鐵路貨場門式起重機(jī)維修對基于RCM理論的決策研究

【摘要】隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，機(jī)械設(shè)備的日常維護(hù)和售后服務(wù)也已越來越受到機(jī)械制造企業(yè)的重視。起重機(jī)械作為機(jī)電一體化大型復(fù)雜設(shè)備的典型代表，在該方面顯得異常突出，只要其中一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障，都會中斷裝卸作業(yè)，造成很大的經(jīng)濟(jì)損失，甚至導(dǎo)致嚴(yán)重事故，為了確保其設(shè)備的正常運(yùn)行并使其發(fā)揮最佳技術(shù)性能，采用最佳的維修策略顯得異常重要。文中采用RCM理論優(yōu)化了鐵路貨場門式起重機(jī)維修決策，在保障設(shè)備可靠性的同時，可節(jié)約維修資源，提高鐵路貨物裝卸生產(chǎn)的效率和效益。

【關(guān)鍵詞】門式起重機(jī)；RCM；維修決策；研究

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是計算機(jī)技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及機(jī)電液一體化技術(shù)的應(yīng)用，使鐵路貨場門式起重機(jī)向?qū)I(yè)化、集成化、信息化、自動化以及高精度、高價值方向發(fā)展，傳統(tǒng)的維修模式過于依賴主觀和經(jīng)驗(yàn)，容易出現(xiàn)過修或欠修的現(xiàn)象，已不能適應(yīng)現(xiàn)代鐵路貨場門式起重機(jī)的技術(shù)要求。鐵路貨場門式起重機(jī)維修模式的相對滯后，已在一定程度上制約著鐵路裝卸生產(chǎn)力的發(fā)展。因此，將以可靠性為中心的維修 （Reliability Cen—tered Maintenance，簡稱 RCM）理論應(yīng)用于鐵路貨場門式起重機(jī)的維修決策，以充分利用維修資源，降低維修成本，提高生產(chǎn)效率和效益。

RCM是目前國際上流行的、用以確定設(shè)備預(yù)防性維修工作、優(yōu)化維修制度的一種系統(tǒng)工程方法，也是發(fā)達(dá)國家軍隊及工業(yè)部門制定軍用裝備和設(shè)備預(yù)防性維修大綱的首選方法。RCM 的基本原則是以最少的資源消耗保持裝備固有可靠性和安全性，其基本思路是：對設(shè)備進(jìn)行功能與故障分析，明確設(shè)備各故障的后果；用規(guī)范化的邏輯決斷方法確定各故障的預(yù)防性維修對策；通過現(xiàn)場故障數(shù)據(jù)統(tǒng)計、專家評估、定量化建模等手段，在保證設(shè)備安全和完好的前提下，以維修停機(jī)損失最小為目標(biāo)對設(shè)備的維修策略進(jìn)行優(yōu)化，最終達(dá)到提高設(shè)備可靠性、降低維修成本的目的。RCM體現(xiàn)了按需維修的思想。

1、門式起重機(jī)的故障模式及影響分析

為了解鐵路貨場門式起重機(jī)的組成以及各組成部分之間的關(guān)系，篩選出重要的部件進(jìn)行故障模式及影響分析，需要對其結(jié)構(gòu)層次進(jìn)行分析。鐵路貨場門式起重機(jī)的結(jié)構(gòu)自上而下可以分為設(shè)備、系統(tǒng)、子系統(tǒng)、組件和零部件等5個層次。

鐵路貨場門式起重機(jī)包含運(yùn)行機(jī)構(gòu)、金屬結(jié)構(gòu)、電氣系統(tǒng)和安全保護(hù)裝置等系統(tǒng)。其中，運(yùn)行機(jī)構(gòu)包括大車機(jī)構(gòu)、小車機(jī)構(gòu)和起升機(jī)構(gòu)相互協(xié)作，以完成起重吊裝動作。大車機(jī)構(gòu)和小車機(jī)構(gòu)是走行機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)貨物的水平位移；起升機(jī)構(gòu)是起重機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)貨物的垂向位移。在起吊運(yùn)行過程中，起升機(jī)構(gòu)的各零部件要承受較大的載荷沖擊，故起升機(jī)構(gòu)相關(guān)零部件的可靠性是關(guān)鍵。

起升機(jī)構(gòu)的零部件主要包括電動機(jī)、聯(lián)軸器、減速器、卷筒、定滑輪組、制動器、鋼絲繩和吊鉤等。其中，制動器、鋼絲繩和吊鉤被稱為門式起重機(jī)的 3個重要部件 ，因?yàn)槠涔ぷ髦谐惺苋康牡踔剌d荷及其沖擊，三者中任何一個發(fā)生故障都可能直接造成貨物的掉落，導(dǎo)致貨物、載具損壞，甚至相關(guān)作業(yè)人員的人身傷亡，后果嚴(yán)重。

