浅析机械设计与设备维护成本的关系

浅析机械设计与设备维护成本的关系

王,涛

河南中烟工业有限责任公司黄金叶生产制造中心 河南 郑州 450000

摘要：随着我国智能化水平和劳动力成本的不断提高，设备代化已成为一种发展趋势。机器和设备要想顺利运行，就离不开高质量的维护，这代表着劳动力和原材料成本的资本投资。因此，在设计过程中，机械设备设计人员不仅要能够完成所需的功能，还要考虑所设计的机械设备，并将未来的维护成本降到最低。在设计中，持续进步是以具体为基础，积极采用客户在整个应用过程中遇到的问题，不断改进和完善，降低中后期维护成本。

关键词：机械设计；设备维护；成本

1合理的结构能够降低设备故障率

1.1载荷较大的轴，尽量做到一体化

钢丝放线架，其主要功能是配合产线主动放出钢丝。原厂家对于顶紧头的设计部分，采用分体式结构。该设计为转轴与固定座之间由轴承连接，输出端采用螺栓与顶紧头部分连接。在使用过程，由于钢丝盘具整体较重，且盘具与顶紧头内孔间存在一定的间隙，因此，在旋转放线过程中，顶紧头部分受到反复的交变应力冲击易造成螺栓断裂或松动，从而产生故障，甚至造成质量事故。通过数据分析，采用分体式结构的顶紧头，基本上3个月左右会出现一次故障。出现故障后，往往伴随随着螺纹孔的破坏，需要重新更换配件或是加大孔径重新攻丝。这样处理，配件一般需要500元左右。而重新攻丝则会浪费2h左右的时间，造成产能的浪费。针对反复出现的故障，通过分析。由于负载较大，分体式的结构采用螺栓连接，无法承受实际工况的冲击应力。因此，我们针对此问题进行结构优化，直接采用一体式结构解决该问题。在优化为一体式结构后，连续跟踪2年没有再次出现过相同故障。

1.2保证设备正常运行

对于一家正常生产的企业来说，往往会涉及到非常多的机械设备的运行工作，甚至包括很多高精尖仪器的运行，这看似紧锣密鼓正常运行的背后，都离不开检修设备部门中检修维护人员的努力工作，并且一些企业的生产过程中设备运行危险因素十分之大，且这些因素也会从一定程度上制约设备的稳定和可靠运行，对企业的正常生产工作带来十分不利的影响，使得企业的效益受到前所未有的破坏，严重的甚至影响周边的环境，对周围环境中的人身和设备的安全造成巨大的威胁，因此，企业必须要加强对机械设备的管理以及修理维护工作，通过及时的修理维护，将一个个安全隐患扼杀在萌芽的摇篮之中，不出现问题，就是解决问题的最好方式。通过提前预测、预判，对可能发生故障的机械设备进行修理和排除，最大程度避免损失的发生。

1.3对于轴的阶梯部分要尽量避免应力集中

因为应力集中导致断轴的案例屡见不鲜，比较容易出现于轴的不同直径衔接处。为了在轴上安装各种旋转体而制成多数阶梯部分，由于这种阶梯部分存在应力集中，处理不到位容易造成断裂。未作处理的轴连接处直接为直角，为了减轻其集中程度，需要将阶梯部分的R增大到必要的界限。这样能够在很大的程度上减少阶梯部分的断裂故障。例如某一设备放线架驱动轴，直径28部分与减速机相连。前期因为没有对应力集中处进行处理，导致在短短的1个月内连续断轴2根。每次都是应力集中处断裂，造成了多起质量事故。针对此问题，通过分析后，判定为细轴与其他直径衔接处未做处理，导致应力集中。优化方案在原有轴整体结构不变的基础上，应力集中处采用R5的圆弧处理，减小应力集中程度。处理后，该轴的使用寿命大大提升，消除了断轴隐患。

