论文部分内容阅读
摘要：为能够提高煤矿钻机液压系统的可维修性，考虑到该系统在运行过程中故障的隐蔽性，随机性等特点，分析了影响液压系统可维修性的因素，并提出了有效的设计方案，能够对维修时间，概率进行特点分析，建立煤矿钻机液压系统的可维修性流程，对进一步提升该系统可维修性水平具有十分重要的价值。
关键词：煤矿坑道；钻机；液压系统；可维修性
引言
坑道钻机是现代煤矿生产过程中的重要设备，而液压技术因具备工作稳定性强、操作便捷、调控范围广、结构简单等特点，故在煤矿坑道钻机中被广泛应用，有些生产单位已将履带全液压钻机应用于煤矿瓦斯的钻孔施工过程中，且施工技术已成熟。随着煤矿开采任务复杂程度的加深，煤矿采用的钻机液压系统也逐渐趋于复杂化，而且现在液压产品采用大量电子测控元件，这些因素在一定程度上提升了坑道钻机的系统性，但是另一面却降低了系统的维修性。同时考虑到煤矿坑道钻机属于井下作业，而井下环境相对恶劣，作业周期较长，故很容易出现故障。但受到维修空间限制，很多设备修理需要将修理工具从井下转移到地面，这不仅会使得维修难度提高，同时还会影响生产过程，给煤矿带来较大的经济损失。如何在有效时间内采用较少的维修资源，快速恢复设备功能，是当前研究人员急需解决的问题。
1液压系统可维修性
可维修性是指能够使产品保持和恢复某一状态的活动，根据维修的管理方式，我们通常将维修分为预防维修和事后维修。其中预防维修是基于一定流程下能够对设备进行系统检测，当出现故障时，可以采取有效措施防止设备出现故障，进而使其恢复到预定状态，包括操作人员的监控，以及专业人员定期开展维修、检查、更换等流程。事后维修又被称为恢复性维修，具体是当产品发生故障后能够使其恢复到理想状态的活动，包括故障的定位，隔离，分配调整等。
可维修性是与维修关系最为密切的产品质量特征，根据严格的规定方法，在一定条件和时间内能够对设备进行修复、恢复功能状态的能力。可维修性是产品在设计中所赋有的，能够使其实现维修经济性，简单化的特点，是与产品的结构空间配置，零部件安装等相关的。可维修性包括内容以及对于可维修性的要求存在差异，对于一些功能比较单一，结构简便的设备来说要求开展局部可维修性，同时对该类产品需要确保维修活动能够按照严格的程序，找出错误并完成元部件的替换。而对于一些自动化程度较高且处于连续工作状态的设备来说，需要开展可靠性的测评，在实际过程中优先开展一些容易损坏的零部件的维修性，确保整个设备实现较高可靠性运行。在产品设计中开展可维修性相关研究能够减少后期人员的维修时间，缩短由于设备故障而给带来的停机损失。
2影响液压系统可维修性的因素
由于设备的可维修性存在多种因素影响，包括外界环境维修的资源条件，工作场地等。而针对煤矿钻机液压系统，影响其可维修性的因素包括三个方面。
首先是设备的可达性，可达性是煤矿液压系统维修性的关键因素，如果设备可达性程度不高时，则会导致维修难度提高，延长检修时间，降低设备可维修性。而对于煤矿来说可维修性包括内外部的可达性，其中设备的外部可达性是受到液压系统各模块局部设计和安装场所空间情况的影响，因此在整体布局设计时需要综合考虑维修过程中的姿势以及维修人员在开展维修过程中，安装人员布设管路所需的空间。而设备的内部可达性是受内部结构设计的影响，比如过分要求管道布置的美观性，会使油管相近曲率在设备中整齐排列，不仅增加其长度，提高能量损失，也会导致在维修中操作不便，从一定程度上影响内部可达性。
其次是系统的可操作性，系统的可操作性与维修的操作具有一定联系的，将直接影响后续维修过程中的便捷度。需要结合人的生理特点，零部件结构，尽可能提高劳动效率，比如由旋钮尺寸需要根据人体的手指部位进行确定，其直径需要确保动作准确性和速度作为前提，开展设计。
