浅谈设备改造修理及应用
2020-4-17 来源：海申机电总厂 作者：李 峰
摘要 ：在机电设备维修中，改造修理是提高设备性能，维持正常生产的有效措施。以 X62W 升降台铣床进给箱改造和单螺杆空压机冷却器改造为例，在发现故障原因的基础上，采取更换部分部件或改变部件连接方式的方案对设备进行改造修理，体现改造修理投资小、见效快的优越性。
关键词： 改造修理 铣床 加工性能 经济效益
设备修理是指对设备因失去或降低原有功能而不能正常工作所进行的恢复，以及提升设备运行性能所进行的技术活动。因此，设备修理在生产过程中扮演着重要的角色，不仅能够维持生产的顺利进行，还能够延长设备使用寿命。根据设备性能、故障程度以及加工现场实际需求，设备修理可分为普通修理和改造修理。在普通修理后无法达到原使用要求，或原设备无法满足生产任务提出的更高要求，而更新设备一次性投入较大、实施周期长，盲目对老设备进行淘汰不仅影响生产还对工厂造成一定的损失时,可采取设备改造的方式。切实、有效的改造修理投资小、见效快、风险低，是实现现有设备性能提高的主要途径。
1、 X62W 升降台铣床进给箱改造
1.1 案例简介
X62W 升降台铣床是一台通用型铣床，海申机电总厂 (象山) 于 20 世纪 70 年代初购置并投入使用，其在生产中使用频率高、工作量大，而且经常处于高速切削、高速走刀、大切削量的加工工况，因此经常出现震动、异响，由于进给机构发生故障而使设备失去快速进给或工作进给。X62W 铣床工作中通过滚轮、带轮、离合器运动而实现机床的快速进给和工作进给。当按下快速进给按钮时，外部牵引电磁吸铁通过传动机构使滚轮向右移动，压紧快速进给摩擦片，实现快速进给；松开快速按钮时，复位弹簧迅速将滚轮复位至工作进给状态，此时在旋转的进给轴上产生撞击，如此反复将加剧进给轴上各零件的松动、磨损以及损坏。工作过程中，传动轴将带动滚轮绕滚轮轴转动，因此滚轮外圆表面会因经常处于摩擦状态而出现磨损。当磨损量达到一定程度后，滚轮与离合器的配合间隙便越来越大。撞击同时也会导致快速离合器预紧螺母改变位置。由于电机实行正反转进给，如预紧螺母松开，则会减小离合器的工作行程，从而导致铣床快速进给；如预紧螺母随传动轴并至过紧，那么进给轴上同时出现工作进给与快速进给两种速度，将会造成进给箱内各个传动轴不同程度的损坏。
机床正常工作时，其动力的传递和中断主要通过钢球式安全离合器实现。正常工作时弹簧压紧钢球，并将动力通过离合器传递到下一个部位。当载荷过大时，机床传递给钢球的力大于弹簧张力，因此将钢球向左推动，从而使得离合器脱开而中断动力传递，此时机床也停止进给而实现自我保护。钢球式安全离合器中的弹簧张力主要通过锁紧螺母调整，机床的安全稳定性主要取决于锁紧螺母调整质量的好坏。所以一台机床必须做到在正常工作时不打滑，而在发生故障或者超载等情况下能够及时脱开并实现自我保护。如果机床快速进给和工作进给都出现问题, 很可能就是安全离合器的弹簧压力调整过小，必须重新调整。多次调整过程复杂、繁琐，并要求修理人员有一定的工作经验。该铣床已经不止一次采用传统修理方法进行修理，但故障现象仍频频出现，治标不治本。
1.2 改造方案
经过前期调研，现决定在不改变设备操作方法的前提下，对进给箱中的离合器进行更换以提升离合器的安全性。之前机床的慢速和快速进给运动主要依靠牙嵌式离合器实现，现采用电磁摩擦离合器来控制机床的进给运动。依据电磁摩擦离合器的特性，一并去除滑套、滑环、套筒等零件，重新加工配套的齿轮、衬套等零件。改造前后进给箱的相关结构如图 1 所示。