起升制動器既是工作裝置又是安全裝置，在門式起重機(jī)的作業(yè)中，要求起升制動器對系統(tǒng)發(fā)出的控制指令能做出快速、準(zhǔn)確的反應(yīng)，確保系統(tǒng)正常運(yùn)行，從而滿足控制系統(tǒng)功能要求。鐵路貨場門式起重機(jī)的起升制動器通常為瓦塊式制動器，分為直流電磁鐵式制動器和交流電力液壓推桿式制動器 2種。起 升制動器主要用來使吊鉤（貨物）減速停止，或保持懸停在半空。當(dāng)需要開閘或制動時，通過電磁鐵吸、放或液壓油泵的起動、停止，將制動彈簧的彈力壓緊或釋放，使制動瓦塊離開制動輪或貼合夾在制動輪上，達(dá)到開閘或制動的要求。

通過調(diào)研分析鐵路貨場門式起重機(jī)技術(shù)資料和現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境，從設(shè)計、制造、運(yùn)行、維護(hù)、管理以及使用環(huán)境等多個角度研究分析起升制動器的故障成因，起升制動器不能打開，有以下原因：

1）活動關(guān)節(jié)被卡??；2）主彈簧張力過大；3）制動瓦塊被制動輪上污垢粘??；4）電磁線圈斷線或燒壞；5）電磁鐵吸力不足。

2、RCM 維修對門式起重機(jī)的決策

鐵路貨場門式起重機(jī)的維修方式可分為事后維修、預(yù)防維修和改進(jìn)維修，預(yù)防性維修又包括定期維修、狀態(tài)維修。定期維修指按照一定的周期對零部件進(jìn)行維護(hù)或更換；狀態(tài)維修指對零部件進(jìn)行實(shí)時在線監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)隱蔽故障，防止故障進(jìn)一步發(fā)展。如果事后維修和預(yù)防維修都不可行，則需要進(jìn)行改造、升級、提高其可靠性、可監(jiān)測性以及可維護(hù)性。

確定了鐵路貨場門式起重機(jī)關(guān)鍵部件的每一個故障模式的故障后果，綜合故障規(guī)律和維修方式的可靠性、經(jīng)濟(jì)性、技術(shù)可行性的考慮，進(jìn)行維修方式的決策。

對于產(chǎn)出隱蔽性后果的故障模式，依次按照狀態(tài)維修、視情維修和定期維修的順序進(jìn)行判斷決策 ，決策后如果上述預(yù)防性維修均達(dá)不能有效降低故障率、提高可靠性，則需要進(jìn)行改進(jìn)維修；由于故障明顯易辨且后果不嚴(yán)重，如果事后維修更經(jīng)濟(jì)則選擇事后維修，否則需要綜合考慮技術(shù)可行性和經(jīng)濟(jì)性，依次按照狀態(tài)維修、視情維修和定期維修的順序進(jìn)行決策，確定預(yù)防性維修方式。

制動輪或制動瓦塊磨損嚴(yán)重，會導(dǎo)致起升制動器剎不住卷筒，故其導(dǎo)致的功能失效是明顯易辨的。剎不住卷筒將可能直接造成貨物的掉落，造成相關(guān)作業(yè)人員的傷亡、貨物或車輛的損壞，故會產(chǎn)生安全性后果。鐵路貨場門式起重機(jī)制動輪和制動瓦塊的磨損，目前已有比較成熟的技術(shù)手段可進(jìn)行實(shí)時在線監(jiān)測、預(yù)警，甚至是自動補(bǔ)償，當(dāng)監(jiān)測到制動輪和制動瓦塊的磨損超出預(yù)先設(shè)置的閾值范圍時，可主動提示相關(guān)人員進(jìn)行更換，避免磨損過大造成起升制動器失效。因此，該故障原因維修方式推薦采用狀態(tài)維修。

結(jié)語：

基于 RCM理論分析了鐵路貨場門式起重機(jī)的結(jié)構(gòu)層次， RCM體現(xiàn)了按需維修的思想，針對每個故障原因進(jìn)行具體的維修決策，避免過修和欠修，在保障鐵路貨場門式起重機(jī)可靠性的同時，可節(jié)約維修資源，提高鐵路貨物裝卸生產(chǎn)的效率和效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]張彥慶.鐵路門式起重機(jī)維修保養(yǎng)制度的改革[J].起重運(yùn)輸機(jī)械，2004（10）：1—3.

[2]唐方雄，丁克勤.起重機(jī)械以可靠性為中心的維修（RCM）策略初探[C].第一屆全國起重機(jī)械安全健康管理技術(shù)研討會，2015.

[3]劉進(jìn)軍，陳希通.門式起重機(jī)制動器的檢查及常見故障排除[J].鐵道貨運(yùn)，2009（7）：42，43.

[4]陳洪根.設(shè)備維修方式分配邏輯決斷模型的改進(jìn)[J].機(jī)床與液壓，2011（9）：148—150.