1.4保证设备使用性能

机械设备的使用性能是机械价值最重要的影响因素之一，若机械设备不具备较强的使用性能，则会对机械带来极大程度的阻碍。因此，大多数企业在采购设备过程中，都会对设备性能予以高度重视，如此则能够有效地控制不必要的成本浪费，进而大大维护企业的经济效益。通常情况下，在长时间使用过程中机械设备难免会出磨损和老化情况，因此对其实施维护和修理具有重要的作用。若维修人员能够不断强化设备的维修工作，那么则会大大提升设备的稳定性。此外，在实际维修过程中，不仅需要对设备原本性能进行恢复，还需要对设备做进一步优化，以此来促进设备性能的进一步提升，使维修工作的结果能够与预期标准有效契合。

2适合的材料能够延长配件的使用寿命

2.1软接触磨损件表面采用陶瓷材料能够延长耐磨周期

设备实际使用过程部分零件会直接与原材料产生摩擦（滑动摩擦），比如分线板，过线孔等工作时一直会与线状原材料（简称线材）之间产生摩擦。虽然，分线板采用金属材料制作，而线材为塑料。线材硬度远远小于分线板的硬度，但是日积月累的情况下，分线板还是会出现磨损。而磨损就意味着需要进行更换，严重的会导致线材与磨损的凹痕卡死造成的质量事故。其实硬度和韧性之间一直都站在一个“对立面”，要求高硬度意味着要牺牲其韧性，反之亦然。有没有一种材料，硬度高、韧性好、价格低？这对于很多设备降低维护成本就成为了重中之重。

2.2采购相应的零部件进行更换

就目前而言，很多机械设备发生的故障是由于其中的一个零件不能正常工作导致的，并且很多时候这些设备零件不值得我们花费很大的时间、精力去维修和维护，可能在批量生产的企业生产过程中，这些零件的成本会非常低。但是，如果我们个人要进行购买或维修时，还需要准备相应配套的器件、工具等，这样原本一个成本极低的小零件反而花费了更多的钱，造成了极大的经济损失，因此，对设备故障零件进行更换，也是一件经常进行的工作，而且一些设备在长期的运行过程中已经发生了老化及磨损现象，再加上日常工作中的工作人员对设备的更新和保养不够及时，导致这些故障在一定的时间积累后突然爆发，影响了正常的生产运行工作，在对故障部件进行更换时，需要采购的人员不断优化和完善设备的采购工作，做好对设备、材料的甄别和选取，面对市场上渔龙混杂的设备、材料以及零部件，能够进行准确的挑选和精准的把握，并将这些部件对故障设备进行正确匹配，确保零部件能够像原有的状态一样安装到发生故障的设备之中，极大限度地恢复设备的原有运行状态。这样设备的安全性能将会得到极大的提高。

2.3懂得“舍卒保车”能够大大的降低维护难度

合理的选用材料，以及选择合适的材料组合形式，能够大大降低维护难度。而在机械设计上，我们也会对不同零件的使用寿命做出取舍。比如梯形丝杆与螺母，设计过程中，螺母的更换难度和加工难度相对较低。因此，我们会采用黄铜来制作螺母，以牺牲铜螺母的形式来延长丝杆的使用寿命。又如直流电机的换向器与碳刷之间的关系，直流电机的换向器与转子相连，其出现故障后，更换和维修的难度和成本相当的高；而碳刷为标准件，价格便宜，且更换起来较为方便。因此，电机设计师采用了二者组合的形式来降低维护难度和成本。总的来说，机械设计的“舍卒保车”更多的是寿命、性能、制造成本之间的平衡和最优解。

3结论

综上所述，对机械设备管理中的机械修理维护工作来说，机械设备维修工作对社会生活、企业生产等各个方面都有着积极的作用。我们必须将机械修理维护工作落到实处，并且学会用科学的方法和先进的技术手段去进行修理维护，将修理维护工作的意义放至最大，不断提升社会经济发展水平和企业生产的活力，极大限度地保证企业的生产效率和生产质量，推动企业乃至社会良好发展。

参考文献：

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