Podstawy eksploatacji i remontów maszyn
12.11.2014 • Views
Share Embed Flag

Podstawy eksploatacji i remontów maszyn

Podstawy eksploatacji i remontów maszyn

Podstawy eksploatacji i remontów maszyn

SHOW MORE
SHOW LESS
ePAPER READ
DOWNLOAD ePAPER
kierunkizamawiane.pwr.wroc.pl

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.

START NOW

Teoretyczne i praktyczne zagadnienia z<br />

zakresu niezawodności, <strong>eksploatacji</strong><br />

i remontów <strong>maszyn</strong><br />

1

Prowadzący wykład:<br />

Część I - Dr inż. Marek Młyńczak – I-16 (pok.<br />

B-8, tel.320-38-17 )<br />

marek.mlynczak@pwr.wroc.pl<br />

Część II - Dr inż. Zbigniew WASIAK- I-24,<br />

(pok. 2.15, tel. 320-27-81),<br />

zbigniew.wasiak@pwr.wroc.pl<br />

2

Tematyka wykładu:<br />

Część I<br />

1. Pojęcie <strong>eksploatacji</strong> technicznej.<br />

2. Prakseologiczne i systemowe ujęcie<br />

<strong>eksploatacji</strong>.<br />

3. Proces <strong>eksploatacji</strong>.<br />

4. Stan techniczny, zmienność parametrów<br />

stanu technicznego.<br />

5. Uszkodzenie, definicje, klasyfikacje.<br />

6. Naprawialność obiektów technicznych.<br />

3

• pozyskiwanie, wydobywanie bogactw naturalnych<br />

(eksploatacja węgla, ropy naftowej, skał, itp.),<br />

• wyzyskiwanie, przywłaszczanie zysków z cudzej pracy<br />

(eksploatacja niewolników),<br />

• etap istnienia obiektu technicznego po wyprodukowaniu i<br />

przekazaniu odbiorcy do chwili kasacji (złomowania),<br />

• użytkowanie i obsługiwanie obiektów technicznych zgodnie z<br />

ich przeznaczeniem.<br />

Eksploatacja jest obszarem działania polegającym na wykorzystaniu funkcji<br />

<strong>maszyn</strong>, urządzeń i innych obiektów technicznych lub działaniami związanymi<br />

