Чиченев Н.А

Синицкий В.М.

МАГНИТОГОРСК, 2005 г.

МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ

И РЕМОНТ

ЭКСПЛУАТАЦИЯ

МАШИН (ЧАСТЬ 1)

Допущено Министерством образования Российской Федерации

в качестве учебника для студентов высших учебных заведений,

обучающихся по специальности «Металлургические машины

и оборудование» направления подготовки дипломированных

специалистов «Технологические машины и оборудование»

УДК 669.002.5-192(076)

Рецензенты:

Профессор, доктор технических наук, зав. кафедрой

«Автоматизированные металлургические машины и агрегаты» МГТУ им. Э.Н.Баумана

Профессор, доктор технических наук, зав. кафедрой

«Машины и агрегаты металлургического производства» МИСиС

Жиркин Ю.В. Надежность, эксплуатация и ремонт металлургических машин: Учебник. Часть1.- Магнитогорск: МГТУ, 2005. 230 с.

ISBN 5-89514-331-8

Рассмотрены вопросы теории надежности и ее применения при эксплуатации металлургических машин. Решаются вопросы оптимизации при планировании ремонтных работ. На многочисленных примерах показана возможность решения практических задач производства по поддержанию оборудования в работоспособном состоянии.

Учебник предназначен для студентов, обучающихся по специальности 170300 «Металлургические машины и оборудование», может быть полезен студентам других специальностей, изучающим вопросы надежности и эксплуатации машин и оборудования, а также инженерно-техническим работникам, занимающимся техническим обслуживанием и ремонтом механического оборудования металлургических заводов.

Оглавление

Предисловие................................................................................. 7

Методические указания................................................................. 9

Введение..................................................................................... 10

Часть 1. Надежность металлургических машин.................. 12

Раздел 1. Основы теории надежности...................................... 12

Глава 1. Основные понятия и определения................................. 12

Глава 2. Показатели надежности................................................. 15

Глава 3. Надежность невосстанавливаемого элемента............... 16

3.1. Вероятность отказа и вероятность безотказной работы 16

3.2. Интенсивность отказов................................................... 17

3.3. Средняя наработка до отказа и другие

числовые характеристики надежности........................... 23

Глава 4. Распределения, используемые в теории надежности.... 24

4.1. Распределения и область их применения...................... 24

4.2. Экспоненциальный (показательный) закон...................... 26

4.3. Нормальный закон......................................................... 30

4.4. Логарифмически нормальный закон............................... 35

4.5. Закон Вейбулла............................................................. 38

4.6. Непараметрические классы распределений наработки... 40

Упражнения........................................................................... 41

Глава 5. Надежность восстанавливаемого элемента.................. 43

5.1. Восстанавливаемый элемент в случае мгновенного

восстановления............................................................. 43

5.2. Распределение Пуассона............................................... 46

5.3. Восстанавливаемый элемент с конечным временем

восстановления............................................................. 49

Упражнения........................................................................... 51

Глава 6. Надежность систем....................................................... 52

6.1. Система с последовательным соединением элементов. 53

6.2. Система с параллельным соединением элементов........ 54

6.2.1. Система с нагруженным резервом......................... 55

6.2.2. Система с ненагруженным резервом...................... 56

Упражнения........................................................................... 59

Глава 7. Ремонтопригодность машин.......................................... 60

Глава 8. Испытание на надежность.............................................. 64

8.1. Сбор информации.......................................................... 64

8.2. Биноминальный план испытаний..................................... 67

8.3. Планы испытаний на надежность

с измерением наработки................................................ 69

Выводы................................................................................. 72

