КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Выбор смазки
Целевая функция технического обслуживания и ремонта Целевая функция технического обслуживания и ремонта оборудования в процессе его эксплуатации по назначению позволяет обоснованно выбрать основные показатели цели ТОР, которые должны обеспечить необходимый уровень требований, предъявляемых к оборудованию. В соответствии со структурой технических требований мы можем выразить целевую функцию ТОР через основные показатели трех групп требований. Первая группа - показатели надежности и эффективности: вероятность безотказной работы - P (t); коэффициент готовности - кг; коэффициент оперативной готовности - ког; параметр потока отказов - ω (t); производительность - Q (t); удельные эксплуатационные затраты - Суд. Вторая группа - показатели качества системы ТОР: коэффициент технического использования оборудования - кти трудоемкость работ по ТОР - Т р; удельные эксплуатационные затраты на ТОР - Суд.р. Третья группа - показатели безопасности и условий труда: вероятность безопасной работы - Pб (t); показатели уровня вибрации, шума и др. - кi. Принимая некоторые усредненные условия эксплуатации оборудования и уровня организации и качества работ, можно считать, что все показатели, определяющие целевую функцию зависят от полноты объемов (трудоемкости) проведения работ по техническому обслуживанию и ремонту – Ттор. Следует отметить, что в данном случае трудоемкость работ по ТОР (в часах, чел.-часах) является качественной функцией, т.е. с увеличением Ттор происходит качественное изменение показателей целевой функции. В этом случае мы можем записать целевую функцию в виде выражения: Но в то же время трудоемкость работ Т тор также является многофакторной функцией и в общем случае может быть представлена в виде: (107) где – базовая трудоемкость работ по ТОР при заданной целевой функции; ктс – коэффициент технического состояния оборудования на момент проведения ТОР; кк – коэффициент уровня квалификации персонала, проводящего ТОР; кту – коэффициент уровня технической оснащенности работ по ТОР; кэ – коэффициент условий эксплуатации; кор – коэффициент уровня организации работ. Очевидно, что оптимизировать целевую функцию Ртор по всем показателям мы можем в том случае, если выполним условия: Для качественного анализа модели целевой функции, представленной выражением 106, рассмотрим характер зависимости отдельных показателей от трудоемкости работ по техническому обслуживанию и ремонту оборудования. Эти зависимости представлены на рисунке 26. Рассмотрение этих зависимостей показывает, что увеличение времени Ттор для показателей надежности P (t), кг, ω (t) до значения времени обеспечивает рост этих показателей, т.е. идет процесс оптимизации целевой функции по этим показателям. Но с момента наступает стабилизация этих показателей и дальнейшее увеличение времени на проведение ТОР приведет только к снижению производительности, объема добычи, темпов проходки за счет увеличения затрат времени на ТОР без роста соответствующих показателей. Для показателей Q (t), суд, кти, Суд.р, кi существует оптимальные значения времени Ттор, при которых обеспечиваются соответственно максимальные или минимальные значения данных показателей, при которых достигается оптимизация целевой функции.
На графике Tp = f (Tmop) рациональная величина принимается при достижении трудоемкости, соответствующей полному объему работ по требованиям целевой функции и всех нормативных документов. Для показателя Pб (t) увеличение времени Ттор будет обеспечивать рост данного показателя с асимптоматическим приближением к величине Pб (t) = 1,0. Но, безусловно, величина Pб (t) определяется нормативными документами по уровню вероятности безопасности. Таким образом для оптимизации целевой функции необходимо решение по уровню всех показателей в пределах существующих нормативов с определением приоритетных показателей и их уровня, обеспечивающих достижение поставленной цели. 2.7. Анализ и оптимизация целевой функции технического обслуживания и ремонта Оптимизация многофакторной целевой функции ТОР оборудования по всем приведенным основным показателям практически невозможно. Поэтому одной из основных задач при решении данной проблемы является выбор приоритетных и обязательных показателей Fmop и обоснование их предельных уровней. На основе анализа основных требований к оборудованию и данных научно-технической литературы / 4, 7 / можно рекомендовать для различных видов горношахтного оборудования приоритетные показатели, представленные в таблице 28. Критерием же необходимого и достаточного уровня практически всех показателей, кроме показателя P6 (t) для систем спуска-подъема людей, P (t) для канатов подъемных машин и т.п., должен быть показатель приведенных затрат спр. Для оптимизации целевой функции ТОР очень важным является также определить такую необходимую периодичность работ по ТОР, которая обеспечивала бы оптимальную или необходимую величину основного показателя целевой функции. Таблица 28
Графики зависимости основных показателей Fmop от времени проведения работ по ТОР предоставлены на рис.27. Показатели P (t), Pб (t), ω (t) и кг имеют одинаковый характер зависимости от времени проведения работ по ТОР с явно выраженным максимумом этих показателей при определенном оптимальном значении времени Топт проведения работ по ТОР. Их снижение при Тпл < Tопт объясняется фактом приработки замененных или отремонтированных элементов и узлов, что практически всегда имеют место из-за неточности сборки и изготовления. Необходимый уровень этих показателей, а следовательно и время плановых работ по ТОР, определяется либо по опасности самого факта отказа, либо по допустимым приведенным затратам Спр. Коэффициент технического использования оборудования кти определяется отношением: (108) где – суммарное время наработки в течение заданного промежутка времени; – время восстановления при аварийных ремонтах (неплановых); – время плановых работ по ТОР.
