1、谈机械设备的可维修性设计摘要：机械的可维修性对其安全运行、故障检修的影响很大。本文主要分析了设备的可维修性设计中应注意的一些方面，并提出了增强可维修性的一些方法。 关键词：机械；可维修；影响因素；准则 提高机械设备的可维修性，可以增强其使用性能，延长使用寿命，还可以减少后期的维修费用，因此应当引起人们的重视。如何有效提高机械设备的可维修性，是设计人员在进行设计的时候需要重点考虑的问题。 一、维修与维修性 1. 维修的定义。 传统的观念认为维修是维修人员进行的一种保证性的技术工作, 它与设备的设计与生产不相关。实际上, 随着机械产品的日益复杂化和现代化, 维修的内容和意义也随之拓宽。维修是为使设
2、备保持或恢复到规定状态所进行的全部活动。维修根据其目的与时机通常可以分为: ( 1) 恢复性维修 (CorrectiveMaintenance, CM), 又称排除故障维修, 是设备发生故障后使其恢复到规定状态所进行的全部活动。它可以包括下属一项或几项活动: 故障定位、故障隔离、分解、更换、再装、调整及检测等。恢复性维修常常是非计划的。 ( 2)预防性维修 (PreventiveMaintenance, PM), 通过对设备的系统检查、检测和发现故障征兆并采取措施以防止故障发生, 使其保持在规定状态所进行的全部活动。它包括润滑、操作人员监控、定期检查、定期维修和更换等工作。 2. 维修性的定义
3、。 维修性即产品在规定的条件下, 按规定的程序和方法在规定时间内进行维修时, 保持或恢复其规定状态的能力。维修性是与维修关系最为密切的质量特性。简单地说, 维修性是由设备设计赋予的使其维修简便、迅速和经济的一种固有特性。它取决于设备的结构、连接或安装、配置等因素, 是由设计形成的特性。从维修性的定义可以看到, 产品的维修性受到诸多因素的影响, 如工作地点、环境、条件及可用资源等。不同情况下维修性所包含的内容也不同。 二、设计方面影响维修性的主要因素 影响维修性的因素主要有机械设备维修性设计的优劣、维修保养方针、体制、维修装备设施的完善程度、维修保养人员的水平和劳动情绪等。设计方面主要体现在:
4、总体布局和结构设计应使各部分易于检查和便于维修; 良好的可达性即设置维修操作通道和有合适空间; 部件与联接件易拆装; 标准化, 使零件具有互换性和可更换性; 安全性; 材料易于购置及零件加工方便; 技术资料齐全; 专用工具和试验装置。 三、可维修性设计 1. 可维修性设计内容。 可维修性设计有其特定的工作内容、工作程序及方法。在设备整个设计和研制过程中, 可维修性设计与设备设计必须紧密配合, 并进行必要的设计协调, 以保证设计出来的设备易于使用和维修，减少或避免由于技术上不协调导致设计返工而造成的人力和物力的浪费。它主要包括以下内容： ( 1) 提出基本维修概念。所谓维修概念, 就是对整个寿命
5、周期内如何提供维修保障以保证设备正常工作给以明确的说明。它是进行整个设备设计和可维修性设计共同的基本依据。根据规定的维修概念, 即可建立可维修性模型, 协调地开展设备设计和可维修性设计工作。 ( 2) 在选择设备设计方案时, 为相应的设计部门提供可维修性设计方面的技术咨询、适用于各零部件的定性和定量的数据资料及有关信息和可维修性设计准则。 ( 3) 参加设备中零部件材料、结构的选择, 完成对设备的定性和定量的可维修性分析, 以确定可维修性特性要求, 并按要求进行详细的权衡研究, 提出设计建议。 ( 4) 根据需要, 利用特定的模型或其他设计手段进行可维修性验证与评价, 以确定最合适的设计方案。
6、 2. 可维修性分析。 可维修性分析是可维修性设计中的一项重要活动, 可以为确定可维修性设计准则提供依据。通过可维修性分析, 可以确定设备维修时的定性要求, 如设备的互换性、标准化程度、可达距离、操作空间等。根据分析目的不同、项目不同, 可维修性分析所使用的技术和方法也不同, 常用的分析方法有以下三种。 ( 1) 故障模式及影响分析 (FMEA)。通过分析确定可能的故障模式、产生原因及影响, 在此基础上确定需要的可维修性设计特征。如故障指示器的确定和设计, 测试点的布置与性质, 故障诊断方案等。FMEA 的深度和范围取决于各维修级别上规定的可维修性要求和设备的复杂程度和类别。 ( 2) 费用分
