淺談設備改造修理及應用
2020-4-17 來源：海申機電總廠 作者：李 峰
摘要 ：在機電設備維修中，改造修理是提高設備性能，維持正常生產的有效措施。以 X62W 升降臺銑床進給箱改造和單螺桿空壓機冷卻器改造為例，在發現故障原因的基礎上，采取更換部分部件或改變部件連接方式的方案對設備進行改造修理，體現改造修理投資小、見效快的優越性。
關鍵詞： 改造修理 銑床 加工性能 經濟效益
設備修理是指對設備因失去或降低原有功能而不能正常工作所進行的恢復，以及提升設備運行性能所進行的技術活動。因此，設備修理在生產過程中扮演著重要的角色，不僅能夠維持生產的順利進行，還能夠延長設備使用壽命。根據設備性能、故障程度以及加工現場實際需求，設備修理可分為普通修理和改造修理。在普通修理后無法達到原使用要求，或原設備無法滿足生產任務提出的更高要求，而更新設備一次性投入較大、實施周期長，盲目對老設備進行淘汰不僅影響生產還對工廠造成一定的損失時,可采取設備改造的方式。切實、有效的改造修理投資小、見效快、風險低，是實現現有設備性能提高的主要途徑。
1、 X62W 升降臺銑床進給箱改造
1.1 案例簡介
X62W 升降臺銑床是一臺通用型銑床，海申機電總廠 (象山) 于 20 世紀 70 年代初購置并投入使用，其在生產中使用頻率高、工作量大，而且經常處于高速切削、高速走刀、大切削量的加工工況，因此經常出現震動、異響，由于進給機構發生故障而使設備失去快速進給或工作進給。X62W 銑床工作中通過滾輪、帶輪、離合器運動而實現機床的快速進給和工作進給。當按下快速進給按鈕時，外部牽引電磁吸鐵通過傳動機構使滾輪向右移動，壓緊快速進給摩擦片，實現快速進給；松開快速按鈕時，復位彈簧迅速將滾輪復位至工作進給狀態，此時在旋轉的進給軸上產生撞擊，如此反復將加劇進給軸上各零件的松動、磨損以及損壞。工作過程中，傳動軸將帶動滾輪繞滾輪軸轉動，因此滾輪外圓表面會因經常處于摩擦狀態而出現磨損。當磨損量達到一定程度后，滾輪與離合器的配合間隙便越來越大。撞擊同時也會導致快速離合器預緊螺母改變位置。由于電機實行正反轉進給，如預緊螺母松開，則會減小離合器的工作行程，從而導致銑床快速進給；如預緊螺母隨傳動軸并至過緊，那么進給軸上同時出現工作進給與快速進給兩種速度，將會造成進給箱內各個傳動軸不同程度的損壞。
機床正常工作時，其動力的傳遞和中斷主要通過鋼球式安全離合器實現。正常工作時彈簧壓緊鋼球，并將動力通過離合器傳遞到下一個部位。當載荷過大時，機床傳遞給鋼球的力大于彈簧張力，因此將鋼球向左推動，從而使得離合器脫開而中斷動力傳遞，此時機床也停止進給而實現自我保護。鋼球式安全離合器中的彈簧張力主要通過鎖緊螺母調整，機床的安全穩定性主要取決于鎖緊螺母調整質量的好壞。所以一臺機床必須做到在正常工作時不打滑，而在發生故障或者超載等情況下能夠及時脫開并實現自我保護。如果機床快速進給和工作進給都出現問題, 很可能就是安全離合器的彈簧壓力調整過小，必須重新調整。多次調整過程復雜、繁瑣，并要求修理人員有一定的工作經驗。該銑床已經不止一次采用傳統修理方法進行修理，但故障現象仍頻頻出現，治標不治本。
1.2 改造方案
經過前期調研，現決定在不改變設備操作方法的前提下，對進給箱中的離合器進行更換以提升離合器的安全性。之前機床的慢速和快速進給運動主要依靠牙嵌式離合器實現，現采用電磁摩擦離合器來控制機床的進給運動。依據電磁摩擦離合器的特性，一并去除滑套、滑環、套筒等零件，重新加工配套的齒輪、襯套等零件。改造前后進給箱的相關結構如圖 1 所示。
