Закономерности изнашивания элементов механического оборудования

В процессе работы машины с ухудшением ее технического со­стояния постепенно меняются условия смазки, динамический ре­жим нагружения, условия теплоотвода, характер взаимодействия деталей в узлах трения, физико-механические параметры матери­алов деталей и показатели эксплуатационных свойств смазочных материалов и рабочих жидкостей. Поэтому закономерности изна­шивания элементов машин во времени отличаются не только для различных узлов трения, но и для разных условий эксплуатации каждого узла.

Наибольшее распространение в качестве теоретической моде­ли изменения износа сопряжения трения во времени получила за­кономерность, предложенная В.Ф. Лоренцом. Такой характер за­висимости износа от времени справедлив для большого числа раз­личных узлов трения, что и послужило основанием для широкого признания указанной кривой.

Однако невозможно ограничиться описанием закономерно­стей изнашивания всех сопряжений с помощью кривой одного типа. В результате анализа многочисленных эксперименталь­ных исследований получена классификация возможных вариан­тов зависимости износа от продолжительности работы трущей­ся пары (рис.15).

Рис. 15. Изменение износа И (сплошная кривая) и скорости изнашивания (штриховая кривая) во времени

График I изнашивания характерен для эле­ментов подшипников скольжения. Графики закономерности II и IV соответствуют плунжерным парам гидронасосов и топлив­ных агрегатов. Графики III, VII и VIII характеризуют абразив­ное изнашивание от фрикционных элементов тормозов и сухих муфт сцепления. Графики V—VI соответствуют изнашиванию некоторых шлицевых соединений. Наиболее часто для описа­ния закономерности изнашивания элементов оборудования применяют выражение:

(44)

где а и b — постоянные коэффициенты, зависящие от режима ра­боты сопряжения.

Примерные значения показателя степени а для следующих со­пряжений оборудования:

подшипники качения и скольжения 1,5

посадочные гнезда корпусных деталей 1,0

зубья (по толщине) шестерен 1,5

шлицы валов 1,4—1,5

валики, пальцы и оси 1,4

фрикционные элементы тормозов и муфт сцепления 1,0

Характер изнашивания и закономерность изменения износа во времени объясняются целым рядом неслучайных причин, действие которых нетрудно прогнозировать заранее. К таким неслучайным детерминированным причинам относятся: увели­чение площади контакта деталей в процессе изнашивания, из­менение физико-механических свойств материала детали по глубине, рост динамических нагрузок и ухудшение условий смазки по мере увеличения зазоров в сопряжениях и т.д. Зная характер изменения каждого из перечисленных факторов, мож­но построить ориентировочную кривую изнашивания сопряже­ния. Однако процесс изнашивания зависит еще и от целого ряда случайных факторов, к которым относятся: нестационарный режим работы машины, колебания свойств материалов дета­лей, смазочных материалов и рабочих жидкостей, воздействие окружающей среды и т.д. Характер изменения и степень воздей­ствия этих факторов обычно трудно предвидеть заранее достаточно определенно. Поэтому процесс накапливания износа де­талями машин обладает большим рассеиванием. Для учета раз­броса значений износа необходимо провести вероятностный анализ изнашивания, позволяющий оценить влияние случай­ных факторов на развитие закономерности.

Для выявления закономерности изнашивания сопряжений проводят лабораторные, полигонные испытания, а также исследо­вания в условиях эксплуатации машин.

Для полного математического описания закономерности изна­шивания необходимо: во-первых, получить зависимость износа от продолжительности работы сопряжения без учета влияния слу­чайных факторов, т.е. по детерминированным значениям факто­ров; во-вторых, определить вероятностные характеристики изна­шивания как случайного (стохастического процесса) и с их помо­щью установить верхнюю и нижнюю доверительные границы — кривые, в пределах которых заключены все возможные реализа­ции износа данного сопряжения.

Области применения закономерностей изнашивания сопря­жений механического оборудования очень широки. Определение зависимости износа детали от времени необходимо для оценки ее ресурса, для расчета объема запасных частей, для планирова­ния управляющих технических воздействий во время эксплуата­ции при прогнозировании надежности оборудования на стадии конструирования.

Раздел IV.

Организация и технология технического обслуживания и ремонта оборудования.

Система технического обслуживания и ремонта техники

Требования к техническому обслуживанию (ТО) и ремонту техники установлены Межгосударственным стандартом ГОСТ 15.601—98. Необходимым условием для поддержания в работо­способном состоянии техники является наличие системы ТО и ре­монта техники (СТОИРТ), включающей: изделия-объекты ТО и ремонта; средства ТО и ремонта; исполнителей ТО и ремонта; документацию (конструкторскую, в том числе эксплуатационную и ремонтную, нормативную, организационную, технологическую и др.), устанавливающую требования к составляющим СТОИРТ и связям между ними.

