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工程機(jī)械使用壽命探討
道路施工機(jī)械設(shè)備，由于設(shè)計(jì)水平，制造質(zhì)量，使用環(huán)境以及使用單位的維修技術(shù)和管理水平不同，同一型號的設(shè)備，其使用壽命的長短有很大的差別。筆者從事工程機(jī)械維修管理工作幾十年，根據(jù)自己多年的工作經(jīng)驗(yàn)和感受，從工程機(jī)械的研究、設(shè)計(jì)制造、安裝和使用、保養(yǎng)和維修全過程，談一談合理延長機(jī)械使用壽命應(yīng)采取的必要措施和提高管理水平，以保證工程機(jī)械正常使用壽命，發(fā)揮其應(yīng)有的效益。
1 設(shè)計(jì)方面的優(yōu)劣對工程機(jī)械壽命的影響
1.1 為保證應(yīng)有的使用壽命，應(yīng)該采取的優(yōu)化設(shè)計(jì)
優(yōu)秀的設(shè)計(jì)是延長機(jī)械使用壽命的首要環(huán)節(jié)。日本、美國等發(fā)達(dá)的工業(yè)化國家提出“設(shè)計(jì)立業(yè)”的思路，采取多方論證設(shè)計(jì)的優(yōu)劣，選擇最佳優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，這樣，使得他們的產(chǎn)品經(jīng)久耐用，高效低耗，從而占領(lǐng)全球主要施工機(jī)械銷售市場。我國的大型施工項(xiàng)目中的主要土石方工程用機(jī)械設(shè)備主要是采用以上發(fā)達(dá)國家進(jìn)口產(chǎn)品，這些設(shè)備外觀新穎、操作舒適、性能先進(jìn)、經(jīng)久耐用。他們根據(jù)人體工程學(xué)設(shè)計(jì)的座椅、操縱臺、環(huán)保型的低噪聲發(fā)動機(jī)，超前的流線型機(jī)身和駕駛舒適感，具有良好的機(jī)械性能和人性化設(shè)計(jì)，深受機(jī)駕人員的歡迎。例如：美國卡特彼勒公司、日本小松公司生產(chǎn)的液壓挖掘機(jī)等深受使用者的歡迎。根據(jù)日本小松、神戶制鋼等廠商的產(chǎn)品設(shè)計(jì)資料分析，為保證機(jī)械設(shè)計(jì)使用壽命，其方法主要是推行可行性設(shè)計(jì)和維修方便設(shè)計(jì)。而美國卡特彼勒公司運(yùn)用負(fù)荷分析方法，準(zhǔn)確地分析了挖掘機(jī)、推土機(jī)在施工中受力部件的應(yīng)力，提出了延長機(jī)件壽命的設(shè)計(jì)(長壽設(shè)計(jì))，其思路是：第一，降低面壓(機(jī)件表面的接觸應(yīng)力)，例如用螺旋齒輪代替漸開線齒輪，使齒輪重迭系數(shù)大增;第二，分散負(fù)荷，推土機(jī)采用三角布置履帶行走系代替?zhèn)鹘y(tǒng)的平行布置履帶行走系，將驅(qū)動輪從常規(guī)的觸地式移至三角形頂部，與地面脫離接觸，使驅(qū)動輪承受的沖擊負(fù)荷、作業(yè)負(fù)荷、泥土帶進(jìn)履帶傳動副阻力大幅度減小;第三，減磨設(shè)計(jì)，如采用濕式離合器、濕式制動器等，以減少磨擦損失，提高機(jī)械傳動效率和能量利用率。由于他們成功的優(yōu)化設(shè)計(jì)，使其產(chǎn)品投放市場以后具有很強(qiáng)的競爭力和較高的市場占有率。
1.2 維修保養(yǎng)方面的設(shè)計(jì)考慮
