提升抛丸机设备可靠性的方法研究

黄轶春，黄军宜，陈 康，粟小宝（广西柳工机械股份有限公司，广西 柳州545007）

0 引言

抛丸工序作为产品主要部件涂装前处理的关键工序，对整机产品外观涂装质量起着至关重要的作用[1]。抛丸机是执行抛丸工序的设备，随着设备使用年限的增长，目前对抛丸机的管理已经不能满足可靠、高效运行的要求，因此，为降低抛丸机的故障率，保障抛丸机的可靠、高效运行，对目前抛丸机管理进行优化尤为重要。本文以W子公司抛丸机为例，总结出提升抛丸机可靠性的一种管理方法。

1 现状及存在问题

该公司现有一台抛丸机于2005年投用，属于通过式连续抛丸机。该抛丸机共有12个抛丸器，单边丸料提升机，一根纵向主螺旋输送器和一根横向螺旋输送器将底部丸料输送至提升机，一套丸料分离器。主要结构见图1。

图1 抛丸机主要结构图

表1 抛丸机主要故障部位

2018年1月至12月间，该抛丸机故障次数171次。经过统计分析，主要故障部位是抛丸器、室体、提升机，故障占比达92%（见表1），其中抛丸器故障占比达78%。

由此可见，如果能够有效解决抛丸器故障问题，能够大幅提升抛丸机可靠性。

2 原因分析

通过对故障数据进行统计与分析，得出导致抛丸器故障的问题有以下几点：第一，分离器筛网被异物堵塞，丸料不能顺畅进入丸料仓，丸料供给不足导致部分抛丸器工作负荷低；第二，落砂阀颈部被异物堵塞，丸料无法有效落至抛丸器内，导致抛丸器工作负荷低；第三，叶片磨损过快，以及因叶片断裂导致抛丸器失衡故障。

2.1 分离器筛网与落砂阀颈部被异物堵塞的原因分析

经观察，首先在抛丸的前道机加工序中，没有对加工完毕的零件进行打磨和清理铁屑，造成飞边、毛刺及铁屑残留并带进抛丸机内。其次，螺栓孔屏蔽物磨损松动，在抛丸时被打击脱落。第三，原清洁清扫标准中，未对检查和清理筛网异物的频次做出规定，操作者仅每班清理一次，而经检测分离器30 min内就已出现明显异物（见图2），2 h内丸料流动出现明显阻滞。

图2 分离器清理出来的异物

2.2 抛丸器叶片磨损不均匀及叶片断裂的原因分析

抛丸器叶片属于易损件，主要为冲蚀磨损，对材质韧性的要求更高，一般而言，为保证叶片工作寿命，一般会采用高铬铸铁材质。其次，为保证抛丸器的使用寿命，一般在叶片磨损量达到一定程度后要整套更换。而现场并未明确叶片的更换标准，同时，检查更换下来的失效叶片，发现存在铸造缺陷（空洞及砂孔），通过金相检测，该叶片的C、Cr成分占比分别为3.5%和15.5%（见图3）。虽然该叶片Cr含量达到高铬铸铁要求，但C含量过高，影响叶片对耐冲击的韧性（见图4）[2]，最终导致磨损过快。

图3 叶片磨损情况及金相数据

除易损件本身材质问题外，通过现场设备管理业务评价，发现还与抛丸设备日常保养和专业维保、维修的质量有紧密联系。具体分析如下：

（1）日常维保问题的原因分析

由于抛丸工序外包，抛丸机由外包方B公司操作使用，B公司的员工负责遵循子公司制定的保养基准表，对抛丸设备进行日常保养，其重点在于监控抛头电流、定期清理分离器筛网上的杂物、检查各电机是否正常运行、抛头传动皮带是否正常等。经现场调查分析，以下三点是导致日常维保问题的主要原因：第一，保养职责不明确，基准表内容要求不清晰；第二，操作者能力不足；第三，子公司对劳务外协方B公司员工日常维护的过程监控不到位，导致日常保养的执行不力，部分保养内容没有得到实施。

