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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