日立建機(jī)認(rèn)為，如果機(jī)械維修性好，易于維修，能夠采用“低成本的快速修理”，可使機(jī)件經(jīng)常處于良好的技術(shù)狀態(tài)。這樣設(shè)計(jì)的施工機(jī)械，在工作過程中，一旦出現(xiàn)了故障，由于可以低成本快速修理，無需更換新部件總成，這實(shí)際上就延長了機(jī)械的使用壽命、提高了機(jī)械完好率、降低了機(jī)械的使用成本。因此，要在傳統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上應(yīng)著重考慮以下幾方面因素，方便維修。
一是拆裝簡單化，使維修工作空間方便和人性化。例如采用OPS管接頭，分離式鏈軌節(jié)、翻轉(zhuǎn)式駕駛室和發(fā)動機(jī)罩，間隙可調(diào)的鉸接結(jié)構(gòu)等;二是部件組合化，將零部件設(shè)計(jì)成便于拆裝的組件，例如CATD9L推土機(jī)，由于采用了部件組合化設(shè)計(jì)，比CATD9H推土機(jī)的部件拆裝時間減少;三是加注潤滑油集中化，如日本小松公司生產(chǎn)的推土機(jī)，將變速器，變矩器等部件的加油口(含油過濾器)、測壓點(diǎn)集中布置在一處，駕駛員站在地面就可以同時向上述部件加油和檢查油平面，免去了爬上爬下的勞累，有利于確保潤滑按期進(jìn)行和防止檢查部位遺漏;四是密封加注液壓油，完全避免了施工環(huán)境的風(fēng)沙和其他雜質(zhì)等有害分子進(jìn)入液壓油內(nèi)，例如：美國生產(chǎn)的BARTMIL160瀝青路面銑刨機(jī)，設(shè)計(jì)了密封加注液壓油的裝置，保證了注入液壓系統(tǒng)油的清潔;五是檢查電子監(jiān)控化，運(yùn)用電子傳感技術(shù)，對油量、油溫、軸溫、水溫、振動及負(fù)荷進(jìn)行監(jiān)控，防故障于未然;六是延長潤滑周期，如采用雙過濾器使油不易老化，對輕負(fù)荷、活動不頻繁的桿系鉸接部位采用含油軸承，實(shí)現(xiàn)理想潤滑;采用密封潤滑等來減少油的老化，泄漏，既延長了潤滑周期，減少了維修作業(yè)量，又可確保機(jī)件處于良好的潤滑狀態(tài);七是易損件通用化，對常用的易損件，盡量采用通用件，以減少備件儲備，方便備件采購;八是隨機(jī)工具完備，因?yàn)槭┕C(jī)械作業(yè)現(xiàn)場的特殊性，需要設(shè)計(jì)比較周全的隨機(jī)工具，便于駕駛員進(jìn)行日常維護(hù)和一般故障的排除;九是盡可能考慮運(yùn)動副的耐久性，減少經(jīng)常維修保養(yǎng)項(xiàng)目。
1.3 采用新材料
采用新材料制造的施工機(jī)械，可以有效地延長機(jī)械的使用壽命。近年來，材料科學(xué)技術(shù)發(fā)展日新月夜，突飛猛進(jìn)。大量高強(qiáng)度，抗磨損，抗振動和抗沖擊的新材料、納米技術(shù)材料、先進(jìn)的電子元件技術(shù)不斷出現(xiàn)，設(shè)計(jì)機(jī)器時應(yīng)根據(jù)機(jī)械性能與工況選用相適應(yīng)的新材料，從材料性能質(zhì)量上保證其使用壽命。這樣，才能從源頭上控制機(jī)械零件的各項(xiàng)性能，減少經(jīng)常維修項(xiàng)目，使維修操作更簡單、方便，為延長機(jī)械的使用壽命打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，例如：福建泉州路面機(jī)械廠生產(chǎn)的40t瀝青混凝土拌和機(jī)成品料提升限位電器閥，由于采用了先進(jìn)的進(jìn)口元件，使其故障率大大降低(使用四年以來降為零)。
2 制造生產(chǎn)方面