Рис.27. Графики зависимостей основных показателей целевой функции от времени Тпл проведения плановых работ по ТОР. P (t) - вероятность безотказной работы, ω (t) - параметр потока отказов, Спр - приведенные затраты, Pб (t) - вероятность безопасной работы, кг - коэффициент готовности, ког - коэффициент оперативной готовности, кти - коэффициент технического использования оборудования Коэффициент технического использования оборудования кти определяется отношением: (108) где – суммарное время наработки в течение заданного промежутка времени – время восстановления при аварийных ремонтах (неплановых) – время плановых работ по ТОР. Коэффициент кти характеризует одновременно уровень организации ТОР и уровень квалифицированности эксплуатации оборудования по назначению. Поэтому, на наш взгляд, он не может являться основным критерием, а должен применяться как стимулятор качества и организации работ. Критерий ког не имеет экстремума функции, и всякое уменьшение частоты обслуживания системы, находящейся в дежурном режиме, ведет к уменьшению ког . Поэтому в данном случае ТОР должны обеспечивать неэкстремальное значение функции ког, а поддержание ее в заданном диапазоне, так как после каждого планового обслуживания система возвращается к значению ког = 1. Заданный диапазон ког определяется областью 1 < ког < где – минимальное значение коэффициента оперативной готовности системы, ниже которого по условиям безопасности (или иным причинам) эксплуатировать систему неэффективно. Для большинства видов ГШО одним из основных критериев целевой функции являются приведенные затраты Спр. Их зависимость от продолжительности периодичности проведения ТОР представлены на рис.27, а формирование из различных видов затрат на рис.28.
Затраты Спр имеют явно выраженный минимум, который и определяет Топт. При Тпл < Топт рост затрат происходит за счет роста трудоемкости (объемов) ТОР, увеличения расхода запчастей, снижения режимов в период приработки элементов и узлов. При Тпл > Топт увеличиваются расходы на аварийные ремонты, межремонтное техническое обслуживание, а также потери производительности (добычи, проходки и т.п.) от простоев и от ухудшения технического состояния машины или системы. Пунктирная линия Спр.тор соответствует приведенным затратам только на проведение работ по ТОР, которые стабилизируются при достижении периода Ткр, что соответствует применению стратегии замен «до отказа». Рациональная величина времени плановой замены по показателю спр обычно находится в диапазоне , что позволяет осуществлять работы по ТОР без крайне жесткой регламентации времени с учетом условий основного технологического процесса. Безусловно, это возможно в том случае, если нет жесткой регламентации по какому либо показателю целевой функции ТОР, например, по Pб (t), P (t) и др. Приведенный анализ и возможные варианты оптимизации целевой функции Fтор будут иметь положительные результаты лишь при решении целого ряда общих инженерно-технических задач, основными из которых являются: - повышение эксплуатационной безопасности и восстанавливаемости (ремонтопригодности) оборудования на стадиях проектирования и изготовления; - организация централизованного и фирменного обслуживания сложных машин и систем оборудования; - организация бесперебойного и в необходимом количестве обеспечения запчастями и материалами для проведения работ по ТОР; - подготовка высококвалифицированного обслуживающего персонала; - организация на базе ЭВМ автоматизированной службы информации о текущем техничес-ком состоянии оборудования и систем ГШО.
