煤机装备制造业可靠性工程与质量管理平台建设
第一章 绪论
1.1.1 选题背景
随着现代工业的迅猛发展，对于能源的需求也日益增加，煤炭作为全球最主要的能源形式，在国民经济的发展中扮演着重要角色。尽管近年来，新能源不断被开发与利用，但这些新能源或多或少都存在着较大资源或者技术缺陷，无法被大范围的推广使用，其提供的能量也是极其有限的。在近期世界能源格局研究中，煤炭仍然在传统能源中占主导地位。根据相关专家和科研人员的调查与预测显示，在 2000 年、2010 年、2050 年煤炭占一次能源的比重分别为 70%、60%、50%左右，由此可见，在未来半个世纪，煤炭仍将是我国和世界的主要能源。煤炭工业仍然是关系国家经济命脉的重要基础产业，支撑着整个国家的经济发展，自我国开始加大工业发展投资力度以来，煤炭需求量持续增长，开采力度随之加大，对国家经济的增长起到了极大的推动作用[1][2]。
然而，自 2012 年开始，中国煤炭行业便开始走向低谷，许多煤企从刚开始的营业额降低到最后的入不敷出，不仅让人们认识到煤炭生产过剩问题，更让企业领导者们明白了生产效率的重要性。只有大幅提高煤炭生产效率，而不是一味的用多产来弥补利润的减少，才能实现煤炭行业的升温回暖。而生产效率的提高，与煤机装备的可靠性是密不可分的。近年来包括煤机领域在内的很多企业已经开始将可靠性理论应用到自身产品的生产和使用中，然而煤机装备需要的并不仅仅是定性的可靠性分析，还需要定量分析，需要相关企业建立可靠性与质量管理平台，实时监视、查询设备运行状态、处理时效信息，这样才能降低设备故障率，提高工作效率。
山西省科技开发项目对本课题给予了大力资助，其中山西省科技重大专项子专项：采掘运装备关键零部件可靠性技术与理论方法，以及山西省煤基产业链重点攻关项目：长寿命高可靠性刮板输送机及其关键技术开发，都将煤机产品可靠性分析方法的研究以及可靠性工程与质量管理平台的建设纳入了项目实施的具体内容之中。
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1.2.1 可靠性工程研究动态
1）可靠性工程的发展历程
摇篮期：20 世纪四五十年代，世界上已经有很多电子设备用在了军事、工业等领域，但当时多数都因为储藏时间长而失效，其质量问题严重影响了这些领域的发展，可靠性研究工作也由此展开，并在电子设备领域取得初步成果；德国在二战期间研制 V-1 火箭时进行了可靠性工程的研究，提出了串联系统可靠度的计算方法，，至今仍然适用；美国Freuenthal 在 1947 年发表的论文“The Safety of Structures”奠定了结构可靠性的基础，并首次提出应力-强度干涉模型[6]。
奠基期：国际电工委员会（IEC）于 1904 年成立，其中有专门从事可靠性研究的委员会；美国于 1905 年成立了海、陆、空三军的“国防部电子设备的可靠性专门工作组”（后更名为国防部电子设备可靠性顾问团（AGREE））；AGREE 在 1957 年的“军用电子设备可靠性”报告中提出对产品生产、试制过程进行试验、鉴定其可靠性指标，并编制了标准规范；世界各国也开始进行可靠性研究工作，可靠性工程开始成为一个独立的工程学科，科学研究者在完成可靠性的基本理论研究后，又朝着两个方向继续研究，一是从使用角度考虑可靠性与维修性、从经济角度考虑成本，二是对零件故障进行物理性能研究。
成熟期：20 世纪 70 年代以后，可靠性技术已经应用在许多工业国家的机械产品之中，从制造业到整个社会，可靠性都受到了极大的重视。用户对于产品的质量、价格、维修费用等要求也逐步提高，因产品质量导致消费者权益受损，引起在法庭上赔偿损失的问题越来越多，这使得企业不得不高度重视产品可靠性技术的研究与应用。
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第二章 煤机装备的失效分析及质量管理体系建设
煤机装备是矿井生产的主体，主要包括采、掘、支、运等方面的相关设备，这些设备之间相互协调，共同完成煤矿开采的任务[10]。其中，采煤设备主要是指各种类型的采煤机、刨煤机等，他们负责从煤壁上采下煤炭；掘进设备主要包括全断面掘进机或悬臂式掘进机、掘锚联合机组等，用于煤矿开采初期巷道的掘进；支护设备主要是液压支架，它应用于采掘运所有过程之中，主要起支护顶板的作用；运输设备包括刮板输送机、带式输送机、转载机等，主要任务是将煤炭从工作面运至地面。由前文可知，刮板输送机故障是煤机装备故障中发生频率最高的故障之一，本文将以刮板输送机为例，进行煤机装备的失效分析。
2.1.1 刮板输送机简介
刮板输送机是最主要的工作面设备之一，主要任务是将采煤机采下的煤炭运输至主巷道的皮带输送机上。刮板输送机主要由机头部（包括电动机、减速器、软启动装置、链轮组件以及机头架）、机尾部、中间部（包括溜槽、刮板链、刮板等）以及附属装置（包括紧链器、电缆槽、挡煤板、铲煤板以及推移装置等）四部分组成，其中机头部的的电动机、减速器以及软启动装置为动力机构，链轮、刮板以及刮板链为牵引机构，其它则为支撑机构和辅助组件。如图 2-1 所示为刮板输送机外形图[11]。
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2.2.1 某煤机装备制造企业质量管理体系现状分析
