关键零部件全寿命跟踪在预防维修中的探索

陈 才，霍俊杰

（神华北电胜利能源有限公司，内蒙古锡林浩特 026015）

0 引言

胜利能源有限公司露天矿山所使用的工程机械设备主要有卡特的履带式推土机、轮式推土机以及平路机，这些设备的作业环境极为恶劣，经常处于泥沙、粉尘、高温、高寒的环境，在运行中还常常伴随振动与冲击。基于上述原因，工程设备的故障率较高，为降低设备的停机率，设备的维修方式也不断更新，从最开始被动的的“事后维修”发展到现在主动的“预防维修”。预防维修主要是指预先修理设备的缺陷部位，防止该部位发生故障或由该部位故障导致更大部位的缺陷与损伤[1]。在预防维修中，针对关键零部件的使用寿命跟踪又有着极为重要的作用。关键零部件就是该零部件的缺陷与损伤能够造成设备上更重要的零部件的损伤，使设备造成更大的损伤甚至是不可挽回的损伤。

1 工程设备的关键零部件

工程机械设备的关键零部件主要包括一些电气监测元件和旋转部件上承受扭力与弯矩的零部件，如在液压系统中压力、温度、流量这三大非电量信息极为重要。由于工程机械设备的机具系统和变速箱系统的复杂性，系统的压力、温度、流量所传递的信息量较大且多数情况下会伴有耦合现象，一个系统部件的不正常可能引起多个系统参数发生异常，而且系统的一个指示参数异常可能是由于几个或多个系统零部件失效造成的[2]。因此，收集系统的这些指示参数极为重要，通过对这些指示参数的分析就可以缩小设备的故障点范围。但如果这些指示参数本身存在问题，就会影响到对设备故障的分析，因此收集这些指示参数的零部件就是所谓的关键零部件。

工程机械设备会有许多外露的旋转部件，如联接D10T 风扇泵与变速箱泵之间的小传动轴和联轴器、联接变扭器与变速箱的大传动还有轮式推土机联接前后桥的传动轴等。当设备运行时，这些部件的转速较高，由于联接螺栓断裂或十字轴的窜出，传动轴不可控的高速飞转在停机的几秒钟内就会将周围部件打碎。因此，联接高速运转传动轴的螺栓、联轴器以及十字轴也是关键零部件。

2 关键零部件使用寿命的跟踪

关键零部件的使用寿命跟踪，主要集中在新零部件首次上车时开始直到该零部件失去使用功能下车时的这段时间内。在这段时间内，应通过实施以下3 个措施来完成对该零部件使用寿命的跟踪。

2.1 严格遵守零部件的安装方法与过程

零部件的安装方法与安装过程对于零部件的使用寿命有着极为重要的影响，如有的销轴需要冷装，而有的必须通过常温的方式进行安装。例如，D10T 履带式推土机支重轮卡盘销轴，由于销轴内部是通过橡胶元件来密封销轴的润滑油的，如果对销轴进行冷装则会损坏其中的弹性元件，造成销轴渗油、缩短销轴的使用寿命。对于经常更换的液压管路更是如此，在每次更换管路后一定要按原有管路的布置对管路进行固定，防止设备运行时由于振动造成管路的磨损，这不仅会缩短管路的使用寿命，甚至还会因为高压管路磨损破裂而成为火灾隐患。

2.2 完成零部件的基础维护

当新零部件更换后，首要应建立零部件的基础维护条件，及时清洁零部件，从源头上消除故障发生的条件。对于零部件的紧固螺栓应按标准定期检查，例如D10T 履带式推土机传动轴螺栓，要定期按标准扭矩对螺栓校验，检查螺栓的紧固性。对于需要注油润滑的部位（如平路机羊角等），要及时、正确地进行润滑，防止羊角销轴磨损主体，导致整个部件报废。特别是有集中润滑的设备，当集中润滑系统出现“集中润滑压力低”报警时，一定要检查整个润滑系统，以消除故障，防止因润滑不良造成设备主体磨损，增加设备的维修成本甚至造成主体报废事件。

2.3 劣化部位应及时恢复

对于关键零部件本身或周围部件在点检中发现有劣化情形，要及时进行更换，不能更换的则要加强点检，观察其劣化的情况并预测其寿命。对于可修复的劣化情况，可以通过更换新零部件、拆下维修后备用，及时恢复设备的使用功能。

3 关键零部件使用寿命在预防维修中的应用与效果

在关键零部件更换后，记录设备运行的发动机小时数，以发动机运行小时数为时间轴来记录零部件的运行情况，在每一次定期点检与设备保养时都要记录该零部件的使用情况以及零部件的完好性，特别是对于部件来说，部件上某一零件损坏更换都要在时间轴的记录上反应出来。通过3 年来对所维修设备关键零部件的数据收集，使设备的预防维修实现了如下3 个效果。

