煤礦裝備通用互換性的研究

邊 越

（同煤集團(tuán)機(jī)電管理處， 山西 大同 037003）

引言

同煤集團(tuán)各采區(qū)點(diǎn)多面廣，使用的綜采設(shè)備也種類繁多，為了方便集團(tuán)內(nèi)部相互調(diào)劑，減少備品備件的管理難度，降低維護(hù)成本，提高管理效率，方便一線員工的使用，特對(duì)刮板運(yùn)輸機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)、皮帶運(yùn)輸機(jī)做了統(tǒng)一規(guī)范的要求。該要求明確了設(shè)備的加工規(guī)格、樣式、型號(hào)。能夠在今后逐步降低集團(tuán)設(shè)備維護(hù)成本、管理成本。

1 研究過(guò)程及創(chuàng)新點(diǎn)

1.1 通用互換要求推廣前后的比較

1.1.1 2012年以前同煤集團(tuán)設(shè)備使用情況

在通用互換性要求提出以前，根據(jù)中標(biāo)規(guī)則，集團(tuán)購(gòu)買的綜采設(shè)備均為同廠家不同型號(hào)的設(shè)備。而且是同一廠家同一型號(hào)的設(shè)備，第一年和第二年的設(shè)備也會(huì)有所不同。這樣導(dǎo)致的結(jié)果是同一型號(hào)的不同廠家的設(shè)備，其備品備件要分別購(gòu)買兩次，在集團(tuán)總庫(kù)、二級(jí)單位庫(kù)房、一線工作面都要成倍保存零部件。

導(dǎo)致設(shè)備差異的原因：設(shè)備生產(chǎn)廠家不同；同一廠家不同批次的設(shè)備不同；產(chǎn)品技術(shù)升級(jí)尺寸產(chǎn)生變化。

以綜采設(shè)備中的刮板輸送機(jī)舉例。

2012年以前，集團(tuán)從A廠購(gòu)得型號(hào)為764/132的轉(zhuǎn)載機(jī)a，在α礦使用[1]。第二年又從B廠購(gòu)得型號(hào)764/132的轉(zhuǎn)載機(jī)b,在β礦使用，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間使用后α礦需要型號(hào)a的轉(zhuǎn)載機(jī)的鏈輪組件。此時(shí)α礦只能從本礦的設(shè)備庫(kù)中調(diào)用，或從集團(tuán)總庫(kù)中調(diào)用。在集團(tuán)總庫(kù)中存有A廠的轉(zhuǎn)載機(jī)和B廠轉(zhuǎn)載機(jī)的鏈輪組件。兩種部件只能按廠家的差別發(fā)給α礦。也不能從臨近α礦的β礦調(diào)撥該種部件。圖1所示為A廠鏈輪組件的運(yùn)動(dòng)拓?fù)洹?/p>

從圖1和表1可以看出，該設(shè)備在5個(gè)存有地點(diǎn)的3個(gè)中運(yùn)動(dòng)，沒有實(shí)現(xiàn)物資的全流通。而且同一型號(hào)設(shè)備的零部件要成倍存有，如果使用的礦增多，則相應(yīng)成倍增加。設(shè)備的管理成本、調(diào)用成本也會(huì)相應(yīng)成倍增加。

1.1.2 2012年以后同煤集團(tuán)設(shè)備使用情況

在2012年以后同煤集團(tuán)推行通用互換標(biāo)準(zhǔn)之后，廠家和廠家之間的加工圖紙統(tǒng)一，在不違反招標(biāo)規(guī)則的同時(shí)保證了設(shè)備的通用互換性。

還以A廠的764/132轉(zhuǎn)載機(jī)的鏈輪組件舉例。A廠的764/132轉(zhuǎn)載機(jī)的鏈輪組件與B廠的764/132轉(zhuǎn)載機(jī)的鏈輪組件通用互換。其運(yùn)動(dòng)拓?fù)鋱D見下頁(yè)圖2。

圖1 執(zhí)行互換要求前設(shè)備零部件運(yùn)動(dòng)拓?fù)鋱D

表1 執(zhí)行互換要求前764/132轉(zhuǎn)載機(jī)鏈輪組件在集團(tuán)、α礦、β礦的設(shè)備存有情況

從圖2和表2（見下頁(yè)）可以看出，鏈輪組件可以在5個(gè)保存地點(diǎn)的5個(gè)中流通，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的全流通。設(shè)備配件保有量相比之前少了2個(gè)。隨著該種設(shè)備使用的礦數(shù)的增多，保有量也會(huì)相應(yīng)減少。而且該種設(shè)備可在礦與礦間、庫(kù)房與庫(kù)房間靈活調(diào)配。降低設(shè)備管理成本和設(shè)備的調(diào)用成本。

