同一种型号的工程机械设备,由于设计水平,制造质量,使用环境以及使用维修单位的技术和管理水平各不相同,其使用寿命会有很大的差别。因此,工程机械的研究,设计,制造,安装直至运行,保养和维修全过程,都有责任为延长机械的寿命作出贡献。
优秀的设计是延长机械设备使用寿命的首要环节。日本提出“设计立业”,遂使日本产品经久耐用,行销全球。在我国的铁路施工现场,主力设备许多是日本产品,根据人体工程学设计的座椅、操纵台、环保型的低噪声发动机,我睛赏心悦目的流线型驾驶室等深受使用都欢迎。要日本日立建机,卡特彼勒-三菱,小松,神户制钢等厂商的设计资料介绍,延长机械使用寿命的主要设计方法是推行可行性设计的维修设计。
日本新卡特彼勒—三菱公司运用负荷分析方法,准确地分析了推土机等施工现场受力部件的应力分析,提出了延长机件寿命的设计(长寿设计),即:①降低面压(机件表面的接触应力),如用螺旋齿代替渐开线齿轮,使重迭系数增大。②分散负荷,如采用三角形必带行走系代替常远见的履带行走系,将驱动轮从常规的触地式移至三角形顶部,与地面脱离接触,使驱动轮从承受的冲击负荷,作业负荷大同度减小。③减少热量,如采用湿式离合器,湿式制动器等,以减少磨擦热。设计时努力改善机械的维修性是延长寿命的有力措施。维修性的定义为:“对系统、设备、机件进行维修的难易程度或性质”。部件或整机的使用寿命和其维修性的好坏有很大关系。日本建机生产厂家认为,如果机械维修性好,易于维修,能够采用“低成本的快速修理”,可使机件经常处于良好的技术状态,一旦出了故障,由于可以低成本快速修理,无需更换新件或新机,这实际上就延长了机械的使用寿命。
所以在设计新机时,必须设法提高其维修性,其主要原则有:①拆装简单化。如采用OPS管接头(O形密封圈接头),分离式链轨节、翻转式驾驶室或发动机罩,间隙可调的铰接结构等。②部件组合化。将零部件设计成便于拆装的组件,如CAT D9L推土机,由于采用了部件组合化设计,比CAT D9H推土机的部件拆装时间减少了60%-75%。③加油集中化。如小松公司生产的大型推土机,将变速器,变矩器等部件的加油口(含油过滤器)、测压点集中布置在一处,驾驶员站在地面就可以同时向上述部件加油和检查油压,免去了爬上爬下的劳累,有利于确保润滑按期进行和防止遗漏。④检查监控化。运用电子和微要技术,对油量,油温,轴温,水温,振动及负荷进行监控,防故障于未然。⑤延长润滑周期。如采用双过滤器使油不易老化;对轻负荷,活动不频繁的杆系铰接部采用含油轴承,实现无油润滑;采用密封润滑式履带等来减少油的老化,泄漏,即延长了润滑周期,减少了维修作业量,又可确保机件处于良好的润滑状态。⑥易损件通用化,对常用的易损件,尽量采用通用件,以减少备件储备,方便备用件采购。⑦随机工具完备。在设计随机工具时应考虑周全。便于驾驶员进行日常维护修理。⑧尽可能从设计上减少维修项目,逐步实现无维修设计。
采用新材料是延长机械设备寿命的有效措施,近年来,材料科学发展迅速,大量高强度,耐磨,抗振和抗冲击的新材实不断地出现,在设计新机时应根据机械性能与工况选用相适应的新材料,以延长其使用寿命。
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