3.1 能够对设备进行提前整修，完善设备结构

由于长时间对设备关键零部件使用情况的收集，能够准确了解某一零部件某一时间节点的使用情况与使用寿命，在设备每年年中与年末的设备整修过程中有一个大致的方向，那些是需要整修的，那些还可以运行有一个基础的判断依据。在日常的点检中通过观察就可以了解到设备的使用情况，对于故障点可以即时进行判断维修，对于有损伤的零部件，通过其损伤程度可以判断其使用寿命，结合设备最近一周期内的保养选择合理的整修时间进行处理，可以避免设备零部件损伤的扩大，使工程设备的完好率能够达到98%以上。

3.2 强化设备故障判断的准确性

由上文可知，设备故障的发生并非单一的映射关系，存在着极为复杂的耦合现象[3]。因此，通过对设备零部件使用寿命的跟踪情况可以了解到该零件在整个使用寿命过程中的整个状态，加上设备的运行状态信息以及设备结构、原理等信息缩小判断故障的范围，增加了故障判断的准确性，缩短设备的停机时间。

3.3 提高配件计划的准确性

在胜利能源有限公司工程机械车间刚成立时，由于对设备不熟悉、没有配件的历史消耗记录，在配件月度计划提报中最容易出现配件多报、少报甚至没有提报等情况，在设备故障时由于等配件造成设备停机时间较长的现象。车间成立3 年来，通过对关键零部件使用寿命的跟踪，可以确定整个配件的大约使用寿命，也可以作为配件提报计划的依据、提高配件计划的精确性，保证设备配件最低数量的安全库存。

4 实例分析

通过3 年内设备故障记录的统计，目前班组已建立设备管路跟踪档案，D10T 底盘寿命档案、D10T“四轮一带”（“四轮”指驱动轮、导向轮、支重轮、托轮，“一带”指的是履带）寿命与其他15 种关键零部件的使用寿命跟踪记录周期表。下面以D10T 小传动轴联轴器为例来进行分析。

4.1 D10T 小传动轴联轴器

D10T 小传动轴联轴器有相同两块，其中一块用来连接风扇泵与小传动轴，另一块连接小传动轴与变速箱泵（图1）。D10T变速箱泵的动力传递过程：由发动机驱动风扇泵运转，风扇泵通过联轴器、小传动轴与变速箱泵连接来完成动力输入（图2）。小传动轴两端与泵通过联轴器连接，该联轴器是一种金属弹性联轴器，具有一定补偿轴的相对偏移、减振和缓冲性能[4]。这种性能是由联轴器孔内所填充的弹性减振材料来实现的。

图1 联轴器的安装效果

图2 小传动轴与联轴器零部件

通过该配件的使用寿命跟踪发现，该配件在使用2100～2500 h 时有4 种失效形式（图3）[5]。通过对该配件多次的使用寿命跟踪发现，该配件的使用寿命为1900～2100 h，在这一区间内弹性减振器胶套损坏数会急剧增加。因此，在该区间内通过加强巡检可以随时更换已经损坏的联轴器，保证小传动轴与变速箱泵不被损坏。

图3 联轴器的失效形式

4.2 EC210B 液压反铲皮带涨紧轮

EC210B 液压反铲的风扇传动与发电机发电均是通过一根皮带与发动机飞轮连接的，皮带是通过皮带涨紧轮防止皮带放松打滑的，涨紧轮损坏坏飞出会打碎风扇叶片与水箱。

由于在安装后皮带涨紧轮难以直观地去检查，只能拆卸后检查，拆卸与安装又极其费时费力。在经过皮带轮两次的寿命跟踪时发现，其使用寿命约5900～6100 h。在最近一次设备保养中，皮带涨紧轮的使用寿命为5843 h，拆卸后发现涨紧轮轴承已磨损严重，随即在保养中对其进行了更换。同时也验证了对关键零部件进行寿命跟踪在设备预防维修中的有效性。

5 结论

在胜利能源有限公司现行的维修机制下，对设备的关键零部件进行寿命跟踪，不仅可以保证配件最低数量的安全库存，降低库存成本，还可以最大限度保证设备使用过程中的完好率，减少设备的整体停机时间，降低设备的使用成本。最后，对于维修人员来说，通过对关键零部件的使用寿命跟踪，在故障判断时可以缩小故障点的范围，增加故障判断的准确性，降低维修人员的劳动强度。因此，对于关键零部件的使用寿命跟踪在设备预防维修中值得推广与应用。