煤炭企业智能维修与再制造技术的应用

王健铭

摘 要：随着现代制造企业升级，结合现代智能技术对煤矿机械进行维修成为当前煤炭领域关注的重点。本文以平朔煤炭工业公司作为研究背景，就煤炭机械智能维修与再制造方面应用的技术进行阐述，然后重点就当前比较热门的逆向工程技术的原理和特点阐述，进而通过研究为当前智能维修与再制造技术的应用推广提供参考。

关键词：智能维修；煤炭机械；采煤机；再制造

中图分类号：TD355 文献标识码：A

随着现代煤矿产业的发展，以及煤炭规模的不断扩大，使得大量的煤炭企业大量增加。以山西朔州为例，在500公里半径内，拥有生产煤矿749座，在建煤矿137座，选煤厂211个，2016 年晋陕蒙地区原煤产量占全国煤炭总量的66.8%，巨大的产能优势，给维修产业带来空前的业务空间。但对于传统的煤炭机械维修来讲，技术难点大、维修复杂等问题，严重制约着煤炭企业的生产效率。对此，为提高企业维修与再制造的效率，人们开始尝试探索新的技术和方法，进而更好地对煤炭机械进行维修和再制造。因此，加强对现代维修与再制造技术的转型应用，是当前机械维修与再制造领域探讨的热点话题。

1.智能维修与再制造技术应用现状

现代智能装备制造技术的发展，使得企业在智能维修与再制造技术方面有较大的提升。以平朔煤炭工业公司为例，在其服务的半径内服务的煤炭企业超过17家，承担的维修任务超过100项。在巨大客户资源的同时，公司也积极加快企业技术升级，并依托智能维修与再制造研发中心，重点围绕表面工程、逆向工程、增材再制造、新材料、3D打印技术等进行研究。

而从企业维修与再制造技术应用方面，主要集中在以下几个方面：

第一，利用远程监测和诊断技术及逆向设计技术，通过领先的互联网服务平台，以快速响应的本地化服务为企业提供零部件再制造、整机再制造、进口配件国产化及智能化生产设备运行保障服务。

第二针对煤机装备、矿山设备、轨道交通等磨损严重、失效、报废的零部件，采用熔覆技术（等离子熔覆、激光熔覆）、喷涂技术（超音速火焰喷涂、电弧喷涂、等离子喷涂）、表面工程技术（纳米涂层、金属表面陶瓷化、Tyon-D涂层），实现机电产品的再制造工程。通过再制造产业化方式，设备使用企业可以减少40%～60%备件采购成本，起到节省资金、节能、节材和保护环境的效果。

第三，通过引进逆向工程及3D打印技术，将有剩余寿命的废旧零部件作为再制造毛坯，采用先进表面技术、快速成形技术和修复热处理等加工技术，使其恢复或超过新品技术性能和应用价值；将不符合可持续发展要求的原型产品，通过先进的表面工程大幅提升原品的性能，延长使用寿命，进而解决煤炭行业目前普遍存在的液压支架、采煤机和三机维修难度大的问题。

第四，通过引进表面喷涂、有色金属表面陶瓷化、激光淬火、激光喷丸、激光熔覆技术，利用多弧离子镀膜机、石墨烯化学气相沉积系统、微弧氧化系统等设备对零部件、配件表面进行处理，解决煤炭采掘行业，石油开采行业设备在复杂工况下，易腐蚀、易磨损、抗压力冲击及撕裂等问题。

由此，通过上述技术的应用可以看出，未来智能维修与再制造领域呈现出涉及技术范围广、工业精度高等特点，并将在未来形成多学科综合应用结合的发展趋势。

2.逆向工程技术在采煤机制造中的应用

通过上述的归纳看出，逆向工程是当前企业在智能维修与再制造方面应用的重点。而在采煤设备中，掘进机是一种常用的机械设备。当前我国企业在掘进设备的引进中大部分都是采用国外的机械，这不仅成本高，并且维修难。一旦其中的易损件出现损坏，将严重影响煤炭企业的生产。因此，人们开始尝试采用国产的零件替代国外的易损件，进而降低企业的成本。

2.1逆向工程技术原理

在工业设计领域中，传统的产品开发是采用正向的开发流程，包括零部件设计、制造、检验、装机、性能测试等。这种传统的正向开发方法耗费成本高，并且开发周期长，从而严重制约了工业制造。而随着测量技术、计算机技术的发展，人们开始将目光投入到逆向设计方面。所谓的逆向设计就是通过特定的测量技术和方法，从而获得产品表面离散点的集合坐标，然后在该基础上结合曲面建模技术对产品进行逆向还原和制造。该技术的核心和关键包括两点：一是如何对数据进行测量和采集；二是如何借助采集到的数据对曲面进行建模。

目前，针对数据的采集中，主要包括接触式测量和非接触式测量两种方法。其中接触式测量主要采用三坐标测量机，可根据测量实物形状的不同采用不同的探头；非接触式测量主要运用光学的原理，采用激光测距等方法对实物进行测量。在实际的应用中结合不同的实物可采用不同的测量方法。

2.2逆向工程技术的具体应用

为进一步说明逆向工程在机械维修与再制造中的应用，以煤炭企业中常用的采煤机导向滑靴为例，结合逆向工程设计步骤，对导向滑靴进行设计。首先对导向滑靴实物进行标点定位，具体操作则是通过3D扫描仪对设置在导向滑靴上的定位标点进行扫描，从而得到导向靴滑数据点云。然后根据上述的点云信息，构建3D数字化模型，然后根据上述的模型制作导向滑靴样品。

3.激光熔覆技术在维修方面的应用

激光熔覆技术作为一种煤炭机械修复技术，当前在煤炭领域主要应用在液压支架、掘进机、采煤机等失效零件的再制造。通过激光熔覆技术，可以修补机械作业过程中出现的磨损问题，并可在零部件的表面形成冶金结合，并且硬质点高的复合材料层，进而提高机械使用的寿命。而该技术的操作步骤可以分为以下几步：

（1）外观检验

对工件的外觀进行检验，查看其是否具有明显的磨损，然后通过探伤的方式查看工件是否存在气孔、砂眼等缺陷；最后再用硬度计对工件需要熔覆位置的硬度等进行检测。

（2）表面处理

在进行修补以前，还需要对车床磨削加工，从而去除工件上存在的氧化层。

（3）装卡待熔覆的工件，编制熔覆的程序，并进行激光熔覆。

（4）检查激光熔覆后的质量，如存在缺陷对其进行局部修复，并在完成后缓慢冷却工件，以减少残余热应力对工件的影响。

而通过上述的熔覆技术，可为企业节约大量的原材料成本。但是对于该技术的应用中，需要注意几个突出的问题，那就是大面积的熔覆很容易让工件表面产生裂纹，同时在熔覆中需要对熔覆的工艺参数进行优化。

结语

总之，对于煤炭企业智能维修与再制造来讲，涉及大量的新技术和新方法，本文在总结当前企业应用现状的前提下，重点就熔覆技术和逆向工程技术的应用进行了阐述，从而通过研究为煤炭企业的智能化维修提供借鉴与参考。

参考文献

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