Раздел 3. Выбор типа и режима смазки горных машин Наиболее уязвимыми элементами при функционировании любой машины, как правило (за исключением экстремальных и неожиданно проявляемых процессов), являются места сопряжения ее деталей. При эксплуатации горной техники узлы трения и фрикционные соединения находятся в особо тяжелых условиях динамического на-гружения с ярко выраженными пульсирующими составляющими. В горных машинах условия для смазки также являются чрезвычайно тяжелыми: высокие контактные давления, вибрация, низкие скорости относительного движения в наиболее нагруженных элементах, высокая загрязненность и биологическое воздействие шахтной среды, производство ремонтов и замены смазки в шахтных условиях. Поэтому вопросы выбора типа смазки, контроля за ее состоянием и режимов смазки имеет для горношахтного оборудования огромнейшее значение. 3.1. Смазочные материалы, их характеристики Для смазки машин используются два вида смазочных материалов: смазочные масла - жидкие смазочные материалы, находящиеся всегда только в одном жидком (однофазном) агрегатном состоянии, и консистентные (пластичные) смазки - смазочные материалы, состоящие из жидкого смазочного масла и твердого загустителя (кальциевое, натриевое или литиевое мыло) и находящиеся в двухфазном или микронеоднородном агрегатном состоянии. Масла, применяемые в гидроприводах машин, называются рабочими жидкостями. Минеральные масла характеризуются, в основном, вязкостью, содержанием вредных примесей, температурой застывания, вспышки и воспламенения. Вязкость характеризует подвижность масла, его способность сопротивляться сдвигу. Различают вязкость динамическую, кинематическую и условную. Динамическая вязкость (коэффициент динамической вязкости) выражает зависимость между внутренними касательными напряжениями между граничными слоями жидкости и градиентом скорости потока жидкости. Единица измерения динамической вязкости Паּс (Нּс/м2). Кинетическая вязкость (коэффициент кинематической вязкости) к ее плотности, измеренных при одной и той же температуре. Размерность кинематической вязкости - м2/с. Таким образом динамическая вязкость μ и кинематическая вязкость ν связаны между собой соотношением: μ = ν ּ ρ или ν = μ / ρ, где ρ - плотность жидкости, Н/м3. Динамическая и кинематическая вязкости выражаются в абсолютных единицах и поэтому называются абсолютными; они измеряются приборами, называемыми капиллярными вискозиметрами. Как физическая величина динамическая вязкость используется при гидродинамических расчетах вязкости масел для смазки трущихся поверхностей, а кинематическая - для расчета прокачиваемости масла по трубопроводам. Условная вязкость является отвлеченной величиной, выражающей отношение времени истечения из вискозиметра типа ВУ испытываемого масла в количестве 200 г ко времени истечения такого же количества дистиллированной воды при температуре 20°С. Условная, или относительная вязкость выражается в градусах ВУ50 или ВУ100. Индекс обозначает температуру масла при испытании, которая принимается равной 50 °С, для более вязких масел - 100 °С. Вязкость масел изменяется в зависимости от температуры. При повышении температуры вязкость уменьшается, при понижении - увеличивается. Для сравнения вязкости различных масел она должна быть определена при одной и той же температуре. ГОСТ предусматривает стандартные температуры 50 °С или 100 °С. Температура вспышки – это та температура, при которой пары масла образуют с окружающим воздухом смесь, воспламеняющуюся при поднесении к ней пламени. Эта температура служит показателем испаряемости и огнеопасности масла. При сравнении двух масел с одинаковой вязкостью лучшим считается то, которое имеет более высокую температуру вспышки. Испарение масла начинается при температуре на 65-85° ниже температуры вспышки. Температурой воспламенения масла называется температура, при которой не только вспыхивают масляные пары при поднесении пламени, но и загорается само масло и горит не менее 5 с. Температура воспламенения на 15-20° выше температуры вспышки. Температура застывания масла характеризует потерю его подвижности при низкой температуре, т.