 |
Диагностика технического состояния оборудования
|
|
|
|
Надежность оборудования
Надежность – свойство изделия выполнять свои функции, сохраняя эксплуатационные показатели в заданных пределах в течение требуемого промежутка времени. Надежность закладывается на стадиях проектирования, изготовления и эксплуатации.
Надежность является сложным свойством, включающем в свою очередь, такие свойства, как безотказность, ремонтопригодность, сохраняемость и долговечность.
Безотказность – свойство оборудования сохранять работоспособность в течение некоторого времени или наработки.
Работоспособность – свойство оборудования, при котором оно способно выполнять заданные функции, сохраняя значения определенных параметров в заданных пределах.
Отказ – событие, заключающееся в нарушении работоспособности оборудования.
Наработка – продолжительность или объем работы объекта.
Наработка на отказ – отношение наработки к математическому ожиданию числа отказов оборудования в течение этой наработки.
Ремонтопригодность – свойство оборудования, заключающееся в приспособлении к предупреждению, обнаружению и устранению отказов или неисправностей путем проведения технического обслуживания и ремонтов.
Сохраняемость – свойство оборудования непрерывно сохранять исправное и работоспособное состояние в течение и после срока его хранения и транспортировки.
Долговечность – свойство оборудования сохранять работоспособное состояние до наступления предельного состояния при установленной системе ТО и ремонтов.
Ресурс – наработка оборудования от начала эксплуатации или после капитального ремонта до наступления нового предельного состояния.
Срок службы – календарная продолжительность эксплуатации оборудования от начала эксплуатации или после капитального ремонта до наступления нового предельного состояния.
|
|
|
| Приработочные отказы (I период) являются следствием несовершенства технологии изготовления деталей и исключаются путем обкатки оборудования. Внезапные отказы (II период) имеют место при внезапной концентрации нагрузки и возникают случайно. Отказы, вызываемые износом деталей, являются результатом износа машины. |
λ
I II III
t
Трение в деталях машин
Трение – это явление сопротивления относительному перемещениюдвух деталей в зоне соприкосновения их поверхностей. Сила трения – это сила сопротивления относительному перемещению двух тел.
Трение скольжения – трение движения, при котором скорости соприкасающихся тел в месте соприкосновения различны.
Трение качения – трение движения двух соприкасающихся тел, при котором их скорости в точке касания одинаковы по величине и направлению.
Качение с проскальзыванием – трение движения двух соприкасающихся тел при одновременном качении и скольжении.
В зависимости от наличия смазки различают следующие виды трения: сухое, граничное и жидкостное.
Сухое трение – это трение двух твердых тел при отсутствии на их поверхностях смазочного материала какого-либо вида.
Граничное трение – это трение двух твердых тел при наличии на их поверхности слоя жидкости, но не полностью их разделяющего.
Жидкостное трение – это явление сопротивления относительному перемещению, возникающее между двумя телами, полностью разделенными слоем жидкости, например, в подшипниках скольжения.
|
|
|
Теории трения
Механическая теория трения рассматривает трение как чисто механический процесс, объясняя его шероховатостью поверхности соприкасающихся тел. При их относительном движении происходит механическое сцепление, сдвиг микронеровностей, деформации и возникает сила трения, пропорциональная нормальной силе.
Молекулярная теория трения объясняет явление трения, исходя из сил молекулярного взаимодействия, возникающему между соприкасающимися поверхностями, вследствие чего происходит взаимное притяжение этих поверхностей. Чем выше чистота обработки поверхностей, те сильнее молекулярное взаимодействие и больше сила трения.
Энергетическая теория трения и износа базируется на физико-химических явлениях, возникающих при движении тел. При этом происходит непрерывное скачкообразное превращение энергии поступательного перемещения в энергию волновых и колебательных движений частей тела, в результате чего возникают термические, акустические, термоэлектронные и другие явления.
Гидродинамическая теория трения. В условиях полной смазки поверхностей деталей особое место занимает жидкостное трение. Трение между деталями заменяется трением между слоями жидкости. Например, в подшипниках скольжения масляный клин между валом и подшипником в процессе движения приподнимает вал, вследствие возрастания давления в нижней, более тонкой части масляного клина. Жидкостное трение имеет место, когда толщина слоя смазки больше суммарной высоты микронеровностей вала и подшипника.
Изнашивание.
Изнашивание – процесс постепенного изменения размеров деталей при трении с отделением материала детали от поверхности трения. Износ – результат изнашивания.