1.2 綜采運(yùn)輸設(shè)備通用規(guī)范的制定

為提高綜采設(shè)備的通用互換性，自2012年起，同煤集團(tuán)要求購(gòu)置的同型號(hào)刮板輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)、自移機(jī)尾和 DSJ800/2×40、DSJ1000/160，兩種帶式輸送機(jī)必須按照配套圖紙及同煤集團(tuán)提供的圖紙進(jìn)行加工制造。為進(jìn)一步加強(qiáng)綜采設(shè)備通用互換性，2017年要求制造廠家在滿足統(tǒng)一圖紙的前提下，對(duì)刮板輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)、自移機(jī)尾、皮帶輸送機(jī)必須做到通用互換[2]。

圖2 執(zhí)行互換要求后設(shè)備零部件運(yùn)動(dòng)拓?fù)?/p>

表2 執(zhí)行互換要求后764/132轉(zhuǎn)載機(jī)鏈輪組件在集團(tuán)、α礦、β礦的設(shè)備存有情況

1.2.1 轉(zhuǎn)載機(jī)、刮板機(jī)、自移機(jī)尾的通用互換性要求的制定

為了保證設(shè)備的質(zhì)量和通用互換性，需要進(jìn)行審查、選優(yōu)設(shè)備的圖紙。期間，與同煤集團(tuán)有合作關(guān)系的刮板運(yùn)輸機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、電機(jī)、減速機(jī)生產(chǎn)廠家(中煤張家口煤礦機(jī)械有限責(zé)任公司、山西煤礦機(jī)械制造股份有限公司、淮南久益采礦設(shè)備有限責(zé)任公司、寧夏天地重型裝備科技有限公司、山西鑫拓煤機(jī)設(shè)備制造有限公司、陽(yáng)煤忻州通用機(jī)械有限責(zé)任公司、大同煤礦集團(tuán)機(jī)電裝備同比公司、大同虹云煤機(jī)有限責(zé)任公司、山西維達(dá)機(jī)械制造有限公司)的專家、同煤集團(tuán)設(shè)備使用的單位的專家對(duì)圖紙進(jìn)行了詳細(xì)的審查擇優(yōu)選擇。其中審核的圖紙數(shù)量巨大，按套可分為四類。分別是刮板輸送機(jī)（電機(jī)、減速器、摩擦限距器、鏈輪組件、中部槽、鏈條、刮板、槽間啞鈴銷等）；轉(zhuǎn)載機(jī)（電機(jī)、減速器、鏈輪組件、鏈條、刮板、轉(zhuǎn)載機(jī)與自移機(jī)尾聯(lián)接卡環(huán)等）；破碎機(jī)（電機(jī)、減速器、液力偶合器、錘軸組件）；自移機(jī)尾。

1.2.2 膠帶輸送機(jī)通用互換要求的制定

由于膠帶輸送機(jī)的特殊性，為了保證設(shè)備的質(zhì)量和通用互換性，與同煤有合作關(guān)系的廠家（唐山冶金礦山機(jī)械廠、中煤科工集團(tuán)上海有限公司、寧夏天地西北煤機(jī)有限公司、山西煤礦機(jī)械制造股份有限公司：張權(quán)、山西隆達(dá)煤礦機(jī)械制造股份有限公司、大同煤礦集團(tuán)機(jī)電裝備科大機(jī)械有限公司、臥龍電氣南陽(yáng)防爆集團(tuán)股份有限公司、佳木斯電機(jī)股份有限公司、山西聚全恒電器有限公司）的專家、同煤集團(tuán)設(shè)備使用單位的專家對(duì)大量的圖紙進(jìn)行了優(yōu)化和取舍，并制定了如下規(guī)范，并建立了設(shè)備選用數(shù)據(jù)表格：本規(guī)范對(duì)1 000 mm、1 200 mm、1 400 mm、1 600 mm四種帶寬，250 kW、400 kW、500 kW、630 kW、800 kW、1 120 kW六擋功率皮帶機(jī)的傳動(dòng)滾筒、改向滾筒、驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行分類統(tǒng)一。其中傳動(dòng)滾筒規(guī)定為20種規(guī)格。改向滾筒規(guī)定為48種規(guī)格。驅(qū)動(dòng)電機(jī)規(guī)定為15種規(guī)格。

