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《機(jī)械雜志》2014年第六期
1故障現(xiàn)象及原因分析
1.1故障現(xiàn)象出廠實(shí)驗(yàn)中某款汽車(chē)起重機(jī)在中長(zhǎng)臂超載10%工況下出現(xiàn)回轉(zhuǎn)異響情況,故障率高達(dá)40%,疑為結(jié)構(gòu)件開(kāi)裂,存在重大安全隱患,需迅速檢修并排除故障。
1.2故障原因分析從聲音的來(lái)源看,憑經(jīng)驗(yàn)感官判斷以下三個(gè)位置(部件)存在異響的可能:(1)轉(zhuǎn)臺(tái)焊接體內(nèi)部腔體;(2)回轉(zhuǎn)支承內(nèi)部;(3)車(chē)架回轉(zhuǎn)支承連接處下腔體。由于具體位置不能確定,需要用專(zhuān)用儀器進(jìn)行測(cè)量,需對(duì)各個(gè)懷疑部件逐個(gè)分析排查,打算從“人機(jī)料法環(huán)”等要素入手,找到故障的根源,在生產(chǎn)中及時(shí)消除隱患。“人機(jī)料法環(huán)”是對(duì)全面質(zhì)量管理理論中的五個(gè)影響產(chǎn)品質(zhì)量的主要因素的簡(jiǎn)稱。人,指制造產(chǎn)品的人員;機(jī),指制造產(chǎn)品所用的設(shè)備;料,指制造產(chǎn)品所使用的原材料;法,指制造產(chǎn)品所使用的方法;環(huán),指產(chǎn)品制造過(guò)程中所處的環(huán)境。大凡想要提高產(chǎn)品質(zhì)量或者排查故障產(chǎn)生的原因,無(wú)一不能從人、機(jī)、料、法、環(huán)五要素找到原因并給予解決。通過(guò)人機(jī)料法環(huán)五個(gè)方面對(duì)故障進(jìn)行分析和排查,總結(jié)出各個(gè)方面的影響因素,如圖2所示。將故障因素按實(shí)施難度、重要性、緊急性、是否要因四個(gè)維度按1、3、5分進(jìn)行測(cè)評(píng)處理,測(cè)評(píng)結(jié)果如表1所示,對(duì)每一個(gè)故障因素進(jìn)行控制并跟蹤對(duì)策實(shí)施情況。對(duì)測(cè)評(píng)結(jié)果最重要前三位:局部強(qiáng)度不足、安裝面平面度達(dá)不到要求、擰緊順序規(guī)定不詳盡等進(jìn)行重點(diǎn)分析和控制。
1.2.1安裝平面度達(dá)不到要求故障分析轉(zhuǎn)臺(tái)焊接體回轉(zhuǎn)支承安裝面采用五面體加工中心進(jìn)行加工,機(jī)床的加工精度滿足設(shè)計(jì)的要求,判斷平面度達(dá)不到要求的主要原因在于轉(zhuǎn)臺(tái)焊接體裝夾位置不合理,如圖3所示。原加工回轉(zhuǎn)支承安裝面時(shí)壓緊點(diǎn)與支承點(diǎn)位置差距較遠(yuǎn),裝夾受力后轉(zhuǎn)臺(tái)焊接體會(huì)產(chǎn)生彈性變形,加工完成釋放預(yù)緊力后轉(zhuǎn)臺(tái)焊接體會(huì)出現(xiàn)回彈現(xiàn)象,造成平面度不足。為了避免此彈性變形的影響,將壓緊點(diǎn)設(shè)置在支承點(diǎn)正上方,如圖4所示,減少因裝夾前后引發(fā)的變形。對(duì)策實(shí)施后回轉(zhuǎn)支承安裝面的平面度由原來(lái)的0.21提升至0.06。2.2.2擰緊順序規(guī)定不詳故障分析裝配之初起重機(jī)螺栓的擰緊順序是在無(wú)序中進(jìn)行的,這種無(wú)序性可能導(dǎo)致螺栓的受力不均勻。根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,對(duì)螺栓進(jìn)行編號(hào),重新嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定順序完成擰緊動(dòng)作,保證螺栓受力是均勻合理的。圖5為編號(hào)螺栓,表2為螺栓擰緊順序。
1.2.3轉(zhuǎn)臺(tái)局部強(qiáng)度不足故障分析轉(zhuǎn)臺(tái)焊接體下部主要是箱型結(jié)構(gòu),如果存在強(qiáng)度不足情況,焊接體內(nèi)部筋板會(huì)出現(xiàn)較大變形,隨著應(yīng)力的釋放會(huì)引起噪聲并通過(guò)箱體放大、釋放出來(lái)。通過(guò)patran有限元分析軟件計(jì)算中長(zhǎng)臂超載10%工況下的轉(zhuǎn)臺(tái)焊接體受力情況,如圖6所示,轉(zhuǎn)臺(tái)焊接體后下側(cè)局部應(yīng)力達(dá)到532MPa,遠(yuǎn)大于轉(zhuǎn)臺(tái)焊接體材料HG785許用應(yīng)力[σs]=410MPa。為了引證有限元分析的正確性,用PULS彈性波測(cè)試系統(tǒng)在相同工況下進(jìn)行測(cè)試,確定高應(yīng)力區(qū)域位于轉(zhuǎn)臺(tái)焊接體的后下側(cè),如圖7所示,測(cè)試結(jié)果與有限元結(jié)果分析一致。對(duì)高應(yīng)力區(qū)域進(jìn)行局部加強(qiáng)后再次進(jìn)行有限元分析,其峰值由原來(lái)的523MPa降低至280MPa,并對(duì)此處應(yīng)力用動(dòng)態(tài)應(yīng)力測(cè)試儀在中長(zhǎng)臂超載10%工況下進(jìn)行起升、回轉(zhuǎn)、下落一個(gè)完整的工作循環(huán),檢測(cè)到最高應(yīng)力為216MPa。按照表1中“人機(jī)料法環(huán)”法對(duì)每一個(gè)故障因素進(jìn)行控制并跟蹤對(duì)策實(shí)施情況,經(jīng)檢測(cè),起重機(jī)在中長(zhǎng)臂超載10%工況下仍然出現(xiàn)回轉(zhuǎn)異響情況。而對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)焊接體局部加強(qiáng)后,對(duì)車(chē)輛進(jìn)行回轉(zhuǎn)發(fā)響測(cè)試,故障消除。
2結(jié)論
通過(guò)“人機(jī)料法環(huán)”法進(jìn)行轉(zhuǎn)臺(tái)異響故障檢測(cè)和排查,最終確定故障是因?yàn)檗D(zhuǎn)臺(tái)局部強(qiáng)度不足引起的,通過(guò)局部加強(qiáng)有效的解除了這一問(wèn)題,并在后續(xù)的生產(chǎn)裝配中有效的借鑒該經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行結(jié)構(gòu)改良,避免同一問(wèn)題的發(fā)生。本文提出了工程機(jī)械車(chē)輛故障排除方法和故障檢查的一般方法和經(jīng)驗(yàn),對(duì)于確保工程車(chē)輛高效、安全、長(zhǎng)周期的運(yùn)行提供了些保證,避免了經(jīng)濟(jì)損失和安全事故的發(fā)生,創(chuàng)造了一定的經(jīng)濟(jì)效應(yīng),同時(shí)對(duì)于機(jī)械工程人員及維修人員亦有技術(shù)參考價(jià)值。
作者:鄭紅李安強(qiáng)單位:湖南機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院三一重工