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空压机案例分析

文章出处:人气:5发表时间:2019-10-9 11:27:26

空压机是一种通用的工程机械,适用范围大、用途广。特别是小型直连往复活塞式空压机,是室内室外装饰装修、喷漆、机械维修等工程必不可少的机械设备。


空压机是气源装备中的主体,它是将机械能转换成气体压力能的能源转换装备,是压缩空气的气压产生装备,具体的组成部分如下图1所示。






主要包括:1.泵头组件;是空压机的核心部件,主要负责压缩空气,完成能量的转换。再详细一点的说,就是通过曲柄的圆周运动来带动连杆和活塞组件进行直线运动,完成气体的压缩,基本原理如图2所示。2.气罐组件:是空压机的存储部件,主要负责储存压缩后的气体,完成能量的存续。3.管阀组件:是空压机的输控部件,主要负责连接泵头和气罐输送气体,并控制气体流通。



这三者之中,最易出现问题的是管阀组件,但是它出现的问题一般都比较容易修复,且对机器的整体功能影响较小。其次是泵头组件,这个组件出现的问题都会导致机器不能正常压缩空气,造成基本功能降低甚至丧失。最后是气罐组件,这个出现故障的几率是最低的,但是,一旦出现故障就可能导致安全隐患,需要第一时间处理。知道了各个组成部分的功能之后,我们在分析故障的时候就可以少走弯路了。


案例1


2009年3月某日,当笔者将自己研发的新产品A,送到寿命实验室两周后的某天,接到实验室电话,说实验已经结束,要求到现场一起进行机器的拆机分析。具体的拆机现状以及分析的原因和解决措施如表1所示。

上面所描述的案例1,是一个正常完成了寿命试验的案例,试验中间没有任何异常。我们所做的,只是根据最终的拆检现状,进一步改良这台样机,这种案例相对来说,分析和解决起来,相对比较简单。


案例2


这个案例2的试验条件是:使机器一直通电,设置充放气时间比为1:1,让机器实现自动在120~150PSI压力范围内循环跑机200小时。试验目的是:考核机器的电机、缸套、活塞垫、皮带、出气管等关键部件的寿命是否满足200小时。

样机装配完成后,正式开始寿命试验前,一般先进行温升试验,避免机器因为过高发热导致其他影响,同时也让机器的各个部件之间有一个初步的磨合。


当看到这密密麻麻的故障的时候,你肯定对这个产品失去了信心,笔者自己也充满了绝望。但是,低落的情绪是不能帮忙解决问题的。所以,我们还得坐下来,冷静的分析整个试验过程。


此类案例的具体分析过程是这样的:首先拿到最终的试验记录时,要先回顾一下本次试验的目的是什么,然后将和本次目的无关的结果先放到一边。对于在目的范围内的问题,要先排除掉那些可以直接判断出原因的问题。然后,再划分出来同类别的问题,最后剩下的疑难杂症也就一两个了,再细细推断。


案例2的具体分析过程是这样的:


1.排除掉弧形开关的问题。因为更换了一个新的同厂家开关后,机器就一直没再发生故障,所以这个问题归结为装配问题,且是在可控范围内的问题。


2.出气管断裂的问题。这个问题属于设计问题,可以借鉴之前的设计案例进行改进,且改进后的结构经历过验证,属于成熟结构可以直接使用,再注意一下热处理工艺就完全解决了。前两个问题,就是属于第一步可以直接得出原因和结论的问题,也都为可控问题,风险系数较小,可以快速解决。


3.皮带损坏问题:本实验共计使用了三个品牌的皮带,通过现象来看,上海某品牌的皮带属于设计拉断强度不够,还没等长时间使用短短几小时就速死了;gates品牌的皮带运行了约100小时,出现最终的焦炭状掉齿现象。首先说明运行初期这个皮带的设计张力和抗拉断强度都是满足要求的,但是随着时间的累计,皮带齿被高温碳化、剥落,所以gates皮带的胶体耐温性能偏差;最后一个马牌的皮带总共运行了约20小时,但是未发生断裂,也说明这个品牌的设计张力和抗拉断强度也都是满足要求的,至于耐温性能需要进一步的验证。


4.活塞环损坏的问题:运行约10小时,W品牌活塞环就出现翻边起皱的现象,说明这个活塞环的材质配方偏软,不能满足高转速、高压力产品的使用;K品牌活塞环共计运行约90小时,未出现翻边起皱的现象,这说明它自身设计强度可以满足高转速、高压力产品的使用。但是,经过90小时就磨损到不能正常打气,这说明材料的耐磨性能不好,需要进一步提高。第三个和第四个问题就属于两个同类别的分析方式,可以通过相互的对比得出各自的优点和缺点,针对性的进行解决。


最后剩下的三个问题就需要仔细的推敲了,首先我们可以根据现场的痕迹以及经验推断,是偏心轮的轴承由于长时间高温运行,导致油脂流失、钢珠飞出、内外圈剥离,致使高速运动的连杆受到突变的剪切力断裂。这里涉及到了两个方面:第一轴承的耐温参数,第二连杆自身的强度刚性。解决措施在上表中有提到,就不再赘述了。


最困难的是,我们怎么判断电机轴断裂的顺序。是在连杆组件断裂之前还是之后?仔细查看试验记录,再结合本产品是皮带传动的机构,会发现,电机轴的断裂和连杆的断裂没有直接关系,但是有间接的关系。推断为:机器的泵头组件随着长时间的运行,温度和振动在逐渐的变大,温度升高导致轴承油脂流失,轴承油脂的流失,导致振动变得更大,高强度和高频次的振动,导致电机轴薄弱的位置断裂。


通过这一系列的分析,整个实验的过程就清晰的展现在我们的面前了,同样,明确的应对方案也成竹在胸了。


结语


遇到问题诸多的试验样机并不可怕,我们要像医生诊断疾病一样,进行“望、闻、问、切”,利用自己的行业经验、采用正确的方法、冷静的思考分析,会得出想要的结论。


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