淺談工程機械修理方法

趙可鋒 王若石

(小浪底水利水電工程有限公司，河南 濟源 454681)

1 引言

工程機械是工程施工所用的機械設(shè)備的統(tǒng)稱，廣泛用于建筑工程、道路交通、礦山等行業(yè)。隨著我國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，工程機械的應(yīng)用也越來越廣泛，工程機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。

工程機械的工作特點是工作負(fù)荷大，行駛阻力大，發(fā)動機轉(zhuǎn)速變化頻繁，工作環(huán)境條件惡劣，短距離運行、停車變速制動轉(zhuǎn)向頻繁。即便是全新的工程機械，經(jīng)過一段時間使用后，也會出現(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 機械的故障

所謂機械的故障，是指機械的各項技術(shù)指標(biāo)(包括經(jīng)濟指標(biāo))偏離了它的正常狀況。例如某些零件損壞，導(dǎo)致了工程機械的工作能力喪失，傳動系統(tǒng)失去平穩(wěn)而出現(xiàn)噪聲增大，發(fā)動機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)，這些均屬于機械的故障。

工程機械在使用過程中與周圍介質(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，改變了工程機械的初始狀況。

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

3 工程機械的修理方法

工程機械工作能力的喪失是多種原因造成的。工程機械修理時首先應(yīng)進(jìn)行故障分析，在清楚整機結(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，更簡便快捷更經(jīng)濟的恢復(fù)機械的性能。

在對工程機械進(jìn)行修理時，可能采用的基本方法可歸納如下。

3．1 換件法

這是目前工程機械修理中最普遍采用的方法，特別是對外經(jīng)營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)原來的零件達(dá)到失效程度時，將其從機械中拆卸下來，然后更換上一個新的零件，即可恢復(fù)機械的功能。例如，達(dá)到使用極限的各種軸承、損壞的密封、發(fā)動機的缸筒活塞組等都可以進(jìn)行更換。為了縮短機械的停機修理時間和提高有效度，還可以采用部件(總成)更換法，即對整個發(fā)動機、變速器……等進(jìn)行更換，這種機械的修理方法在國外比較盛行?？ㄌ乇死盏娜A東區(qū)代理商利星行機械就開展有挖掘機用發(fā)動機、燃油泵、液壓大泵互換項目，以滿足客戶對于快速恢復(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，這時如果結(jié)構(gòu)允許，將它換一個方向安裝即可繼續(xù)使用。

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

筆者單位對發(fā)動機缸套也采用過更換位置修理法，效果很好。筆者單位的工程機械上裝配的康明斯KTA－19發(fā)動機大約工作10000小時氣缸套中部外表面就會出現(xiàn)發(fā)動機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橫向窄的橢圓形。但這時發(fā)動機缸套內(nèi)壁狀況良好，如果這時就更換新缸筒實在是可惜。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)動機工作時產(chǎn)生的水擊壓力波對發(fā)動機軸向和垂直于軸向缸套沖擊最大。為此采取了對缸套旋轉(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一倍。

換位法是一種簡便和經(jīng)濟的方法，在機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▉韽浹a由于零件磨損而引起的配合間隙的增大，在機械修理和機械技術(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)動機的配氣機構(gòu)由于凸輪、挺桿及氣門腳的磨損，引起氣門腳間隙增大，導(dǎo)致發(fā)動機配氣相位的改變，修理時都只要通過調(diào)整即能恢復(fù)機械的正常狀況。

3．4 修理尺寸法

工程機械的許多配合件在工作過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)超過規(guī)定的限度時，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的恢復(fù)方法。這種方法是將配合件中較貴重的一個零件用機械加工方法恢復(fù)其幾何形狀，并得到一個新的尺寸。然后以此尺寸為基準(zhǔn)，并按照配合標(biāo)準(zhǔn)配制一個與之相配的零件，從而獲得正確的配合關(guān)系。而這時原有的尺寸已經(jīng)改變，由此得到的新的尺寸即稱為修理尺寸。

修理尺寸法在車輛發(fā)動機的主要配合副中應(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)，這類常見的修理尺寸已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，即修理尺寸有一定的級別和級差。在此情況下，氣缸和曲軸的整形加工可按一定的級別標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，然后配以同級的活塞和軸承即可。

筆者單位三菱自卸汽車的平衡軸，由于長期使用軸端磨損嚴(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。此時若更換新平衡軸將花費高昂。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，同時在專業(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。方法簡便經(jīng)濟，應(yīng)用效果良好。

3.5 鑲套修復(fù)法。

當(dāng)配合件的兩個零件都較貴重，不希望采取尺寸修理法修復(fù)時，可同時對孔和軸進(jìn)行機械加工，除了完成整形任務(wù)以外，通常還將孔徑加以擴大，然后鑲配一個內(nèi)徑與軸有正確配合、外徑與擴大了的孔徑有一定過盈的軸套。這樣，相對原結(jié)構(gòu)來說，是增加了一個零件，所以把這種方法稱為鑲套修復(fù)法。

3.6 局部更換法

一個很大的零件有時只有一個很小部位損壞。如柴油機的氣門座孔由于長期磨損而下沉，它相對于發(fā)動機機體而言只是一個很小的局部，一般不宜因小而失大將整個機體報廢。因此可采用局部更換法在原有座孔處加工一個座孔，然后配制一個座圈鑲上，即達(dá)到了局部更換。

4 進(jìn)口工程機械的國產(chǎn)化修理

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

4.1 國產(chǎn)化修理的準(zhǔn)備

設(shè)備部分零部件及總成件國產(chǎn)化前，必須熟知原廠家的設(shè)計思想、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。

大量搜集國內(nèi)生產(chǎn)廠家的相關(guān)資料，進(jìn)行必要的市場調(diào)查，認(rèn)真挑選物美、價廉、通用性強的產(chǎn)品。制訂比較完善的國產(chǎn)化修理方案然后才能實施。

4.2 國產(chǎn)化修理的原則

國產(chǎn)化的零部件及總成件，必須滿足設(shè)備規(guī)定的一個中修期間間隔的使用要求，如出現(xiàn)早期損壞時，絕對不能對周圍相關(guān)零部件產(chǎn)生大的傷害。

4.3 國產(chǎn)化的方法

國產(chǎn)化修理一般可用“修、造、改、代”四個字來概括。

4.3.1 “修”。以損壞的零件為恢復(fù)基礎(chǔ)，通過焊、鑲、車、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)到原有的機械性能。

4.3.2 “造”。以損壞的零件為測繪基礎(chǔ)，力爭繪制出原來零件的幾何尺寸，并選定該零件接近原來的材質(zhì)、硬度、沖擊韌性及熱處理工藝等，利用國內(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)、工藝較簡單的零部件。

4.3.3 “改”。由于原設(shè)計及材質(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、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)改動安裝尺寸，由國產(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”。由國標(biāo)件、通用件、引進(jìn)國外標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)件，進(jìn)行同等條件的零件替換，或稍微改動安裝尺寸的零件替換。

5 結(jié)束語

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

⑴戴羽錦主編《工程機械修理學(xué)》，中國鐵道出版社，1996.3

⑵焦福全，劉紅兵編《工程機械故障剖析與處理》，人民交通出版社，2001.1