（2）专业维保和维修问题的原因分析

首先，抛丸设备专业维保和维修承包给外部维保供方S公司。但经现场检查，S公司并未制定该抛丸设备的专业维护计划，也无法提供专业维护实施记录。其次，由于维修不规范导致抛丸设备维修后的二次损坏。再次，子公司未对S公司是否按维保合同内容执行，以及S公司的维保质量进行跟踪和抽查，疏于管理。

3 对策实施

针对以上分析的原因，从以下六个方面进行管理优化，并制定方案在W子公司实施。

（1）叶片选用碳含量为2.0%、Cr含量20%的高铬铸铁材质。经研究，高铬铸铁中的含碳量对强度的影响十分敏感。当碳含量约为2.0%时，表2数据表明铬含量从10%增加至20%，强度相应提高至峰值，但继续增加铬含量则强度有所下降，而随碳含量的增加，强度呈直线下降。当碳为2.0%、铬含量为20%左右时，可获得最好的冲击韧性（见图4）[2]。

图4 高铬铸铁C和Cr含量对冲击韧性的影响曲线

因此，对于易损件采购，要求优先考虑从原厂家进行采购或选择优质供应商进行采购。其次，所采购的配件明确材质和防护要求（见表2）；易损件到货后，明确要求按批次进行材质检验，对不符合要求的配件，一律不予接收；制定易损件更换标准，叶片磨损量≥1/3δ时整套更换，或者为降低成本可在使用过的叶片中，选择厚度接近且未穿孔的一组叶片，进行平衡测试后重复使用。同时加强检查监控，避免因配件带缺陷运行造成更大的损失。

表2 抛丸设备主要易损件材质和防护要求

（2）针对异物过多问题，通过制定工艺规范，增加打磨和清理工序，重新制作符合规格要求的螺纹孔屏蔽物，以确保有效降低和减少飞边、毛刺及铁屑残留，以及屏蔽物掉落问题。

（3）明确管理职责。将抛丸设备每个部位的保养、润滑确定负责人（见表3）

表3 抛丸设备管理职责

（4）完善和优化原抛丸设备维护保养标准，明确保养内容和周期频次要求（见表4）。

表4 抛丸设备维护保养标准

（续下表）

（接上表）

部位 序号维护内容 维护周期 维保类型班 天 周 月 季 半年 年38检查减速机油位，低于刻度则添加 ● 专业39驱动链、张紧轮加油润滑 ● 专业40检查减速机、电机等各部位紧固螺栓是否松动 ● 专业41检查各运动部件是否灵活 ● 专业42检查驱动链磨损、张紧情况，确保驱动链的张紧程度 ● 专业43减速机润滑油过滤或更换 ● 专业回转装置驱动装置44检查滚子或转向轮是否灵活 ● 日常45润滑滚子或转向轮 ● 日常46检查滚子或转向轮磨损情况 ● 日常47润滑走轨和伸缩轨 ● 专业张紧装置 48 49清扫轨道中的异物，确保活动架移动灵活检查张紧力是否合适 ●●日常专业

（5）加强对委外维保质量的管理和监控。与维保外包方签订的维保合同中，明确要求制定专业维保计划、预防性维修计划，并详细至具体日期，约定设备故障次数和故障停机时间下降目标，同时将维修费用、维保费用、管理费用、配件费用分开列示，并制定对外部维保方的考核标准，根据考核结算维修、维保和配件费用。

（6）加强对设备操作者的培训。子公司制定针对操作者的培训计划，编制培训课件。培训内容重点在抛丸设备结构及工作原理，各部位点检、清洁内容和要求，点检及清洁清扫工具的使用等。

4 效果

通过三个月的试行，该抛丸机故障次数同期相比下降60%，其中抛头故障次数同比下降58%，改进效果明显。

5 结束语

抛丸设备是一种高损耗设备，对易损件材质要求、设备管理要求都非常高，特别是在维保外包的情况下，对外包方的管理和过程监控是非常重要的环节。因此，加强对维保外包方的管理、加强操作者的日常维护管理，提升操作者能力，可以有效降低设备故障，提高设备可靠性。同时，本文所述的管理方法可以复制到柳工其他子公司，帮助其提升抛丸设备可靠性，并实现涂装质量的提升。