道路工程机械使用寿命研究

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道路施工机械设备，由于设计水平，制造质量，使用环境以及使用单位的维修技术和管理水平不同，同一型号的设备，其使用寿命的长短有很大的差别。笔者从事工程机械维修管理工作几十年，根据自己多年的工作经验和感受，从工程机械的研究、设计制造、安装和使用、保养和维修全过程，谈一谈合理延长机械使用寿命应采取的必要措施和提高管理水平，以保证工程机械正常使用寿命，发挥其应有的效益。

　　1设计方面的优劣对工程机械寿命的影响

　　1.1为保证应有的使用寿命，应该采取的优化设计

　　优秀的设计是延长机械使用寿命的首要环节。日本、美国等发达的工业化国家提出“设计立业”的思路，采取多方论证设计的优劣，选择最佳优化设计方案，这样，使得他们的产品经久耐用，高效低耗，从而占领全球主要施工机械销售市场。我国的大型施工项目中的主要土石方工程用机械设备主要是采用以上发达国家进口产品，这些设备外观新颖、操作舒适、性能先进、经久耐用。他们根据人体工程学设计的座椅、操纵台、环保型的低噪声发动机，超前的流线型机身和驾驶舒适感，具有良好的机械性能和人性化设计，深受机驾人员的欢迎。例如：美国卡特彼勒公司、日本小松公司生产的液压挖掘机等深受使用者的欢迎。根据日本小松、神户制钢等厂商的产品设计资料分析，为保证机械设计使用寿命，其方法主要是推行可行性设计和维修方便设计。而美国卡特彼勒公司运用负荷分析方法，准确地分析了挖掘机、推土机在施工中受力部件的应力，提出了延长机件寿命的设计（长寿设计），其思路是：第一，降低面压（机件表面的接触应力），例如用螺旋齿轮代替渐开线齿轮，使齿轮重迭系数大增；第二，分散负荷，推土机采用三角布置履带行走系代替传统的平行布置履带行走系，将驱动轮从常规的触地式移至三角形顶部，与地面脱离接触，使驱动轮承受的冲击负荷、作业负荷、泥土带进履带传动副阻力大幅度减小；第三，减磨设计，如采用湿式离合器、湿式制动器等，以减少磨擦损失，提高机械传动效率和能量利用率。由于他们成功的优化设计，使其产品投放市场以后具有很强的竞争力和较高的市场占有率。

　　1.2维修保养方面的设计考虑

　　日立建机认为，如果机械维修性好，易于维修，能够采用“低成本的快速修理”，可使机件经常处于良好的技术状态。这样设计的施工机械，在工作过程中，一旦出现了故障，由于可以低成本快速修理，无需更换新部件总成，这实际上就延长了机械的使用寿命、提高了机械完好率、降低了机械的使用成本。因此，要在传统优化设计的基础上应着重考虑以下几方面因素，方便维修。

　　一是拆装简单化，使维修工作空间方便和人性化。例如采用OPS管接头，分离式链轨节、翻转式驾驶室和发动机罩，间隙可调的铰接结构等；二是部件组合化，将零部件设计成便于拆装的组件，例如CATD9L推土机，由于采用了部件组合化设计，比CATD9H推土机的部件拆装时间减少；三是加注润滑油集中化，如日本小松公司生产的推土机，将变速器，变矩器等部件的加油口（含油过滤器）、测压点集中布置在一处，驾驶员站在地面就可以同时向上述部件加油和检查油平面，免去了爬上爬下的劳累，有利于确保润滑按期进行和防止检查部位遗漏；四是密封加注液压油，完全避免了施工环境的风沙和其他杂质等有害分子进入液压油内，例如：美国生产的BARTMIL160沥青路面铣刨机，设计了密封加注液压油的装置，保证了注入液压系统油的清洁；五是检查电子监控化，运用电子传感技术，对油量、油温、轴温、水温、振动及负荷进行监控，防故障于未然；六是延长润滑周期，如采用双过滤器使油不易老化，对轻负荷、活动不频繁的杆系铰接部位采用含油轴承，实现理想润滑；采用密封润滑等来减少油的老化，泄漏，既延长了润滑周期，减少了维修作业量，又可确保机件处于良好的润滑状态；七是易损件通用化，对常用的易损件，尽量采用通用件，以减少备件储备，方便备件采购；八是随机工具完备，因为施工机械作业现场的特殊性，需要设计比较周全的随机工具，便于驾驶员进行日常维护和一般故障的排除；九是尽可能考虑运动副的耐久性，减少经常维修保养项目。

　　1.3采用新材料

　　采用新材料制造的施工机械，可以有效地延长机械的使用寿命。近年来，材料科学技术发展日新月夜，突飞猛进。大量高强度，抗磨损，抗振动和抗冲击的新材料、纳米技术材料、先进的电子元件技术不断出现，设计机器时应根据机械性能与工况选用相适应的新材料，从材料性能质量上保证其使用寿命。这样，才能从源头上控制机械零件的各项性能，减少经常维修项目，使维修操作更简单、方便，为延长机械的使用寿命打下坚实的基础，例如：福建泉州路面机械厂生产的40t沥青混凝土拌和机成品料提升限位电器阀，由于采用了先进的进口元件，使其故障率大大降低（使用四年以来降为零）。

