道路工程機械使用壽命研究

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道路施工機械設備，由于設計水平，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，同一型號的設備，其使用壽命的長短有很大的差別。筆者從事工程機械維修管理工作幾十年，根據(jù)自己多年的工作經(jīng)驗和感受，從工程機械的研究、設計制造、安裝和使用、保養(yǎng)和維修全過程，談一談合理延長機械使用壽命應采取的必要措施和提高管理水平，以保證工程機械正常使用壽命，發(fā)揮其應有的效益。

　　1設計方面的優(yōu)劣對工程機械壽命的影響

　　1.1為保證應有的使用壽命，應該采取的優(yōu)化設計

　　優(yōu)秀的設計是延長機械使用壽命的首要環(huán)節(jié)。日本、美國等發(fā)達的工業(yè)化國家提出“設計立業(yè)”的思路，采取多方論證設計的優(yōu)劣，選擇最佳優(yōu)化設計方案，這樣，使得他們的產(chǎn)品經(jīng)久耐用，高效低耗，從而占領全球主要施工機械銷售市場。我國的大型施工項目中的主要土石方工程用機械設備主要是采用以上發(fā)達國家進口產(chǎn)品，這些設備外觀新穎、操作舒適、性能先進、經(jīng)久耐用。他們根據(jù)人體工程學設計的座椅、操縱臺、環(huán)保型的低噪聲發(fā)動機，超前的流線型機身和駕駛舒適感，具有良好的機械性能和人性化設計，深受機駕人員的歡迎。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)品設計資料分析，為保證機械設計使用壽命，其方法主要是推行可行性設計和維修方便設計。而美國卡特彼勒公司運用負荷分析方法，準確地分析了挖掘機、推土機在施工中受力部件的應力，提出了延長機件壽命的設計（長壽設計），其思路是：第一，降低面壓（機件表面的接觸應力），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，分散負荷，推土機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)動輪承受的沖擊負荷、作業(yè)負荷、泥土帶進履帶傳動副阻力大幅度減小；第三，減磨設計，如采用濕式離合器、濕式制動器等，以減少磨擦損失，提高機械傳動效率和能量利用率。由于他們成功的優(yōu)化設計，使其產(chǎn)品投放市場以后具有很強的競爭力和較高的市場占有率。

　　1.2維修保養(yǎng)方面的設計考慮

　　日立建機認為，如果機械維修性好，易于維修，能夠采用“低成本的快速修理”，可使機件經(jīng)常處于良好的技術(shù)狀態(tài)。這樣設計的施工機械，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，這實際上就延長了機械的使用壽命、提高了機械完好率、降低了機械的使用成本。因此，要在傳統(tǒng)優(yōu)化設計的基礎上應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，將零部件設計成便于拆裝的組件，例如CATD9L推土機，由于采用了部件組合化設計，比CATD9H推土機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，將變速器，變矩器等部件的加油口（含油過濾器）、測壓點集中布置在一處，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)境的風沙和其他雜質(zhì)等有害分子進入液壓油內(nèi)，例如：美國生產(chǎn)的BARTMIL160瀝青路面銑刨機，設計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，運用電子傳感技術(shù)，對油量、油溫、軸溫、水溫、振動及負荷進行監(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，對輕負荷、活動不頻繁的桿系鉸接部位采用含油軸承，實現(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；八是隨機工具完備，因為施工機械作業(yè)現(xiàn)場的特殊性，需要設計比較周全的隨機工具，便于駕駛員進行日常維護和一般故障的排除；九是盡可能考慮運動副的耐久性，減少經(jīng)常維修保養(yǎng)項目。

　　1.3采用新材料

　　采用新材料制造的施工機械，可以有效地延長機械的使用壽命。近年來，材料科學技術(shù)發(fā)展日新月夜，突飛猛進。大量高強度，抗磨損，抗振動和抗沖擊的新材料、納米技術(shù)材料、先進的電子元件技術(shù)不斷出現(xiàn)，設計機器時應根據(jù)機械性能與工況選用相適應的新材料，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械零件的各項性能，減少經(jīng)常維修項目，使維修操作更簡單、方便，為延長機械的使用壽命打下堅實的基礎，例如：福建泉州路面機械廠生產(chǎn)的40t瀝青混凝土拌和機成品料提升限位電器閥，由于采用了先進的進口元件，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

　　為了保證機械設備的質(zhì)量，使之經(jīng)久耐用，生產(chǎn)廠家要建立強有力的質(zhì)量保證體系，提高質(zhì)量意識，加強生產(chǎn)過程檢測（這也是設計者理想的產(chǎn)品），不合格的零部件一定不能裝配主機。外協(xié)作件同樣要建立嚴格的質(zhì)量驗收體系。否則，主機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)量達不到設計要求，致使整機經(jīng)常出現(xiàn)故障。例如：1998年云南開遠公路管理總段引進的“BARTMIL160”路面銑刨機，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。所以，總裝廠應嚴格按規(guī)范驗收外協(xié)作零部件，不合格的外協(xié)作件不許裝配主機。此外，對于機械設計不成熟，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堅持實行“二定三包”制度