為了保證機(jī)械設(shè)備的質(zhì)量，使之經(jīng)久耐用，生產(chǎn)廠家要建立強(qiáng)有力的質(zhì)量保證體系，提高質(zhì)量意識，加強(qiáng)生產(chǎn)過程檢測(這也是設(shè)計(jì)者理想的產(chǎn)品)，不合格的零部件一定不能裝配主機(jī)。外協(xié)作件同樣要建立嚴(yán)格的質(zhì)量驗(yàn)收體系。否則，主機(jī)和主要總成件雖然質(zhì)量較好，但是，協(xié)作廠家生產(chǎn)的部分配件質(zhì)量達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，致使整機(jī)經(jīng)常出現(xiàn)故障。例如：1998年云南開遠(yuǎn)公路管理總段引進(jìn)的“BARTMIL160”路面銑刨機(jī)，由于后轉(zhuǎn)向液壓油缸質(zhì)量不過關(guān)，連續(xù)兩次更換，直到外商派人到現(xiàn)場修理更換配件，才把故障排除，這樣，既增加了維修工作量，又影響了生產(chǎn)廠家的信譽(yù)。所以，總裝廠應(yīng)嚴(yán)格按規(guī)范驗(yàn)收外協(xié)作零部件，不合格的外協(xié)作件不許裝配主機(jī)。此外，對于機(jī)械設(shè)計(jì)不成熟，性能不穩(wěn)定的產(chǎn)品不要投放市場，否則，有損企業(yè)的市場形象。
3 使用與維修保養(yǎng)方面
施工機(jī)械的使用壽命長、短，用戶的管理、使用是非常重要的一環(huán)，要做好以下四方面的工作。
3.1 堅(jiān)持實(shí)行“二定三包”制度
定人、定機(jī)，包使用、包保管、包保養(yǎng))，機(jī)械操作人員要做到“三懂”(懂構(gòu)造、懂原理、懂性能)，“四會”(會使用、會保養(yǎng)、會檢查、會排除一般故障)。正確使用機(jī)械，嚴(yán)格執(zhí)行安全技術(shù)操作規(guī)程，對機(jī)械設(shè)備實(shí)行目標(biāo)成本管理，將操作者的經(jīng)濟(jì)效益與機(jī)械使用費(fèi)(如燃油料費(fèi)、維修費(fèi)、保養(yǎng)費(fèi)、材料費(fèi)、工具費(fèi)等)掛鉤，變機(jī)械駕駛員被動日常維護(hù)保養(yǎng)設(shè)備為主動日常維護(hù)保養(yǎng)。
3.2 減少環(huán)境氣候給機(jī)械造成的無形磨損
即減少環(huán)境因素對機(jī)械使用壽命的影響。由于施工機(jī)械大部分是露天作業(yè)，作業(yè)地點(diǎn)經(jīng)常變動，所以其性能受到作業(yè)場地的溫度、環(huán)境、氣候等因素的影響很大。長期固定作業(yè)的機(jī)械，一定要有停機(jī)房(棚)，或者采取上遮蓋，下用木料支墊的維護(hù)措施，減少日曬雨淋、銹蝕造成的無形磨損。不少施工單位由于忽視了環(huán)境因素對使用機(jī)械的影響(環(huán)境溫度過低，還會給機(jī)械造成災(zāi)難性后果)。未采取相應(yīng)的保護(hù)性或適應(yīng)性措施，致使機(jī)械使用性能降低，使用壽命縮短，甚至釀成事故。
3.3 機(jī)械實(shí)行定期保養(yǎng)是延長壽命的關(guān)鍵
《交通部筑養(yǎng)路機(jī)械保修規(guī)程》對機(jī)械的保養(yǎng)都有明確規(guī)定，但是，不少施工單位一到工期緊、任務(wù)重時，往往忽視保養(yǎng)工作，認(rèn)為機(jī)械正常運(yùn)行，沒有故障，無需停下來保養(yǎng)。這就埋下了日后造成機(jī)械事故的隱患。因?yàn)楸ｐB(yǎng)能消除機(jī)械隱患，若不及時保養(yǎng)，往往會使機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)大的故障，甚至發(fā)生人員傷忘事故。這樣既增加維修費(fèi)用，又耽誤施工工期。