因皮帶機(jī)運(yùn)行工況千差萬(wàn)別，按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定種類繁多。為了減少備件儲(chǔ)備，加強(qiáng)通用互換性，對(duì)相近規(guī)格進(jìn)行合并。在設(shè)備選型設(shè)計(jì)時(shí)，如計(jì)算結(jié)果在規(guī)定的兩擋之間，選型按高擋執(zhí)行。

傳動(dòng)滾筒技術(shù)規(guī)范：傳動(dòng)滾筒參照《傳動(dòng)滾筒選擇表》，保證通用互換。改向滾筒技術(shù)規(guī)范：改向滾筒參照機(jī)電處《改向滾筒選擇表》，保證通用互換。驅(qū)動(dòng)電機(jī)技術(shù)規(guī)范：驅(qū)動(dòng)電機(jī)參照《皮帶機(jī)配套電機(jī)安裝尺寸表》，保證通用互換。

本規(guī)范規(guī)定了一般工況下通用電機(jī)及滾筒的選用范圍，特殊工況下超出此規(guī)范的由帶式輸送機(jī)廠家另行設(shè)計(jì)。

1.3 通用規(guī)范的意義

1.3.1 提高設(shè)備管理效率

在集團(tuán)內(nèi)部，不同的使用單位所用的設(shè)備因訂購(gòu)年代不同、生產(chǎn)廠家不同、同一廠家同一型號(hào)的設(shè)備的改進(jìn)等原因，導(dǎo)致同一型號(hào)綜采設(shè)備的溜槽、電機(jī)、減速機(jī)、鏈輪組件、連接盤、過(guò)渡段、刮板、鏈條、滾筒等不通用互換，迫使各使用單位備有大量同一型號(hào)設(shè)備的不同廠家，不同改進(jìn)型的易損件的備品備件。通過(guò)通用互換要求的推進(jìn)可以逐漸使同一型號(hào)的設(shè)備甚至不同型號(hào)設(shè)備的相同部位的零件統(tǒng)一，減少設(shè)備管理部門、機(jī)電技術(shù)部門的勞動(dòng)量，方便零部件在井上、井下、集團(tuán)內(nèi)部快速準(zhǔn)確流動(dòng)。

1.3.2 減少備品備件的儲(chǔ)備與成本

一臺(tái)設(shè)備的備品備件，一般在工作面?zhèn)溆幸坏絻蓚€(gè)，在庫(kù)房備有兩到三個(gè)。如果同一型號(hào)的設(shè)備在兩個(gè)不同的工作面同時(shí)使用，則備品備件可相應(yīng)減少。在不影響使用的條件下可縮小備件的數(shù)量。隨著通用互換性要求的逐步推進(jìn)，這種節(jié)約成本的方式將越來(lái)越顯示出其效益。

1.3.3 提高設(shè)備的產(chǎn)品質(zhì)量

統(tǒng)一要求一方面提升了綜采設(shè)備的統(tǒng)一程度，同時(shí)對(duì)綜采設(shè)備的采購(gòu)提出了更高的要求，迫使煤機(jī)企業(yè)做精做細(xì)，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

創(chuàng)新點(diǎn)：提高設(shè)備管理效率；節(jié)省備件成本；降低一線機(jī)電管理勞動(dòng)強(qiáng)度。

2 應(yīng)用舉例

2.1 刮板輸送機(jī)電機(jī)減速機(jī)連接盤的通用互換

通用互換的規(guī)定中將同一型號(hào)的刮板輸送機(jī)電機(jī)減速機(jī)的連接斷面進(jìn)行了統(tǒng)一。同種型號(hào)的電機(jī)減速機(jī)的罩筒接口尺寸是一致的。不同廠家生產(chǎn)的刮板輸送機(jī)、電機(jī)、減速機(jī)、連接盤是有完全互換的可能性的。連接盤的配合長(zhǎng)度只要達(dá)到罩筒磁口盤之間的長(zhǎng)度，連接盤就可以通用互換。

2.2 刮板輸送機(jī)中部槽的通用互換

通用互換要求了刮板輸送機(jī)的接口斷面尺寸。不同生產(chǎn)廠家或同一生產(chǎn)廠家同種型號(hào)的刮板輸送機(jī)的中部槽在齒軌座到槽中心線的位置一般不同。該尺寸與采煤工作面的斷面有關(guān)。但改變齒軌座的位置相對(duì)容易。同種型號(hào)的刮板輸送機(jī)只要通過(guò)改變齒軌座的相對(duì)位置就可以通用互換。