　　定人、定機，包使用、包保管、包保養(yǎng)），機械操作人員要做到“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）。正確使用機械，嚴格執(zhí)行安全技術(shù)操作規(guī)程，對機械設備實行目標成本管理，將操作者的經(jīng)濟效益與機械使用費（如燃油料費、維修費、保養(yǎng)費、材料費、工具費等）掛鉤，變機械駕駛員被動日常維護保養(yǎng)設備為主動日常維護保養(yǎng)。

　　3.2減少環(huán)境氣候給機械造成的無形磨損

　　即減少環(huán)境因素對機械使用壽命的影響。由于施工機械大部分是露天作業(yè)，作業(yè)地點經(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)的機械，一定要有停機房（棚），或者采取上遮蓋，下用木料支墊的維護措施，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)境因素對使用機械的影響（環(huán)境溫度過低，還會給機械造成災難性后果）。未采取相應的保護性或適應性措施，致使機械使用性能降低，使用壽命縮短，甚至釀成事故。

　　3.3機械實行定期保養(yǎng)是延長壽命的關(guān)鍵

　　《交通部筑養(yǎng)路機械保修規(guī)程》對機械的保養(yǎng)都有明確規(guī)定，但是，不少施工單位一到工期緊、任務重時，往往忽視保養(yǎng)工作，認為機械正常運行，沒有故障，無需停下來保養(yǎng)。這就埋下了日后造成機械事故的隱患。因為保養(yǎng)能消除機械隱患，若不及時保養(yǎng)，往往會使機械設備出現(xiàn)大的故障，甚至發(fā)生人員傷忘事故。這樣既增加維修費用，又耽誤施工工期。

　　3.4采用先進的機械檢測等輔助維修手段

　　機械維修工作是延長機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械的使用壽命。根據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計，采用先進的狀態(tài)監(jiān)測手段，可以減少25%～50%維修費，故障發(fā)生率減少75%，并可延長機械使用壽命。

　　3.5低成本快速修理法

　　機械行業(yè)提出的“低成本快速修理法”也是延長機械使用壽命的有效方法。實施此法，除了機械設計時采用維修性設計，提高機械的維修性外，在維修實踐上還可采用下列方法：一是零件換位，施工機械上的許多零件，如推土機，挖掘機的履帶銷，柴油機缸套等，在運行中往往承受單向負荷，從而造成不均衡的磨損，如果適時地更換受到不均衡負荷零件的位置，使它們的磨損均衡，則可延長其使用壽命。二是采用先進的刷鍍與膠粘修復技術(shù)，也可以快速低成本地修復失效零件。

　　隨著維修技術(shù)的進步，可延長機械零件使用壽命的先進修復工藝大量出現(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工藝，以延長機械使用壽命，降低機械使用成本。

　　4合理處理好機械使用壽命與技術(shù)進步的關(guān)系

　　上面論述的都是延長機械物理壽命的方法，實際上，機械的壽命還有經(jīng)濟壽命和技術(shù)壽命之分。經(jīng)濟壽命是從經(jīng)濟的角度和機械最合理的使用期限，具體的說就是指能使機械的年平均使用成本（由機械購置費的折舊費和機械的年運行費用兩部分組成）最低的年數(shù)。技術(shù)壽命是從技術(shù)折舊角度看機械最合理的使用期限，具體地是指從機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)進步的速度有關(guān)，與機械的運轉(zhuǎn)時間有關(guān)。

　　因此，機械的使用壽命并不是越長越好，筆者是強調(diào)合理延長機械使用壽命。從技術(shù)進步，能源消耗，環(huán)境保護方面考慮，不科學的、無限延長機械的使用壽命，反而會造成施工單位經(jīng)濟效益下降，阻礙科學技術(shù)進步。因此，適時地更新?lián)Q代機械也是必要的，它可以促進技術(shù)革新，加速經(jīng)濟增長和社會進步，降低能源消耗，達到提高施工單位經(jīng)濟效益和社會效益之目的。由此可見，合理延長機械使用壽命與適時更新?lián)Q代機械二者的目的是一致的，都是為了提高施工單位經(jīng)濟效益和社會效益的目的。

　　參考文獻

　　1.《機械設計手冊》化學工業(yè)出版社

　　2.《公路筑養(yǎng)路機械手冊》中國公路學會筑路機械學會主編，人民交通出版社

　　3.《機械工程師手冊》機械工業(yè)出版社