PCR轮胎成型机故障控制与稳定性工程

李青松

摘要：随着企业细化要求不断提升，在轮胎成型机可靠性技术为设备维修管理提供依据。本文对轮胎成型机整个生命周期中部分关键要素进行分析。

关键词：可靠性；轮胎成型机；可维护性

轮胎成型设备在使用过程中，由于种种原因都可能发生性能下降、失效、故障、损坏。由于目前类似成型机这样的机电一体化设备结构日益复杂，功能越来越趋向集成化，能否在设备出现故障时快速指出故障单机、故障类型和故障部位是十分必要的。

一、轮胎成型机的可靠性

所谓可靠性，即是指产品在规定条件和规定时间内，完成规定功能的能力。从这个定义我们不难得出，轮胎成型机的可靠性也就是在规定的时间，设备生产轮胎的能力，如平均每天生产轮胎的条数。例如，全钢三鼓成型机作为一种典型的载重子午胎成型设备，国内轮胎生产商都有广泛使用，而每天生产轮胎数量大多集中在300～600条之间。设备的可靠性与规定的时间有关系。随着时间的增长，产品的可靠性一般是下降的，成型机也不例外，成型机设备的寿命一般要求至少在10年以上。同时，设备的可靠性与规定的功能密切相关。

二、轮胎成型机设计阶段的可靠性控制

1、设计失效模式及后果分析。在产品开发设计阶段，设计失效模式及后果分析（DesignFailureModeandEffectsAnalysis，DFEMA）是一种常用的可靠性设计的重要方法，旨在产品设计开发时，充分考虑到产品在生产、运输和使用过程中所涉及到的困难及问题，将所有可能出现的因素纳入预防范围，提前做好预防措施及解决方案。DFEMA作为一种比较成熟的可靠性实施方法变得非常流行，而且在很多高端领域，如航天和电子，已经得到有效的运用。

2、设计评审。设计评审的目的是尽可能早的在开发阶段确认评审中发现的问题因素和工艺会不会造成最终产品质量偏差。设计评审需要尽可能多地从生产厂家收集现场生产过程中遇到的问题反馈，与生产厂家技术沟通。现在较多设备供应商的机型由轮胎生产商安装完成后，某些部件因生产稳定性欠佳或不能满足工艺要求，生产厂家就会自行进行改造，一些成型机原设计部件就会被直接取消或闲置，造成浪费成本。设备供应商在生产现场的需求方面输入不足，会造成设计评审不够接地气。

3、问题表分析。一种有效的方法，是将轮胎设备整个过程中的所有问题进行统计分析，从设计到各个生产过称中对成型机项目举例。对1台新研发成型机在客户现场暴露问题表的分析。其中从客户需求的角度进行分析，包含设备的安全、可靠性、可操作性、可维护性及功能性方面；从成型机设计制造过程的角度进行分析，包含了设计缺陷、加工/安装/运输、电气、气动管线和控制程序方面。继而通过表分析结果，设计团队就可以制定出系列的检查清单。通过这些检查清单，项目可靠性团队就需要组织全面可靠性评估工作，持续到设备后续的加工生产环节。并且这些评估结果又必须要反馈到设备的源头及设计端，形成一个全闭环的问题解决流程。

三、轮胎成型机设备维护

1、可维护性评估

1）设备故障记录分析管理。形成维修记录→登记台账→分类汇总→确定整改内容→对策表→验证闭环的一系列设备管理体系。维修记录主要包括：设备名称及编号、故障现象、故障原因、解决方法、维修时间以及维修人等。维修记录需登记入台账或MES等有相关功能的系统软件，定期对台账中的维修记录进行分类汇总，根据一定标准确定专项整改内容，成立专项小组攻关，输出对策表，对整改对策效果进行验证，形成有效闭环。例如，根据某品牌半钢二次法成型机设备故障停台维修记录数据统计，得到全年故障停机累计1669次，分类汇总后发现其中胶囊相关故障共计237次，全年故障占比14.2%，主要故障原因为更换胶囊，维修时间0.5～1.5h之间不等。成立专项小组，确定以更换胶囊故障为整改内容，得出解决此类问题的对策有：①提高胶囊使用寿命，减少故障发生频率；②根据现场实际更换胶囊步骤，进行分解、优化，制定更换胶囊的标准化作业指导书，使用便捷工具，提高维修效率及质量，减少不同人员维修引起的维修时间差异；③对对策进行有效性验证。

2）建立设备维修经验数据库。建立设备维修经验数据库可为提高保养人员的工作能力，缩短维修所需时间，提供有效数据及技术支持。当维修设备遇到自己未遇到过的故障时，即可查询设备维修经验数据库，看是否有其他维修人员已经遇到并解决过该故障。若有记录则可以作为参考进行维修；若没有记录，则完成该次故障维修后需将该次故障现象、故障原因、故障解决方法及维修经验心得等进行详细记录并录入经验数据库，为以后其他维修人员修理该故障提供维修数据。建立设备维修经验数据库首先要有数据输入，需要从平时的设备故障数据收集得来。对平时设备维修/检修提供技术支持。

2、备件。建立易损件清单和重要备件清单，借助ERP等系统管理备件最大最小库存量。计划检修提前准备检修备件，保证设备检修顺利进行。

3、电气线路。使用专用工具，如热成像仪，对电气元件及线路进行定期检查，尤其是夏季高温天气，及时发现安全隐患。

4、工装管理。若工装车存在联轴器变形，中心不正，会造成成型机上固定轴承座拉坏和导轨螺丝拉断的现象。加强工装管理，使用校验平台，对工装车定期校验，不良工装立即停用修理。

四、轮胎成型机可靠性设计要素分析

1、成型机关键设计要素。轮胎成型机系统可靠性需要重点考虑的关键设计要素，每种要素对应多种零部件或功能或机械结构。从设计环节开始，这些要素必须得到重点关注，从标准化，零部件设计，加工装配，质量检验和评估等各个环节进行全方位控制。

2、紧固件。对于轮胎成型机这样规模的机电设备来说，紧固件种类繁多，数量巨大，要避免由于紧固件造成可靠性风险本身是一项巨大的工程。紧固件失效表现形式无非2种：螺栓断裂和螺栓松动。而造成这2种失效的原因则是多种多样的，几乎涉及到产品生命周期的每个阶段。至少有以下模式：紧固件质量不合格；丝孔质量不达标；没有有效的防松；螺钉螺栓过度承载或受大的剪切力；螺栓的装配式，预紧力不符合标准。针对上述失效模式，提高可靠性的方法有：①对紧固件供应商进行质量评估，从合格供应商处采购紧固件；②质量相关部门对丝孔制定检验标准，进行质检；③根据需要选用有效的防松方法，如弹簧垫片防松、槽型螺母和开口销防松、螺纹胶粘合防松以及防松垫圈等；④改善结构设计，减少应力集中或避免过大的剪切力；⑤对员工进行培训，使用扭矩扳手，保证预紧力符合标准。

3、润滑和密封。旋转密封作为成型机的核心技术要点，一般来说，鼓的转速直接决定了成型机循环时间和生产效率。仅凭这一项就能看出国内外成型技术的差距。以全钢三鼓成型机为例，国内成型鼓转速通常为120r/min，旋转密封更换周期不到1年，而先进的轮胎制造商已经达到250r/min以上，旋转密封更换周期至少18个月以上。

旨在从设计之初就对成型机可靠性有全面的认识，把握关键要素和重点环节，无论是设备供应商，还是轮胎生产商，在控制有限成本的同时，都能找到行之有效的措施提高设备可靠性。

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