的复色色系。这是一种青铜雕塑的表面冷着色工艺。分别配制硫化钠和硫酸铜溶液，采用浸泡或喷洒的方式对雕塑表面进行操作，而后用清水冲洗并用擦洗沙擦拭，以上程序根据着色要求可进行一遍或数遍，形成均匀的或深或浅的古铜色效果，最后用保护漆保护。古铜色偏棕的复色效果很好地提升了雕塑的情感表达和艺术感染，峻如苍岩，朴拙壮美。济南国际园博园巨型孔子铜像是人文造像的又一经典。(刘建璐 报道）

Construction of the Platform for on Load Reliability Assessment Test of the Green Sand Mixers

YAO JiCheng1，HAO LianTao1，LU Jun2，BAO YanQing1
（1.Jinan Foundry & Metalforming Machinery Research Institute Co.Ltd.，Jinan 250306，Shandong，China；2.China Foundry Machinery Standardization Committee ，Jinan 250306，Shandong，China）

The basic concept and test principle of reliability of green sand mixers in this paper， which construction of the platform for on load reliability assessment test have been introduced. Through the platform to proceed reliability assessment test of the green sand mixers，by using which could provide reliability test method and experimental data for enterprise and make it has the unifi ed theoretical basis in the fi eld of improving product reliability.

Green sand mixers；Reliability；Test platform.

TG231.2;

A；

1006－9658（2015）02-0037-03

10.3969/j.issn.1006—9658.2015.02.011

中国机械工业集团公司机械工业发展基金项目（编号：SINOMACH 12科169号）

2014-12-26

稿件编号：1412-742

姚继成（1964—），高级工程师，从事铸造机械设计、应用.