Раздел 2. Повышение надежности............................................ 73

Глава 1. Пути повышения безотказности..................................... 73

Глава 2. Повреждения деталей металлургических машин........... 75

2.1. Механические повреждения........................................... 75

2.2. Термические повреждения............................................. 76

2.3. Коррозионные повреждения.......................................... 77

2.4. Эрозионные повреждения.............................................. 78

2.5. Кавитационные повреждения.......................................... 78

Глава 3. Износ деталей металлургических машин....................... 79

Глава 4. Приработка трущихся поверхностей............................. 82

Глава 5. Подбор материалов для узлов трения.......................... 85

Глава 6. Виды изнашивания......................................................... 88

6.1. Характеристики нагруженности узла трения................... 88

6.2. Адгезионное изнашивание.............................................. 92

6.3. Абразивное изнашивание................................................ 93

6.4. Окислительное изнашивание.......................................... 93

6.5. Усталостное изнашивание.............................................. 96

6.6. Фреттинг-коррозия......................................................... 97

6.7. Избирательный перенос................................................. 97

Глава 7. Смазка и смазочные материалы.................................... 99

7.1. Виды смазки................................................................... 99

7.2. Гидродинамическая жидкостная смазка........................ 101

7.3. Гидростатическая жидкостная смазка........................... 105

7.4. Эластогидродинамическая смазка................................ 105

7.5. Граничная смазка.......................................................... 107

7.6. Смазочные материалы.................................................. 111

7.6.1. Общая характеристика........................................ 111

7.6.2. Классификация минеральных масел................... 113

7.6.3. Показатели физических свойств

минеральных масел............................................ 115

7.6.4. Фильтрация масел............................................... 117

7.6.5. Регенерация минеральных масел........................ 117

7.6.6. Пластичные смазочные материалы и их свойства 119

7.6.7. Твердые смазочные материалы........................... 120

Глава 8. Выбор смазочных материалов для узлов трения....... 121

8.1. Методика выбора смазочных материалов................... 121

8.2. Выбор вида смазочного материала............................. 122

8.2.1. Общая характеристика смазочных материалов.... 122

8.2.2. Выбор вида смазочных материалов для

узлов трения........................................................ 124

8.3. Выбор марки минерального масла.............................. 127

8.3.1. Выбор марки минерального масла

для подшипников скольжения............................ 127

8.3.2. Выбор марки минерального масла

для подшипников качения................................... 130

8.3.3. Выбор марки минерального масла

для зубчатых зацеплений................................... 131

8.3.4. Выбор марки минерального масла

для червячных передач...................................... 136

Задачи...................................................................... 139

Библиографический список....................................................... 145

