论文部分内容阅读
【摘要】随着科学技术的迅速发展，机械设备的日常维护和售后服务也已越来越受到机械制造企业的重视。起重机械作为机电一体化大型复杂设备的典型代表，在该方面显得异常突出，只要其中一个环节出现故障，都会中断装卸作业，造成很大的经济损失，甚至导致严重事故，为了确保其设备的正常运行并使其發挥最佳技术性能，采用最佳的维修策略显得异常重要。文中采用RCM理论优化了铁路货场门式起重机维修决策，在保障设备可靠性的同时，可节约维修资源，提高铁路货物装卸生产的效率和效益。
【关键词】门式起重机；RCM；维修决策；研究
随着科学技术的发展，特别是计算机技术、互联网技术以及机电液一体化技术的应用，使铁路货场门式起重机向专业化、集成化、信息化、自动化以及高精度、高价值方向发展，传统的维修模式过于依赖主观和经验，容易出现过修或欠修的现象，已不能适应现代铁路货场门式起重机的技术要求。铁路货场门式起重机维修模式的相对滞后，已在一定程度上制约着铁路装卸生产力的发展。因此，将以可靠性为中心的维修 （Reliability Cen—tered Maintenance，简称 RCM）理论应用于铁路货场门式起重机的维修决策，以充分利用维修资源，降低维修成本，提高生产效率和效益。
RCM是目前国际上流行的、用以确定设备预防性维修工作、优化维修制度的一种系统工程方法，也是发达国家军队及工业部门制定军用装备和设备预防性维修大纲的首选方法。RCM 的基本原则是以最少的资源消耗保持装备固有可靠性和安全性，其基本思路是：对设备进行功能与故障分析，明确设备各故障的后果；用规范化的逻辑决断方法确定各故障的预防性维修对策；通过现场故障数据统计、专家评估、定量化建模等手段，在保证设备安全和完好的前提下，以维修停机损失最小为目标对设备的维修策略进行优化，最终达到提高设备可靠性、降低维修成本的目的。RCM体现了按需维修的思想。
1、门式起重机的故障模式及影响分析
为了解铁路货场门式起重机的组成以及各组成部分之间的关系，筛选出重要的部件进行故障模式及影响分析，需要对其结构层次进行分析。铁路货场门式起重机的结构自上而下可以分为设备、系统、子系统、组件和零部件等5个层次。
铁路货场门式起重机包含运行机构、金属结构、电气系统和安全保护装置等系统。其中，运行机构包括大车机构、小车机构和起升机构相互协作，以完成起重吊装动作。大车机构和小车机构是走行机构，实现货物的水平位移；起升机构是起重机构，实现货物的垂向位移。在起吊运行过程中，起升机构的各零部件要承受较大的载荷冲击，故起升机构相关零部件的可靠性是关键。
起升机构的零部件主要包括电动机、联轴器、减速器、卷筒、定滑轮组、制动器、钢丝绳和吊钩等。其中，制动器、钢丝绳和吊钩被称为门式起重机的 3个重要部件 ，因为其工作中承受全部的吊重载荷及其冲击，三者中任何一个发生故障都可能直接造成货物的掉落，导致货物、载具损坏，甚至相关作业人员的人身伤亡，后果严重。
起升制动器既是工作装置又是安全装置，在门式起重机的作业中，要求起升制动器对系统发出的控制指令能做出快速、准确的反应，确保系统正常运行，从而满足控制系统功能要求。铁路货场门式起重机的起升制动器通常为瓦块式制动器，分为直流电磁铁式制动器和交流电力液压推杆式制动器 2种。起 升制动器主要用来使吊钩（货物）减速停止，或保持悬停在半空。当需要开闸或制动时，通过电磁铁吸、放或液压油泵的起动、停止，将制动弹簧的弹力压紧或释放，使制动瓦块离开制动轮或贴合夹在制动轮上，达到开闸或制动的要求。
通过调研分析铁路货场门式起重机技术资料和现场作业环境，从设计、制造、运行、维护、管理以及使用环境等多个角度研究分析起升制动器的故障成因，起升制动器不能打开，有以下原因：
1）活动关节被卡住；2）主弹簧张力过大；3）制动瓦块被制动轮上污垢粘住；4）电磁线圈断线或烧坏；5）电磁铁吸力不足。
2、RCM 维修对门式起重机的决策
