趙可鋒 王若石

(小浪底水利水電工程有限公司，河南 濟(jì)源 454681)

1 引言

工程機(jī)械是工程施工所用的機(jī)械設(shè)備的統(tǒng)稱(chēng)，廣泛用于建筑工程、道路交通、礦山等行業(yè)。隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，工程機(jī)械的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，工程機(jī)械的配套水平和性能狀況直接影響到工程施工的質(zhì)量和工期。

工程機(jī)械的工作特點(diǎn)是工作負(fù)荷大，行駛阻力大，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化頻繁，工作環(huán)境條件惡劣，短距離運(yùn)行、停車(chē)變速制動(dòng)轉(zhuǎn)向頻繁。即便是全新的工程機(jī)械，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間使用后，也會(huì)出現(xiàn)不同程度的性能下降，發(fā)生突發(fā)性或漸進(jìn)性的故障。

2 機(jī)械的故障

所謂機(jī)械的故障，是指機(jī)械的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)(包括經(jīng)濟(jì)指標(biāo))偏離了它的正常狀況。例如某些零件損壞，導(dǎo)致了工程機(jī)械的工作能力喪失，傳動(dòng)系統(tǒng)失去平穩(wěn)而出現(xiàn)噪聲增大，發(fā)動(dòng)機(jī)功率低下及油耗量超標(biāo)，液壓系統(tǒng)效率降低，控制系統(tǒng)失靈而妨礙了操縱駕駛，因滲漏和排煙度大而有損于環(huán)境保護(hù)，這些均屬于機(jī)械的故障。

工程機(jī)械在使用過(guò)程中與周?chē)橘|(zhì)以及組成元件間產(chǎn)生互相作用，導(dǎo)致受載、磨損、生熱，產(chǎn)生化學(xué)變化，使零件的尺寸、配合間隙、相互位置以及物理量等發(fā)生變化，改變了工程機(jī)械的初始狀況。

工程機(jī)械在使用過(guò)程中，故障成因一是由于機(jī)構(gòu)本身。在工作過(guò)程中，組成元件間相互作用的結(jié)果，導(dǎo)致機(jī)件磨損、塑性變形、疲勞破壞。二是使用、維護(hù)或保養(yǎng)不當(dāng)。工程機(jī)械工作環(huán)境條件惡劣，造成機(jī)件的腐蝕損壞。三是偶然的因素。技術(shù)狀況變差，發(fā)展成故障。

3 工程機(jī)械的修理方法

工程機(jī)械工作能力的喪失是多種原因造成的。工程機(jī)械修理時(shí)首先應(yīng)進(jìn)行故障分析，在清楚整機(jī)結(jié)構(gòu)和工作原理基礎(chǔ)上確定故障區(qū)域及故障元件，然后采取不同的修理方法，更簡(jiǎn)便快捷更經(jīng)濟(jì)的恢復(fù)機(jī)械的性能。

在對(duì)工程機(jī)械進(jìn)行修理時(shí)，可能采用的基本方法可歸納如下。

3．1 換件法

這是目前工程機(jī)械修理中最普遍采用的方法，特別是對(duì)外經(jīng)營(yíng)的修理廠中更是以此修理方法為主。

許多易損零件都具有可換性，當(dāng)原來(lái)的零件達(dá)到失效程度時(shí)，將其從機(jī)械中拆卸下來(lái)，然后更換上一個(gè)新的零件，即可恢復(fù)機(jī)械的功能。例如，達(dá)到使用極限的各種軸承、損壞的密封、發(fā)動(dòng)機(jī)的缸筒活塞組等都可以進(jìn)行更換。為了縮短機(jī)械的停機(jī)修理時(shí)間和提高有效度，還可以采用部件(總成)更換法，即對(duì)整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器……等進(jìn)行更換，這種機(jī)械的修理方法在國(guó)外比較盛行?？ㄌ乇死盏娜A東區(qū)代理商利星行機(jī)械就開(kāi)展有挖掘機(jī)用發(fā)動(dòng)機(jī)、燃油泵、液壓大泵互換項(xiàng)目，以滿(mǎn)足客戶(hù)對(duì)于快速恢復(fù)生產(chǎn)的需求。

3．2 換位法

有些零件只有單邊磨損或者磨損有明顯的方向性，這時(shí)如果結(jié)構(gòu)允許，將它換一個(gè)方向安裝即可繼續(xù)使用。

例如許多履帶機(jī)械，其軌鏈大都是單邊磨損，在修理時(shí)，將它轉(zhuǎn)動(dòng)180°，便可恢復(fù)履帶的功能，并使軌鏈銷(xiāo)得以充分利用，從而降低了修理成本。

