Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Работоспособность — машина

Работоспособность машины , отказавшей из-за дефектов производства, восстанавливается ремонтом, регулировками или заменой вышедших из строя агрегатов и узлов. [1]

Работоспособность машины зависит от сохранения установленных зазоров и натягов в сопряжениях, появления неисправностей в отдельных деталях машины, когда изменяются размеры или форма деталей, их взаиморасположение, качество поверхности, свойства металла. [3]

Работоспособность машин оценивается по степени соответствия фактических показателей техническим и эксплуатационным показателям, указанным в паспорте и другой документации. К таким показателям относятся производительность, продолжительность рабочего цикла, рабочие скорости, мощность двигателей, грузоподъемность, расход эксплуатационных материалов и срок службы отдельных узлов и деталей. [4]

Работоспособность машины — это такое ее состояние, при котором она способна выполнять заданные функции в заданное время при определенных условиях эксплуатации с параметрами, установленными требованиями технической документации. [5]

Работоспособность машины или механизма зависит от работоспособности отдельных деталей. Работоспособность деталей зависит от их прочности, износостойкости, жесткости, теплостойкости, вибрационной устойчивости. [6]

Работоспособность машин и их отдельных деталей, узлов и механизмов зависит от продолжительности сохранения первоначальных размеров сопряженных Деталей. Во время работы машины все детали, воздействуя друг на друга, изнашиваются, изменяя свои первоначальные размеры, что приводит к частичным или полным нарушениям правильной работы всей машины. [7]

Работоспособность машины и эффективность использования энергии при ее действии оценивают величиной коэффициента полезного действия, а также коэффициентом потерь энергии. [8]

Работоспособность машин независимо от функционального назначения можно контролировать по состоянию ее систем: механической, пневмогидромеханической, электромеханической и электронной. Каждая система обладает своими характерными особенностями как в способе передачи энергии, так и степени влияния на общую надежность оборудования. Поэтому необходимо при разработке общей методологии контроля работоспособности АЛ по энергетическому критерию учитывать особенности передачи энергии в отдельных системах. [9]

Работоспособность машин постоянного тока , в большинстве случаев работающих в переходных режимах ( частых пусков, реверсов, торможения, широкого регулирования частоты вращения), во многом определяется состоянием их коллекторно-щеточного узла. Поэтому при проектировании машин постоянного тока, особенно машин больших мощностей, расчет процесса коммутации обязателен. [10]

Работоспособность машин современных химических производств во многом зависит от конструкции подшипниковых узлов. К ним предъявляют повышенные требования в отношении частоты вращения, статических и динамических нагрузок, стойкости в агрессивных средах. Наличие последнего фактора является определяющим, для долговечности, экономичности и надежности машин. [11]

Работоспособностью машин , в том числе и кранов, называется способность их выполнять в заданных условиях свои служебные функции с допустимыми отклонениями от установленных для каждой машины норм. [12]

Поскольку работоспособность машины согласно ГОСТ 13377 — 67 определяется выполнением заданных функций, то при выходном контроле качества или диагностическом контроле работоспособности можно измерять меньшее число параметров, п, чем число параметров машины как физической системы. Но надежность как свойство машины определяется в конечном счете происходящими в ней процессами, как в физической системе. [13]

На работоспособность машин в основном сказывается неравномерный износ. [14]

Восстановление работоспособности машины при эксплуатации может осуществляться как заменой сборочной единицы, так и проведением восстановительных работ, когда неисправная сборочная единица снимается с машины, восстанавливается и устанавливается на место. [15]

Факторы, определяющие работоспособность механизмов и их деталей

Качество механизма. Качеством механизма называется совокупность свойств, определяющих степень пригодности использования его по назначению. Механизм должен удовлетворять требованиям, указываемым в техническом задании на проектирование. В общем случае качество конструкции механизма определяется: а) простотой конструкции; б) технологичностью; в) экономичностью (высоким КПД); г) размерами и массой; д) надежностью и долговечностью.

Технологичность конструкции механизма определяется удобством изготовления и сборки его деталей, а также степенью использования стандартизованных и унифицированных деталей и сборочных единиц.

Изготовление простых деталей менее трудоемко, не требует специального сложного оборудования и инструмента.

Важнейшим показателем эксплуатационного качества механизма является надежность, которая характеризуется вероятностью безотказной работы с необходимой точностью на протяжении заданного времени и в заданных условиях эксплуатации, а также необходимой прочностью деталей, рациональной жесткостью, износостойкостью, виброустойчивостью, теплостойкостью.

Прочность. Поломки и большие остаточные деформации деталей из-за их недостаточной прочности могут стать причинами отказа в работе и потери точности механизма. Опасные напряжения в деталях, приводящие к разрушению, могут возникнуть не только от рабочих усилий, но и от сил, обусловленных вибрацией, тряской при эксплуатации (например, в авиационных приборах) и транспортировке.

