馮憶
摘 要:鋁紙折疊執(zhí)行輪在標準情況下(外方指導時間)為10000h,但是在目前設備運行不到7000h已經出現(xiàn)故障,故障后引起設備連帶故障,在有備件的情況下線維修工時平均為4人20h,所以延長該部件的在線壽命可以減少停機,減少備件儲備,使部件維修人員維修計劃緩沖時間延長。
關鍵詞:H1000;鋁紙折疊輪;運行時間
中圖分類號:TD532 文獻標識碼:A
一、問題現(xiàn)狀
鋁紙折疊輪的標準運行時間為10000h,但是目前設備運行不足7000h已經出現(xiàn)故障。根據統(tǒng)計,2014年11~12月A3-A5均出現(xiàn)折疊鼓輪大小故障各3次,其中A3鼓輪故障導致2號輪部分模盒打壞,鼓輪驅動軸打斷的現(xiàn)象。維修時間達到了3天。目前該機構(內部類似,外部功能略有區(qū)別)在A3-A5有3件,A2設備自有3件。目前庫存?zhèn)浼?件(備件缺失未準備完全)。延長該部件的在線壽命可以減少停機,減少備件儲備,使部件維修人員維修計劃緩沖時間延長。
為此,需要通過逐步分析的方法,找到引起鋁紙折疊鼓輪失效的原因,并作出改善,使該鼓輪的理論運行時間達到設備原壽命時間,在條件允許的情況下挑戰(zhàn)更高的壽命,從而降低維護成本。
二、實施過程
通過拆解破損件法尋找失效件,推斷失效原因。項目小組將損壞的3只鋁紙折疊鼓分解后,統(tǒng)計了損壞的部位情況的總計表(見表1)。
首先采用矩陣圖分析(如圖1所示),分析以上6項損壞的原因,最終發(fā)現(xiàn)折疊臂驅動軸竄動是所有問題的根源。
其次采用輥子狀態(tài)圖分析(如圖2所示),折疊臂驅動軸是通過螺母鎖定在支架上的,如果軸存在竄動,則是安裝時未鎖緊或者是安裝后松動兩種情況。由于裝備的特殊性,不能夠設計要因的不同維度然后上機試驗論證。對于一些因子,雖不能判定是否是重要因子,但可以在操作的時候取上限的方法來規(guī)避發(fā)生風險。
最后通過人機料法環(huán)測分析,我們總結出可能導致螺栓松動的因子有:鎖緊時預緊力不夠,鎖緊螺母不良,溫度變化3項,見表2。
綜上所述,若需要分析上述因子是不是重要因子,首先得計算到底這個部位的螺栓需要多大的預緊力。
圖3(b)是螺母已擰緊,但還未受工作載荷,此時螺栓所受的拉力和被連接件所有的壓縮力都等于預緊力QP,其螺栓的被拉伸量為λb,被連接件的壓縮量為λm。
圖3(c)是擰緊后再承受工作載荷的情況(同時參見圖3)此時螺栓所受載荷由QP增至QZ而被繼續(xù)拉長,其伸長量為Δλ,總伸長量為λb+Δλ;與此同時,原受壓縮的被聯(lián)結件,因螺栓伸長而被放松,壓縮量也隨之減少,其壓縮變小的減少量正好等于螺栓變形增長量Δλ,此時的總壓縮量λM′=λM-Δλ。而被連接件所受的壓縮力則由QP減少到Q′B,Q′P:稱為殘余預緊力。這樣螺栓的總載荷QZ就可等于殘余預緊力Q′P與螺栓工作拉力QG之和了
(就是說目前的裝配方法的預緊力是基本達到運行要求的,但是螺栓的安全性不強,容易變形扭動甚至斷裂,為此,我們要提高預緊力使安全系數達到1.5以上。降低螺栓斷裂的風險)。
并且,以上計算是預緊力矩達到75N·m時有效,在實際對鎖緊螺栓的扭矩測量發(fā)現(xiàn),當螺栓頂部鎖緊塑料存在的情況下,其預緊力矩可以達到70N·m,一旦塑料失效,則預緊力矩降低為55N·m。而塑料的失效又和環(huán)境溫度密切相關。根據以上的計算結果,制定了要因確認表和改善計劃表(表5)。
根據方案,開展改進:
改進1:增加一個金屬墊片,通過金屬形變的回彈來增加預緊力。添加墊片后,在鎖緊的過程中極限鎖緊扭矩得到了增加,達到了80N·m,達到原了鎖緊力矩75N·m的目標。鎖緊力矩增加5N·m換算力矩增加1560N。
改進2:使用4槽螺母,同時在螺母周向表面開2.5mm的孔4個,內部加入銅片D=2.3厚度2mm,然后用柱頭螺絲固定。利用金屬的形變對螺紋產生壓力,增加靜態(tài)的預緊力。增加的預緊力為銅片抗形變產生。為了測量其緊固效果,在工件上擰緊螺母,然后分別用1~4顆螺母鎖緊,然后用力矩扳手松鎖3次,統(tǒng)計見表6。
三、項目控制
(1)改進實施后,項目組利用停產期間對所有鼓輪的相同位置都進行了改造施工。通過3個月(1500h)的運行觀察未出現(xiàn)折疊臂松動的異常情況發(fā)生。改進在理論計算上有效果而且放有余量,在實際運行中還需觀察驗證。
(2)從經濟效益的角度講,項目不產生直接經濟效益,但從節(jié)支方面計算,單計算2014年A3設備打壞的備件費用超過100萬元,同時停機損失時間36h損失產量540箱。項目改進后,該部件的風險降低。
(3)從2015年6月改善實施至今(2017.2),該部件任然未出現(xiàn)過損壞,松動現(xiàn)象。所以我們認為改進有效。(運行時間按年工作220天,每天工作22h算,運行至今7700h),該鼓輪未出現(xiàn)異常,改進效果明顯。
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