圖1 進給箱相關結構
當機床處于慢速工作進給時，由軸Ⅴ上的慢速齒輪 13 將動力通過嚙合傳遞到軸Ⅵ上的齒輪 3，然后再將運動傳遞給慢速電磁摩擦離合器 1。離合器 1通電后壓盤和摩擦片吸合，將動力通過軸Ⅵ傳遞到齒輪 10 上實現工作進給。工作臺快速進給實現：由軸Ⅴ上的快速齒輪 12 通過嚙合將運動傳遞給軸Ⅵ上的齒輪 9（通過兩個平鍵 11 和花鍵套連接在軸 VI上），齒輪 9 上的動力通過軸 VI 傳遞到聯接套 5 后再傳遞給電磁摩擦離合器 4，離合器 4 通電后壓盤和摩擦片吸合，將動力通過軸Ⅵ傳遞到齒輪 10 上實現工作進給。
電器部分充分利用原有線路及原件，將原牽引電磁吸鐵的 380 V 電源加裝變壓器，利用鎮流器改變成為一套 24 V 直流電源，作為電磁摩擦離合器的電源。利用接觸器常開與常閉觸點實現工作臺快、慢速互鎖控制。在工作進給與快速進給轉換時，1，4 電磁摩擦離合器運轉平穩有效，提升了設備使用性能。
2、 螺桿空壓機冷卻系統改造
2.1 案例簡介
工廠 2# 空壓站單螺桿空壓機依靠機體內陰陽轉子相互嚙合時產生容積變化來壓縮空氣，陰陽轉子相對空氣做功產生大量的熱量。從空氣濾芯中吸入的新鮮空氣不斷被壓縮聚集而不能及時被冷卻器帶走時，主機排氣溫度 T1和潤滑油溫度 T3就會超過規定值，而長期處于高溫狀態易造成主機磨損、積炭、冷卻潤滑油過早變質、排氣量較大幅度衰減、習慣性停機等，甚至會出現整機抱死跳停機現象；頻繁更換機油濾芯、油氣分離器、油水分離器、冷卻潤滑油等專用零附件設備的維護費用居高不下，也不能從根本上解決問題。該設備因故障而頻繁停跳機，嚴重影響工廠生產的順利推進。
2.2 改造方案
該空壓機的油冷卻器與空氣冷卻器均為管殼式冷卻器。在空氣冷卻器中，壓縮空氣流經銅管內部而帶走外部冷卻水的熱量；在油冷卻器中，冷卻水流經銅管內部，帶走外部潤滑油的熱量而實現冷卻。2#空壓站螺桿壓縮機的油冷卻器和壓縮空氣后冷卻器以串聯的形式連接，即：冷卻水先進入空氣冷卻器冷卻排氣，帶走一定熱量的冷卻水再進入油冷卻器冷卻空壓機潤滑油。這種串聯方式冷卻效果差，這是因為冷卻水在進入油冷卻器之前溫度已經很高，在油冷卻器中再次進行熱量交換時無法帶走太多熱量。冷卻器中的潤滑油不能受到冷卻水的理想冷卻，導致設備運行時溫升過快，直接使主機溫度升高，甚至使其溫度超過控制器設定的溫度，從而出現停機現象。為了保證潤滑油溫度能夠得到有效控制，將 2 個冷卻器分開單獨進水, 將之前串聯形式的水路系統改造成并聯的形式，如圖 2（b）所示。改造后發現，空壓機潤滑油和壓縮空氣的冷卻效果明顯改善，主機溫度得到很好的控制，主機排氣溫度 T1也趨于正常。
圖 2 螺桿空壓機冷卻系統結構
3 、結語
改造修理降低故障維修成本的同時還可以縮短設備維修周期，同時確保故障設備維修后能夠及時投入使用，對保障工廠各部門正常生產、有效提高企業的經濟效益發揮著不可替代的作用。設備改造修理與設備維修同是為保證設備正常運行而展開，二者在技術與效果方面有相同之處，應相互貫通、滲透；但是在實際操作中，二者又具有各自的特點和必需遵循的原則。改造修理逐漸成為消除設備故障、提高現有設備運行性能、降低故障發生率、減少設備維護費用的有效措施之一，為恢復和改善現有設備狀態、提高現有設備性能作出了有效的貢獻。
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