z utrzymaniem i przywracaniem ich do stanu pozwalającego na spełnianie ich<br />

funkcji.<br />

4

• Obiektem może być dowolna część składowa, element,<br />

przyrząd, podsystem, jednostka funkcjonalna, urządzenie lub<br />

system, które mogą być rozpatrywane indywidualnie.<br />

• Obiekt może być naprawialny (obiekt, który może być<br />

naprawiony po wystąpieniu uszkodzenia) lub nienaprawialny<br />

(obiekt, który nie może być naprawiony po wystąpieniu<br />

uszkodzenia).<br />

• Sposób działania obiektu (sposób funkcjonowania) określa<br />

zbiór wszystkich możliwych funkcji wypełnianych przez obiekt.<br />

• Funkcja lub zespół funkcji, których wypełnienie przez obiekt<br />

jest niezbędne w celu wykonania danej usługi (zbioru funkcji<br />

oferowanych użytkownikowi) nazywana jest funkcją<br />

wymaganą.<br />

5

POTRZEBA<br />

FAZA WARTOŚCIOWANIA<br />

FAZA PROJEKTOWANIA<br />

FAZA KONSTRUOWANIA<br />

FAZA WYTWARZANIA<br />

FAZA EKSPLOATACJI<br />

KASACJA<br />

hierarchizacja potrzeb, wybór<br />

wariantu rozwiązania<br />

koncepcja spełnienia potrzeby,<br />

dobór cech konstrukcyjnych<br />

(postać konstrukcyjna i układ<br />

wymiarów)<br />

materialna synteza obiektu -<br />

wytwór<br />

realizacja celów<br />

odzysk materiałów<br />

6

Eksploatacja jest to zespół wszystkich działań technicznych i<br />

organizacyjnych, mających na celu umożliwienie obiektowi<br />

wypełnienie wymaganych funkcji, włącznie z koniecznym<br />

dostosowaniem do zmian warunków zewnętrznych. Przez<br />

warunki zewnętrzne rozumie się np. wymaganie dotyczące usługi<br />

i warunki środowiskowe.<br />

Eksploatacja (wg PN-82/N-04001) jest to:<br />

zespół celowych działań organizacyjno-technicznych i ekonomicznych ludzi<br />

z obiektami technicznymi oraz wzajemne relacje występujące między nimi od<br />

chwili przejęcia obiektu do wykorzystania zgodnie z przeznaczeniem aż do<br />

jego likwidacji.<br />

7

• Eksploatacja ogólna (filozoficzna) - opis zjawisk eksploatacyjnych<br />

na gruncie prakseologii. Analiza i synteza logiczna modeli ogólnych,<br />

teoria organizacji, cybernetyka, logika, teoria mnogości, nauka o<br />

pracy, filozofia, historia techniki.<br />

• Eksploatacja matematyczna - modelowanie matematyczne zjawisk<br />

eksploatacyjnych; modele decyzyjne, programowanie, cybernetyka,<br />

teoria systemów.<br />

• Eksploatacja doświadczalna - badanie eksperymentalne zjawisk<br />

zachodzących podczas <strong>eksploatacji</strong>; teoria eksperymentu,<br />

praktyczne modele decyzyjne, symulacja cyfrowa.<br />

• Eksploatacja techniczna - modelowanie fizyki zjawisk<br />

eksploatacyjnych.<br />

8

• teoria degradacji (modelowanie zjawisk starzeniowych w obiektach o<br />

długim czasie <strong>eksploatacji</strong>),<br />

• tribologia (obserwacje i modelowanie procesów zużycia,<br />

smarowanie, materiały smarne),<br />

• diagnostyka techniczna (określanie i przewidywanie stanu<br />

technicznego obiektu),<br />

• niezawodność obiektów i systemów technicznych (modelowanie<br />

uszkodzeń, badanie i ocena niezawodności, wpływ warunków<br />

otoczenia na eksploatację, ocena człowieka w systemie<br />

technicznym),<br />

• bezpieczeństwo w systemie technicznym (metody identyfikacji<br />

zagrożeń, analizy, oceny i akceptacji ryzyka, zarządzanie<br />

bezpieczeństwem, wpływ zachowań człowieka na zagrożenia w<br />

systemie technicznym).<br />

9

ŁAŃCUCH DZIAŁANIA: Ł= <br />

x - podmiot działania (każdy obiekt rzeczywisty, który będąc świadomy celu<br />

może inicjować i podejmować działanie - człowiek),<br />

y - pośrednik działania (każdy obiekt rzeczywisty, który nadaje się do<br />

przekazywania działania - np. pojazd, narzędzie),<br />

z - przedmiot działania (każdy obiekt rzeczywisty, na którym można<br />

zlokalizować działanie - pasażer, <strong>maszyn</strong>a).<br />

x<br />

y<br />

z<br />

10

Łańcuch działania jest łańcuchem użytkowania jeśli obiekt<br />

(<strong>maszyn</strong>a, urządzenie) jest pośrednikiem działania:<br />

Ł u = <br />

x<br />

M<br />

z<br />

Łańcuch działania jest łańcuchem obsługiwania jeśli obiekt<br />

(<strong>maszyn</strong>a, urządzenie) jest przedmiotem działania:<br />

Ł o = <br />

x<br />

y<br />

M<br />

11

Łańcuch działania sprzęgnięty z otoczeniem tworzy UKŁAD<br />

DZIAŁANIA: U= <br />

x<br />

OTOCZENIE<br />

y<br />

x<br />

M<br />

z<br />

12

kierownik<br />

<strong>eksploatacji</strong><br />

kierownik<br />

obsługiwania<br />

otoczenie<br />

obsługiwania<br />

otoczenie<br />

<strong>eksploatacji</strong><br />

mechanik<br />

stanowisko<br />

obsługi<br />

kierownik<br />

użytkowania<br />

kierowca<br />

autobus<br />

pasażer<br />

otoczenie użytkowania<br />

13

µ z<br />

λ z<br />

SE<br />

µ<br />

µ<br />

SU<br />

SO<br />

SU<br />

SO<br />

λ<br />

λ<br />

λ w<br />

µ w<br />

SYSTEM ZAMKNIĘTY<br />

SYSTEM OTWARTY<br />

(rodzący się, wymierający,<br />

pełnego przepływu)<br />

14

11- postój pojazdów<br />

zdatnych<br />

12- dojazd do<br />

zadań transp.<br />

13- realizacja<br />

zadań<br />

14- zjazd do<br />

zajezdni<br />

21<br />

mat. ekspl.<br />

dyspozytornia<br />

22<br />

mycie<br />

23<br />

postój pojazdów niezdatnych<br />

26<br />

OT<br />

25<br />

NB<br />

24<br />

OC<br />

15

S 11<br />

S 12<br />

S 13<br />

S 14<br />

S 21<br />

S 23<br />

S 22 S 23<br />

S 25<br />

S 26<br />

16

Proces <strong>eksploatacji</strong> jest funkcją przypisującą przedziałom czasu<br />

stan eksploatacyjny. Proces <strong>eksploatacji</strong> pokazuje zmienność<br />

parametrów stanów eksploatacyjnych w czasie:<br />

S→T<br />

gdzie: S- zbiór stanów procesu <strong>eksploatacji</strong>,<br />

T- zbiór czasów procesu <strong>eksploatacji</strong>.<br />

Stan procesu jest zbiorem wyróżnionych, najistotniejszych<br />

parametrów opisujących system (obiekt).<br />

S: C , ,…, .<br />

Stany przebiegają w czasie, natomiast zmiana stanu następuje w<br />

wyniku zdarzenia.<br />

17

stan<br />

a)<br />

u<br />

u<br />

u<br />

u<br />

u<br />

t 1 t 2 t 3 t 4 t 5<br />

E u<br />

o<br />

o<br />

o<br />

o<br />

t 1 t 2 t 3 t 4<br />

E o<br />

b)<br />

stan<br />

t 131<br />

t 132 t 133<br />

t 134<br />

E 13<br />

t 121 t 122<br />

t 123 t 124<br />

E 12 t 111<br />

t 112 t 113<br />

E 11<br />

t<br />

t<br />

E 21<br />

E 22<br />

t 211<br />

t 221 t 222<br />

18

E 11 -1<br />

E 12 -2<br />

E 13 -3<br />

Π=<br />

1 1 1 0 0<br />

0 1 1 1 0<br />

1 1 1 1 1<br />

0 0 0 1 1<br />

1 1 0 0 1<br />

E 22 -5<br />

E 21 -4<br />

Uwaga:<br />

Stany E ij zostały ponumerowane od 1 do 5<br />

19

Wyróżniamy 2 stany ze względu na funkcję obiektu: zdatność i niezdatność<br />

Można dalej dekomponować: 2 podstany obsługiwania i 4 podstany<br />

użytkowania.<br />

Każdy z podstanów (stanów) może być dalej dekomponowany w zależności<br />

od celu analizy i dostępnych danych o czasach ich realizacji<br />

Dekompozycja stanów eksploatacyjnych ze względu na zdatność obiektu<br />

stan niezdatności<br />

stan<br />

zdatności<br />

oczekiwanie na<br />

obsługę<br />

obsługa<br />

efektywna<br />

praca<br />

jałowa<br />

oczekiwanie na<br />

pracę<br />

praca efektywna<br />

postój z przyczyn<br />

zewnętrznych<br />

20

Przykładowymi stanami pracy dla pojazdu są:<br />

•stan załadunku (ładowanie towaru, wsiadanie pasażerów),<br />

•stan jazdy ustalonej,<br />

•stan postoju w ruchu wymuszonym (np. zatrzymanie przed sygnalizacja<br />

świetlną na skrzyżowaniach),<br />

•stan rozładunku (wyładowanie towaru, wysiadanie pasażerów).<br />

l.p. nazwa stanu oznaczenie zmiennej<br />

1 oczekiwanie na pracę T 11<br />

2 dojazd/zjazd do miejsca załadunku T 12<br />

3 postój w załadunku/wyładunku T 13<br />

4 praca efektywna (np. jazda z ładunkiem) T 14<br />

5 oczekiwanie na obsługę T 21<br />

6 obsługa T 22<br />

21

Cykl pracy samochodu ciężarowego o dopuszczalnej ładowności Q=5 Mg,<br />

z uwzględnieniem przebiegów i przewiezionych ładunków.<br />

Odpowiednie czasy trwania poszczególnych stanów zamieszczono w tabeli.<br />

stan<br />

14<br />

13<br />

12<br />

11<br />

L 141 , Q 1 L 142 , Q 2<br />

L 122<br />

L 121<br />

L 123 L 124<br />

t<br />

21<br />

22<br />

22

l.p.<br />

nazwa stanu<br />

kolejna realizacja<br />

zmiennej losowej<br />

oznacz. 1 2 3 4 5<br />

wartość<br />

skumulowana<br />

1 oczekiwanie na pracę T 11 [h] 3 7 3 5 5 23<br />

2 dojazd/zjazd do miejsca załadunku T 12 [h] 2 1 1 1 5<br />

3 postój w załadunku/wyładunku T 13 [h] 3 2 2 2 9<br />

4<br />

praca efektywna<br />

(np. jazda z ładunkiem)<br />

T 14 [h] 9 8 17<br />

5 oczekiwanie na obsługę T 21 [h] 2 2<br />

6 obsługa T 22 [h] 8 4 12<br />

7 przebieg pusty L 12 [km] 43 18 8 21 91<br />

8 przebieg z ładunkiem L 14 [km] 210 170 380<br />

9 masa przewiezionego ładunku Q [Mg] 4,6 3,8 8,4<br />

23

l.p. nazwa wskaźnika wynik<br />

1 czas pracy nieefektywnej T PNE =14 godz<br />

2 czas pracy T P =31 godz<br />

3 czas użytkowania (zdatności) T U =54 godz<br />

4 czas obsługiwania (niezdatności) T O =14 godz<br />

5 wskaźnik efektywnego wykorzystania czasu pracy k eP =0,55<br />

6 wskaźnik efektywności obsługiwania k eN =0,86<br />

7 wskaźnik gotowości technicznej k g =0,74<br />

8 praca przewozowa P=3192 tkm<br />

9 średnia prędkość techniczna V T =21,4 km/godz<br />

10 średnia prędkość eksploatacyjna V E =15,9 km/godz<br />

11 wskaźnik wykorzystania przebiegu k L =0,81<br />

12 wskaźnik dynamicznego wykorzystania ładowności k DQ =0,85<br />

24

SYSTEM<br />

EKSPLOATACJI<br />

PROCES<br />

EKSPLOATACJI<br />

ZARZĄDZANIE<br />

EKSPLOATACJĄ<br />

OBIEKT<br />

EKSPLOATACJI<br />

BAZA<br />

EKSPLOATACYJNA<br />

KADRA<br />

EKSPLATACYJNA<br />

PROCESY STEROWANE<br />

PROCES<br />

UŻYTKOWANIA<br />

PROCES<br />

OBSUGIWANIA<br />

LOGISTYKA<br />

UŻYTKOWANIA<br />

I OBSŁUGIWANIA<br />

METODY<br />

ZARZADZANIA<br />

DIAGNOSTYKA<br />

BADANIA<br />

EKSPLOATACYJNE<br />

OTOCZENIE<br />

EKSPLOATACJI<br />

PROCESY NIESTEROWANE:<br />

USZKADZALNOŚC I<br />

DEGRADACJA<br />

25

SYSTEM<br />

EKSPLOATACJI<br />

PROCES<br />

EKSPLOATACJI<br />

ZARZĄDZANIE<br />

EKSPLOATACJĄ<br />

OBIEKT<br />

EKSPLOATACJI<br />

BAZA<br />

EKSPLOATACYJNA<br />

KADRA<br />

EKSPLATACYJNA<br />

PROCESY STEROWANE<br />

PROCES<br />

UŻYTKOWANIA<br />

PROCES<br />

OBSUGIWANIA<br />

LOGISTYKA<br />

UŻYTKOWANIA<br />

I OBSŁUGIWANIA<br />

METODY<br />

ZARZADZANIA<br />

DIAGNOSTYKA<br />

BADANIA<br />

EKSPLOATACYJNE<br />

OTOCZENIE<br />

EKSPLOATACJI<br />

PROCESY NIESTEROWANE:<br />

USZKADZALNOŚC I<br />

DEGRADACJA<br />

26

Konstal 102N<br />

„Baba Jaga”<br />

Konstal 105Na

Konstal 105N2k/2000

SYSTEM<br />

EKSPLOATACJI<br />

PROCES<br />

EKSPLOATACJI<br />

ZARZĄDZANIE<br />

EKSPLOATACJĄ<br />

OBIEKT<br />

EKSPLOATACJI<br />

BAZA<br />

EKSPLOATACYJNA<br />

KADRA<br />

EKSPLATACYJNA<br />

PROCESY STEROWANE<br />

PROCES<br />

UŻYTKOWANIA<br />

PROCES<br />

OBSUGIWANIA<br />

LOGISTYKA<br />

UŻYTKOWANIA<br />

I OBSŁUGIWANIA<br />

METODY<br />

ZARZADZANIA<br />

DIAGNOSTYKA<br />

BADANIA<br />

EKSPLOATACYJNE<br />

OTOCZENIE<br />

EKSPLOATACJI<br />

PROCESY NIESTEROWANE:<br />

USZKADZALNOŚC I<br />

DEGRADACJA<br />

29

Szafka z układem sterowania<br />

zwrotnicami i systemem<br />

Wyłącznik blokady zwrotnicy<br />

31

SYSTEM<br />

EKSPLOATACJI<br />

PROCES<br />

EKSPLOATACJI<br />

ZARZĄDZANIE<br />

EKSPLOATACJĄ<br />

OBIEKT<br />

EKSPLOATACJI<br />

BAZA<br />

EKSPLOATACYJNA<br />

KADRA<br />

EKSPLATACYJNA<br />

PROCESY STEROWANE<br />

PROCES<br />

UŻYTKOWANIA<br />

PROCES<br />

OBSUGIWANIA<br />

LOGISTYKA<br />

UŻYTKOWANIA<br />

I OBSŁUGIWANIA<br />

METODY<br />

ZARZADZANIA<br />

DIAGNOSTYKA<br />

BADANIA<br />

EKSPLOATACYJNE<br />

OTOCZENIE<br />

EKSPLOATACJI<br />

PROCESY NIESTEROWANE:<br />

USZKADZALNOŚC I<br />

DEGRADACJA<br />

33

1<br />

2<br />

3<br />

4<br />

CENTRALA RUCHU<br />

UL. OŁBIŃSKA 25<br />

ZAKŁAD EKSPLOATACJI<br />

TRAMWAJÓW NR I<br />

UL. KAMIENNA 74<br />

ZAKŁAD EKSPLOATACJI<br />

TRAMWAJÓW NR II<br />

UL. SŁOWIAŃSKA 16<br />

ZAKŁAD EKSPLOATACJI<br />

TRAMWAJÓW NR IV<br />

UL. POWST. ŚLĄSKICH 209<br />

5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .<br />

6<br />

7<br />

DZIAŁ ZAOPATRZENIA<br />

UL. POWST. ŚLĄSKICH 209<br />

DZIAŁ ZAMÓWIEŃ I UMÓW<br />

ul. B. Prusa 75-79<br />

34

SYSTEM<br />

EKSPLOATACJI<br />

PROCES<br />

EKSPLOATACJI<br />

ZARZĄDZANIE<br />

EKSPLOATACJĄ<br />

OBIEKT<br />

EKSPLOATACJI<br />

BAZA<br />

EKSPLOATACYJNA<br />

KADRA<br />

EKSPLATACYJNA<br />

PROCESY STEROWANE<br />

PROCES<br />

UŻYTKOWANIA<br />

PROCES<br />

OBSUGIWANIA<br />

LOGISTYKA<br />

UŻYTKOWANIA<br />

I OBSŁUGIWANIA<br />

METODY<br />

ZARZADZANIA<br />

DIAGNOSTYKA<br />

BADANIA<br />

EKSPLOATACYJNE<br />

OTOCZENIE<br />

EKSPLOATACJI<br />

PROCESY NIESTEROWANE:<br />

USZKADZALNOŚC I<br />

DEGRADACJA<br />

35

Organizacja ruchu<br />

Pasażerowie<br />

36

SYSTEM<br />

EKSPLOATACJI<br />

PROCES<br />

EKSPLOATACJI<br />

ZARZĄDZANIE<br />

EKSPLOATACJĄ<br />

OBIEKT<br />

EKSPLOATACJI<br />

BAZA<br />

EKSPLOATACYJNA<br />

KADRA<br />

EKSPLATACYJNA<br />

PROCESY STEROWANE<br />

PROCES<br />

UŻYTKOWANIA<br />

PROCES<br />

OBSUGIWANIA<br />

LOGISTYKA<br />

UŻYTKOWANIA<br />

I OBSŁUGIWANIA<br />

METODY<br />

ZARZADZANIA<br />

DIAGNOSTYKA<br />

BADANIA<br />

EKSPLOATACYJNE<br />

OTOCZENIE<br />

EKSPLOATACJI<br />

PROCESY NIESTEROWANE:<br />

USZKADZALNOŚC I<br />

DEGRADACJA<br />

37

Tramwaj w ruchu<br />

(sygnalizator wskazuje<br />

położenie zwrotnicy<br />

i jej blokadę)<br />

Przód tramwaju<br />

z sygnalizatorem<br />

kierunku jazdy<br />

38

SYSTEM<br />

EKSPLOATACJI<br />

PROCES<br />

EKSPLOATACJI<br />

ZARZĄDZANIE<br />

EKSPLOATACJĄ<br />

OBIEKT<br />

EKSPLOATACJI<br />

BAZA<br />

EKSPLOATACYJNA<br />

KADRA<br />

EKSPLATACYJNA<br />

PROCESY STEROWANE<br />

PROCES<br />

UŻYTKOWANIA<br />

PROCES<br />

OBSUGIWANIA<br />

LOGISTYKA<br />

UŻYTKOWANIA<br />

I OBSŁUGIWANIA<br />

METODY<br />

ZARZADZANIA<br />

DIAGNOSTYKA<br />

BADANIA<br />

EKSPLOATACYJNE<br />

OTOCZENIE<br />

EKSPLOATACJI<br />

PROCESY NIESTEROWANE:<br />

USZKADZALNOŚC I<br />

DEGRADACJA<br />

39

SYSTEM<br />

EKSPLOATACJI<br />

PROCES<br />

EKSPLOATACJI<br />

ZARZĄDZANIE<br />

EKSPLOATACJĄ<br />

OBIEKT<br />

EKSPLOATACJI<br />

BAZA<br />

EKSPLOATACYJNA<br />

KADRA<br />

EKSPLATACYJNA<br />

PROCESY STEROWANE<br />

PROCES<br />

UŻYTKOWANIA<br />

PROCES<br />

OBSUGIWANIA<br />

LOGISTYKA<br />

UŻYTKOWANIA<br />

I OBSŁUGIWANIA<br />

METODY<br />

ZARZADZANIA<br />

DIAGNOSTYKA<br />

BADANIA<br />

EKSPLOATACYJNE<br />

OTOCZENIE<br />

EKSPLOATACJI<br />

PROCESY NIESTEROWANE:<br />

USZKADZALNOŚC I<br />

DEGRADACJA<br />

41

SYSTEM<br />

EKSPLOATACJI<br />

PROCES<br />

EKSPLOATACJI<br />

ZARZĄDZANIE<br />

EKSPLOATACJĄ<br />

OBIEKT<br />

EKSPLOATACJI<br />

BAZA<br />

EKSPLOATACYJNA<br />

KADRA<br />

EKSPLATACYJNA<br />

PROCESY STEROWANE<br />

PROCES<br />

UŻYTKOWANIA<br />

PROCES<br />

OBSUGIWANIA<br />

LOGISTYKA<br />

UŻYTKOWANIA<br />

I OBSŁUGIWANIA<br />

METODY<br />

ZARZADZANIA<br />

DIAGNOSTYKA<br />

BADANIA<br />

EKSPLOATACYJNE<br />

OTOCZENIE<br />

EKSPLOATACJI<br />

PROCESY NIESTEROWANE:<br />

USZKADZALNOŚC<br />

I DEGRADACJA<br />

43

SYSTEM<br />

EKSPLOATACJI<br />

PROCES<br />

EKSPLOATACJI<br />

ZARZĄDZANIE<br />

EKSPLOATACJĄ<br />

OBIEKT<br />

EKSPLOATACJI<br />

BAZA<br />

EKSPLOATACYJNA<br />

KADRA<br />

EKSPLATACYJNA<br />

PROCESY STEROWANE<br />

PROCES<br />

UŻYTKOWANIA<br />

PROCES<br />

OBSUGIWANIA<br />

LOGISTYKA<br />

UŻYTKOWANIA<br />

I OBSŁUGIWANIA<br />

METODY<br />

ZARZADZANIA<br />

DIAGNOSTYKA<br />

BADANIA<br />

EKSPLOATACYJNE<br />

OTOCZENIE<br />

EKSPLOATACJI<br />

PROCESY NIESTEROWANE:<br />

USZKADZALNOŚC<br />

I DEGRADACJA<br />

45

1 Regulamin przewozów<br />

2 Rozkład jazdy<br />

3<br />

4<br />

Struktura organizacyjna<br />

przedsiębiorstwa<br />

Polityka <strong>eksploatacji</strong><br />

(użytkowania i obsługiwania)<br />

46

SYSTEM<br />

EKSPLOATACJI<br />

PROCES<br />

EKSPLOATACJI<br />

ZARZĄDZANIE<br />

EKSPLOATACJĄ<br />

OBIEKT<br />

EKSPLOATACJI<br />

BAZA<br />

EKSPLOATACYJNA<br />

KADRA<br />

EKSPLATACYJNA<br />

PROCESY STEROWANE<br />

PROCES<br />

UŻYTKOWANIA<br />

PROCES<br />

OBSUGIWANIA<br />

LOGISTYKA<br />

UŻYTKOWANIA<br />

I OBSŁUGIWANIA<br />

METODY<br />

ZARZADZANIA<br />

DIAGNOSTYKA<br />

BADANIA<br />

EKSPLOATACYJNE<br />

OTOCZENIE<br />

EKSPLOATACJI<br />

PROCESY NIESTEROWANE:<br />

USZKADZALNOŚC<br />

I DEGRADACJA<br />

47

CZYNNIK ZASADNICZE DZIAŁANIE ZAPOBIEGANIE<br />

Wysoka<br />

temperatura<br />

Niska<br />

temperatura<br />

Cieplne<br />

obciążenia<br />

cykliczne<br />

Obniżenie lepkości materiałów<br />

smarujących. Degradacja i starzenie<br />

izolacji (utlenianie). Parowanie,<br />

wysychanie tworzyw sztucznych.<br />

Odgazowywanie.<br />

Kruchość materiałów. Wzrost lepkości<br />

mat. smarnych. Tworzenie korków<br />

lodowych, kondensacja pary wodnej.<br />

Duże straty ciepła. Obniżona<br />

intensywność reakcji chemicznych.<br />

„Twardnienie” charakterystyk<br />

elementów tłumiących.<br />

Odkształcanie materiałów, zmęczenie<br />

cieplno-mechaniczne, umocnienie pod<br />

wpływem ciągłego obciążania,<br />

relaksacja naprężeń, kruche i<br />

plastyczne pękanie, wyboczenie<br />

Ograniczanie ilości ciepła (izolacja, chłodzenie),<br />

rozdzielanie i eliminowanie źródeł ciepła na<br />

etapie projektowania (źródła ciepła: <strong>maszyn</strong>y<br />

cieplne, urządzenia elektryczne i elektroniczne,<br />

tarcie, ciepło otoczenia).<br />

Podgrzewanie, poprawa izolacyjności. Użycie<br />

lepszych materiałów zapewniających odporność<br />

na niską temperaturę. Niska temperatura<br />

najczęściej jest efektem oddziaływania<br />

otoczenia (temperatura, duża wysokość) lub<br />

nieodpowiedniej izolacji.<br />

Ograniczać lub eliminować niedopasowanie<br />

współczynników rozszerzalności cieplnej<br />

współpracujących elementów (staranny dobór<br />

materiałów). Stosować odpowiednią tolerancję.<br />

Zgodność współczynników rozszerzalności<br />

cieplnej współpracujących elementów zapewnia<br />

małą wrażliwość na uszkodzenia cieplne.<br />

49

Udar termiczny<br />

Udar mechaniczny<br />

Nagłe rozszerzanie i kurczenie<br />

elementów może powodować:<br />

pękanie, przebicia, uszkodzenia<br />

uszczelnień, zmiany parametrów.<br />

Oddziaływanie między elementami<br />

obiektu, ciągłe odkształcanie<br />

wynikające z przeciążenia. Zmęczenie.<br />

Ograniczać lub eliminować niedopasowanie<br />

współczynników rozszerzalności cieplnej<br />

współpracujących elementów. Stosować<br />

odpowiednią tolerancję. Gradient wysokiej<br />

temperatury może być destrukcyjny i zwykle<br />

wynika z nagłych przejść obiektu między<br />

skrajnie różnymi warunkami otoczenia.<br />

Stosować lepsze materiały (sztywniejsze i<br />

lżejsze, jak tylko to możliwe). Stosować<br />

elementy tłumiące. Nadbudowa (obiekt)<br />

powinna być sztywniejsza niż konstrukcja<br />

wsporcza. Stosować sztywną podstawę, jeśli<br />

częstotliwość drgań własnych jest wyższa niż<br />

35 Hz. Przesyłać energię raczej niż ją tłumić.<br />

Może być wywołana na skutek błędów w<br />

transporcie, nierównomierności napędu, w<br />

wyniku eksplozji czy wybuchów<br />

50

Drgania<br />

Wilgotność<br />

Wysokie/niski<br />

e ciśnienie<br />

Nieciągłość styku elektrycznego,<br />

zwarcie elektryczne, luźne uzwojenie,<br />

poluzowanie połączeń mechanicznych,<br />

pęknięcia, zmęczenie materiału<br />

Obniżenie izolacyjności elektrycznej.<br />

Uszkodzenie izolacji organicznej<br />

(absorpcja wody i rozszerzalność).<br />

Korozja. Intensyfikacja procesów<br />

chemicznych. Rozrost grzybów i pleśni.<br />

Uszkodzenia na skutek różnic ciśnienia.<br />

Parowanie i wysychanie. Możliwość<br />

powstawania łuku elektrycznego.<br />

Tworzenie ozonu. Obniża napięcie<br />

zwarciowe. Zmiany chemiczne w<br />

materiałach organicznych.<br />

Usztywnić strukturę mechaniczną, obniżać<br />

momenty bezwładności, sterować<br />

częstotliwością rezonansową (obniżyć/podnieść<br />

w celu oddalenia od częstotliwości drgań<br />

własnych). Drgania wynikają z niedopasowania<br />

częstotliwości drgań własnych z<br />

rezonansowymi. Niewłaściwe elastyczne<br />

zawieszenie może nawet pogarszać skutki<br />

drgań.<br />

Stosować właściwe materiały odporne na<br />

wilgoć. Stosować pokrycia ochronne. Materiały<br />

pochłaniające wilgoć mogą absorbować SO 2 lub<br />

inne korozyjne substancje degradujące<br />

materiały konstrukcyjne.<br />

Zwiększyć wytrzymałość mech., zwiększyć<br />

intensywność wentylacji. Stosować sprzęt<br />

ciśnieniowy. Poprawić przepływ ciepła.<br />

Ograniczyć użycie materiałów organicznych.<br />

Właściwie izolować urządzenia<br />

wysokonapięciowe.<br />

51

Piasek, pył<br />

Spray solny,<br />

mgła<br />

Promieniow.<br />

elektromagnet.<br />

Uszkodzenie materiałów smarnych. Erozja<br />

i zużycie powierzchni. Zakleszczanie<br />

połączeń. Zatykanie się przewodów,<br />

otworów. Matowienie soczewek, szyb,<br />

szkieł zakłócając transmisję sygnałów<br />

świetlnych, ograniczając widoczność.<br />

Tworzenie kwasów w obecności wody.<br />

Tworzenie osadów, osadzanie się na<br />

krawędziach wywołując ścieżki jonizacji.<br />

Stosować filtry powietrza, hermetyczne<br />

uszczelnienia. Stosować pokrycia ochronne.<br />

Urządzenia powinny być odporne na wnikanie<br />

małych cząstek w szczeliny, łożyska, złącza.<br />

Urządzenie powinno być odporne na podmuchy<br />

piasku o granulacji 150-850 μm bez wpływu na<br />

ich wydajność, niezawodność i obsługiwalność.<br />

W zetknięciu z wodą mogą się tworzyć Stosować pokrycia ochronne. Stosować<br />

kwaśne/zasadowe roztwory. Przyśpieszona hermetyczne uszczelnienia. Unikać stosowania<br />

korozja metali. Przyśpieszony efekt odmiennych metali (unikanie tworzenia ogniw).<br />

galwaniczny spowinowaconych metali. Sól jest wysoko agresywną substancją<br />

chemiczną występującą w wodzie morskiej,<br />

powietrzu i w glebie.<br />

Urządzenie może generować<br />

promieniowanie elektromagnetyczne<br />

interferujące z polem innego urządzenia i<br />

mogące uszkodzić inne uszkodzenie.<br />

Urządzenie może uszkodzić się na skutek<br />

interferencji pola elektromagnetycznego.<br />

Stosować osłony radiacyjne (klatka Faradaya).<br />

Wykonywać uziemienie i trwałe połączenia<br />

elektryczne. Stosować filtrowanie sygnałów,<br />

osłony urządzeń o wysokiej mocy elektrycznej i<br />

wysokoczęstotliwościowym prądzie.<br />

52

KOSZTY EKSPLOATACJI<br />

OBIEKTU<br />

KOSZTY OBSŁUG PLANOWYCH I<br />

NIEPLANOWYCH<br />

KOSZTY<br />

UŻYTKOWANIA<br />

KOSZTY KASACJI<br />

ROBOCIZNA<br />

I MATERIAŁY<br />

ENERGIA<br />

POZWOLENIA I<br />

LEGALNA KASACJA<br />

WYMIANA I<br />

REGENERACJA<br />

ZAOPATRZENIE<br />

UŻYTKOWANIA<br />

ZŁOMOWANIE<br />

TRANSPORT<br />

KOSZTY DZIAŁANIA<br />

BEZPIECZNA KASACJA<br />

USPRAWNIENIE<br />

SPRZĘTU<br />

BIEŻĄCE SZKOLENIE<br />

UŻYTKOWANIA<br />

WYREJESTROWANIE<br />

I PRZYWRÓCENIE<br />

DZIAŁANIA<br />

DOKUMENTACJA<br />

ZARZĄDZANIE<br />

DOKUMENTACJĄ<br />

OCHRONA<br />

ŚRODOWISKA<br />

53

Stan techniczny obiektu definiuje się zbiorem wartości parametrów<br />

[ ]<br />

C( t) = c ( t), c ( t),..., c ( t)<br />

1 1<br />

n<br />

Stan techniczny obiektu definiuje się zbiorem wartości parametrów.<br />

Zbiór C jest podzbiorem wszystkich parametrów opisujących obiekt,<br />

spośród których tylko część jest ważna z punktu widzenia opisu stanu<br />

technicznego. Kryteriami wyboru parametrów są najważniejsze w<br />

<strong>eksploatacji</strong> cechy obiektu, do których zalicza się: spełnienie funkcji<br />

oraz bezpieczeństwo. Parametry decydujące o funkcji i<br />

bezpieczeństwie mogą być sklasyfikowane jako [Mil-Std 1629]:<br />

krytyczne: decydujące o bezpieczeństwie człowieka i środowiska<br />

naturalnego lub bezpowrotnej utracie obiektu,<br />

ważne: znacząco wpływające na zdrowie człowieka i znaczne<br />

obniżenie funkcjonalności,<br />

małoważne: nieznacznie, odwracalnie obniżające funkcjonalność,<br />

nieistotne: nie wpływające na bezpieczeństwo i funkcjonalność<br />

obiektu. 54

c(t)<br />

górny graniczny<br />

poziom c(t)<br />

wymagana wartość c(t)<br />

c g<br />

c w<br />

c d<br />

dolny graniczny<br />

poziom c(t)<br />

t<br />

55

uszkodzenie nagłe<br />

c(t)<br />

uszkodzenie stopniowe<br />

c(t)<br />

c gr<br />

max<br />

c gr<br />

max<br />

c gr<br />

min<br />

t<br />

t<br />

t uszk .<br />

t uszk .<br />

56

S,L<br />

wytrzymałość<br />

obciążenie<br />

t<br />

57

S,L<br />

wytrzymałość<br />

obciążenie<br />

S,L<br />

obciążenie<br />

t<br />

USZKODZENIE<br />

t<br />

58

S,L<br />

wytrzymałość<br />

obciążenie<br />

t<br />

S,L<br />

wytrzymałość<br />

USZKODZENIE<br />

t

S,L<br />

wytrzymałość<br />

obciążenie<br />

S,L<br />

obciążenie<br />

t<br />

USZKODZENIE<br />

t<br />

S,L<br />

wytrzymałość<br />

S,L<br />

USZKODZENIE<br />

t<br />

USZKODZENIE<br />

t<br />

60

OBLICZONA<br />

WYTRZYMAŁOŚĆ<br />

PRZYJĘTE<br />

OBCIĄŻENIE<br />

OBLICZENIOWY<br />

ZAPAS<br />

WYTRZYMAŁOŚCI<br />

ROZRZUT<br />

WYTRZYMAŁOŚCI<br />

WADY UKRYTE<br />

DEGRADACJA<br />

MATERIAŁU<br />

RZECZYWISTY ZAPAS<br />

WYTRZYMAŁOŚCI<br />

KOROZJA<br />

ZMĘCZENIE<br />

KONCENTRACJA<br />

NAPRĘŻEŃ<br />

MIKRO i MAKRO<br />

ODKSZTAŁCENIA<br />

ROZRZUT<br />

WYMIARÓW<br />

61

l.p. Postać uszkodzenia l.p. Postać uszkodzenia<br />

1. rozerwanie, rozdarcie 17. zły, błędny rozruch<br />

2. zgięcie, zmięcie 18. niemożność zatrzymania<br />

3. wibracja, drganie 19. niemożność uruchomienia<br />

4. błędne wskazanie 20. niemożność przełączenia<br />

5. nie możność otwarcia 21. przedwczesne zadziałanie<br />

6. nie możność zamknięcia 22. opóźnione zadziałanie<br />

7. niepełne otwarcie 23. błąd zasilania (zbyt małe)<br />

8. niepełne zamknięcie 24. błąd zasilania (zbyt duże)<br />

9. wyciek, wypływ wewnętrzny 25. błąd na wyjściu (zbyt małe)<br />

10. wyciek, wypływ zewnętrzny 26. błąd na wyjściu (zbyt duże)<br />

11. przekroczenie granic tolerancji w górę 27. brak zasilania<br />

12. przekroczenie granic tolerancji w dół 28. brak na wyjściu<br />

13. niepełne działanie 19. zwarcie elektryczne<br />

14. przerywane, niepewne działanie 30. przerwa w obwodzie elektrycznym<br />

15. "dziwne", nieoczekiwane działanie 31. upływ prądu<br />

16. brak pozycjonowania, nie<br />

utrzymywanie ustalonej pozycji<br />

32. inne wyjątkowe postaci uszkodzeń mogące pojawić<br />

się w odniesieniu do charakterystyk komponentu,<br />

jego wymagań i więzów<br />

62

l.p. kryterium opisy uszkodzenia<br />

1. miejsce obiektu w<br />

systemie <strong>eksploatacji</strong><br />

2. faza zakłóconego<br />

procesu <strong>eksploatacji</strong><br />

3. charakterystyka<br />

częstości pojawiania się<br />

uszkodzenia<br />

4. charakterystyka czasu<br />

odnowy<br />

−poziom złożoności uszkodzonego obiektu,<br />

−relacje funkcjonalne,<br />

−struktura niezawodności,<br />

−struktura bezpieczeństwa,<br />

−parametry stanu (wielkości geometryczne, wielkości<br />

fizyczne, własności materiałowe, itp.),<br />

−wartości krytyczne parametrów stanu,<br />

−czasy przebywania w stanach: wymagane, rzeczywiste,<br />

−czas do/między uszkodzeniami (wartości liczbowe,<br />

rozkłady prawdopodobieństwa czasu do uszkodzenia),<br />

−intensywność uszkodzeń,<br />

−czas odnowy (wartości liczbowe, rozkłady<br />

prawdopodobieństwa czasu naprawy),<br />

−czasy faz odnowy (diagnostyki, demontażu, naprawy,<br />

regeneracji, wymiany, montażu, sprawdzania),<br />

63

l.p. kryterium opisy uszkodzenia<br />

5. przyczyna uszkodzenia −pierwotna, wtórna,<br />

−starzenie, degradacja, człowiek, otoczenie,<br />

−przekroczenie dopuszczalnego obciążenia, obniżenie<br />

wytrzymałości,<br />

6. rodzaj uszkodzenia −złamanie, zgięcie, przebicie, zatarcie, nadmierny luz,<br />

−brak ruchliwości, nadmierna ruchliwość,<br />

7. skutek uszkodzenia −zagrożenie dla ludzi, środowiska,<br />

−utrata obiektu,<br />

−strata produkcji,<br />

−uszkodzenia wtórne innych obiektów,<br />

8. sposób odnowy −wymiana,<br />

−regeneracja,<br />

−regulacja,<br />

−naprawa złożona,<br />

9. koszt bezpośredni i<br />

pośredni związany z<br />

uszkodzeniem<br />

−koszt utraty obiektu,<br />

−koszt utraty funkcji (koszt utraconej produkcji, usługi,<br />

zaburzenie działania innych systemów).<br />

64

• uszkodzenie (failure) - utrata zdolności obiektu do wypełniania wymaganych funkcji.<br />

Po uszkodzeniu obiektu występuje jego niezdatność. "Uszkodzenie" jest zdarzeniem<br />

w odróżnieniu od "niezdatności". która jest stanem. Tak zdefiniowany termin nie<br />

dotyczy oprogramowania.<br />

• uszkodzenie częściowe (partial failure) - uszkodzenie powodujące niezdolność<br />

obiektu do wypełniania niektórych, lecz nie wszystkich wymaganych funkcji.<br />

• uszkodzenie degradacyjne (degradation failure) - uszkodzenie, które jest jednocześnie<br />

uszkodzeniem stopniowym i uszkodzeniem częściowym.<br />

• uszkodzenie istotne (relevant failure) - uszkodzenie, które należy wziąć pod uwagę<br />

przy interpretowaniu wyników badań lub <strong>eksploatacji</strong> oraz obliczaniu wartości<br />

wskaźników niezawodności. Należy ustalić kryteria uwzględniania omawianych<br />

uszkodzeń.<br />

• uszkodzenie katastroficzne (cataleptic failure) - uszkodzenie nagłe powodujące<br />

całkowitą niezdolność obiektu do wypełniania wszystkich wymaganych funkcji.<br />

• uszkodzenie krytyczne (critical failure) - uszkodzenie, stwarzające zagrożenie dla<br />

ludzi, pociągające za sobą znaczne straty materialne lub inne niedopuszczalne<br />

skutki.<br />

65

• uszkodzenie nieistotne (non-relevant failure) - uszkodzenie, którego nie należy<br />

brać pod uwagę przy interpretowaniu wyników badań lub <strong>eksploatacji</strong> oraz obliczaniu<br />

wartości wskaźników niezawodności. Należy ustalić kryteria nieuwzględniania<br />

omawianych uszkodzeń.<br />

• uszkodzenie niekrytyczne (non-critical failure) - uszkodzenie, nie stwarzające<br />

zagrożenia dla ludzi, nie pociągające za sobą znacznych strat materialnych ani<br />

innych niedopuszczalnych skutków. Nieuszkadzalność jest rozumiana jako zdolność<br />

obiektu do poprawnego działania nie przerwanego uszkodzeniem. W sensie<br />

ilościowym nieuszkadzalność może być wyrażona np. jako prawdopodobieństwo, że<br />

obiekt będzie działał bez uszkodzenia w określony sposób, w określonych warunkach<br />

i w określonym.<br />

• uszkodzenie pierwotne (primary failure) - uszkodzenie obiektu nie spowodowane<br />

bezpośrednio łub pośrednio przez uszkodzenie lub niezdatność innego obiektu.<br />

• uszkodzenie starzeniowe (ageiag failure) - uszkodzenie, którego<br />

prawdopodobieństwo wystąpienia zwiększa się z upływem czasu jako wynik<br />

procesów zachodzących wewnątrz obiektu.<br />

66

• uszkodzenie stopniowe (gradual failure) - uszkodzenie powstałe wskutek<br />

stopniowych zmian określonych charakterystyk obiektu w czasie.Uszkodzenie<br />

stopniowe można przewidzieć na podstawie wyników wcześniejszych badań lub<br />

dozorowania i czasami można mu zapobiec poprzez obsługę profilaktyczną.<br />

• uszkodzenie systematyczne (systematic failure) - uszkodzenie o określonej<br />

przyczynie, która może być usunięta tylko za pomocą modyfikacji projektu,<br />

konstrukcji, procesu wytwarzania, sposobu <strong>eksploatacji</strong>, dokumentacji obiektu lub innych<br />

istotnych czynników. Obsługa remontowa bez modyfikacji zazwyczaj nie<br />

eliminuje przyczyny uszkodzenia. Uszkodzenie systematyczne można spowodować<br />

celowo symulując przyczynę uszkodzenia.<br />

• uszkodzenie wskutek błędów produkcyjnych (manufacturing failure) -<br />

uszkodzenie spowodowane niezgodnością procesu produkcyjnego z projektem<br />

obiektu lub określonym procesem wytwarzania.<br />

• uszkodzenie wskutek błędów projektowych (design failure) - uszkodzenie<br />

powstałe wskutek niewłaściwego zaprojektowania obiektu.<br />

• uszkodzenie wskutek małej odporności (weakness failure) - uszkodzenie<br />

powstałe wskutek małej odporności samego obiektu, w przypadku gdy jest on<br />

użytkowany w warunkach narażeń nie przekraczających narażeń dopuszczalnych dla<br />

obiektu. Mała odporność może być inherentna lub nabyta.<br />

67

• uszkodzenie wskutek niewłaściwego postępowania (z obiektem) (mishandling<br />

failure) - uszkodzenie powstałe wskutek niewłaściwego postępowania z obiektem lub<br />

braku dbałości o obiekt.<br />

• uszkodzenie wskutek niewłaściwego użytkowania (misuse failure) - uszkodzenie<br />

powstałe wskutek użytkowania obiektu w warunkach narażeń przekraczających<br />

narażenia dopuszczalne dla tego obiektu.<br />

• uszkodzenie wtórne (secondary failure) - uszkodzenie obiektu spowodowane<br />

bezpośrednio lub pośrednio przez uszkodzenie lub niezdatność innego obiektu.<br />

• uszkodzenie zupełne (complete failure) - uszkodzenie, które powoduje całkowitą<br />

niezdolność obiektu do wypełniania wszystkich wymaganych funkcji.<br />

68

przed uszkodzeniem<br />

OBSŁUGA<br />

po uszkodzeniu<br />

OBSŁUGA<br />

PROFILAKTYCZNA<br />

OBSŁUGA<br />

KOREKCYJNA<br />

W oparciu<br />

o stan obiektu<br />

Zdeterminowana<br />

Monitorowanie<br />

stanu i kontrola<br />

Odnowa lub<br />

wymiana<br />

prewencyjna<br />

Test<br />

funkcjonalności<br />

Świadome<br />

użytkowanie do<br />

uszkodzenia<br />

Użytkowanie<br />

do losowego<br />

uszkodzenia<br />

Czy OK<br />

tak<br />

UŻYTKOWANIE<br />

Czy OK<br />

tak<br />

UŻYTKOWANIE<br />

nie<br />

nie<br />

czyszczenie, smarowanie, regulacja, kalibracja, naprawa, wymiana<br />

69

• obsługiwanie stałookresowe (periodyczne),<br />

• obsługiwanie wymuszone według wieku obiektu,<br />

• obsługiwanie wymuszone według wieku obiektu z losowym<br />

okresem wymian,<br />

• obsługiwanie w zależności od stanu obiektu,<br />

• obsługiwanie grupowe.<br />

70

potencjał<br />

eksploatacyjny<br />

t<br />

71<br />

OBSŁUGA<br />

PROFILAKTYCZNA<br />

OBSŁUGA<br />

PROFILAKTYCZNA<br />

OBSŁUGA<br />

PROFILAKTYCZNA<br />

USZKODZENIE<br />

OBSŁUGA<br />

KOREKCYJNA<br />

OBSŁUGA<br />

PROFILAKTYCZNA<br />

USZKODZENIE

Obsługa codzienna (OC): przygotowanie sprzętu do bieżącej pracy<br />

(sprawdzenie lub ewentualna regulacja, sprawdzenie poziomu płynów<br />

eksploatacyjnych: oleju silnikowego, oleju w układzie hydraulicznym, oleju w<br />

