连采机运输槽修复质量控制措施及效果分析

张蒙达，李 凯，邵 彦

(国能神东煤炭集团设备维修中心，陕西 榆林 719315)

0 引言

连采机是煤矿井下房柱式采煤和巷道掘进的主要设备之一。近年来，神东公司煤炭产量逐年增加，设备更新换代少，连采机大修呈周期缩短、维修次数增加的趋势[1 -2]。所在车间是连采机整机及部件维修的主力车间，负责将修复后经测试合格的运输槽供给配套设备，并发放各矿井使用。在焊接修复过程中发现，设备整体状态差，结构件磨损严重，每次维修越来越困难，尤其是运输槽进入整机组装工序或下井安装时，出现不合格率高的问题。针对运输槽焊接修复质量问题，通过开展质量管理小组活动(简称QC小组)的方式，利用标准的流程、合理的方法和丰富的工具，找出根本原因，并制定相应的对策，来提高运输槽的维修质量，以减少安装返工。

1 运输槽修复不合格原因分析

1.1 运输槽的结构特点

连采机运输机构为单链刮板输送机，其运输槽由前后2部分组成，如图1所示。前面部分在装煤铲板上；后面部分又分前后两段，前段溜槽3的一端以铰接轴1与装煤铲板铰接，在2个升降液压缸作用下溜槽可绕铰接轴1上下升降；另一端以轴4与后段溜槽6铰接，在摆动液压缸8作用下后段溜槽(即机尾)可绕轴4水平摆动，以调整机后卸载时的高度和左右位置。输送机材质耐磨性能好，强度高，溜槽高度低，槽底装有可更换的耐磨合金板[3 -5]。

1、4-铰接轴；2-弯曲侧板；3-前段溜槽；5-耐磨板；6-后段溜槽；7-机尾滚筒；8-水平摆动液压缸；9-螺杆紧链装置；10-升降液压缸铰轴图1 连采机运输槽结构Fig.1 Structure diagram of transport trough of continuous mining machine

1.2 质量问题现状调查

对2020年1至4月修复的所有连采机运输槽进行调查和统计，分析结果显示经焊接修复的120件运输槽的平均不合格率为36.97%。由于运输槽由前后2部分组成，为了更好地找出具体问题点，将运输槽分为2部分、4个区域分层调查，如图2所示。调查显示，导致运输槽不合格的类型主要是运输槽焊后无法对接，问题集中在前1(A)和前2(B)2个区域。

图2 运输槽分区示意Fig.2 Schematic diagram of transport trough zoning

由于质量问题点还未明确，对上述2个区域所产生的焊接修复不合格类型继续分层分析[6]，结果显示不合格类型有尺寸不合格、焊缝不合格、铰接孔不同心、有断丝、其他(高点、焊渣等外观类)等5种，统计和分析结果见表1。由表1可知，尺寸不合格件共计35件，占不合格类型的比例达到87.5%，是造成运输槽修复不合格率高的最主要质量控制点。按照“二八理论”[7]，如果能解决该质量问题，以及结合现有生产技术水平与控制能力，则可以将运输槽修复质量不合格率降低至8%以下，且综合成本不会发生较大变动。

表1 焊接修复不合格检验及项目调查

1.3 问题分析和原因确认

针对焊接后尺寸不合格的质量问题，组织召开不同人员参加会议进行讨论。按照5M1E的质量分析方法[8]，采用关联图统计查找末端因素，画出关联图如图3所示。初步确定10条末端因素为：针对(焊工的)专业知识培训少、(焊机)电缆线长、(作业现场)粉尘大、反变形量控制不当、(维修用母材)材料硬度低、焊丝直径小、无修复控制标准、(焊件)定位不准确、测量工具选用不恰当和工艺选择不当。以上末端因素选定后，是否为导致焊接后尺寸不合格的根本原因，还需要一一确认。经现场抽样调查、数据检测、实际试验等验证后，确定根本原因有3条：(焊工的)专业知识培训少、反变形量控制不当、(焊件)定位不准确。

2 质量控制与实施方法

2.1 质量控制对策

根本原因确定后，结合企业生产条件和现场实际情况，初拟其解决方案有多种可选，如图4所示。而针对各项要因的每一对策需要从多个维度，甚至是预试验来验证、评价其可行性[9]。对策的选择和评价举例见表2和表3。

经过对3项要因的对策方案从实施的有效性、可实施性、经济性、可靠性和持续时间性5个维度进行综合评价打分，最终确定对策实施方案为增加专业知识培训、固有应变有限元法、制作专用定位工装。

2.2 实施方法

依据5W1H的原则，针对上述3项对策制定实施计划见表4。

对策实施时，结合现有生产技术条件对相关员工进行了全面的理论和实践培训，严格考试考核，经专业知识培训后，平均理论成绩由89.44分提高至93.55分，平均实操成绩由71.5分提高至92.68分，大于目标值90分。利用SOLIDWORKS软件对运输槽各板件的受力与固有应变进行分析计算[10]，结合关键参数计算出变形差之后，对维修时板件的定位尺寸进行调整，并将原使用的棒料定位拉筋更换为专用空心厚壁管拉筋、增加工字钢角拉筋等补强后，再进行焊接，成功将变形量误差控制合格率由33.33%提高至83.33%。针对槽体组装时销轴与槽体上铰接套的配合问题，设计和制作了铰接套定位工装[11]，现场测量定位尺寸后，应用无交换作用的正交试验设计与分析进行试验确定设计参数[12]，铰接套定位工装组装如图5所示。经使用，铰接套焊接的定位平均不合格率由70%降低至8.57%，同时工作效率提升近4倍。

图3 故障原因分析关联Fig.3 Fault cause analysis correlation

表2 要因二的对策方案对比选择

图4 控制对策初选图Fig.4 Preliminary selection of control countermeasures

3 控制效果

各项对策实施后，对2020年9月至12月维修的连采机运输槽进行统计发现，不合格率由36.97%降至6.67%，超过了8%的预期目标，具体见表5。

表3 要因二的对策方案综合评价

表4 对策实施计划

图5 铰接套定位工装组装Fig.5 Assembly drawing of hinge sleeve positioning tooling

表5 2020年9月至12月故障率统计

对后续7件运输槽进行质量跟踪与统计分析发现，焊后尺寸不合格这一主要症结占比由87.5%降至14.29%，维修质量得到有效控制。为了对活动成果进行巩固，持续保证运输槽修复质量，需要对相关作业标准和流程进行固化，对自制专用定位工装以及工艺优化方案纳入考核与管理，组织相关人员编写相应的作业指导书和质量控制标准，报技术部门审批备案后下发实施，也将其作为日常技术培训、考核的关键资料。

4 结语

以数据、事实为依据，经过分析、论证及现场试验，跟踪总结，充分利用QC的理论和方法，制定了调整工艺以及制作相应的定位工装。实践表明，各项对策实施后有效控制了连采机运输槽修复质量，将不合格率由36.97%降至6.67%，减少了修复后用于组装时可能返工和等待的问题，缩短了大修时间，提高了设备的大修质量，降低了下井服务次数和工时支出，每年可为公司减少配件和人工费支出近21万元。