某煤机装备制造企业的主导产品为刮板输送机、带式输送机、转载机、铸石刮板机等，公司设有锻压、焊接、机加一、机加二、热处理、圆环链 6 个车间以及技术中心、产品检验部、质量管理部等部门。该企业自引入质量管理标准体系以来，取得了飞速的发展，煤机产品的质量水平得到了极大的提高，部分已达到国际先进水平，它已经根深蒂固的渗透在煤机制造企业的管理之中，成为该煤机装备企业产品质量的重要保证。
1）以顾客为中心
公司根据 ISO9001 标准，结合实际情况，设计了既不使顾客厌烦，又能达到分析效果的满意度调查表，通过拟定的数学模型，将调查结果加以量化，明确产品的不足和未来的改进方向。在调查方式上采用传统调查和网络调查相结合的方式进行，在开辟网络调查渠道的同时，不摈弃走访用户、邀请座谈、信件联络等更加亲切直接的调查方式，力求调查结果的真实可靠。此外，在公司内部，将下道工序作为了当前工序的目标“客户”，产品生产过程中以下道工序作为中心，一切以满足其加工要求为目标，为避免责任不明，当前加工完成后，必须亲自将产品送至下道工序加工地点才算完成，这样既提高了工序传递的准确性，又加快了物流速度。
2）以过程控制为基础
公司结合全面控制基本理论，对产品设计、加工、外购件的采购和验收等环节都实施了过程控制。产品设计的控制流程如图 2-5 所示，项目负责人依据已确定的输入（如产品名称、配套设备、用户要求等）完成工作图的设计和审查，由产品工艺室完成产品工作图的工艺性审查及工艺方案的制定和审查，由产品标准化办公室完成产品工作图的标准化审查，最后输出该文件[28]。
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3.1 刮板输送机可靠性技术研究基础.........................23
3.1.1 FTA 在刮板输送机中部槽可靠性研究中的应用..........23
第四章 煤机装备制造业可靠性工程与质量管理平台开发........43
4.1 平台需求分析........................ 43
4.2 系统开发中的关键技术分.................44
第五章 可靠性工程与质量管理平台应用分析..............67
5.1 可靠性工程与质量管理体系在某煤机制造企业中的应用..............67
5.1.1 质量管理标准在产品生产部门的应用.................67
第五章 可靠性工程与质量管理平台应用分析
5.1.1 质量管理标准在产品生产部门的应用
1）刮板输送机生产部质量管理标准
生产部质量管理标准直接关系到产品是否被正确加工，只有加工者按照标准严格控制生产过程，才能生产出合格的产品。刮板输送机生产部质量管理标准的主要内容为：
（1）生产者应严格按照图纸和工序卡进行产品加工，不可随意更改，若遇特殊情况可与设计部门、工艺员协商处理；（2）做到“一一对应”。针对工序的不同，加工精度的不同，选择最为合适的加工设备，做到工序与设备相对应，不允许一个工序在多种设备上加工或者一种设备加工不属于其精度范围的工序；（3）严格控制产品尺寸和工艺参数，确保误差在允许范围之内；（4）零件加工过程中要选择合适的时机去毛刺，倒角；（5）零件加工错误时，不擅自更改，应与设计部门协商解决。
2）产品制造过程控制
产品制造过程控制的对象主要是产品的基本尺寸、公差、工艺等内容，对于复杂的煤机装备而言，还包括装配精度、温度、湿度等。产品尺寸应严格按照设计图纸的要求进行加工，公差在满足设计要求的前提下采用合适精度的加工机械，避免采用低精度机床加工高精度尺寸；工艺过程应由专业的工艺人员进行设计，并制定标准的工艺卡，加工者严格按照工艺卡片上的要求进行加工，避免仅靠经验的模糊处理。装备精度的控制主要是在产品的装配过程中进行，为了保证装配精度要求，在装配过程中应尽可能的轻拿轻放，避免使用蛮力或借助冲击较大的外力进行装配。温度与湿度的控制存在于整个生产过程，特别是对于工艺过程而言，它们有着决定性作用，因此，在加工过程中，应密切监控温度与湿度的变化，及时采取措施保证温度和湿度在工艺要求的范围之内，否则将有可能导致产品的机械性能不达标。
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第六章 结论及展望
本课题将可靠性工程与质量管理相关标准与分析方法应用于煤机装备制造企业，建立了煤机装备制造业质量管理体系和可靠性工程体系，同时开发了煤机装备制造业可靠性工程与质量管理平台，为煤机装备制造企业提供了更加便利的可靠性分析与质量管理服务。论文主要结论包括以下几方面。
建立了基于全寿命周期的质量管理模型，对煤机装备制造业现有质量管理体系进行了升级，制定了新的组织体系、工作体系以及相应的评价指标。同时，从闭环管理系统和可靠性管理与产品设计一体化角度建立了煤机制造业可靠性工程体系，并制定了刮板输送机制造过程中的可靠性通用技术规范以及包含可靠度、平均无故障工作时间等可靠性衡量指标的指标体系，为可靠性工作的落实打下基础。
采用 java 编程语言，以 eclipse 和 JDK 为开发环境，结合 mysql5.0 数据库，开发了煤机装备制造业可靠性工程与质量管理平台，平台包括用户管理模块、产品信息管理模块、设备与部件模块、可靠性建模模块、FTA、FMECA、FRACAS 模块、可靠性信息管理模块、可靠性工程基础模块以及它们的子模块。
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参考文献（略）
本文编号：790818
本文链接：https://www.wllwen.com/wenshubaike/kjzx/790818.html