2.3 鏈輪組件的通用互換

鏈輪組件是刮板輸送機(jī)和轉(zhuǎn)載機(jī)上的易損部件。同一型號(hào)的機(jī)器，鏈輪組件的穩(wěn)釘位置、花鍵齒數(shù)、排間距一致一般就可通用互換。

2.4 皮帶機(jī)滾筒的通用互換

皮帶輸送機(jī)上的滾筒因其傳遞功率不同，雖然外形尺寸一致可以互換安裝，但不一定能滿足使用要求。為了使?jié)L筒在外形尺寸一致的情況下可以滿足通用互換要求又能滿足使用需要，要求主機(jī)廠家在選用滾筒時(shí)使用同一擋上可承載載荷最大的滾筒選型。雖然這樣犧牲了一定的經(jīng)濟(jì)性，但其通用互換性的增強(qiáng)可以降低備品備件的數(shù)量，總體可降低設(shè)備的購(gòu)置成本。

3 社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益

2013年按照“同一型號(hào)、統(tǒng)一圖紙”的原則與制造單位合作對(duì)75部（臺(tái)）刮板機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)、皮帶機(jī)進(jìn)行了設(shè)備通用互換，降低了備品備件儲(chǔ)備，減少了資金占用。資金3 200萬(wàn)元。

2014年94臺(tái)采掘設(shè)備推行設(shè)備間的通用互換，降低設(shè)備儲(chǔ)備資金4 300萬(wàn)元。

2015年對(duì)89臺(tái)/套采掘設(shè)備實(shí)現(xiàn)了通用互換，降低了設(shè)備儲(chǔ)備資金。資金3 700萬(wàn)元。

2016年對(duì)14部刮板機(jī)、8部轉(zhuǎn)載機(jī)、8臺(tái)破碎機(jī)、3套自移機(jī)尾、26部皮帶機(jī)進(jìn)行統(tǒng)一圖樣加工制造，實(shí)現(xiàn)了通用互換。降低設(shè)備配件費(fèi)用2 300萬(wàn)元。

2017年，對(duì)63臺(tái)/套采掘設(shè)備實(shí)現(xiàn)了通用互換，降低備品備件儲(chǔ)備費(fèi)用2 460萬(wàn)元。

截至2017年通用互換性要求已經(jīng)節(jié)約資金1.596億元。

4 存在問題及推廣應(yīng)用前景

通用互換性只是對(duì)于用量大、使用普遍的設(shè)備，對(duì)于一些特殊工況需要特殊設(shè)計(jì)的設(shè)備和零部件則不要求其通用互換性，因其使用數(shù)量少，與其他設(shè)備沒有通用互換的意義。比如礦井的主運(yùn)輸皮帶機(jī)，其滾筒、電機(jī)、減速機(jī)都是經(jīng)過(guò)特殊設(shè)計(jì)的，而且一個(gè)礦井只有一臺(tái)或一部，要求其與其他礦井的皮帶機(jī)通用互換是不現(xiàn)實(shí)的。又如工作面加長(zhǎng)的刮板運(yùn)輸機(jī)，為了保證運(yùn)力同時(shí)滿足設(shè)備的裝配需求，其電機(jī)、減速機(jī)、鏈輪軸組、鏈條也是進(jìn)過(guò)特殊設(shè)計(jì)的。即使同樣型號(hào)的設(shè)備由于使用條件的限制，其局部零件也不能通用互換。比如刮板運(yùn)輸機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)的舌板、分鏈器和刮板運(yùn)輸機(jī)的過(guò)渡槽。所以設(shè)備通用互換性的研究需要理論和現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)結(jié)合，根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)備零部件的組織使用。比如同樣型號(hào)的皮帶運(yùn)輸機(jī)由于其運(yùn)輸距離不同，改向滾筒的安裝尺寸雖然相同，但是運(yùn)輸距離長(zhǎng)載荷大的皮帶輸送機(jī)的滾筒其強(qiáng)度要大于運(yùn)力小的。這樣運(yùn)力大的運(yùn)輸機(jī)的零部件可以在運(yùn)力小的皮帶運(yùn)輸機(jī)上使用，但反過(guò)來(lái)則需要理論論證后使用。

設(shè)備的通用互換性研究是一個(gè)長(zhǎng)期和變化的過(guò)程，當(dāng)某種設(shè)備成為主流時(shí)，新的通用互換性研究會(huì)同步跟進(jìn)。老舊設(shè)備因使用較少逐漸喪失通用互換的需求。新設(shè)備剛進(jìn)入應(yīng)用時(shí)的一段時(shí)間通用互換性的要求也較低。通用互換是對(duì)主流大量設(shè)備的通用互換。