最后是液压系统的测试诊断性，测试是确定某产品性能，测定其是否能够实现正常工作，便于找到故障原因，采取有效措施开展的活动。而诊断是利用一些软硬件确定系统故障，查明技术原因之后开展操作，液压系统的测试诊断是否快速、简便、正确，将对整个煤矿液压系统产生重要的影响，随着系统逐渐趋于复杂，测试诊断也成为了设备维修的关键问题。
3煤矿液压系统的可维修性相关设计分析
可维修性的相关分析能够为确定维修准则提供重要的参考依据，只有根据其维修要求以及设计进行相应的分析，才能够准确确定维修设计准则。通过维修分析，可确定产品在维修过程中的具体要求，包括标准化程度可达距离、操作空间等。常用的维修性分析方法包括故障模式及影响分析和寿命周期费用分析。通过故障模式及影响分析，能够确定设备的故障产生原因，及故障产生的后果，并在此基础上确定设计要求，比如故障提示器确定，设计测试点的布置，诊断方案等内容。故障模式分析的范围受到各维修级别所规定的产品复杂度，维修要求等影响。寿命周期费用分析是液压产品在其寿命周期中，为确保产品实现正常运行所需要的费用，是产品设计过程中的主要参考因素。液压产品在开发和设计中的所有决策都会影响最终设备的寿命周期费用，产品的维修性设计对于液压设备寿命周期产生的费用影响十分重要，产品具备良好的可达性会从一定程度上增加设计费用，但也会减少后期的维修费用。从一定程度上来看，可达性的指标决策主要变量实际上也就是寿命周期费用。
从时间因素上来看，时间是影响设备维修的主要原因之一，因此需要深入研究设备时间因素和系统时间因素，尤其是在处于维修过程中的时间分布，进而获取良好的维修度。为了确定设备的维修性特点，我们需要了解设备维修时间分布情况，由于影响设备维修的因素较多，且维修的方式和类型也会存在差异，通常维修时间存在正态、指数、对数正态分布等多种情况。
从设备可维修性原则上来看，为能够使产品维修要求使用转化为相应的产品设计要求，确定设计准则，要求设计人员对液压产品可维修性设计中需要可维修性原则确定，该准则是液压系统维修设计的重要工作，也是其分析过程中的主要内容。
除上述因素外，在煤礦钻机液压维修设计时应合理选择维修流程。具体来看，在当前激烈的市场竞争环境下需要将以技术为中心的产品设计模式转变为以用户为核心，重视用户需求，可维修性设计是基于设计对象的使用者而开展的，可维修性设计应是液压产品设计的重要组成。
虽然可维修性设计有其特定内容、流程和方法，但在产品设计时维修设计与产品设计具有一定联系，需要进行必要协调，减少由于技术不协调导致设计返工的问题。以团队协作为主要特点的方法已经被很多企业所认可，在产品开发中引入专业维修人员，能够提高产品设计的可
维修性进一步提升液压产品设计质量。可维修性设计流程如图1所示。
在具体开展维修设计时基于实际要求规范开展维修性规划，实际上是对产品在整个生命周期内如何能够提供维修保障进一步确保产品实现正常加工进行详细说明，是规划整个产品设计的重要内容，也是开展可维修性设计的重要参考依据。维修方案能够为相应的设计人员提供维修技术要求，与维修相关的零部件定量和定性资料信息，能够参照维修型设计准则，进行液压系统的最佳可达性和详细的相关设计，能够合理选择液压产品的元件、部件及结构。完成产品维修性的定性、定量分析，确保产品维修性能够满足客户需求，整个设计流程还需要参考用户的需求意见，在各阶段设计中信息保持流畅，确保产品设计以及维修性设计工作协调发展。
4小结
目前随着设备可维修性设计地位的提升，在煤矿钻机研发中可维修性设计成为十分重要的一环。但目前国内该技术还处于初级阶段，需要从实践理论等多角度出发，不断提升其实际应用价值，发挥可维修性设计作用，确保煤矿液压系统安全生产。
参考文献
[1]冯达晖. 煤矿坑道钻机液压过滤系统研究[J]. 能源与环保，2017（11）.