7、析。寿命周期费用 (LCC) 是指在设备的整个寿命周期内, 为获取并维持设备的正常使用所花费的总费用。它是设备方案设计和研制过程中最主要的决策参数之一, 也是最为敏感的决策参数, 几乎任何一次研制过程中的决策, 都会对寿命周期费用产生影响。 ( 3) 风险分析。在设计决策中所使用的某些参数, 如故障率、费用等可能是通过预测和估计方法得到的。由于这些决策参数的不确定性, 使得分析结果也可能出现不确定性, 可能会使得设备在投入使用后出现意想不到的问题。有时即使分析时所用的数据是精确的, 但由于时间的推移, 数据会发生变化。为了搞清输入数据的变化对分析结果的影响, 就需要进行风险分析。常用的风险分析
8、手段有灵敏度分析、置信区间分析等。 3. 可维修性设计准则。 可维修性设计准则是为了将设备的可维修性要求及使用和保障约束, 转化为具体的设备设计而确定的通用或专用的设计准则。该准则的条款是设计人员在设备设计时应遵循和采纳的。 确定可维修性设计准则是可维修设计中极为重要的工作之一, 也是可维修性设计分析过程的主要内容。 ( 1) 简化设计。尽可能简化产品功能, 采用最简单的结构和外形, 尽量减少零部件的品种和数量, 简化使用人员与维修人员的工作, 降低对其的技能要求。 ( 2) 可达性。故障率高、维修空间需求大的部件尽量安排在容易接近的部位; 设备各部分 (特别是易损件) 的拆装要简便; 设备的
9、检查点、测试点、润滑点等应布局在便于接近的位置上; 尽量做到检查或维修任意一部分时, 不拆或少拆其他部分。 ( 3) 标准化、模块化。优先选用标准件; 故障率高、容易损坏的零部件应具有良好的互换性和通用性; 设备应按功能设计成若干能完全互换的模块, 便于单独迅速准确地进行测试检测和诊断; 测试原理、测试方式合理、测试点设置合理。 ( 4) 防差错措施。从结构上采取措施消除发生差错的可能性。 ( 5) 维修安全性。设计时考虑防止维修人员受到机械损伤及高温、有毒、放射性物质的侵害。 四、提高维修性的主要途径 1. 简化结构, 便于拆装。结构简单的机械设备不仅故障少, 而且对故障的检查、判断、修复也
10、容易。大量采用标准件, 可减少停机维修时间。 2. 提高可达性。应有足够的操作空间, 并符合工程心理学和人机工程规定的标准。 3. 保证维修操作安全。维修人员在操作时,应没有被锐边和突起划伤、被重物砸伤的可能和被电击的危险。 4. 按规定使用和维修。要按使用说明书规定的内容进行使用、润滑、调试、保养; 按编制的维修技术指南和维修标准进行维修; 按机械设备本身的特点采取最合理的维修工艺、材料和方法, 取得较好的维修效果。5. 部件和联接件易拆易装。采用整体式安装单元 ( 模块化) ; 设置定位装置和识别标志; 配备专用拆装工具等。 6. 零部件的无维修设计。可靠性、维修性的理想极限是无维修设计。
11、目前主要有: 不需润滑的固定关节、自润滑轴承、塑料轴承等; 不需调整的利用弹簧张力或液压等自调刹车闸等; 将零部件设计为具有一定寿命, 到时就予以报废处理。 五、结语 可维修性设计是设备或系统设计工作中的一个重要组成部分, 它要求在设备或系统的初始阶段将可维修性作为设计的一个目标。可维修性既是产品可靠性的必要补充，又是产品维修保障决策的重要依据，提高机械设备的可维修性，可大大提高维修工作质量和效率，又可降低消耗。参考文献: 1赵中敏.机械设备的可维修性设计策略J.中国设备工程.2008（7）. 2徐久军, 严志军, 朱新河.机械可靠性与维修性 M.大连: 大连海事大学出版社, 2000. 3陈学楚.现代维修理论 M.北京: 国防工业出版社,2003.