1. Механическое изнашивание – результат механического воздействия и включает следующие виды: абразивное, гидроабразивное, эрозионное, усталостное, и кавитационное:
а) абразивное изнашивание возникает в результате режущего и царапающего действия твердых тел или частиц, попадающих в смазку извне или отделившихся от трущихся деталей;
б) гидроабразивное изнашивание возникает в результате воздействия твердых тел или частиц, увлеченных потоком жидкости;
|
|
|
в) эрозионное изнашивание возникает в результате непосредственного воздействия потока жидкости или газа;
г) усталостное изнашивание является результатом многократного деформирования микрообъема материала, приводящего к появлению трещин и отделению частиц от материала;
д) кавитационное изнашивание происходит при относительном движении твердого тела в жидкости в условиях кавитации.
2. Молекулярно-механическое изнашивание – это изнашивание в результате одновременного механического воздействия и воздействия молекулярных и атомарных сил, при котором происходит перенос металла с одной поверхности к другой.
3. Коррозионно-механическое изнашивание наблюдается при трении материала, находящегося в агрессивной среде. Образующиеся на поверхности деталей окисные пленки при трении снимаются, а на их месте образуются новые окисные пленки.
На изнашивание деталей влияют следующие факторы:
а) конструктивные: 1) форма и размеры деталей, определяющие развиваемые удельные давления; 2) зазоры и посадки деталей, обеспечивающие минимальный износ; 3) материал деталей и система их смазки; 4) конструкция, обеспечивающая оптимальный тепловой режим; 5) режимы работы, скорости перемещения; 6) условия доступа к деталям для техобслуживания и ремонта и др.
б) технологические: 1) качество материала; 2) качество механической обработки; 3) вид и качество термообработки; 4) соблюдение технологических процессов изготовления и сборки и др.
в) эксплуатационные: 1) соблюдение режима работы; 2) качество смазки и топлива; 3) соблюдение режима смазки; 4) своевременность и качество техобслуживания и ремонтов и др.
Предельный износ деталей – это достижение таких размеров и состояния, при которых дальнейшая нормальная работа деталей становится невозможной или опасной.
Допустимый износ деталей – это такой износ, при котором сопряженные детали могут работать весь межремонтный период. Допустимыми являются размеры и другие технологические характеристики детали, при которых она может быть использована в машине без ремонта.
|
|
|
Система ППР
Система планово-предупредительных ремонтов (ППР) предусматривает следующие виды технического обслуживания и ремонтов:
· техническое обслуживание;
· текущий ремонт;
· капитальный ремонт.
На некоторых заводах ввиду сложности оборудования предусматривается также средний ремонт, или малый капитальный ремонт.
Техническое обслуживание – это комплекс работ для поддержания оборудования в работоспособном состоянии в промежутках между ремонтами. В объем техобслуживания входят эксплуатационный уход – обтирка, чиста наружных поверхностей, осмотр, смазка, проверка системы охлаждения подшипников, проверка заземления, а также мелкий ремонт – подтяжка креплений и контактов, частичная регулировка, замена контактов, предохранителей.
Текущий ремонт – это ремонт, осуществляемый в процессе эксплуатации и включающий:
1) проведение работ, предусмотренных техобслуживанием;
2) промывку машины или аппарата с заменой смазки;
3) регулировку узлов и деталей, подверженных максимальному износу;
4) разборку отдельных узлов и ремонт некоторых деталей;
5) ремонт футеровки и антикоррозионных покрытий.
Капитальный ремонт – это ремонт, выполняемый с целью восстановления исправности и полного или близкого к полному восстановлению ресурса оборудования. Этот вид ремонта характеризуется одновременной сменой большого количества деталей, узлов и комплектов.
В состав капремонта входят: проведение работ, предусмотренных текущим ремонтом; полная разборка и правка машины; ремонт или замена изношенных деталей и узлов; регулировка и выверка всех размеров машины; проверка фундаментов, станин, базовых деталей; сборка машины с проверкой качества сборки;
1) проверка машины на холостом ходу и под нагрузкой;
Межремонтный период – промежуток времени между двумя одноименными ремонтами оборудования.
Ремонтный цикл – наименьший повторяющийся период эксплуатации оборудования, в течение которого осуществляются установленные виды техобслуживания и ремонтов.