Недостаточная объемная прочность деталей механизма чаще всего проявляется сразу, т.е. приводит к явному отказу в работе, в то время как недостаточная поверхностная прочность большей частью является причиной постепенной потери работоспособности. Например, появление выкрашивания рабочих поверхностей в шарикоподшипниках и зубчатых передачах ведет к увеличению потерь на трение, нагреву, повышению динамических нагрузок и износа.

Износостойкость. Работе любого механизма сопутствует изнашивание — процесс постепенного изменения размеров и формы деталей при трении. При скольжении трущихся поверхностей нарушаются фрикционные связи, что сопровождается деформированием, оттеснением материала, срезом внедрившегося материала. Износ может иметь несколько иную природу, когда между соприкасающимися поверхностями попадают твердые частицы (абразивы), царапающие и срезающие частицы металла.

Износ поверхностей подвижно соединенных деталей изменяет характер сопряжения, что приводит к ухудшению условий работы и снижению прочности деталей механизмов.

Жесткость. Деформации деталей механизмов возникают из-за действия сил, изменения температуры, наличия остаточных напряжений и приводят к изменению размеров и формы деталей, характера их сопряжения. Чрезмерные деформации существенно влияют на работоспособность механизма. Так, например, изгиб валов вызывает неравномерный износ, увеличение сил трения и даже заедание в подшипниках скольжения, ухудшает условия работы подшипников качения, является одной из причин неравномерного распределения нагрузки по контактным площадкам кинематических пар.

Теплостойкость. Для нормального функционирования многих машин и приборов необходимо обеспечить определенный температурный режим, т.к. обильное тепловыделение и плохой отвод тепла могут привести к различным неполадкам и неисправностям. Так, при повышении температуры стальных деталей свыше 300-400 о С, а деталей из легких сплавов и пластмасс — до 100-150 о С наблюдается понижение их нагрузочной способности.

Выделяемое тепло ухудшает свойства применяемых смазок (понижается вязкость), что может привести к повышенному износу или заеданию сопряженных поверхностей.

Даже небольшое изменение температуры деталей механизма вызывает температурные деформации, изменяющие размеры деталей и характер сопряжения в подвижных соединениях. Большая температурная погрешность возникает в приборах с упругими элементами, модуль упругости материала которых зависит от температуры.

Виброустойчивость. Под виброустойчивостью понимают способность механизма работать при воздействии вибраций. Вибрации влияют на силы трения, могут привести к усталостному разрушению детали. Особенно опасно явление резонанса, которое наступает в случае совпадения частот собственных колебаний детали и периодически действующих сил, вызывающих вибрации.

Основы обеспечения работоспособности машин

Работоспособность машин в первую очередь зависит от скорости изменения параметров их технического состояния, от стабильности и продолжительности сохранения их значений в заданных допустимых пределах. Превышение хотя бы одним структурным параметром предельного значения означает нарушение исправности или работоспособности машины. Как обеспечить высокую работоспособность машины?

Наиболее перспективный и радикальный путь обеспечения высокой работоспособности — это улучшение физико-механических свойств материалов и конструкции трущихся деталей. Этот путь реализуют на этапе проектирования, разработки и изготовления машины. Применение износостойких материалов, точная обработка деталей, создание условий, уменьшающих изнашивания

деталей (использование улучшенных уплотнений, фильтрующих элементов, высококачественных смазочных материалов и рабочих жидкостей), кардинально снижают скорость изнашивания поверхностей трения изменения параметров технического состояния машин, увеличивают ресурс составных частей, сокращают число их отказов, а значит трудоемкость и продолжительность ремонтов и технического обслуживания.

Другой путь обеспечения работоспособности машин. Заключается в применении оптимальных допускаемых значений параметров и периодичности технического обслуживания .и ремонта, в качественном выполнении всех операций обслуживания, в повышении степени восстановления параметров при ремонте, в предупредительной замене при этом деталей, могущих отказывать в предстоящий период работы. В результате увеличивается наработка между отказами, уменьшается средняя скорость изменения параметров состояния машины. Эти мероприятия проводят на этапе технической эксплуатации машин при их технически обслуживании и ремонте.

Третий, путь обеспечения работоспособности заключается в правильном высококвалифицированном — использовании машин в процессе работы. Заправка закрытой струей топлива в целях предотвращения попадания пыли, правильное технологическое регулирование машины, плавное изменение ее движения в работе, уменьшение случаев ее перегрузки, правильное маневрирование режимом работы, в том числе скоростным и тепловым режимом, — все это создает благоприятные условия бесперебойной эксплуатации машины, высокого коэффициента ее готовности, уменьшения числа внезапных и постепенных отказов.