图1 进给箱相关结构
当机床处于慢速工作进给时，由轴Ⅴ上的慢速齿轮 13 将动力通过啮合传递到轴Ⅵ上的齿轮 3，然后再将运动传递给慢速电磁摩擦离合器 1。离合器 1通电后压盘和摩擦片吸合，将动力通过轴Ⅵ传递到齿轮 10 上实现工作进给。工作台快速进给实现：由轴Ⅴ上的快速齿轮 12 通过啮合将运动传递给轴Ⅵ上的齿轮 9（通过两个平键 11 和花键套连接在轴 VI上），齿轮 9 上的动力通过轴 VI 传递到联接套 5 后再传递给电磁摩擦离合器 4，离合器 4 通电后压盘和摩擦片吸合，将动力通过轴Ⅵ传递到齿轮 10 上实现工作进给。
电器部分充分利用原有线路及原件，将原牵引电磁吸铁的 380 V 电源加装变压器，利用镇流器改变成为一套 24 V 直流电源，作为电磁摩擦离合器的电源。利用接触器常开与常闭触点实现工作台快、慢速互锁控制。在工作进给与快速进给转换时，1，4 电磁摩擦离合器运转平稳有效，提升了设备使用性能。
2、 螺杆空压机冷却系统改造
2.1 案例简介
工厂 2# 空压站单螺杆空压机依靠机体内阴阳转子相互啮合时产生容积变化来压缩空气，阴阳转子相对空气做功产生大量的热量。从空气滤芯中吸入的新鲜空气不断被压缩聚集而不能及时被冷却器带走时，主机排气温度 T1和润滑油温度 T3就会超过规定值，而长期处于高温状态易造成主机磨损、积炭、冷却润滑油过早变质、排气量较大幅度衰减、习惯性停机等，甚至会出现整机抱死跳停机现象；频繁更换机油滤芯、油气分离器、油水分离器、冷却润滑油等专用零附件设备的维护费用居高不下，也不能从根本上解决问题。该设备因故障而频繁停跳机，严重影响工厂生产的顺利推进。
2.2 改造方案
该空压机的油冷却器与空气冷却器均为管壳式冷却器。在空气冷却器中，压缩空气流经铜管内部而带走外部冷却水的热量；在油冷却器中，冷却水流经铜管内部，带走外部润滑油的热量而实现冷却。2#空压站螺杆压缩机的油冷却器和压缩空气后冷却器以串联的形式连接，即：冷却水先进入空气冷却器冷却排气，带走一定热量的冷却水再进入油冷却器冷却空压机润滑油。这种串联方式冷却效果差，这是因为冷却水在进入油冷却器之前温度已经很高，在油冷却器中再次进行热量交换时无法带走太多热量。冷却器中的润滑油不能受到冷却水的理想冷却，导致设备运行时温升过快，直接使主机温度升高，甚至使其温度超过控制器设定的温度，从而出现停机现象。为了保证润滑油温度能够得到有效控制，将 2 个冷却器分开单独进水, 将之前串联形式的水路系统改造成并联的形式，如图 2（b）所示。改造后发现，空压机润滑油和压缩空气的冷却效果明显改善，主机温度得到很好的控制，主机排气温度 T1也趋于正常。
图 2 螺杆空压机冷却系统结构
3 、结语
改造修理降低故障维修成本的同时还可以缩短设备维修周期，同时确保故障设备维修后能够及时投入使用，对保障工厂各部门正常生产、有效提高企业的经济效益发挥着不可替代的作用。设备改造修理与设备维修同是为保证设备正常运行而展开，二者在技术与效果方面有相同之处，应相互贯通、渗透；但是在实际操作中，二者又具有各自的特点和必需遵循的原则。改造修理逐渐成为消除设备故障、提高现有设备运行性能、降低故障发生率、减少设备维护费用的有效措施之一，为恢复和改善现有设备状态、提高现有设备性能作出了有效的贡献。
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