3.4 采用先進(jìn)的機(jī)械檢測等輔助維修手段
機(jī)械維修工作是延長機(jī)械使用壽命的重要環(huán)節(jié)，采用合理的維修方法可以有效地延長工程機(jī)械的使用壽命。根據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，采用先進(jìn)的狀態(tài)監(jiān)測手段，可以減少25%～50%維修費(fèi)，故障發(fā)生率減少75%，并可延長機(jī)械使用壽命。
3.5 低成本快速修理法
機(jī)械行業(yè)提出的“低成本快速修理法”也是延長機(jī)械使用壽命的有效方法。實(shí)施此法，除了機(jī)械設(shè)計(jì)時采用維修性設(shè)計(jì)，提高機(jī)械的維修性外，在維修實(shí)踐上還可采用下列方法：一是零件換位，施工機(jī)械上的許多零件，如推土機(jī)，挖掘機(jī)的履帶銷，柴油機(jī)缸套等，在運(yùn)行中往往承受單向負(fù)荷，從而造成不均衡的磨損，如果適時地更換受到不均衡負(fù)荷零件的位置，使它們的磨損均衡，則可延長其使用壽命。二是采用先進(jìn)的刷鍍與膠粘修復(fù)技術(shù)，也可以快速低成本地修復(fù)失效零件。
隨著維修技術(shù)的進(jìn)步，可延長機(jī)械零件使用壽命的先進(jìn)修復(fù)工藝大量出現(xiàn)，如耐磨堆焊，噴涂金剛石電鍍層，磁性電鍍，激光電鍍等。施工單位因條件所限，不能一一使用，但可與地方生產(chǎn)企業(yè)合作，合理利用先建的修復(fù)工藝，以延長機(jī)械使用壽命，降低機(jī)械使用成本。
4 合理處理好機(jī)械使用壽命與技術(shù)進(jìn)步的關(guān)系
上面論述的都是延長機(jī)械物理壽命的方法，實(shí)際上，機(jī)械的壽命還有經(jīng)濟(jì)壽命和技術(shù)壽命之分。經(jīng)濟(jì)壽命是從經(jīng)濟(jì)的角度和機(jī)械最合理的使用期限，具體的說就是指能使機(jī)械的年平均使用成本(由機(jī)械購置費(fèi)的折舊費(fèi)和機(jī)械的年運(yùn)行費(fèi)用兩部分組成)最低的年數(shù)。技術(shù)壽命是從技術(shù)折舊角度看機(jī)械最合理的使用期限，具體地是指從機(jī)械開始使用到因技術(shù)落后而被淘汰所持續(xù)的時間，它與技術(shù)進(jìn)步的速度有關(guān)，與機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)時間有關(guān)。
因此，機(jī)械的使用壽命并不是越長越好，筆者是強(qiáng)調(diào)合理延長機(jī)械使用壽命。從技術(shù)進(jìn)步，能源消耗，環(huán)境保護(hù)方面考慮，不科學(xué)的、無限延長機(jī)械的使用壽命，反而會造成施工單位經(jīng)濟(jì)效益下降，阻礙科學(xué)技術(shù)進(jìn)步。因此，適時地更新?lián)Q代機(jī)械也是必要的，它可以促進(jìn)技術(shù)革新，加速經(jīng)濟(jì)增長和社會進(jìn)步，降低能源消耗，達(dá)到提高施工單位經(jīng)濟(jì)效益和社會效益之目的。由此可見，合理延長機(jī)械使用壽命與適時更新?lián)Q代機(jī)械二者的目的是一致的，都是為了提高施工單位經(jīng)濟(jì)效益和社會效益的目的。
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