基于价值工程的液压支架立柱的设计(2)

　　2 立柱失效形式

　　在煤矿生产过程中，立柱的失效问题比较突出。通过对神东矿区某综采面型生产过程中和大修期间的跟踪调研，立柱累积失效近40%，给煤矿的安全管理与正常生产带来了不利影响。对失效立柱进行统计分析，发现立柱失效的主要形式是缸筒锈蚀和活柱镀层脱落，这一部分占失效立柱的90%；密封失效占8%；其他原因导致立柱失效的占2%。立柱的具体失效形式如图1所示。

　　立柱缸筒锈蚀和活柱镀层脱落的主要原因是煤矿井下特殊环境所致。井下工作环境比较恶劣，工作面粉尘、瓦斯较大，环境相对湿度基本在75%以上，同时含有S2-、SO42-等强腐蚀性离子[3]。对于密封失效，究其原因是立柱缸筒锈蚀后工作面中的煤尘进入到缸口中，立柱伸缩动作后造成密封失效。

　　3 功能分析

　　为解决立柱镀层失效问题，各个厂家采用不同缸筒、活柱镀层形式，成本与效果也各不相同。本文从价值分析出发，分析各种镀层的成本和价值，以保证在立柱设计中选用最佳的镀层方案。以某矿用250缸径立柱为对象，对立柱设计时选用的镀层方案进行价值分析，该立柱的具体参数如表1所示，不同的镀层方案如表2所示。

　　3.1 功能系数的确定 根据立柱电镀层的作用确定立柱用电镀层的功能系数各评价指标，分别为镀层的防锈性能、防护性能和再修复能力。对功能系数的评价采用归一化处理方法，由聘请的专家组对功能系数的各评价指标的重要程度予以评定，采用十分制进行评价，满分10分。

　　3.2 成本系数的确定 把不同方案的成本相加得到成本总和，然后将不同方案的单个成本与成本总和相比较，即可得到各个方案的成本系数[4]。

　　3.3 功能价值评价 按照功能价值系数公式：功能价值系数=功能评价系数/功能成本系数，计算出各个功能的价值系数，如表3所示。

　　由表3可知，方案2的价值系数微大于1，说明该方案的成本和功能基本匹配，处于合理状态。而方案3价值系数远小于1，说明该方案成本过高功能较少。方案1的价值系数远大于1，说明该方案中成本比重远小于功能比重，这其中可能有以下原因：第一是目前成本偏低，以至于不能完全评价对象所具有的功能；第二种是在成本计算时没有考虑立柱使用及维修过程中的成本。从价值工程的角度出发，方案1和方案3都属于改进的对象。综上所述，方案2是最优方案。该方案已经在实际的立柱设计中采用，从现场跟踪和用户反馈来看，采用该方案后立柱的使用寿命大幅提升，后期的维修成本降低60%左右。

　　4 结论

　　在总结基于价值工程的立柱设计原则的基础上，通过价值分析确定了立柱设计时不同镀层方案的价值系数，确定了最优方案，并在井下工业性试验中得到了验证。由此可见，在立柱设计中引入价值工程是提高产品设计质量、降低产品成本的一种行之有效的方法。

　　参考文献：

　　[1]王国法.高端液压支架及先进制造技术[M].北京：煤炭工业出版社，2010.

　　[2]黄白林，王运海.价值工程在露天采煤机设计研究中的应用[J].煤炭技术，2002，21（12）.

　　[3]段孟杰.液压支架立柱腐蚀失效分析及防范措施[J].河北煤炭，2002，5：28-29.

　　[4]甄翠敏，张志礼，李巧玲.价值工程方案评价法选择开拓方案[J].河北理工学院报，1999，21（4）：6-12.