基于反求工程技術(shù)的機(jī)電設(shè)備修理分析

李庚

摘 要：簡述了反求工程技術(shù)的基本概念，工作流程和應(yīng)用范圍，分析了反求工程技術(shù)的應(yīng)用方法，根據(jù)反求工程技術(shù)原理，針對煤礦特點，對修理的機(jī)電設(shè)備不合適部分進(jìn)行逆向設(shè)計和再制造，達(dá)到提高煤礦機(jī)電設(shè)備的適應(yīng)性、可靠性和安全性目的。

關(guān)鍵詞：反求工程技術(shù)；應(yīng)用范圍；逆向設(shè)計；設(shè)備修理

一、反求工程技術(shù)概述

反求工程也稱逆向工程，以先進(jìn)產(chǎn)品的實物、軟件或影像作為研究對象，應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計的理論和方法，進(jìn)行系統(tǒng)地分析研究，探索掌握其關(guān)鍵技術(shù)，進(jìn)而開發(fā)出同類或高于同類的產(chǎn)品。

從應(yīng)用目標(biāo)來看，實物仿制的著眼點在于制造出與實物相同的產(chǎn)品；而反求工程的著眼點則在于對原始設(shè)計的還原與再設(shè)計，而后制造出高于原有實物的產(chǎn)品；反求工程更強(qiáng)調(diào)集百家之長，在原有技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新和開拓延伸，形成更高層次的新技術(shù)或新產(chǎn)品。

二、應(yīng)用反求工程技術(shù)指導(dǎo)設(shè)備修理

（一）帶式輸送機(jī)主滾筒的修理

運輸系統(tǒng)近年來經(jīng)過技術(shù)更新改造，主運輸皮帶機(jī)均是TDL、DTⅡ等通用型重型輸送機(jī)，DTⅡA和2T等均是近年設(shè)計很不錯的輸送機(jī)，標(biāo)準(zhǔn)件和結(jié)構(gòu)部件的設(shè)計都很到位，既能過載冗余又不大。但是根據(jù)條件不同，有的滾筒使用時間最短的約兩個月便損壞，致使停機(jī)更換。同時更換一次滾筒還需對輸送帶重新進(jìn)行牽引力調(diào)整、張力調(diào)整和運行調(diào)偏的工作。

經(jīng)過對原設(shè)計的滾筒解體后分析研究，其軸承端的密封設(shè)計均為迷宮式密封腔，非接觸式密封的優(yōu)點是旋轉(zhuǎn)阻力小，加工、安裝與修理均很簡便。

因此根據(jù)對前述問題的分析，對帶式輸送機(jī)滾筒的密封設(shè)計不宜在延續(xù)現(xiàn)狀，而需要進(jìn)行逆向再設(shè)計，經(jīng)查閱資料和調(diào)研，現(xiàn)階段常用的用于旋轉(zhuǎn)軸的密封技術(shù)有兩類，一是接觸式密封，分別是：填料密封、油封密封、機(jī)械密封和浮動環(huán)密封。二是非接觸式密封：迷宮密封、離心密封和氣壓密封等。

在上述密封設(shè)計種類中使用較廣又比較經(jīng)濟(jì)的是填料密封、油封密封和迷宮密封。經(jīng)分析對比決定采用油封密封技術(shù)，唇型橡膠油封是40年代研發(fā)的產(chǎn)品，早期由于受材料技術(shù)的制約，耐油性與耐磨性等指標(biāo)均不如意，但隨著材料科學(xué)與模具技術(shù)的發(fā)展，使老產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)性優(yōu)點能非常好的表現(xiàn)出來。

對輸送機(jī)滾筒密封再設(shè)計需要解決兩項問題：

一是軸密封端面表面粗糙度設(shè)計，表面粗糙度對油封性能和使用壽命有很大影響，表面粗糙度過低時，油很容易從密封接觸面擠出來，致使油膜變薄，密封唇部就會發(fā)熱甚至燒化。軸端密封面粗糙度過高時，軸旋轉(zhuǎn)后容易刮壞密封唇口，密封面變毛，不僅摩擦力增大還會造成泄漏。所以必須選定一個最佳范圍。根據(jù)實驗報告提出的參數(shù)和實驗觀測，軸密封端面表面粗糙度Ra=0.8-3.2μm范圍內(nèi)，設(shè)計參數(shù)定為Ra=1.6μm。

