黨濱 趙奕杰

摘要：為能夠提高煤礦鉆機(jī)液壓系統(tǒng)的可維修性，考慮到該系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中故障的隱蔽性，隨機(jī)性等特點(diǎn)，分析了影響液壓系統(tǒng)可維修性的因素，并提出了有效的設(shè)計(jì)方案，能夠?qū)S修時(shí)間，概率進(jìn)行特點(diǎn)分析，建立煤礦鉆機(jī)液壓系統(tǒng)的可維修性流程，對(duì)進(jìn)一步提升該系統(tǒng)可維修性水平具有十分重要的價(jià)值。

關(guān)鍵詞：煤礦坑道；鉆機(jī)；液壓系統(tǒng)；可維修性

引言

坑道鉆機(jī)是現(xiàn)代煤礦生產(chǎn)過(guò)程中的重要設(shè)備，而液壓技術(shù)因具備工作穩(wěn)定性強(qiáng)、操作便捷、調(diào)控范圍廣、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，故在煤礦坑道鉆機(jī)中被廣泛應(yīng)用，有些生產(chǎn)單位已將履帶全液壓鉆機(jī)應(yīng)用于煤礦瓦斯的鉆孔施工過(guò)程中，且施工技術(shù)已成熟。隨著煤礦開(kāi)采任務(wù)復(fù)雜程度的加深，煤礦采用的鉆機(jī)液壓系統(tǒng)也逐漸趨于復(fù)雜化，而且現(xiàn)在液壓產(chǎn)品采用大量電子測(cè)控元件，這些因素在一定程度上提升了坑道鉆機(jī)的系統(tǒng)性，但是另一面卻降低了系統(tǒng)的維修性。同時(shí)考慮到煤礦坑道鉆機(jī)屬于井下作業(yè)，而井下環(huán)境相對(duì)惡劣，作業(yè)周期較長(zhǎng)，故很容易出現(xiàn)故障。但受到維修空間限制，很多設(shè)備修理需要將修理工具從井下轉(zhuǎn)移到地面，這不僅會(huì)使得維修難度提高，同時(shí)還會(huì)影響生產(chǎn)過(guò)程，給煤礦帶來(lái)較大的經(jīng)濟(jì)損失。如何在有效時(shí)間內(nèi)采用較少的維修資源，快速恢復(fù)設(shè)備功能，是當(dāng)前研究人員急需解決的問(wèn)題。

1液壓系統(tǒng)可維修性

可維修性是指能夠使產(chǎn)品保持和恢復(fù)某一狀態(tài)的活動(dòng)，根據(jù)維修的管理方式，我們通常將維修分為預(yù)防維修和事后維修。其中預(yù)防維修是基于一定流程下能夠?qū)υO(shè)備進(jìn)行系統(tǒng)檢測(cè)，當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，可以采取有效措施防止設(shè)備出現(xiàn)故障，進(jìn)而使其恢復(fù)到預(yù)定狀態(tài)，包括操作人員的監(jiān)控，以及專業(yè)人員定期開(kāi)展維修、檢查、更換等流程。事后維修又被稱為恢復(fù)性維修，具體是當(dāng)產(chǎn)品發(fā)生故障后能夠使其恢復(fù)到理想狀態(tài)的活動(dòng)，包括故障的定位，隔離，分配調(diào)整等。

可維修性是與維修關(guān)系最為密切的產(chǎn)品質(zhì)量特征，根據(jù)嚴(yán)格的規(guī)定方法，在一定條件和時(shí)間內(nèi)能夠?qū)υO(shè)備進(jìn)行修復(fù)、恢復(fù)功能狀態(tài)的能力。可維修性是產(chǎn)品在設(shè)計(jì)中所賦有的，能夠使其實(shí)現(xiàn)維修經(jīng)濟(jì)性，簡(jiǎn)單化的特點(diǎn)，是與產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)空間配置，零部件安裝等相關(guān)的?？删S修性包括內(nèi)容以及對(duì)于可維修性的要求存在差異，對(duì)于一些功能比較單一，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)便的設(shè)備來(lái)說(shuō)要求開(kāi)展局部可維修性，同時(shí)對(duì)該類產(chǎn)品需要確保維修活動(dòng)能夠按照嚴(yán)格的程序，找出錯(cuò)誤并完成元部件的替換。而對(duì)于一些自動(dòng)化程度較高且處于連續(xù)工作狀態(tài)的設(shè)備來(lái)說(shuō)，需要開(kāi)展可靠性的測(cè)評(píng)，在實(shí)際過(guò)程中優(yōu)先開(kāi)展一些容易損壞的零部件的維修性，確保整個(gè)設(shè)備實(shí)現(xiàn)較高可靠性運(yùn)行。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中開(kāi)展可維修性相關(guān)研究能夠減少后期人員的維修時(shí)間，縮短由于設(shè)備故障而給帶來(lái)的停機(jī)損失。