Средства ремонта включают производственно-техническую базу и характеризуются производственной и организационной структурами.

Производственная структура предприятия отражает характер, функции, размеры и взаимосвязи производственных подразделе­ний. Организационная структура средств ремонта предусматрива­ет взаимодействие предприятий и производственных подразделе­ний в соответствии с закрепленными за ними функциями, спосо­бы оценки выполнения функции и права, обеспечивающие воз­можность их выполнения.

Исполнители подразделяются на основных производственных и вспомогательных рабочих, инженерно-технических работников, счетно-конторский и младший обслуживающий персонал.

Стратегия ремонта — это система правил, определяющих вы­бор решения о содержании, месте и времени выполнения ремон­тных работ.

Нормативно-техническая документация содержит принци­пы, определения, методы и нормы, позволяющие наиболее эф­фективно решать задачи поддержания работоспособности обо­рудования.

В состав технологической документации на ремонт машин входят: Маршрутная карта (условное обозначение, шифр МК), операционная карта (ОК), Карта эскизов (КЭ), Технологическая инструкция (ТИ), Спецификация технологических документов (СТ), Комплектовочная карта (КК), Ведомость материалов (ВМ), Ведомость оснастки (ВО).

В состав нормативно-технической документации на ремонт входят Технические условия, состоящие из 2 частей: Технических условий на дефектацию деталей и Технических условий на сборку и испытание составных частей и машины в целом.

Карты Технических условий на дефектацию и ремонт деталей служат основанием для контроля и сортировки деталей на годные, требующие ремонта и выбраковки.

В Технических условиях на сборку и испытание узлов содер­жатся величины зазоров и натягов в сопряжениях, допустимые при сборке, приводятся требования на сборку и испытание состав­ных частей и машины в целом.

Поддержание оборудования в работоспособном состоянии обеспечивается планово-предупредительной системой техническо­го обслуживания и ремонта. Работы, предусмотренные планово-предупредительной системой, подразделяются на техническое об­служивание и плановые ремонты.

Плановый характер системы предусматривает плановое прове­дение ТО, что обеспечивает предупреждение аварийного отказа, а также помогает планировать интервал времени или наработку оборудования и его агрегатов до ремонта.

Предупредительный характер системы состоит в том, что она предполагает проведение ремонта составных частей (агрегатов) машин до наступления ускоренного изнашивания и предельного состояния агрегата.

Техническое обслуживание — это комплекс операций или опе­рация по поддержанию работоспособности или исправности из­делия при использовании по назначению, ожидании, хранении и транспортировании.

Под операцией технического обслуживания в соответствии с ГОСТ 3.1109—82 понимают законченную часть технического об­служивания составной части изделия, выполняемую на одном ра­бочем месте исполнителем определенной специальности.

Под транспортированием понимают операцию перемещения груза по определенному маршруту от места погрузки до места разгрузки или перегрузки. В транспортирование самоходных изделий не включается их перемещение своим ходом.

Под ожиданием понимают нахождение изделия в состоянии готовности к использованию по назначению.

Техническое обслуживание содержит регламентируемые в конструкторской документации операции для поддержания ра­ботоспособности или исправности изделия в течение его срока службы.

В соответствии с действующими положениями о планово-пре­дупредительном ремонте и эксплуатации оборудования предус­матривается проведение следующих видов ТО и ремонтов: еже­дневное техническое обслуживание (ЕО), периодическое техничес­кое обслуживание (ТО), периодическая проверка на точность и плановые ремонты — текущий (Т) и капитальный (К).

Ежедневное техническое обслуживание включает контроль технического состояния, регулировку составных частей, проверку крепления деталей и устранение мелких неисправностей.

Периодическое (плановое) техническое обслуживание кроме работ, входящих в ежедневное техническое обслуживание, вклю­чает диагностику, регулировочные и крепежные работы, замену некоторых деталей, а также смазку составных частей согласно ин­струкции заводов-изготовителей.

Периодическое техническое обслуживание осуществляется де­журными слесарями, электриками и рабочими ремонтной брига­ды под руководством цехового механика.

Ремонт — это комплекс операции по восстановлению исправ­ности или работоспособности изделий и восстановлению ресурсов изделий или их составных частей.

Под операцией ремонта в соответствии с ГОСТ 3.1109—82 по­нимают законченную часть ремонта, выполняемую на одном ра­бочем месте исполнителями определенной специальности.

В ремонт могут входить разборка, дефектовка, контроль техни­ческого состояния изделия, восстановление деталей, сборка и т.д.

Различают две основные разновидности стратегии ремонта: по наработке, когда объем разборки изделия и дефектации его со­ставных частей назначается в зависимости от наработки с начала эксплуатации или после капитального ремонта, а перечень опера­ций восстановления определяется с учетом результатов дефекта­ции составных частей изделия; по техническому состоянию, когда перечень операций, в том числе разборка, определяется по резуль­татам диагностирования изделия перед ремонтом, а также по дан­ным о надежности этого изделия и однотипных изделий.