Структура ремонтного цикла – количество, периодичность и последовательность выполнения всех видов техобслуживания и ремонтов за межремонтный цикл. График межремонтного цикла может быть представлен в следующем виде
К К
Т Т Т Т
ТО ТО ТО
в виде формулы – К–3ТО–Т–3ТО–Т–3ТО–Т–3ТО–Т–3ТО–К.
Система ППР предусматривает три метода организации ремонта оборудования:
1) послеосмотровый метод ремонта;
2) стандартный метод ремонта;
3) метод периодических ремонтов.
|
|
|
1. При послеосмотровом методе ремонта планируются только осмотры. Вопросы замены или ремонта узлов и деталей решаются после осмотра. Недостатком метода является то, что планировать ремонты можно только на ближайшее время.
2. Стандартный метод ремонта – это обязательное периодическое обновление элементов машины путем одновременной замены ее узлов и деталей в заранее запланированные сроки, независимо от того, в каком бы состоянии они ни находились в момент очередного ремонта. Этот метод ремонта требует большого количества запчастей и значительных финансовых затрат.
3. Метод периодических ремонтов – это проведение ремонта в строго определенные, заранее намеченные сроки, например, через определенное количество часов, отработанных машиной. Допускается изменение объемов ремонтных работ в зависимости от состояния деталей. Этот метод получил наибольшее распространение.
Планирование техобслуживания и ремонтов сводится к следующему:
а) определению количества и видов техобслуживания и ремонтов;
б) установлению сроков проведения этих работ;
в) определению их трудоемкости;
г) рациональному распределению ремонтных рабочих;
д) расчету необходимых материальных и финансовых затрат.
Годовой план-график разрабатывается в конце каждого года на последующий год. На основании годового плана техобслуживания и ремонтов составляется годовой план-график капитального ремонта оборудования.
В зависимости от величины завода и типа производства руководство завода может установить один из следующих видов организации ремонтов: централизованный, децентрализованный и смешанный.
При централизованном виде ремонта все ремонтные работы, а в отдельных случаях и межремонтное техобслуживание выполняется силами РМЦ. Этот вид ремонта применяют на небольших заводах или на заводах с большим количеством однотипного оборудования.
При децентрализованном виде ремонта все плановые ремонты, включая техобслуживание, выполняются ремонтными рабочими цехов. РМЦ в этом случае занимается изготовлением запчастей, восстановлением сложных деталей, капремонтом отдельных машин. Этот вид ремонта используется на заводах с большим числом разнотипного оборудования.
При смешанном виде ремонта техобслуживание и текущие ремонты выполняются ремонтными рабочими цехов, а капитальный – силами РМЦ или с привлечение специалистов сторонних организаций.
Кроме внутризаводской имеется и межзаводская централизация, при которой РМЗ выполняют ремонт отдельных видов оборудования или оборудование ремонтируют заводы, его выпускающие.
Диагностика технического состояния оборудования
Механический метод диагностики основан на измерении размеров деталей, зазоров в сопряжениях, усилий, давлений, скоростей. Метод прост и получил наибольшее применение. В качестве измерительных средств используют линейки, штангенциркули, щупы, нутромеры, индикаторы, шаблоны, манометры, вакуумметры и др.
Электрический метод диагностики основан на измерении токов, напряжений, мощностей, сопротивлений и др. электрических параметров. Для измерений используются амперметры, вольтметры, ваттметры, омметры, осциллографы, термопары, термометры сопротивления и др.
Фотоэлектрический (оптический) метод диагностики может быть использован для измерения линейных и угловых люфтов и зазоров. Для измерений применяют фотоэлектрические датчики угловых и линейных перемещений. Может проверяться качество масел в ФЭК.
Акустический метод диагностики основан на измерении уровней вибрации и шума, создаваемых машиной. Проверяются зубчатые передачи, подшипники, кривошипно-шатунные механизмы и др. (Электрические стетоскопы, специальные шумомеры)
Ультразвуковой метод диагностики применяют для контроля состояния ответственных узлов, сварных соединений. Сущность метода состоит в том, что на границе раздела двух сред, например, металл-газ, ультразвуковые колебания от специального пьезоэлектрического датчика отражаются и фиксируются на экране электронно-лучевой трубки.
Радиоизотопный и рентгеновский методы позволяют определить скрытые дефекты в деталях машин путем просвечивания рентгеновскими лучами или гамма-излучением. С другой стороны детали подкладывается специальная фотобумага или фотопленка, которая затем проявляется.
|
|
|
