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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)中某款汽車起重機(jī)在中長臂超載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源看，憑經(jīng)驗(yàn)感官判斷以下三個位置（部件）存在異響的可能：（1）轉(zhuǎn)臺焊接體內(nèi)部腔體；（2）回轉(zhuǎn)支承內(nèi)部；（3）車架回轉(zhuǎn)支承連接處下腔體。由于具體位置不能確定，需要用專用儀器進(jìn)行測量，需對各個懷疑部件逐個分析排查，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)中及時消除隱患。“人機(jī)料法環(huán)”是對全面質(zhì)量管理理論中的五個影響產(chǎn)品質(zhì)量的主要因素的簡稱。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。通過人機(jī)料法環(huán)五個方面對故障進(jìn)行分析和排查，總結(jié)出各個方面的影響因素，如圖2所示。將故障因素按實(shí)施難度、重要性、緊急性、是否要因四個維度按1、3、5分進(jìn)行測評處理，測評結(jié)果如表1所示，對每一個故障因素進(jìn)行控制并跟蹤對策實(shí)施情況。對測評結(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)支承安裝面時壓緊點(diǎn)與支承點(diǎn)位置差距較遠(yuǎn)，裝夾受力后轉(zhuǎn)臺焊接體會產(chǎn)生彈性變形，加工完成釋放預(yù)緊力后轉(zhuǎn)臺焊接體會出現(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。對策實(shí)施后回轉(zhuǎn)支承安裝面的平面度由原來的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序中進(jìn)行的，這種無序性可能導(dǎo)致螺栓的受力不均勻。根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，對螺栓進(jìn)行編號，重新嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定順序完成擰緊動作，保證螺栓受力是均勻合理的。圖5為編號螺栓，表2為螺栓擰緊順序。

1.2.3轉(zhuǎn)臺局部強(qiáng)度不足故障分析轉(zhuǎn)臺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)部筋板會出現(xiàn)較大變形，隨著應(yīng)力的釋放會引起噪聲并通過箱體放大、釋放出來。通過patran有限元分析軟件計(jì)算中長臂超載10%工況下的轉(zhuǎn)臺焊接體受力情況，如圖6所示，轉(zhuǎn)臺焊接體后下側(cè)局部應(yīng)力達(dá)到532MPa，遠(yuǎn)大于轉(zhuǎn)臺焊接體材料HG785許用應(yīng)力[σs]＝410MPa。為了引證有限元分析的正確性，用PULS彈性波測試系統(tǒng)在相同工況下進(jìn)行測試，確定高應(yīng)力區(qū)域位于轉(zhuǎn)臺焊接體的后下側(cè)，如圖7所示，測試結(jié)果與有限元結(jié)果分析一致。對高應(yīng)力區(qū)域進(jìn)行局部加強(qiáng)后再次進(jìn)行有限元分析，其峰值由原來的523MPa降低至280MPa，并對此處應(yīng)力用動態(tài)應(yīng)力測試儀在中長臂超載10%工況下進(jìn)行起升、回轉(zhuǎn)、下落一個完整的工作循環(huán)，檢測到最高應(yīng)力為216MPa。按照表1中“人機(jī)料法環(huán)”法對每一個故障因素進(jìn)行控制并跟蹤對策實(shí)施情況，經(jīng)檢測，起重機(jī)在中長臂超載10%工況下仍然出現(xiàn)回轉(zhuǎn)異響情況。而對轉(zhuǎn)臺焊接體局部加強(qiáng)后，對車輛進(jìn)行回轉(zhuǎn)發(fā)響測試，故障消除。

2結(jié)論

通過“人機(jī)料法環(huán)”法進(jìn)行轉(zhuǎn)臺異響故障檢測和排查，最終確定故障是因?yàn)檗D(zhuǎn)臺局部強(qiáng)度不足引起的，通過局部加強(qiáng)有效的解除了這一問題，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，避免同一問題的發(fā)生。本文提出了工程機(jī)械車輛故障排除方法和故障檢查的一般方法和經(jīng)驗(yàn)，對于確保工程車輛高效、安全、長周期的運(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)，同時對于機(jī)械工程人員及維修人員亦有技術(shù)參考價值。

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