Описанные пути обеспечения высокой работоспособности разнесены по времени. Первый путь, как отмечалось, используют при проектировании и производстве машины, второй путь— при техническом обслуживании и ремонте, третий — при работе машины по назначению.

Контрольные вопросы. 1.Какие факторы оказывают влияние на условияэксплуатации машин? 2. Из каких элементов состоит техническая эксплуатация машин? 3. Что означает термин «допускаемое значение параметра», чем он отличается от «допускаемого отклонения параметра»? 4. Как математически выразить отклонение параметра технического состояния машин в зависимости от наработки? 5. Что такое эксплуатационная технологичность машин? 6. Какие характерные пути обеспечения работоспособности машин?

ГЛАВА II.

СИСТЕМА ТЕЖНИЧ1СКОГО ОБСЛУЖИВАНИИ И РЕМОНТА

МАШИН

Основные понятия, определения и развитие системы технического обслуживания и ремонта машин

Под системой технического обслуживания и ремонта машин понимают совокупность взаимосвязанных средств, документации по техническому обслуживанию и ремонту и исполнителей, необходимых для поддержания и восстановления качества машин.

К техническим средствам относятся: технологическое оборудование, приборы, приспособления, инструмент, сооружения, запасные части и материалы для проведения операций технического обслуживания и ремонта. Нормативно-техническая документация — это документация, регламентирующая периодичность, последовательность, технологию выполнения этих операций, в том числе технические требования на восстановление параметров технического состояния с указанием их допускаемых значений. Наконец, в систему технического обслуживания и ремонта входят исполнители — мастера-наладчики, диагносты, слесари и другие специалисты, осуществляющие операции обслуживания и ремонта.

Существует три основных правила (стратегии) выполнения работы по техническому обслуживанию и ремонту машин: а) по потребности после отказа; б) регламентированная в зависимости от наработки (календарного времени); в) по техническому состоянию, с периодическим или непрерывным контролем.

Согласно первому правилу ремонтно-обслуживающие работы проводят после отказа. К таким работам относят замену, ремонт, регулирование составных частей после внезапного отказа, а также отказа, устранение последствий которого сопровождается относительно небольшими потерями (внезапный отказ ламп, контрольных приборов, прокладок и т. п.).

Работы, выполняемые по второму правилу, носят планово-предупредительный характер. Их проводят периодически в зависимости от наработки (срока службы) без учета состояния изделий. К таким работам относят периодическую замену масел в картерах машин, регулярное смазывание подшипников качения, скольжения и т. п.

Работы, выполняемые по третьему правилу, имеют также планово-предупредительный характер, их проводят в зависимости от состояния машины или ее составной части. Контроль в этом случае осуществляют в плановом порядке для установления состояния машины. По такому правилу заменяют цилиндропоршневую группу, регулируют момент зажигания карбюраторного двигателя и т. п.

При обслуживании и ремонте сложной машины применяют несколько правил, каждое — по определенной составной части. Например, замену лампы фары трактора осуществляют по первому правилу, замену масла в двигателе — по второму, замену цилиндропоршневой группы двигателя — по третьему.

По мере развития методов и средств технического диагностирования область распространения третьего правила, как наиболее перспективного, расширяется.

Система технического обслуживания (ТО) и ремонта характеризуется видом, периодичностью и циклом ТО (ремонта). Под видом ТО (ремонта) понимают комплекс определенных операций, которые выполняют с заданной периодичностью.

Периодичность ТО(ремонта)характеризуется интервалом времениили наработки между данным видом технического обслуживания (ремонта) и последующим таким же видом или другим большой сложности. Цикл ТО (ремонта) характеризуется наименьшим повторяющимся интервалом времени или наработки машины, в течение которого выполняются в определенной последовательности все установленные виды ТО (ремонта).

Развитие системы технического обслуживания и ремонта происходит в направлении увеличения периодичности ТО и ремонта, уменьшения номенклатуры операций при ТО, облегчения выполнения этих операций, применения универсальных (всесезонных) смазочных материалов и рабочих жидкостей. Кроме того, развитие системы заключается в расширении работ ТО и ремонта

по техническому состоянию (по третьему правилу), в применении современных средств механизации и автоматизации операции ТО, более простой, доступной и наглядной нормативно-технической документации, в более тщательном и качественном соблюдении правил ТО, улучшении организации этого процесса,

Планово-предупредительная система технического обслуживания и ремонта машин в сельском хозяйстве. Элементы систему

Плановость системы ТО и ремонта машин обусловливается тем, что машину, как правило, ставят на ТО и ремонт в плановом регламентном порядке. Предупредительность же заключается в том, что основное количество операций при плановой постановке машины на ТО и ремонт выполняют предупредительно до появления отказа (неисправности). Параметры технического состояния машины при ТО или ремонте предупредительно восстанавливают при их значении, превышающем допускаемую величину. Исключением являются ресурсные параметры, достижение предельного значения которых обусловливает постановку агрегата или машины в капитальный ремонт. К таким ресурсным параметрам относятся, например, по дизелю зазоры в сопряжениях гильза — поршень, коренные подшипники — шейка коленчатого вала. Однако и ресурсные параметры предупредительно восстанавливают при ремонте, если остаточный ресурс агрегата, определяемый по этим параметрам по результатам диагностирования, окажется меньше заданной наработки машины.