　　2制造生产方面

　　为了保证机械设备的质量，使之经久耐用，生产厂家要建立强有力的质量保证体系，提高质量意识，加强生产过程检测（这也是设计者理想的产品），不合格的零部件一定不能装配主机。外协作件同样要建立严格的质量验收体系。否则，主机和主要总成件虽然质量较好，但是，协作厂家生产的部分配件质量达不到设计要求，致使整机经常出现故障。例如：1998年云南开远公路管理总段引进的“BARTMIL160”路面铣刨机，由于后转向液压油缸质量不过关，连续两次更换，直到外商派人到现场修理更换配件，才把故障排除，这样，既增加了维修工作量，又影响了生产厂家的信誉。所以，总装厂应严格按规范验收外协作零部件，不合格的外协作件不许装配主机。此外，对于机械设计不成熟，性能不稳定的产品不要投放市场，否则，有损企业的市场形象。

　　3使用与维修保养方面

　　施工机械的使用寿命长、短，用户的管理、使用是非常重要的一环，要做好以下四方面的工作。

　　3.1坚持实行“二定三包”制度

　　定人、定机，包使用、包保管、包保养），机械操作人员要做到“三懂”（懂构造、懂原理、懂性能），“四会”（会使用、会保养、会检查、会排除一般故障）。正确使用机械，严格执行安全技术操作规程，对机械设备实行目标成本管理，将操作者的经济效益与机械使用费（如燃油料费、维修费、保养费、材料费、工具费等）挂钩，变机械驾驶员被动日常维护保养设备为主动日常维护保养。

　　3.2减少环境气候给机械造成的无形磨损

　　即减少环境因素对机械使用寿命的影响。由于施工机械大部分是露天作业，作业地点经常变动，所以其性能受到作业场地的温度、环境、气候等因素的影响很大。长期固定作业的机械，一定要有停机房（棚），或者采取上遮盖，下用木料支垫的维护措施，减少日晒雨淋、锈蚀造成的无形磨损。不少施工单位由于忽视了环境因素对使用机械的影响（环境温度过低，还会给机械造成灾难性后果）。未采取相应的保护性或适应性措施，致使机械使用性能降低，使用寿命缩短，甚至酿成事故。

　　3.3机械实行定期保养是延长寿命的关键

　　《交通部筑养路机械保修规程》对机械的保养都有明确规定，但是，不少施工单位一到工期紧、任务重时，往往忽视保养工作，认为机械正常运行，没有故障，无需停下来保养。这就埋下了日后造成机械事故的隐患。因为保养能消除机械隐患，若不及时保养，往往会使机械设备出现大的故障，甚至发生人员伤忘事故。这样既增加维修费用，又耽误施工工期。

　　3.4采用先进的机械检测等辅助维修手段

　　机械维修工作是延长机械使用寿命的重要环节，采用合理的维修方法可以有效地延长工程机械的使用寿命。根据有关资料统计，采用先进的状态监测手段，可以减少25%～50%维修费，故障发生率减少75%，并可延长机械使用寿命。

　　3.5低成本快速修理法

　　机械行业提出的“低成本快速修理法”也是延长机械使用寿命的有效方法。实施此法，除了机械设计时采用维修性设计，提高机械的维修性外，在维修实践上还可采用下列方法：一是零件换位，施工机械上的许多零件，如推土机，挖掘机的履带销，柴油机缸套等，在运行中往往承受单向负荷，从而造成不均衡的磨损，如果适时地更换受到不均衡负荷零件的位置，使它们的磨损均衡，则可延长其使用寿命。二是采用先进的刷镀与胶粘修复技术，也可以快速低成本地修复失效零件。

　　随着维修技术的进步，可延长机械零件使用寿命的先进修复工艺大量出现，如耐磨堆焊，喷涂金刚石电镀层，磁性电镀，激光电镀等。施工单位因条件所限，不能一一使用，但可与地方生产企业合作，合理利用先建的修复工艺，以延长机械使用寿命，降低机械使用成本。

　　4合理处理好机械使用寿命与技术进步的关系

　　上面论述的都是延长机械物理寿命的方法，实际上，机械的寿命还有经济寿命和技术寿命之分。经济寿命是从经济的角度和机械最合理的使用期限，具体的说就是指能使机械的年平均使用成本（由机械购置费的折旧费和机械的年运行费用两部分组成）最低的年数。技术寿命是从技术折旧角度看机械最合理的使用期限，具体地是指从机械开始使用到因技术落后而被淘汰所持续的时间，它与技术进步的速度有关，与机械的运转时间有关。

　　因此，机械的使用寿命并不是越长越好，笔者是强调合理延长机械使用寿命。从技术进步，能源消耗，环境保护方面考虑，不科学的、无限延长机械的使用寿命，反而会造成施工单位经济效益下降，阻碍科学技术进步。因此，适时地更新换代机械也是必要的，它可以促进技术革新，加速经济增长和社会进步，降低能源消耗，达到提高施工单位经济效益和社会效益之目的。由此可见，合理延长机械使用寿命与适时更新换代机械二者的目的是一致的，都是为了提高施工单位经济效益和社会效益的目的。

　　参考文献

　　1.《机械设计手册》化学工业出版社

　　2.《公路筑养路机械手册》中国公路学会筑路机械学会主编，人民交通出版社

　　3.《机械工程师手册》机械工业出版社