[2]潘欢欢. 煤矿用履带式全液压坑道钻机油箱设计[J]. 煤矿机械，2018，39（6）.
（作者单位：中煤科工集团西安研究院有限公司）
关键词：煤矿坑道；钻机；液压系统；可维修性
引言
坑道钻机是现代煤矿生产过程中的重要设备，而液压技术因具备工作稳定性强、操作便捷、调控范围广、结构简单等特点，故在煤矿坑道钻机中被广泛应用，有些生产单位已将履带全液压钻机应用于煤矿瓦斯的钻孔施工过程中，且施工技术已成熟。随着煤矿开采任务复杂程度的加深，煤矿采用的钻机液压系统也逐渐趋于复杂化，而且现在液压产品采用大量电子测控元件，这些因素在一定程度上提升了坑道钻机的系统性，但是另一面却降低了系统的维修性。同时考虑到煤矿坑道钻机属于井下作业，而井下环境相对恶劣，作业周期较长，故很容易出现故障。但受到维修空间限制，很多设备修理需要将修理工具从井下转移到地面，这不仅会使得维修难度提高，同时还会影响生产过程，给煤矿带来较大的经济损失。如何在有效时间内采用较少的维修资源，快速恢复设备功能，是当前研究人员急需解决的问题。
1液压系统可维修性
可维修性是指能够使产品保持和恢复某一状态的活动，根据维修的管理方式，我们通常将维修分为预防维修和事后维修。其中预防维修是基于一定流程下能够对设备进行系统检测，当出现故障时，可以采取有效措施防止设备出现故障，进而使其恢复到预定状态，包括操作人员的监控，以及专业人员定期开展维修、检查、更换等流程。事后维修又被称为恢复性维修，具体是当产品发生故障后能够使其恢复到理想状态的活动，包括故障的定位，隔离，分配调整等。
可维修性是与维修关系最为密切的产品质量特征，根据严格的规定方法，在一定条件和时间内能够对设备进行修复、恢复功能状态的能力。可维修性是产品在设计中所赋有的，能够使其实现维修经济性，简单化的特点，是与产品的结构空间配置，零部件安装等相关的。可维修性包括内容以及对于可维修性的要求存在差异，对于一些功能比较单一，结构简便的设备来说要求开展局部可维修性，同时对该类产品需要确保维修活动能够按照严格的程序，找出错误并完成元部件的替换。而对于一些自动化程度较高且处于连续工作状态的设备来说，需要开展可靠性的测评，在实际过程中优先开展一些容易损坏的零部件的维修性，确保整个设备实现较高可靠性运行。在产品设计中开展可维修性相关研究能够减少后期人员的维修时间，缩短由于设备故障而给带来的停机损失。
2影响液压系统可维修性的因素
由于设备的可维修性存在多种因素影响，包括外界环境维修的资源条件，工作场地等。而针对煤矿钻机液压系统，影响其可维修性的因素包括三个方面。
首先是设备的可达性，可达性是煤矿液压系统维修性的关键因素，如果设备可达性程度不高时，则会导致维修难度提高，延长检修时间，降低设备可维修性。而对于煤矿来说可维修性包括内外部的可达性，其中设备的外部可达性是受到液压系统各模块局部设计和安装场所空间情况的影响，因此在整体布局设计时需要综合考虑维修过程中的姿势以及维修人员在开展维修过程中，安装人员布设管路所需的空间。而设备的内部可达性是受内部结构设计的影响，比如过分要求管道布置的美观性，会使油管相近曲率在设备中整齐排列，不仅增加其长度，提高能量损失，也会导致在维修中操作不便，从一定程度上影响内部可达性。
其次是系统的可操作性，系统的可操作性与维修的操作具有一定联系的，将直接影响后续维修过程中的便捷度。需要结合人的生理特点，零部件结构，尽可能提高劳动效率，比如由旋钮尺寸需要根据人体的手指部位进行确定，其直径需要确保动作准确性和速度作为前提，开展设计。
最后是液压系统的测试诊断性，测试是确定某产品性能，测定其是否能够实现正常工作，便于找到故障原因，采取有效措施开展的活动。而诊断是利用一些软硬件确定系统故障，查明技术原因之后开展操作，液压系统的测试诊断是否快速、简便、正确，将对整个煤矿液压系统产生重要的影响，随着系统逐渐趋于复杂，测试诊断也成为了设备维修的关键问题。