2影響液壓系統(tǒng)可維修性的因素

由于設(shè)備的可維修性存在多種因素影響，包括外界環(huán)境維修的資源條件，工作場(chǎng)地等。而針對(duì)煤礦鉆機(jī)液壓系統(tǒng)，影響其可維修性的因素包括三個(gè)方面。

首先是設(shè)備的可達(dá)性，可達(dá)性是煤礦液壓系統(tǒng)維修性的關(guān)鍵因素，如果設(shè)備可達(dá)性程度不高時(shí)，則會(huì)導(dǎo)致維修難度提高，延長(zhǎng)檢修時(shí)間，降低設(shè)備可維修性。而對(duì)于煤礦來(lái)說(shuō)可維修性包括內(nèi)外部的可達(dá)性，其中設(shè)備的外部可達(dá)性是受到液壓系統(tǒng)各模塊局部設(shè)計(jì)和安裝場(chǎng)所空間情況的影響，因此在整體布局設(shè)計(jì)時(shí)需要綜合考慮維修過(guò)程中的姿勢(shì)以及維修人員在開(kāi)展維修過(guò)程中，安裝人員布設(shè)管路所需的空間。而設(shè)備的內(nèi)部可達(dá)性是受內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的影響，比如過(guò)分要求管道布置的美觀性，會(huì)使油管相近曲率在設(shè)備中整齊排列，不僅增加其長(zhǎng)度，提高能量損失，也會(huì)導(dǎo)致在維修中操作不便，從一定程度上影響內(nèi)部可達(dá)性。

其次是系統(tǒng)的可操作性，系統(tǒng)的可操作性與維修的操作具有一定聯(lián)系的，將直接影響后續(xù)維修過(guò)程中的便捷度。需要結(jié)合人的生理特點(diǎn)，零部件結(jié)構(gòu)，盡可能提高勞動(dòng)效率，比如由旋鈕尺寸需要根據(jù)人體的手指部位進(jìn)行確定，其直徑需要確保動(dòng)作準(zhǔn)確性和速度作為前提，開(kāi)展設(shè)計(jì)。

最后是液壓系統(tǒng)的測(cè)試診斷性，測(cè)試是確定某產(chǎn)品性能，測(cè)定其是否能夠?qū)崿F(xiàn)正常工作，便于找到故障原因，采取有效措施開(kāi)展的活動(dòng)。而診斷是利用一些軟硬件確定系統(tǒng)故障，查明技術(shù)原因之后開(kāi)展操作，液壓系統(tǒng)的測(cè)試診斷是否快速、簡(jiǎn)便、正確，將對(duì)整個(gè)煤礦液壓系統(tǒng)產(chǎn)生重要的影響，隨著系統(tǒng)逐漸趨于復(fù)雜，測(cè)試診斷也成為了設(shè)備維修的關(guān)鍵問(wèn)題。

3煤礦液壓系統(tǒng)的可維修性相關(guān)設(shè)計(jì)分析

可維修性的相關(guān)分析能夠?yàn)榇_定維修準(zhǔn)則提供重要的參考依據(jù)，只有根據(jù)其維修要求以及設(shè)計(jì)進(jìn)行相應(yīng)的分析，才能夠準(zhǔn)確確定維修設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。通過(guò)維修分析，可確定產(chǎn)品在維修過(guò)程中的具體要求，包括標(biāo)準(zhǔn)化程度可達(dá)距離、操作空間等。常用的維修性分析方法包括故障模式及影響分析和壽命周期費(fèi)用分析。通過(guò)故障模式及影響分析，能夠確定設(shè)備的故障產(chǎn)生原因，及故障產(chǎn)生的后果，并在此基礎(chǔ)上確定設(shè)計(jì)要求，比如故障提示器確定，設(shè)計(jì)測(cè)試點(diǎn)的布置，診斷方案等內(nèi)容。故障模式分析的范圍受到各維修級(jí)別所規(guī)定的產(chǎn)品復(fù)雜度，維修要求等影響。壽命周期費(fèi)用分析是液壓產(chǎn)品在其壽命周期中，為確保產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)正常運(yùn)行所需要的費(fèi)用，是產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中的主要參考因素。液壓產(chǎn)品在開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)中的所有決策都會(huì)影響最終設(shè)備的壽命周期費(fèi)用，產(chǎn)品的維修性設(shè)計(jì)對(duì)于液壓設(shè)備壽命周期產(chǎn)生的費(fèi)用影響十分重要，產(chǎn)品具備良好的可達(dá)性會(huì)從一定程度上增加設(shè)計(jì)費(fèi)用，但也會(huì)減少后期的維修費(fèi)用。從一定程度上來(lái)看，可達(dá)性的指標(biāo)決策主要變量實(shí)際上也就是壽命周期費(fèi)用。