е. когда масло после наклонения стандартной пробирки под углом 45° останется неподвижным в течение 2 мин. Застывшее масло теряет подвижность, что приводит к сильному износу трущихся деталей и затрудняет холодный запуск машины. Смазочные материалы или консистентные смазки характеризуются температурой каплепадения и пенетрацией. Температура каплепадения - это температура, при которой происходит падение первой капли смазки, нагреваемой в строго определенных условиях в капсюле специального прибора. Эта температура должна быть выше рабочей температуры узлы трения для углеводородных смазок на 10°С, для мыльных смазок на 15-20 °С. Чем выше температура каплепадения смазки, тем выше ее работоспособность при высоких температурах. Пенетрация характеризует степень густоты или консистенции смазки, ее плотность и определяется по глубине погружения стандартного конуса прибора - пенетрометра при температуре 25 °С в течение 5 с. Чем мягче смазка, тем выше число пенетрации. Принятые обозначения масел: АК - автотракторное, М - авиационное, И - индустриальное, 3 - масло с загустителем, П - с присадкой, У - улучшенное, В - веретенное, Т - турбинное, К - компрессорное. Обозначения смазок: У - универсальная, И - индустриальная, Н - низкоплавкая (до 65 °С), С - среднеплавкая (до 100 °С), Т - тугоплавкая (свыше 100 °С), В - водостойкая, М - морозостойкая, 3 - защитная, К - кислотоупорная, С - синтетическая. Для повышения качества минеральных масел в их состав вводят в небольшом количестве - от 0,03 до 10 % специальные вещества, называемые присадками. Присадки способны резко улучшить одно или несколько свойств масел и в зависимости от этого являются одно- или многофункциональными. Присадки разделяются на несколько основных групп: 1) вязкостные, загущающие присадки, повышающие вязкость; 2) депресаторы - присадки, понижающие температуру застывания; 3) ингибиторы - антиокислительные присадки; 4) антикоррозийные присадки; 5) присадки, повышающие липкость масел; 6) моющие присадки; 7) антипенные присадки. Присадки добавляются и к некоторым сортам консистентных смазок. В угольной промышленности широко применяется в качестве ингибитора присадка ВНИИ-НП-117 при приготовлении эмульсий для гидрофицированных крепей. Жидкие смазочные материалы имеют следующие достоинства: – не теряют смазочных свойств при большой частоте вращения и высокой температуре; – не требуют больших затрат энергии на перемешивание при невысоком внутреннем трении; – не проявляют склонности к заметному загустению при низких температурах; – обеспечивают полную замену смазки без разборки узла; – позволяют применять систему циркуляционной смазки для охлаждения трущихся поверхностей и фильтрацию смазки. К их недостаткам следует отнести повышенную возможность вытекания из картеров, а следовательно, потребность в сложных уплотняющих устройствах и регулярном пополнении смазки. Консистентные смазки обладают значительно меньшей способностью вытекать из картеров, что упрощает конструкцию уплотняющих устройств, надежно заполняют зазоры между вращающимися и неподвижными деталями уплотнений. Но они не применяются в узлах с большой частотой вращения из-за высокого внутреннего трения, а в узлах, подверженных большим температурным изменениям могут подвергаться загустению или разжижению. Смазочный материал должен создавать между поверхностями трения прочный масляный слой для предохранения от коррозии, а при высокотемпературных режимах трения смазка должна быть эффективным охладителем. В подшипниках скольжения встречаются три основных вида смазки: жидкостная, полужидкостная и граничная. При жидкостной смазке поверхности вала и подшипника разделены сплошным масляным слоем. Коэффициент трения при жидкостной смазке весьма незначителен (fmp @ 0,001) и износа поверхностей не происходит. Обязательным условием жидкостной смазки является непрерывная достаточная подача масла в подшипник. Давление в масляном слое, необходимое для несения нагрузок и предупреждения контакта поверхностей создается за счет эксцентричного расположения вала в подшипнике, который, вращаясь нагнетает масло в суживающуюся часть зазора. Это явление называется гидродинамической смазкой. При недостаточной подаче масла или при отсутствии механизма гидродинамической смазки (например в подпятниках) наступает полужидкостная смазка, сопровождающаяся контактом микронеровностей. Возрастают потери и температура узла. При граничной смазке поверхности вала и подшипника соприкасаются полностью или на больших участках и разделяются лишь адсорбированной пленкой (0,1 мк). В тяжелонагруженных подшипниках это приводит к перегреву, расплавлению заливки, схватыванию и заеданию подшипника. На распределение давления в масляном слое существенно влияет качество узла и его сборки, что показано на рис. 29. Рис.29 