筆者單位對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)缸套也采用過(guò)更換位置修理法，效果很好。筆者單位的工程機(jī)械上裝配的康明斯KTA－19發(fā)動(dòng)機(jī)大約工作10000小時(shí)氣缸套中部外表面就會(huì)出現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)軸向和垂直于軸向四片蜂窩狀穴蝕，穴蝕的區(qū)域在缸套外表面中部呈縱向長(zhǎng)橫向窄的橢圓形。但這時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)缸套內(nèi)壁狀況良好，如果這時(shí)就更換新缸筒實(shí)在是可惜。經(jīng)分析這主要是由于結(jié)構(gòu)原因造成的，缸套是圓的而缸體的水室是方的，發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)產(chǎn)生的水擊壓力波對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)軸向和垂直于軸向缸套沖擊最大。為此采取了對(duì)缸套旋轉(zhuǎn)45度安裝，將缸套穴蝕區(qū)域移到面向水室四角方向，這樣已穴蝕的孔洞不必進(jìn)行處理即可使用。采取以上措施可使缸套的使用壽命延長(zhǎng)一倍。

換位法是一種簡(jiǎn)便和經(jīng)濟(jì)的方法，在機(jī)械修理中要充分注意利用這種方法。

3．3 調(diào)整法

用增減墊片或者調(diào)整螺釘?shù)姆椒▉?lái)彌補(bǔ)由于零件磨損而引起的配合間隙的增大，在機(jī)械修理和機(jī)械技術(shù)保養(yǎng)中經(jīng)常采用。例如部件上的調(diào)整墊片，需根據(jù)部件和墊片的磨損狀況進(jìn)行增減，以恢復(fù)零件的配合間隙。發(fā)動(dòng)機(jī)的配氣機(jī)構(gòu)由于凸輪、挺桿及氣門(mén)腳的磨損，引起氣門(mén)腳間隙增大，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)配氣相位的改變，修理時(shí)都只要通過(guò)調(diào)整即能恢復(fù)機(jī)械的正常狀況。

3．4 修理尺寸法

工程機(jī)械的許多配合件在工作過(guò)程中由于磨損而出現(xiàn)零件幾何形狀的改變和配合間隙的增大，當(dāng)超過(guò)規(guī)定的限度時(shí)，必須恢復(fù)其幾何形狀和配合間隙。采取修理尺寸法是常見(jiàn)的恢復(fù)方法。這種方法是將配合件中較貴重的一個(gè)零件用機(jī)械加工方法恢復(fù)其幾何形狀，并得到一個(gè)新的尺寸。然后以此尺寸為基準(zhǔn)，并按照配合標(biāo)準(zhǔn)配制一個(gè)與之相配的零件，從而獲得正確的配合關(guān)系。而這時(shí)原有的尺寸已經(jīng)改變，由此得到的新的尺寸即稱(chēng)為修理尺寸。

修理尺寸法在車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)的主要配合副中應(yīng)用較為普遍。如氣缸與活塞、曲軸與軸承等，通常是對(duì)氣缸和曲軸進(jìn)行整形加工，并使之達(dá)到某一修理尺寸，然后換上與此修理尺寸相適應(yīng)的活塞和軸承。為了便于活塞和軸承等配件的供應(yīng)，這類(lèi)常見(jiàn)的修理尺寸已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，即修理尺寸有一定的級(jí)別和級(jí)差。在此情況下，氣缸和曲軸的整形加工可按一定的級(jí)別標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，然后配以同級(jí)的活塞和軸承即可。

筆者單位三菱自卸汽車(chē)的平衡軸，由于長(zhǎng)期使用軸端磨損嚴(yán)重，上下方向磨損最為嚴(yán)重，呈不規(guī)則的橢圓形，與軸套的配合間隙遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出許可范圍，單純更好軸套已不能保證配合間隙。此時(shí)若更換新平衡軸將花費(fèi)高昂。經(jīng)分析，采用修理尺寸法是可行的，方法是在曲軸磨床上把平衡軸磨掉一定尺寸，同時(shí)在專(zhuān)業(yè)復(fù)合軸承廠家定做加厚的軸套，保證軸和套的配合間隙，即可恢復(fù)使用。方法簡(jiǎn)便經(jīng)濟(jì)，應(yīng)用效果良好。

3.5 鑲套修復(fù)法。

當(dāng)配合件的兩個(gè)零件都較貴重，不希望采取尺寸修理法修復(fù)時(shí)，可同時(shí)對(duì)孔和軸進(jìn)行機(jī)械加工，除了完成整形任務(wù)以外，通常還將孔徑加以擴(kuò)大，然后鑲配一個(gè)內(nèi)徑與軸有正確配合、外徑與擴(kuò)大了的孔徑有一定過(guò)盈的軸套。這樣，相對(duì)原結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，是增加了一個(gè)零件，所以把這種方法稱(chēng)為鑲套修復(fù)法。

3.6 局部更換法

一個(gè)很大的零件有時(shí)只有一個(gè)很小部位損壞。如柴油機(jī)的氣門(mén)座孔由于長(zhǎng)期磨損而下沉，它相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體而言只是一個(gè)很小的局部，一般不宜因小而失大將整個(gè)機(jī)體報(bào)廢。因此可采用局部更換法在原有座孔處加工一個(gè)座孔，然后配制一個(gè)座圈鑲上，即達(dá)到了局部更換。