铁路货场门式起重机的维修方式可分为事后维修、预防维修和改进维修，预防性维修又包括定期维修、状态维修。定期维修指按照一定的周期对零部件进行维护或更换；状态维修指对零部件进行实时在线监测，及时发现隐蔽故障，防止故障进一步发展。如果事后维修和预防维修都不可行，则需要进行改造、升级、提高其可靠性、可监测性以及可维护性。
确定了铁路货场门式起重机关键部件的每一个故障模式的故障后果，综合故障规律和维修方式的可靠性、经济性、技术可行性的考虑，进行维修方式的决策。
对于产出隐蔽性后果的故障模式，依次按照状态维修、视情维修和定期维修的顺序进行判断决策 ，决策后如果上述预防性维修均达不能有效降低故障率、提高可靠性，则需要进行改进维修；由于故障明显易辨且后果不严重，如果事后维修更经济则选择事后维修，否则需要综合考虑技术可行性和经济性，依次按照状态维修、视情维修和定期维修的顺序进行决策，确定预防性维修方式。
制动轮或制动瓦块磨损严重，会导致起升制动器刹不住卷筒，故其导致的功能失效是明显易辨的。刹不住卷筒将可能直接造成货物的掉落，造成相关作业人员的伤亡、货物或车辆的损坏，故会产生安全性后果。铁路货场门式起重机制动轮和制动瓦块的磨损，目前已有比较成熟的技术手段可进行实时在线监测、预警，甚至是自动补偿，当监测到制动轮和制动瓦块的磨损超出预先设置的阈值范围时，可主动提示相关人员进行更换，避免磨损过大造成起升制动器失效。因此，该故障原因维修方式推荐采用状态维修。
结语：
基于 RCM理论分析了铁路货场门式起重机的结构层次， RCM体现了按需维修的思想，针对每个故障原因进行具体的维修决策，避免过修和欠修，在保障铁路货场门式起重机可靠性的同时，可节约维修资源，提高铁路货物装卸生产的效率和效益。
参考文献：
[1]张彦庆.铁路门式起重机维修保养制度的改革[J].起重运输机械，2004（10）：1—3.
[2]唐方雄，丁克勤.起重机械以可靠性为中心的维修（RCM）策略初探[C].第一届全国起重机械安全健康管理技术研讨会，2015.
[3]刘进军，陈希通.门式起重机制动器的检查及常见故障排除[J].铁道货运，2009（7）：42，43.
[4]陈洪根.设备维修方式分配逻辑决断模型的改进[J].机床与液压，2011（9）：148—150.
【关键词】门式起重机；RCM；维修决策；研究
随着科学技术的发展，特别是计算机技术、互联网技术以及机电液一体化技术的应用，使铁路货场门式起重机向专业化、集成化、信息化、自动化以及高精度、高价值方向发展，传统的维修模式过于依赖主观和经验，容易出现过修或欠修的现象，已不能适应现代铁路货场门式起重机的技术要求。铁路货场门式起重机维修模式的相对滞后，已在一定程度上制约着铁路装卸生产力的发展。因此，将以可靠性为中心的维修 （Reliability Cen—tered Maintenance，简称 RCM）理论应用于铁路货场门式起重机的维修决策，以充分利用维修资源，降低维修成本，提高生产效率和效益。
RCM是目前国际上流行的、用以确定设备预防性维修工作、优化维修制度的一种系统工程方法，也是发达国家军队及工业部门制定军用装备和设备预防性维修大纲的首选方法。RCM 的基本原则是以最少的资源消耗保持装备固有可靠性和安全性，其基本思路是：对设备进行功能与故障分析，明确设备各故障的后果；用规范化的逻辑决断方法确定各故障的预防性维修对策；通过现场故障数据统计、专家评估、定量化建模等手段，在保证设备安全和完好的前提下，以维修停机损失最小为目标对设备的维修策略进行优化，最终达到提高设备可靠性、降低维修成本的目的。RCM体现了按需维修的思想。
1、门式起重机的故障模式及影响分析
为了解铁路货场门式起重机的组成以及各组成部分之间的关系，筛选出重要的部件进行故障模式及影响分析，需要对其结构层次进行分析。铁路货场门式起重机的结构自上而下可以分为设备、系统、子系统、组件和零部件等5个层次。
铁路货场门式起重机包含运行机构、金属结构、电气系统和安全保护装置等系统。其中，运行机构包括大车机构、小车机构和起升机构相互协作，以完成起重吊装动作。大车机构和小车机构是走行机构，实现货物的水平位移；起升机构是起重机构，实现货物的垂向位移。在起吊运行过程中，起升机构的各零部件要承受较大的载荷冲击，故起升机构相关零部件的可靠性是关键。
起升机构的零部件主要包括电动机、联轴器、减速器、卷筒、定滑轮组、制动器、钢丝绳和吊钩等。其中，制动器、钢丝绳和吊钩被称为门式起重机的 3个重要部件 ，因为其工作中承受全部的吊重载荷及其冲击，三者中任何一个发生故障都可能直接造成货物的掉落，导致货物、载具损坏，甚至相关作业人员的人身伤亡，后果严重。
起升制动器既是工作装置又是安全装置，在门式起重机的作业中，要求起升制动器对系统发出的控制指令能做出快速、准确的反应，确保系统正常运行，从而满足控制系统功能要求。铁路货场门式起重机的起升制动器通常为瓦块式制动器，分为直流电磁铁式制动器和交流电力液压推杆式制动器 2种。起 升制动器主要用来使吊钩（货物）减速停止，或保持悬停在半空。当需要开闸或制动时，通过电磁铁吸、放或液压油泵的起动、停止，将制动弹簧的弹力压紧或释放，使制动瓦块离开制动轮或贴合夹在制动轮上，达到开闸或制动的要求。
通过调研分析铁路货场门式起重机技术资料和现场作业环境，从设计、制造、运行、维护、管理以及使用环境等多个角度研究分析起升制动器的故障成因，起升制动器不能打开，有以下原因：
1）活动关节被卡住；2）主弹簧张力过大；3）制动瓦块被制动轮上污垢粘住；4）电磁线圈断线或烧坏；5）电磁铁吸力不足。
2、RCM 维修对门式起重机的决策
铁路货场门式起重机的维修方式可分为事后维修、预防维修和改进维修，预防性维修又包括定期维修、状态维修。定期维修指按照一定的周期对零部件进行维护或更换；状态维修指对零部件进行实时在线监测，及时发现隐蔽故障，防止故障进一步发展。如果事后维修和预防维修都不可行，则需要进行改造、升级、提高其可靠性、可监测性以及可维护性。
确定了铁路货场门式起重机关键部件的每一个故障模式的故障后果，综合故障规律和维修方式的可靠性、经济性、技术可行性的考虑，进行维修方式的决策。
对于产出隐蔽性后果的故障模式，依次按照状态维修、视情维修和定期维修的顺序进行判断决策 ，决策后如果上述预防性维修均达不能有效降低故障率、提高可靠性，则需要进行改进维修；由于故障明显易辨且后果不严重，如果事后维修更经济则选择事后维修，否则需要综合考虑技术可行性和经济性，依次按照状态维修、视情维修和定期维修的顺序进行决策，确定预防性维修方式。
制动轮或制动瓦块磨损严重，会导致起升制动器刹不住卷筒，故其导致的功能失效是明显易辨的。刹不住卷筒将可能直接造成货物的掉落，造成相关作业人员的伤亡、货物或车辆的损坏，故会产生安全性后果。铁路货场门式起重机制动轮和制动瓦块的磨损，目前已有比较成熟的技术手段可进行实时在线监测、预警，甚至是自动补偿，当监测到制动轮和制动瓦块的磨损超出预先设置的阈值范围时，可主动提示相关人员进行更换，避免磨损过大造成起升制动器失效。因此，该故障原因维修方式推荐采用状态维修。
结语：
基于 RCM理论分析了铁路货场门式起重机的结构层次， RCM体现了按需维修的思想，针对每个故障原因进行具体的维修决策，避免过修和欠修，在保障铁路货场门式起重机可靠性的同时，可节约维修资源，提高铁路货物装卸生产的效率和效益。
参考文献：
[1]张彦庆.铁路门式起重机维修保养制度的改革[J].起重运输机械，2004（10）：1—3.
[2]唐方雄，丁克勤.起重机械以可靠性为中心的维修（RCM）策略初探[C].第一届全国起重机械安全健康管理技术研讨会，2015.
[3]刘进军，陈希通.门式起重机制动器的检查及常见故障排除[J].铁道货运，2009（7）：42，43.
[4]陈洪根.设备维修方式分配逻辑决断模型的改进[J].机床与液压，2011（9）：148—150.