從時(shí)間因素上來(lái)看，時(shí)間是影響設(shè)備維修的主要原因之一，因此需要深入研究設(shè)備時(shí)間因素和系統(tǒng)時(shí)間因素，尤其是在處于維修過(guò)程中的時(shí)間分布，進(jìn)而獲取良好的維修度。為了確定設(shè)備的維修性特點(diǎn)，我們需要了解設(shè)備維修時(shí)間分布情況，由于影響設(shè)備維修的因素較多，且維修的方式和類型也會(huì)存在差異，通常維修時(shí)間存在正態(tài)、指數(shù)、對(duì)數(shù)正態(tài)分布等多種情況。

從設(shè)備可維修性原則上來(lái)看，為能夠使產(chǎn)品維修要求使用轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求，確定設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，要求設(shè)計(jì)人員對(duì)液壓產(chǎn)品可維修性設(shè)計(jì)中需要可維修性原則確定，該準(zhǔn)則是液壓系統(tǒng)維修設(shè)計(jì)的重要工作，也是其分析過(guò)程中的主要內(nèi)容。

除上述因素外，在煤礦鉆機(jī)液壓維修設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)合理選擇維修流程。具體來(lái)看，在當(dāng)前激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境下需要將以技術(shù)為中心的產(chǎn)品設(shè)計(jì)模式轉(zhuǎn)變?yōu)橐杂脩魹楹诵模匾曈脩粜枨?，可維修性設(shè)計(jì)是基于設(shè)計(jì)對(duì)象的使用者而開(kāi)展的，可維修性設(shè)計(jì)應(yīng)是液壓產(chǎn)品設(shè)計(jì)的重要組成。

雖然可維修性設(shè)計(jì)有其特定內(nèi)容、流程和方法，但在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)維修設(shè)計(jì)與產(chǎn)品設(shè)計(jì)具有一定聯(lián)系，需要進(jìn)行必要協(xié)調(diào)，減少由于技術(shù)不協(xié)調(diào)導(dǎo)致設(shè)計(jì)返工的問(wèn)題。以團(tuán)隊(duì)協(xié)作為主要特點(diǎn)的方法已經(jīng)被很多企業(yè)所認(rèn)可，在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中引入專業(yè)維修人員，能夠提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)的可

維修性進(jìn)一步提升液壓產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量。可維修性設(shè)計(jì)流程如圖1所示。

在具體開(kāi)展維修設(shè)計(jì)時(shí)基于實(shí)際要求規(guī)范開(kāi)展維修性規(guī)劃，實(shí)際上是對(duì)產(chǎn)品在整個(gè)生命周期內(nèi)如何能夠提供維修保障進(jìn)一步確保產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)正常加工進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，是規(guī)劃整個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容，也是開(kāi)展可維修性設(shè)計(jì)的重要參考依據(jù)。維修方案能夠?yàn)橄鄳?yīng)的設(shè)計(jì)人員提供維修技術(shù)要求，與維修相關(guān)的零部件定量和定性資料信息，能夠參照維修型設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，進(jìn)行液壓系統(tǒng)的最佳可達(dá)性和詳細(xì)的相關(guān)設(shè)計(jì)，能夠合理選擇液壓產(chǎn)品的元件、部件及結(jié)構(gòu)。完成產(chǎn)品維修性的定性、定量分析，確保產(chǎn)品維修性能夠滿足客戶需求，整個(gè)設(shè)計(jì)流程還需要參考用戶的需求意見(jiàn)，在各階段設(shè)計(jì)中信息保持流暢，確保產(chǎn)品設(shè)計(jì)以及維修性設(shè)計(jì)工作協(xié)調(diào)發(fā)展。

4小結(jié)

目前隨著設(shè)備可維修性設(shè)計(jì)地位的提升，在煤礦鉆機(jī)研發(fā)中可維修性設(shè)計(jì)成為十分重要的一環(huán)。但目前國(guó)內(nèi)該技術(shù)還處于初級(jí)階段，需要從實(shí)踐理論等多角度出發(fā)，不斷提升其實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，發(fā)揮可維修性設(shè)計(jì)作用，確保煤礦液壓系統(tǒng)安全生產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)

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（作者單位：中煤科工集團(tuán)西安研究院有限公司）