Приложение А.Оценивание показателей надежности............. 151

Глава 1. Определение параметров планов испытаний............... 152

Глава 2. Оценивание показателей безотказности....................... 160

2.1. Оценивание показателей безотказности

на основе параметрических методов............................. 160

2.2. Оценивание показателей безотказности

на основе непараметрических методов......................... 170

2.3. Оценивание показателей безотказности при

испытании с измерением определяющего

параметра (величины износа)........................................ 175

Глава 3. Оценивание показателей долговечности...................... 180

3.1. Модели оценивания...................................................... 180

3.2. Непараметрические модели оценивания....................... 181

3.3. Оценивание среднего ресурса на основании

информации о величине износа..................................... 183

3.4. Оценивание остаточного ресурса................................. 190

Приложение Б. Значение функций и квантилей

распределений............................................. 193

Таблица 1. Нормированная функция Лапласа Ф(z)................. 194

Таблица 2. Значения ординат плотности нормированного

нормального распределения j(z)......................... 196

Таблица 3. Квантили нормального распределения, и_q........... 198

Таблица 4. Квантиль распределения Стьюдента, t_q,m.............. 201

Таблица 5. Квантиль распределения ²................................ 203

Таблица 6. Значения Гамма-функции, Г(x).............................. 205

Таблица 7. Распределение Пуассона..................................... 206

Таблица 8. Квантили распределений статистик и ....... 209

Таблица 9. Значения коэффициента К (q, ,N)....................... 212

Таблица 10. Значения коэффициента для r/N > 0,3............ 214

Таблица 11. Значения коэффициента для r/N > 0,3............ 214

Приложение В. Основные эксплуатационные свойства

смазочных материалов.............................. 216

Таблица 1. Основные эксплуатационные свойства

индустриальных масел....................................... 217

Таблица 2. Основные эксплуатационные свойства масел

для ПЖТ и редукторов прокатных станков........ 220

Таблица 3. Основные эксплуатационные свойства

специальных масел........................................... 221

Таблица 4. Основные эксплуатационные свойства

трансмиссионных масел..................................... 222

Таблица 5. Основные характеристики пластичных смазочных

материалов на мыльных загустителях................ 223

Таблица 6. Основные характеристики пластичных

смазочных материалов с присадками................. 225

Таблица 7. Основные характеристики пастообразных

и твердых смазочных материалов...................... 226

Таблица 8. Основные характеристики самосмазывающихся

и металлокерамических материалов.................. 228

ПРЕДИСЛОВИЕ

За последние годы произошли существенные изменения в экономике страны. Металлургические предприятия работают в условиях рыночных взаимоотношений. Качество продукции и рентабельность определяют выживание и развитие предприятия. Достичь этого возможно как на основе обновления основных фондов, соответствующих мировым стандартам, так и путем снижения затрат на поддержание металлургических машин в работоспособном состоянии.

Возрастает потребность в специалистах, а именно в инженерах-механиках по специальности «Металлургические машины и оборудование», изучающих методологию решения таких задач в рамках дисциплины «Надежность, эксплуатация и ремонт металлургических машин».

За последние годы (последнее издание учебника по данной дисциплине было в 1982 году) получены новые научные знания и накоплен богатый опыт по эксплуатации и ремонту оборудования как на отечественных предприятиях, так и на предприятиях зарубежных фирм.

Изданием данного учебника предполагается отразить современные достижения, обеспечивающие поддержание оборудования в работоспособном состоянии, наряду с зарекомендовавшими себя на предприятиях традиционными техническими и организационными решениями.

Учебник состоит из двух частей и трех приложений.

В первой части сосредоточен материал по основам теории надежности и путям повышения надежности машин, а рассмотренные многочисленные примеры позволят студентам лучше вникнуть в суть рассматриваемых проблем.

Во второй части учебника рассматриваются проблемы эксплуатации и ремонта металлургических машин и пути их решения.

Важными составляющими этих проблем являются оценка технического состояния металлургических машин и принятие оптимальных решений. То есть решений, обеспечивающих необходимый уровень надежности с минимальными затратами.

В приложении А рассмотрена методика оценивания показателей надежности, что позволяет студентам оценивать техническое состояние машин на основе статистических данных об отказах оборудования.

Приложение Б содержит справочный материал, необходимый при решении задач надежности.

Приведенный в приложении В материал позволяет осуществлять подбор марки смазочного материала в узлы трения металлургических машин.

Справочный материал, содержащийся в учебнике, позволяет в большинстве случаев решать задачи, не прибегая к специальной справочной литературе.

Представленный в учебнике материал может быть полезен и студентам других специальностей при изучении вопросов надежности и эксплуатации оборудования, которые являются общими для механических систем независимо от их конструктивного исполнения.

Учебник может быть рекомендован слушателям курсов по переподготовке специалистов, осуществляющих эксплуатацию и ремонт металлургических машин.

Автор выражает искреннюю признательность Синицкому В.М. профессору, доктору технических наук, заведующему кафедрой "Автоматизированные металлургические машины и агрегаты" МГТУ им. Баумана Э.Н. за высказанные критические замечания, позволившие повысить качество изложения материала и благодарит за поддержку Чиченева Н.А. профессора, доктора технических наук, заведующего кафедрой "Машины и агрегаты металлургического производства" МИСиС.

Автор сердечно благодарит за набор компьютерной версии учебника Азаренкова В.А.

Дата добавления: 2014-12-08