3煤矿液压系统的可维修性相关设计分析
可维修性的相关分析能够为确定维修准则提供重要的参考依据，只有根据其维修要求以及设计进行相应的分析，才能够准确确定维修设计准则。通过维修分析，可确定产品在维修过程中的具体要求，包括标准化程度可达距离、操作空间等。常用的维修性分析方法包括故障模式及影响分析和寿命周期费用分析。通过故障模式及影响分析，能够确定设备的故障产生原因，及故障产生的后果，并在此基础上确定设计要求，比如故障提示器确定，设计测试点的布置，诊断方案等内容。故障模式分析的范围受到各维修级别所规定的产品复杂度，维修要求等影响。寿命周期费用分析是液压产品在其寿命周期中，为确保产品实现正常运行所需要的费用，是产品设计过程中的主要参考因素。液压产品在开发和设计中的所有决策都会影响最终设备的寿命周期费用，产品的维修性设计对于液压设备寿命周期产生的费用影响十分重要，产品具备良好的可达性会从一定程度上增加设计费用，但也会减少后期的维修费用。从一定程度上来看，可达性的指标决策主要变量实际上也就是寿命周期费用。
从时间因素上来看，时间是影响设备维修的主要原因之一，因此需要深入研究设备时间因素和系统时间因素，尤其是在处于维修过程中的时间分布，进而获取良好的维修度。为了确定设备的维修性特点，我们需要了解设备维修时间分布情况，由于影响设备维修的因素较多，且维修的方式和类型也会存在差异，通常维修时间存在正态、指数、对数正态分布等多种情况。
从设备可维修性原则上来看，为能够使产品维修要求使用转化为相应的产品设计要求，确定设计准则，要求设计人员对液压产品可维修性设计中需要可维修性原则确定，该准则是液压系统维修设计的重要工作，也是其分析过程中的主要内容。
除上述因素外，在煤礦钻机液压维修设计时应合理选择维修流程。具体来看，在当前激烈的市场竞争环境下需要将以技术为中心的产品设计模式转变为以用户为核心，重视用户需求，可维修性设计是基于设计对象的使用者而开展的，可维修性设计应是液压产品设计的重要组成。
虽然可维修性设计有其特定内容、流程和方法，但在产品设计时维修设计与产品设计具有一定联系，需要进行必要协调，减少由于技术不协调导致设计返工的问题。以团队协作为主要特点的方法已经被很多企业所认可，在产品开发中引入专业维修人员，能够提高产品设计的可
维修性进一步提升液压产品设计质量。可维修性设计流程如图1所示。
在具体开展维修设计时基于实际要求规范开展维修性规划，实际上是对产品在整个生命周期内如何能够提供维修保障进一步确保产品实现正常加工进行详细说明，是规划整个产品设计的重要内容，也是开展可维修性设计的重要参考依据。维修方案能够为相应的设计人员提供维修技术要求，与维修相关的零部件定量和定性资料信息，能够参照维修型设计准则，进行液压系统的最佳可达性和详细的相关设计，能够合理选择液压产品的元件、部件及结构。完成产品维修性的定性、定量分析，确保产品维修性能够满足客户需求，整个设计流程还需要参考用户的需求意见，在各阶段设计中信息保持流畅，确保产品设计以及维修性设计工作协调发展。
4小结
目前随着设备可维修性设计地位的提升，在煤矿钻机研发中可维修性设计成为十分重要的一环。但目前国内该技术还处于初级阶段，需要从实践理论等多角度出发，不断提升其实际应用价值，发挥可维修性设计作用，确保煤矿液压系统安全生产。
参考文献
[1]冯达晖. 煤矿坑道钻机液压过滤系统研究[J]. 能源与环保，2017（11）.
[2]潘欢欢. 煤矿用履带式全液压坑道钻机油箱设计[J]. 煤矿机械，2018，39（6）.
（作者单位：中煤科工集团西安研究院有限公司）