Таким образом, плановость системы ТО и ремонта машин определяется

ее периодичностью, а предупредительность операций — допускаемыми значениями параметров (при ремонте — допускаемым износом деталей и соединений), остаточным ресурсом агрегатов, а также качественными признаками появляющихся отказов. В этой связи основными техническими требованиями на ТО и ремонт машин являются межконтрольная наработка, совпадающая по величине с периодичностью ТО, допускаемые значения нересурсных параметров, остаточный ресурс агрегатов и качественные признаки их состояния. Эти величины и признаки служат важными

характеристиками технического состояния машин. При их неправильном установлении частота появления отказов и затраты на устранение их последствий могут возрасти в 2. 3 и более раз. Именно поэтому обоснованию этих технических требований необходимо уделять первостепенное внимание при разработке системы ТО и ремонта машин в сельском хозяйстве.

Упомянутые и другие технические требования, относящиеся, например, к режимным температурным и скоростным параметрам при обкатке, измерении, восстановлении деталей и т. д., должны удовлетворяться при всех видах ТО и ремонта машин.

Для восстановления номинальных или близких к ним значений параметров технического- состояния машин проводят различные операции ТО и ремонта (мойка, диагностирование, регулирование, смазывание, замена, обкатка и др.). Комплекс определенных операций, приуроченный к определенному моменту времени или наработки, обусловливает вид ТО или ремонта.

Элементами системы .технической эксплуатации являются эксплуатационная обкатка, техническое обслуживание, текущий и капитальный ремонты машин, а элементами подсистемы технического обслуживания — периодические ТО (ЕТО, ТО-1, ТО-2, ТО-3), сезонное ТО, ТО в особых условиях эксплуатации и ТО при хранении.

Эксплуатационная обкаткасостоит из комплекса операций,предназначенных для подготовки новой или отремонтированной машины к производственной эксплуатации, обеспечивающих нормальную приработку трущихся поверхностей ее деталей.

Ежесменное (ЕТО), первое (ТО-1), второе (ТО-2), третье (ТО-3)—это периодические технические обслуживания. Комплекс проводимых операций по мере увеличения номера ТО количественно увеличивается и усложняется. При этом операции предыдущего менее сложного ТО входят в последующее более сложное ТО. Например, при ТО-1 проводят операции ЕТО, при ТО-2 выполняют операции ТО-1, при ТО-3 выполняют операции ТО-2. Основная цель проводимых периодических ТО заключается в обеспечении надежной и экономичной работы машины до следующего аналогичного вида ТО.

Сезонное техническое обслуживаниесостоит из комплекса операций,предназначенных для подготовки машины к весенне-летнему или осенне-зимнему периодам эксплуатации.

Техническое обслуживание перед началом сезона работы (ТО-Э)проводят для машин сезонного использования в целях обеспечения их работоспособности в предстоящий сезон работы.

ТО в особых условияхэксплуатации отличается дополнительнымиоперациями, предназначенными для надежной и экономичной работы машины в условиях песчаных, каменистых и болотистых почв, пустыми, низких температур и высокогорья.

ТО при хранениисостоит из комплекса операций,предназначенныхдля обеспечения сохраняемости машины до использования по назначению.

Текущий ремонтпроводят для обеспечения или восстановленияработоспособности машины. Этот вид ремонта состоит в замене и (или) восстановлении отдельных составных частей.

Капитальный ремонтпроводят для восстановления исправности иполного или близкого к полному восстановлению ресурса машины, ее агрегатов с заменой или; восстановлением любых ее составных частей, включая базовые.

Если после капитального ремонта машина должна удовлетворять всем требованиям технической документации, регламентирующим ее исправность, то после текущего ремонта предъявляются требования работоспособности в течение периода до капитального ремонта или до планового текущего ремонта, или до списания машины.

Различают плановый и неплановый ремонты. Плановый ремонт осуществляют в соответствии с требованиями нормативно-технической документации в плановом порядке. Неплановый осуществляют без предварительного назначения в большинстве случаев для устранения последствий отказов.

Следует отметить, что при постановке машины в плановый или неплановый ремонт его характер и объем определяют по техническому состоянию в результате диагностирования.