Эпюры давления в масляном слое вдоль оси подшипника При выборе смазки должны учитываться огнеопасность, химическая агрессивность, склонность к нагарообразованию и др. Для смазывания деталей высокой чистоты обработки необходимо применять смазки с минимальной примесью влаги, кислот и щелочей. Применение масла с меньшей чем требуется вязкостью может привести к ее выдавливанию из зазоров между трущимися поверхностями, их перегреву, задирам и ускорению процесса износа. Применение смазки с большей вязкостью приводит также к перегреву поверхностей и увеличению потерь энергии. Вязкость смазочных масел изменяется с температурой. Так, например, для масла И-45 при температуре 20°С она равна 0,35 Па с, а при 150°С всего лишь (2-3)ּ10-3 Па с, т.е. падает более чем в 100 раз. При температуре 150°С у большинства масел начинается испарение летучих, образуются паровые мешки, нарушается сплошность масляного слоя, усиливается окисление масла, происходит осмоление и выделение твердых продуктов окисления, что приводит к коксованию масла и закоксовыванию подшипника. При выборе пластичной смазки увязывается температура каплепадения и температура нагрева узла. Для смазывания подшипников скольжения требуемая вязкость масла выбирается в зависимости от давления на опору и окружной скорости вращения по таблице 29. Кинетическая вязкость масла для подшипников скольжения определяется по выражению /17/: Таблица 29
где с =1,5 -2,5 – коэффициент отношения длины шейки вала к его диаметру; q – давление на опору, Па; пв – частота вращения вала, 1/мин; Δ – величина зазора в сопряжении по диаметру, мм; d – диаметр шейки вала, мм. В узлах, где жидкая смазка не может удержаться, а непрерывная ее подача невозможна или нецелесообразна, применяются пластические смазки. При небольшой нагрузки и температуре до 65°С во влажной среде рекомендуется использовать синтетические солидолы. При большой нагрузке и температуре 100-130°С рекомендуются литиевые и натриевые смазки или смазки, загущенные графитом. Для подшипников качения смазка выбирается в зависимости от их размера, нагрузки, частоты вращения, температуры узла трения по таблице 30. Таблица 30
Расход масла в г/час определяется по формулам: - для подшипников скольжения q = 3 · d · l · nв (110) - для подшипников качения q = 0,075 · dn · L (111) где d - диаметр шейки вала, мм; l - длина шейки вала, м; пв - частота вращения, 1/мин; dn - внутренний диаметр подшипника, см; L -ширина подшипника, см. Жидкая смазка для закрытых зубчатых передач выбирается по таблице 31. Таблица 31
Для червячных передач вязкость масла выбирается в зависимости от скорости скольжения в защеплении.
В некоторых зубчатых передачах используют смесь масел с пластичными смазками (до 60%). Так для открытых зубчатых передач применяют или пластичные смазки, содержащие графит, или высоковязкие масла с добавками графита и нигрола. При низкой температуре осуществляется подогрев масел, применяются масла с меньшей вязкостью или присадки. Для холодных условий работы применяют масла: осевое С сезонное (ВУ50 = 13-14, температура застывания –55°С), зимнее (ВУ50 = 22, температура застывания –40°С), ХА-23 (ВУ50 = 22-24, температура застывания –38°С). Присадки (полиизобутилен в количестве 1,5-2,5% и депрессатор АЗНИИ в количестве 0,5-10%) понижают температуру застывания и не оказывают существенного влияния на другие свойства. В качестве разбавителей основных масел применяются осевые, веретенные и трансформаторные масла в количестве до 20%. Но разбавление масел резко ухудшает их свойства и может применяться лишь временно. Пластичные смазки (солидолы) при добавлении к ним масла осевого С можно использовать при температурах до –60°С. Без добавок при низкой температуре рекомендуется литол 24, ЦИАТИМ-201, ЦИАТИМ-203 (до –60 °С). Основные марки масел и консистентных смазок, и их основные показатели и области применения приведены в таблицах 32 и 33. Таблица 32
Продолжение таблицы 32
Примечание. Для масел веретенного, компрессорного, автотракторного, дизельного, цилиндрового вязкость дана при 100°С. Таблица 33
Продолжение таблицы 32
На рис.30 и в таблице 34 представлены схема и карта смазки комбайна К103 с вынесенной системой подачи. По данным карты смазки рассчитывается расход смазочных материалов. Схема и карта смазки являются обязательным элементом инструкции по эксплуатации оборудования.
Дата добавления: 2014-10-31; Просмотров: 1467; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |