简析虚拟维修技术在煤机设备维修中的应用

简析虚拟维修技术在煤机设备维修中的应用

薛增武

陕煤集团神南产业发展有限公司陕西神木719300

摘要：虚拟维修技术现在已经逐步的开始在现代化的高产高效机械化矿井中推广,为煤矿的煤机设备维修中增添了一种全新的维修模式。笔者在本文中阐述了虚拟维修技术的概念，分析总结了煤机设备维修中存在的问题，并且简要介绍了虚拟维修技术在煤机设备维修中的主要应用方面。

关键词：虚拟维修技术；煤机设备；维修；应用

进入21世纪，科学技术的发展日新月异，虚拟技术这种高新技术也就应用而生了。这种技术是利用计算机来进行模拟高仿真环境，让使用者在五感上都感觉在真实的环境中一样，给人身临其境的体验。利用虚拟技术进行煤机设备的维修，在实际应用中是比较成功的。设备维护人员在对设备进行抢修前，事先利用虚拟维修技术先对维修过程进行模拟，分析研究实际维修过程中可能出现的各种问题，针对这些问题可以提前做好应变准备，这样既可以提高对煤机设备的维修效率，又可以有效的对维修人员的生命安全进行保护。

一、虚拟维修技术的概念

虚拟维修技术是通过计算机，给设备维修人员提供一个实时的三维仿真虚拟环境，这样随着维修者的动作变化，仿真环境中的听觉、视觉、触觉等也会随之变化。这种实时模拟就可以使维修人员可以依据模拟的结果，科学合理的对施工计划进行安排，最大程度上这在保证维修的质量，也使得维修资源在计划中被最优分配，有利于减少维修资源的浪费，同时对环境的破坏也会大大减少，符合了我国可持续发展的战略方针。虚拟维修技术不是单纯的一种新技术，而是许多技术的集大成者，比如包括虚拟现实技术、数字样机技术、机械设计、可视化技术仿真技术、人机工程等，都在虚拟维修技术中得到了体现。虚拟维修技术的应用主要是要达成两个目标计划：首先是在维修工程施工前，要对预先制定的工程可行性进行验证，以便尽快发现维修计划中的漏斗，更好的去完善维修设计，避免在实际施工中出现不可控的影响因素出现。其次，虚拟维修技术可以帮助维护人员的辅助维修流程制定工作，制定最为科学有效的维修流程，更好的指导维修人员的设备维修工作。另外，利用虚拟维修技术，也可以对刚从业的维修工程师进行维修培训，以便更好的提高他们的专业维修技能。

二、煤机设备维修中存在的问题

（一）设备维修难度大

现在超大规模集成电路和数字技术在煤机设计中得到了的广泛应用，煤机的性能在不断的优化，设计结构也日渐趋向于智能化、自动化及信息化的发展方向。而我国现在各大煤矿使用的煤机由于出厂年限和厂家不同，所以煤机设备的技术水平、标准、型号、使用性能也都各不相同，这就给维修人员的煤机设备维修工作带来了极大的困扰，维修工作的难度大大增加。

（二）维修技术落后

我国目前对煤机设备的维修还是以传统的更换损坏零部件为主要手段，对煤机原来各零部件之间位置没有进行精准的定位，这样以来煤机零部件的可靠性及煤机设备的使用寿命就无法得到有效保障，导致同一个零部件位置出现故障频发的情况，给煤机的正常工作带来了极大的麻烦。

（三）维修管理不规范

煤机设备的正常运行需要一个完善的管理制度，而在我国，由于历史遗留问题，针对煤矿生产中的煤机管理制度相比之下是很落后于西方国家的，对于煤机设备日常的维修管理制度制定及维修的技术要求都缺乏专业的理论指导。除此之外，现在我国许多的煤矿都没有设立专业的维修部门，煤矿企业也不注重对相关从业人员的法律法规知识普及教育，导致煤机维修中没有法可以约束，没有规章可以遵循，煤机设备维修的发展前景受到了极大阻碍。

三、虚拟维修技术在煤机设备维修中的应用

（一）对维修技术人员进行培训

现在部分煤矿企业中应用虚拟维修训练系统去模拟虚拟维修环境，对煤机的维修人员进行专业指导培训。受训人员可以在虚拟环境中通过对虚拟煤机设备进行组装和拆分训练，充分的对煤机结构有一个详细的了解，从而更好的掌握煤机的维修技术，提高维修技术人员的专业素质。以综掘机铲板上减速器维修为例，通过计算机的演示，对经常出现问题的综掘机铲板上减速器加强使用安全知识及操作规程的训练，就可以避免在日常的实际维修中出现不规范操作而导致的安全事故；对综掘机铲板上减速器零部件进行时常的拆分与组装训练，就可以对轴承等零部件及减速器上面的液压件等结构的故障原因有一个全面的了解，并且可以针对这些问题总结出解决维修的方法，从而建立完整的煤机维修资料体系，帮助煤机维修工作的顺利进行。虚拟维修训练系统可以人工设置多种多样的煤机故障问题，受训者就可以依据故障的特点去调集有关的故障维修资料案例，自己再结合实际进行维修。维修完成后系统会对受训者的维修成果进行专业的评估，并且存档，以供后来学习者借鉴使用。另外，除了对维修结果分析保存外，虚拟维修训练系统还可以创建有关煤机维修的安全注意事项及维修常识的考题数据库，以随机抽题的方式对煤机维修人员进行考核。我国煤炭科学研究总院太原研究院一直致力于虚拟维修技术的研究，经过多年的努力，利用UG、PreE、Solidworks等三维模式设计件，成功的设计出了虚拟维修样机模型，对煤机维修中的运动进行了模拟分析，可以对煤机设备的装配和维修及的可行性进行分析，帮助维修人员及早发现设计维修中的不足之处，提高煤机维修的质量和设计水平。通过这项技术，维修技术人员就可以在日常中，使用虚拟维修训练系统进行煤机维修培训，对煤机设备的运作中可能出现的问题进行分析，并总结出解决方案。

（二）煤机设备维修设计

虚拟维修技术对煤机的维修设计、煤机采购都有着积极地指导作用。在煤机产品的研制过程中，所需要的研究数据都存储于计算机，对设计数据的查询及控制就变得很方便了。在对煤机产品研制中，利用虚拟维修技术可以提早的发现产品开发中的问题，方便于及时的改正调整，为煤机维修工作的开展提供强有力的支持。Jack软件是一款建立虚拟场景地的优秀软件，它可以对人体进行精确的模拟，虚拟出各种尺寸的虚拟人。这款软件虚拟出的虚拟人可以达到69个关节段、68个关节点、17段脊柱、135个自由度、16段手骨及锁骨关节的模型；可以对简单的工具、环境模型直接进行调用，并且支持IGES、VRML、STL及inventor等多种文件格式，还可以直接导入文件格式的3D图形数据。HOS是现在比较流行的一种网络虚拟仿真模型，可以对一个人进行宏模型库的建设。在DEPTH的环境下，Jack可以辅助HOS对动画模拟的进行。当HOS执行宏模型时，HOS就可以在Jack的辅助下创建三维人体动画，帮助煤机维修人员对煤机维修设计方案进行修改完善。下面图1是煤机设备维修的具体流程图：

结语

煤机设备在实际的维修中常常会碰到许多复杂的问题，虚拟维修技术就可以通过虚拟维修把这些复杂的问题一一进行分析简化，快速有效地解决煤机维修中出现的问题，同时对维修人员的专业素养进行提高。另外，通过虚拟维修技术在维修实践的应用，不但简化了煤机维修的过程，还可以依据虚拟维修中出现的问题对煤机设备进行设计改进，优化煤机的性能。

参考文献：

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