基于反求工程技术的机电设备修理分析

摘 要：简述了反求工程技术的基本概念，工作流程和应用范围，分析了反求工程技术的应用方法，根据反求工程技术原理，针对煤矿特点，对修理的机电设备不合适部分进行逆向设计和再制造，达到提高煤矿机电设备的适应性、可靠性和安全性目的。

关键词：反求工程技术；应用范围；逆向设计；设备修理

一、反求工程技术概述

反求工程也称逆向工程，以先进产品的实物、软件或影像作为研究对象，应用现代设计的理论和方法，进行系统地分析研究，探索掌握其关键技术，进而开发出同类或高于同类的产品。

从应用目标来看，实物仿制的着眼点在于制造出与实物相同的产品；而反求工程的着眼点则在于对原始设计的还原与再设计，而后制造出高于原有实物的产品；反求工程更强调集百家之长，在原有技术基础上进行创新和开拓延伸，形成更高层次的新技术或新产品。

二、应用反求工程技术指导设备修理

（一）带式输送机主滚筒的修理

运输系统近年来经过技术更新改造，主运输皮带机均是TDL、DTⅡ等通用型重型输送机，DTⅡA和2T等均是近年设计很不错的输送机，标准件和结构部件的设计都很到位，既能过载冗余又不大。但是根据条件不同，有的滚筒使用时间最短的约两个月便损坏，致使停机更换。同时更换一次滚筒还需对输送带重新进行牵引力调整、张力调整和运行调偏的工作。

经过对原设计的滚筒解体后分析研究，其轴承端的密封设计均为迷宫式密封腔，非接触式密封的优点是旋转阻力小，加工、安装与修理均很简便。

因此根据对前述问题的分析，对带式输送机滚筒的密封设计不宜在延续现状，而需要进行逆向再设计，经查阅资料和调研，现阶段常用的用于旋转轴的密封技术有两类，一是接触式密封，分别是：填料密封、油封密封、机械密封和浮动环密封。二是非接触式密封：迷宫密封、离心密封和气压密封等。

在上述密封设计种类中使用较广又比较经济的是填料密封、油封密封和迷宫密封。经分析对比决定采用油封密封技术，唇型橡胶油封是40年代研发的产品，早期由于受材料技术的制约，耐油性与耐磨性等指标均不如意，但随着材料科学与模具技术的发展，使老产品的结构性优点能非常好的表现出来。

对输送机滚筒密封再设计需要解决两项问题：

一是轴密封端面表面粗糙度设计，表面粗糙度对油封性能和使用寿命有很大影响，表面粗糙度过低时，油很容易从密封接触面挤出来，致使油膜变薄，密封唇部就会发热甚至烧化。轴端密封面粗糙度过高时，轴旋转后容易刮坏密封唇口，密封面变毛，不仅摩擦力增大还会造成泄漏。所以必须选定一个最佳范围。根据实验报告提出的参数和实验观测，轴密封端面表面粗糙度Ra=0.8-3.2μm范围内，设计参数定为Ra=1.6μm。

二是密封唇口径向力的设计，唇口径向力是指单位圆周上的唇口对轴的箍紧力，也就是摩擦面线接触应力的大小，它对于唇口摩擦工况和密封寿命有直接影响，要达到密封目的，必须有足够的径向力，但径向力过大，唇口将轴箍的过紧，会使摩擦面上的油膜遭到破坏，降低油封寿命，根据实验报告提出的参数，将油封径向力定为150N/m（N/m=单位周长径向力，油封径向力设计可参考密封设计手册）。输送机滚筒其它部位维持原设计。将经过再设计大修后的输送机滚筒投入井下使用，经过一段时间跟踪观察，新设计的密封结构经受住了复杂环境的考验，达到了预期目的。

（二）采煤机用螺旋滚筒的修理

采煤机螺旋滚筒构成是由截齿、喷嘴、筒体等零部件组成。

根据近年在刮板输送机中板使用NM360材料获得的良好效果来看，NM360是一种不错的材料，煤炭输送量达到百万吨无大修。

经分析，在原设计叶片材料为低合金结构钢基础上，滚筒与叶片的几何参数维持原设计，截齿、齿座、喷嘴和其它附件均不变，叶片和轮毂由于是将两种不同的材料焊接在一起，为保持良好的性能不下降，所以需进行焊接工艺设计。

1）焊前均采取预热措施，NM360的碳当量较大，厚度较大，预热有防止冷裂纹，降低冷却速度，减小焊接应力的作用。根据耐磨钢使用说明需保证钢板预热温度≥200℃的要求。所以将预热温度控制在200℃—250℃之间。采用氧气—乙炔焊接区域局部预热的方法。

2）焊缝开坡口，钢板厚度在70 mm，采用双Y形坡口，其中，坡口角α=55O，钝边P=3 mm，间隙b=2 mm。

3）耐磨钢板在焊接前要将坡口打磨干净，清理坡口及距坡口两侧30-50 mm范围内的油、锈等污物。

4）关于焊材匹配的选择；经调研，对于高强钢焊材匹配的原则一般来说有两种，一是“等强匹配”即熔敷金属强度级别与母材的强度级别相当；二是“低强匹配”也可以说是等韧性匹配，目的是得到更多的韧性储备以获得更好的抗冲击、抗裂性能。在实际应用中大多数采用了等强匹配的原则。根据采煤机滚筒的工作特性要求，采用焊材等强匹配原则，选用GHS-60高强焊丝，二氧化碳气体保护焊。

5）焊接过程中，控制焊接层间温度≥200℃。

6）冬季工作时焊后对焊缝采取石棉保温，使之缓慢冷却。

采用新材料大修改造后的采煤机螺旋滚筒安装使用感觉效果良好，过断层与截割矸石时，抗磨损与抗冲击能力强，达到了设计初衷。

三、结语

将反求工程技术应用指导煤矿机电设备修理，可以促使对设备修理工作走出等同恢复的往复循环状态，将设备修理工作提高到一个新的阶段。这对发展中的企业或研发实力不足的企业来说，可以起到节约研发成本、加快技术进步步伐，缩短差别和提高竞争力目的。

参考文献：

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