Опыт ремонта показывает, что замена элементов по наработке не обеспечивает высокой надежности и минимальных затрат на поддержание работоспособности оборудования из-за большой вариации наработок элементов до отказа. Замена по наработке, в зависимости от назначенной периодичности замены, может при­вести либо к значительному недоиспользованию ресурса элемен­та, либо к его внезапному отказу. Избежать этого позволяет стра­тегия ремонта по техническому состоянию.

В зависимости от назначения, характера и объема выполняе­мых работ различают текущий и капитальный ремонты.

Текущий ремонт (Т) предназначен для обеспечения работоспо­собного состояния оборудования с ремонтом или заменой отдель­ных его агрегатов, узлов и деталей (кроме базовых), достигших предельного состояния. Текущий ремонт обеспечивает безотказ­ную работу отремонтированных агрегатов, узлов и деталей на пробеге не меньшем, чем до ближайшего ТО. Сокращение време­ни простоя достигается применением агрегатного метода ремон­та, при котором производится замена неисправных или требую­щих капитального ремонта агрегатов и узлов на исправные, взя­тые из оборотного фонда. Оборотный фонд необходимых деталей может создаваться как непосредственно на предприятии, так и при региональных центральных мастерских и ремонтных заводах.

Капитальный ремонт (К) оборудования, агрегатов и узлов предназначен для обеспечения назначенного ресурса машины и его составных частей путем восстановления их исправности и близкого к полному восстановлению ресурса и обеспечения дру­гих нормируемых свойств. При КР заменяют или восстанавлива­ют любые узлы и детали, включая базовые.

По характеру постановки на ремонт различают плановый и неплановый ремонты.

Рис.16.График структуры ремонтного цикла: ТО – техническое обслуживание (150 ч);Т – текущий ремонт (1200 ч); К – капитальный ремонт (7200 ч).

Плановый ремонт — ремонт, постановка на который осуще­ствляется в соответствие с требованиями нормативно-технической документации.

Неплановый ремонт — ремонт, постановка на который осуще­ствляется без предварительного назначения. Неплановый ремонт проводится с целью устранений последствий отказов.

По регламентации выполнения предусматриваются ремонты: регламентированный и по техническому состоянию.

Регламентируемый ремонт — плановый ремонт, выполняемый с периодичностью и в объеме, установленными в эксплуатацион­ной документации, независимо от технического состояния изде­лия в момент начала ремонта.

Ремонт по техническому состоянию — ремонт, при котором контроль технического состояния выполняется с периодичностью и в объеме, установленными в нормативно-технической докумен­тации, а объем и момент начала работы определяются техничес­ким состоянием изделия.

Система технического обслуживания и ремонта предусматри­вает выполнение совокупности мер, необходимых для поддержа­ния и восстановления качества изделий в межремонтном периоде и ремонтном цикле.

В соответствии с ГОСТ 18322—78 установлены межремонтный период и ремонтный цикл.

Межремонтный период — промежуток времени между двумя последовательно проведенными одноименными ремонтами обо­рудования.

Ремонтный цикл — наименьший повторяющийся период эксп­луатации оборудования (машины), в течение которого осуществляется и где в определенной последовательности установленные виды технического обслуживания и ремонта, предусмотренные нормативной документацией (рис. 16).

Планирование работ по техническому обслуживанию и ремонту оборудования

Работа ремонтно-эксплуатационной службы предприятия ве­дется в соответствии с годовым планом-графиком технического обслуживания и ремонта оборудования.

Годовой план-график технического обслуживания и ремонта оборудования предприятия составляется на последующий год в конце текущего года отделом главного механика (энергетика) с привлечением начальника ремонтно-механического цеха, механи­ков (энергетиков) цехов, согласовывается с начальниками цехов, планово-производственным отделом и утверждается главным ин­женером предприятия.

В годовой план-график технического обслуживания и ремонта заносится все установленное действующее оборудование предпри­ятия с указанием наименования типа или марки, инвентарного номера, ремонтносложности механической и электрической частей, сменности использования, ремонтного цикла и даты после­днего проведенного капитального ремонта. В плане имеется гра­фик периодичности проведения технических обслуживании и ре­монтов по каждой единице оборудования, количество техничес­ких обслуживании и ремонтов по видам (текущих, капитальных) в год отдельно для механической и электрической частей, общее время в нормо-часах, необходимое для выполнения технического обслуживания и ремонта по видам работ (слесарные, станочные, прочие, всего) для механической и электрической частей.