4 進(jìn)口工程機(jī)械的國(guó)產(chǎn)化修理

進(jìn)口工程機(jī)械在現(xiàn)代施工中應(yīng)用越來(lái)越多，以其良好的性能和過(guò)硬的品質(zhì)贏得了用戶(hù)的信賴(lài)，但進(jìn)口機(jī)械發(fā)生故障時(shí)進(jìn)口配件價(jià)格昂貴、進(jìn)口采購(gòu)時(shí)間漫長(zhǎng)，成為用戶(hù)最為頭疼的事情。為保證設(shè)備完好率、出勤率，筆者認(rèn)為一般性、通用行配件國(guó)產(chǎn)化是非常必要的。當(dāng)今國(guó)內(nèi)機(jī)器制造業(yè)引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，配件的品種、質(zhì)量都有長(zhǎng)足的進(jìn)步，又由于國(guó)內(nèi)機(jī)器制造業(yè)與國(guó)際接軌，不少標(biāo)準(zhǔn)件、總成件均可同進(jìn)口件通用。根據(jù)機(jī)種不同至少40%～70%的易損件可以國(guó)產(chǎn)化，但這項(xiàng)工作技術(shù)性很強(qiáng)，為了確保修理質(zhì)量必須認(rèn)真對(duì)待。

4.1 國(guó)產(chǎn)化修理的準(zhǔn)備

設(shè)備部分零部件及總成件國(guó)產(chǎn)化前，必須熟知原廠家的設(shè)計(jì)思想、技術(shù)要求和技術(shù)參數(shù)，并認(rèn)真正確分析原裝件損壞原因。

大量搜集國(guó)內(nèi)生產(chǎn)廠家的相關(guān)資料，進(jìn)行必要的市場(chǎng)調(diào)查，認(rèn)真挑選物美、價(jià)廉、通用性強(qiáng)的產(chǎn)品。制訂比較完善的國(guó)產(chǎn)化修理方案然后才能實(shí)施。

4.2 國(guó)產(chǎn)化修理的原則

國(guó)產(chǎn)化的零部件及總成件，必須滿(mǎn)足設(shè)備規(guī)定的一個(gè)中修期間間隔的使用要求，如出現(xiàn)早期損壞時(shí)，絕對(duì)不能對(duì)周?chē)嚓P(guān)零部件產(chǎn)生大的傷害。

4.3 國(guó)產(chǎn)化的方法

國(guó)產(chǎn)化修理一般可用“修、造、改、代”四個(gè)字來(lái)概括。

4.3.1 “修”。以損壞的零件為恢復(fù)基礎(chǔ)，通過(guò)焊、鑲、車(chē)、銼、搪、磨、鍍、熱處理等工藝手段，恢復(fù)其原幾何尺寸，要基本達(dá)到原有的機(jī)械性能。

4.3.2 “造”。以損壞的零件為測(cè)繪基礎(chǔ)，力爭(zhēng)繪制出原來(lái)零件的幾何尺寸，并選定該零件接近原來(lái)的材質(zhì)、硬度、沖擊韌性及熱處理工藝等，利用國(guó)內(nèi)最好的工藝手段進(jìn)行加工。此方法適用于用量較大、結(jié)構(gòu)、工藝較簡(jiǎn)單的零部件。

4.3.3 “改”。由于原設(shè)計(jì)及材質(zhì)原因，經(jīng)常性同一部位、同一零部件造成非正常損壞，分析工況特性，以原裝件為參考重新設(shè)計(jì)、加工，利用必要的安裝空間增大零件的受力截面，提高零件材質(zhì)和熱處理工藝，或適當(dāng)改動(dòng)安裝尺寸，由國(guó)產(chǎn)通用件代用。此方法適用于用量較大、結(jié)構(gòu)、工藝較復(fù)雜且受力較大的零部件。

4.3.4 “代”。由國(guó)標(biāo)件、通用件、引進(jìn)國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)件，進(jìn)行同等條件的零件替換，或稍微改動(dòng)安裝尺寸的零件替換。

5 結(jié)束語(yǔ)

工程機(jī)械在現(xiàn)代社會(huì)生產(chǎn)中正發(fā)揮著越來(lái)越大的作用，工程機(jī)械的修理是機(jī)械發(fā)揮良好性能和延長(zhǎng)機(jī)械使用壽命的重要保證。工程機(jī)械的作業(yè)條件較為惡劣，遇到施工旺季，往往連續(xù)長(zhǎng)時(shí)間工作，相對(duì)于一般機(jī)械其故障率較高。如果由于故障被迫停工，則會(huì)極大的影響生產(chǎn)效益。準(zhǔn)確分析機(jī)械故障產(chǎn)生的原因、制訂切實(shí)可行的修理方案、不斷提高工程機(jī)械修理水平是工程機(jī)械修理業(yè)的不懈追求，也是國(guó)民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的需要。

⑴戴羽錦主編《工程機(jī)械修理學(xué)》，中國(guó)鐵道出版社，1996.3

⑵焦福全，劉紅兵編《工程機(jī)械故障剖析與處理》，人民交通出版社，2001.1