二是密封唇口徑向力的設(shè)計，唇口徑向力是指單位圓周上的唇口對軸的箍緊力，也就是摩擦面線接觸應(yīng)力的大小，它對于唇口摩擦工況和密封壽命有直接影響，要達(dá)到密封目的，必須有足夠的徑向力，但徑向力過大，唇口將軸箍的過緊，會使摩擦面上的油膜遭到破壞，降低油封壽命，根據(jù)實驗報告提出的參數(shù)，將油封徑向力定為150N/m（N/m=單位周長徑向力，油封徑向力設(shè)計可參考密封設(shè)計手冊）。輸送機(jī)滾筒其它部位維持原設(shè)計。將經(jīng)過再設(shè)計大修后的輸送機(jī)滾筒投入井下使用，經(jīng)過一段時間跟蹤觀察，新設(shè)計的密封結(jié)構(gòu)經(jīng)受住了復(fù)雜環(huán)境的考驗，達(dá)到了預(yù)期目的。

（二）采煤機(jī)用螺旋滾筒的修理

采煤機(jī)螺旋滾筒構(gòu)成是由截齒、噴嘴、筒體等零部件組成。

根據(jù)近年在刮板輸送機(jī)中板使用NM360材料獲得的良好效果來看，NM360是一種不錯的材料，煤炭輸送量達(dá)到百萬噸無大修。

經(jīng)分析，在原設(shè)計葉片材料為低合金結(jié)構(gòu)鋼基礎(chǔ)上，滾筒與葉片的幾何參數(shù)維持原設(shè)計，截齒、齒座、噴嘴和其它附件均不變，葉片和輪轂由于是將兩種不同的材料焊接在一起，為保持良好的性能不下降，所以需進(jìn)行焊接工藝設(shè)計。

1）焊前均采取預(yù)熱措施，NM360的碳當(dāng)量較大，厚度較大，預(yù)熱有防止冷裂紋，降低冷卻速度，減小焊接應(yīng)力的作用。根據(jù)耐磨鋼使用說明需保證鋼板預(yù)熱溫度≥200℃的要求。所以將預(yù)熱溫度控制在200℃—250℃之間。采用氧氣—乙炔焊接區(qū)域局部預(yù)熱的方法。

2）焊縫開坡口，鋼板厚度在70 mm，采用雙Y形坡口，其中，坡口角α=55O，鈍邊P=3 mm，間隙b=2 mm。

3）耐磨鋼板在焊接前要將坡口打磨干凈，清理坡口及距坡口兩側(cè)30-50 mm范圍內(nèi)的油、銹等污物。

4）關(guān)于焊材匹配的選擇；經(jīng)調(diào)研，對于高強(qiáng)鋼焊材匹配的原則一般來說有兩種，一是“等強(qiáng)匹配”即熔敷金屬強(qiáng)度級別與母材的強(qiáng)度級別相當(dāng)；二是“低強(qiáng)匹配”也可以說是等韌性匹配，目的是得到更多的韌性儲備以獲得更好的抗沖擊、抗裂性能。在實際應(yīng)用中大多數(shù)采用了等強(qiáng)匹配的原則。根據(jù)采煤機(jī)滾筒的工作特性要求，采用焊材等強(qiáng)匹配原則，選用GHS-60高強(qiáng)焊絲，二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊。

5）焊接過程中，控制焊接層間溫度≥200℃。

6）冬季工作時焊后對焊縫采取石棉保溫，使之緩慢冷卻。

采用新材料大修改造后的采煤機(jī)螺旋滾筒安裝使用感覺效果良好，過斷層與截割矸石時，抗磨損與抗沖擊能力強(qiáng)，達(dá)到了設(shè)計初衷。

三、結(jié)語

將反求工程技術(shù)應(yīng)用指導(dǎo)煤礦機(jī)電設(shè)備修理，可以促使對設(shè)備修理工作走出等同恢復(fù)的往復(fù)循環(huán)狀態(tài)，將設(shè)備修理工作提高到一個新的階段。這對發(fā)展中的企業(yè)或研發(fā)實力不足的企業(yè)來說，可以起到節(jié)約研發(fā)成本、加快技術(shù)進(jìn)步步伐，縮短差別和提高競爭力目的。

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