Годовой план-график устанавливает сроки выполнения работ по техническому обслуживанию и ремонту оборудования, опреде­ляет их трудоемкость, количество и позволяет распределить рабо­чих по ремонту и техническому обслуживанию оборудования по цехам в зависимости от его количества, сложности и спланировать равномерное распределение работ по месяцам и исполнителям.

В основу составления годового плана положено фактическое состояние оборудования, а также ремонтные нормативы, приво­димые в действующих инструкциях и положениях по ППР.

Годовой план разрабатывается на основе данных о фактичес­кой наработке в часах на начало планируемого года со времени проведения соответствующего вида технического обслуживания, ремонта или с начала эксплуатации, а также планируемой нара­ботки машины на год в часах.

На основании годового плана технического обслуживания и ремонта оборудования составляют месячные планы.

Месячные планы ремонта оборудования по цехам составляют­ся в конце каждого месяца на последующий месяц отделом глав­ного механика при участии цеховых механиков.

Расчет количества технических обслуживании и ремонтов обо­рудования на планируемый год подсчитывается по формуле:

(45)

где — фактическая наработка на начало планируемого года со времени проведения ремонта или с начала эксплуатации, ч; — планируемая наработка на расчетный год, ч; — периодичность выполнения соответствующего вида технического обслуживания или ремонта, ч; — число технических обслуживании и ремон­тов с периодичностью, большей периодичности того же вида, по которому ведется расчет.

Расчеты по приведенной формуле должны производиться в следующей последовательности: капитальный ремонт, текущий ремонт, плановые технические обслуживания. Результаты расчета следует округлять до целых чисел в меньшую сторону.

Месяц года, в котором должен проводиться капитальный ре­монт оборудования, определяется по формуле:

(46)

где — периодичность выполнения капитального ремонта, ч; — наработка машины от предыдущего капитального ремонта или с начала эксплуатации до начала планируемого года, ч.

Если при вычислении окажется, что К0 >12, то капитальный ремонт оборудования в планируемом году не производится и пе­реносится на следующий год.

План ремонтно-механического цеха и электроцеха на очеред­ной месяц разрабатывается на основании общего плана ППР по ремонту машин и агрегатов, изготовлению запасных частей, мо­дернизации оборудования и других заказов предприятия.

Для учета планирования ремонтных работ необходимо знать трудоемкость их проведения.

Для предварительных подсчетов объема ремонтных работ оборудование делится на группы (категории) ремонтной сложно­сти, учитывающие степень сложности и ремонтные особенности машин. Чем сложнее оборудование, больше его основные разме­ры и выше требуемая точность или качество выпускаемой продук­ции, тем выше категория сложности его ремонта. Группа ремонт­ной сложности показывает, какое количество условных ремонт­ных единиц содержится в полной трудоемкости данной машины.

Таблица 1. Трудоемкость работ условной единицы ремонтной сложности по ТО и ремонту механического (), электротехнического () оборудования для промышленного сборного железобетона

Количественной характеристикой сложности ремонта конк­ретных моделей оборудования служит трудоемкость их капиталь­ного ремонта ().

Нормы трудоемкости условной единицы ремонтной сложности в разных отраслях промышленности строительных материалов раз­личны, что объясняется спецификой оборудования и условиями его работы. Так, в асбестоцементной промышленности в качестве эта­лонного агрегата принята листоформовочная машина СМ-943, ре­монтная сложность которой составляет 66 единиц при единице тру­дозатрат, равной 35 чел. - ч в условной единице ремонтной сложно­сти механической части, 65 % трудоемкости приходится на слесар­ные и прочие работы и 35 % — на станочные работы.

В промышленности сборного железобетона одна условная едини­ца ремонтной сложности механической части технологического обо­рудования на капитальный ремонт принимается равной 50 чел. - ч.

Группа ремонтной сложности оборудования заводов про­мышленных строительных материалов приводится в отраслевых положениях ППР.

Трудоемкость условной единицы ремонтной сложности обору­дования сборного железобетона для различных ремонтных работ приводится в табл. 1.

Общая трудоемкость ремонта (чел. - ч) какой-либо машины с учетом ремонта ее электрооборудования:

(47)

где и — трудоемкость условной единицы ремонтной слож­ности механического и электротехнического оборудования, чел-ч; и — группы ремонтной сложности механического и электро­технического оборудования.

Таблица 2. Нормы простоя оборудования на одну условную единицу ремонтной сложности (сут.)

Продолжительность простоя машин при ремонте зависит от трудоемкости ремонта, состава и квалификации ремонтной бри­гады, технологии ремонта и уровня организационно-технических мероприятий. Норма простоя (сут.) оборудования при ремонте (при пятидневной рабочей недели с двумя выходными):

(48)

где N — норма простоя оборудования, определяемая по табл.2; r — группа ремонтной сложности механической или электротех­нической части оборудования.

Дата добавления: 2014-01-07