układzie roboczym, płynu w układzie chłodzenia, płynu w spryskiwaczach do<br />

szyb i innych płynów eksploatacyjnych,<br />

sprawdzenie działania oświetlenia zewnętrznego, sygnalizacji ostrzegawczej,<br />

przyrządów pomiarowych i lampek sygnalizacyjnych, sprawdzenie stanu<br />

pasków napędowych, sprawdzenie szczelności układu dolotowego silnika,<br />

układu hydraulicznego i napędowego, sprawdzenie stanu ogumienia lub innego<br />

rodzaju elementów napędowych np. gąsienic czy rolek, inne – w zależności od<br />

rodzaju urządzenia.<br />

Obsługę codzienną przeprowadza operator <strong>maszyn</strong>y, a sprawdzenie stanu<br />

technicznego potwierdza wpisem do książki obsług (ruchu) urządzenia.<br />

72

Obsługi planowe OT-1, OT-2, OT-3, OT-4, OT-5, OW wykonuje się po<br />

przepracowaniu przez urządzenie odpowiedniego czasu, liczonego w<br />

kilometrach, godzinach, motogodzinach lub litrach oleju napędowego zużytego<br />

przez silnik (podnośniki montażowe) lub w zależności od licznika montowanego<br />

w <strong>maszyn</strong>ie. W trakcie działań obsługowych likwiduje się również drobne<br />

uszkodzenia, których czas naprawy nie przekracza jednej zmiany.<br />

Obsługa planowa OT-1:<br />

smarowanie elementów mechanizmów roboczych: przegubów, łożysk, sworzni,<br />

itp.<br />

sprawdzenie i regulacja układów zawieszenia, czy np. naciągów gąsienic,<br />

sprawdzenie i uzupełnienie poziomu elektrolitu w akumulatorach,<br />

sprawdzenie i uzupełnienie poziomu oleju w podzespołach i innych płynów<br />

eksploatacyjnych,<br />

sprawdzenie i regulacja pasów klinowych,<br />

czyszczenie/wymiana filtrów.<br />

73

Obsługa OT-2 obejmuje czynności OT-1 oraz dodatkowo, np.:<br />

wymiana oleju w silniku oraz filtrów oleju, dokonywane każdorazowo lub po<br />

uzyskaniu wyników laboratoryjnej analizy własności oleju,<br />

wymiana oleju w skrzyni biegów i wkładów filtra,<br />

wymiana oleju w mechanizmach roboczych,<br />

oczyszczanie zbiorników paliwa/odstojników zbiornika paliwa.<br />

Okresy międzyobsługowe OT-3, OT-4, OT-5 stanowią z reguły kolejne<br />

wielokrotności okresów OT-2. Główne czynności polegają na sprawdzeniu i<br />

regulacji poszczególnych podzespołów, smarowaniu trudno dostępnych<br />

elementów, wymianie płynów eksploatacyjnych i filtrów.<br />

Obsługa zimowa (OZ) wykonywana jest łącznie z najbliższą obsługą OT. Ma na<br />

celu sprawdzenie i zapewnienie parametrów <strong>maszyn</strong>y, krytycznych dla jej<br />

działania w okresie zimowym (np. działanie ogrzewania, krzepliwość płynu<br />

chłodzącego czy też stan naładowania akumulatora).<br />

74

Tematyka wykładu:<br />

Część II<br />

1. Metody i modele optymalizacji zapasów<br />

2. Racjonalna gospodarka remontowa<br />

3. Regeneracja części <strong>maszyn</strong><br />

4. Diagnostyka i prewencja w <strong>eksploatacji</strong><br />

<strong>maszyn</strong><br />

5. Ekologiczne aspekty <strong>eksploatacji</strong> <strong>maszyn</strong><br />

Materiały: strona - www.obrabiarki.pwr.wroc.pl<br />

Logowanie: student, hasło: pwr2011<br />

Dział: Download i szukać: Remonty (wykład)-> MBM III rok<br />

75

Eksploatacja <strong>maszyn</strong>y (np. samochodu)<br />

wiąże się z koniecznością ponoszenia wielu<br />

kosztów i nakładów umożliwiających jej<br />

działanie oraz by wydłużyć czas bezawaryjnej<br />

jej pracy, zminimalizować liczbę awarii i<br />

aby uzyskać wymierne korzyści materialne.<br />

Nie wystarczy tylko zakupić <strong>maszyn</strong>ę i<br />

użytkować ją do momentu gdy osiągnie stan<br />

niezdatności do pracy. Z jej eksploatacją<br />

wiąże się zatem (p. rys. poniżej):<br />

76

-zaopatrywanie <strong>maszyn</strong>y w<br />

materiały eksploatacyjne i<br />

części zamienne,<br />

-wdrożenie właściwej<br />

gospodarki konserwacyjnoremontowej,<br />

- diagnozowanie stanu<br />

<strong>maszyn</strong>y i urządzeń<br />

peryferyjnych,<br />

-regeneracja części - zwykle<br />

w okresie remontu <strong>maszyn</strong>y<br />

lub przygotowania do jego<br />

przeprowadzenia,<br />

-oddziaływanie <strong>maszyn</strong>y na<br />

obsługę i na otoczenie<br />

(środowisko), co określa się<br />

dziś pojęciem „ekologiczna<br />

eksploatacja”.<br />

Wymienione zagadnienia (rys. 1) będą tematami<br />

drugiej części wykładu.<br />

77

Aby zapewnić właściwe użytkowanie <strong>maszyn</strong> konieczne jest<br />

tworzenie zapasów materiałów eksploatacyjnych i części<br />

zamiennych.<br />

Podstawą do wyznaczenia norm zapasu są:<br />

- program produkcyjny przedsiębiorstwa, ze szczegółowym<br />

rozbiciem na pozycje potrzebnych materiałów<br />

eksploatacyjnych,<br />

- znajomość awaryjności eksploatowanego parku<br />

<strong>maszyn</strong>owego i planu remontów,<br />

- techniczne możliwości regeneracji, bezpośrednio w<br />

zakładzie użytkownika lub drogą kooperacji,<br />

- sezonowość dostaw.<br />

78

Ustalając normy zapasu, korzysta się zwykle z metod<br />

statystycznych, technicznych, i techniczno-ekonomicznych:<br />

-Metody statystyczne bazują na założeniu, że<br />

procesy eksploatacyjne powtarzają się cyklicznie,<br />

obliczanie zapasów prowadzi się na podstawie<br />

danych z ubiegłych okresów,<br />

- Metody techniczne bazują na technicznych<br />

charakterystykach użytkowanych <strong>maszyn</strong>, (np.<br />

normatywne zużycie paliwa),<br />

Metody techniczno-ekonomiczne - zapewniają<br />

minimalny koszt związany z zaopatrzeniem. 79

Metody techniczno-ekonomiczne to np.:<br />

- opracowana w USA metoda Wilsona,<br />

- metoda stałej wielkości zamówień (dostaw),<br />

- metoda stałego cyklu zamawiania,<br />

- metoda ABC,<br />

- metoda JIT (dokładnie na czas).<br />

Metoda Wilsona rozwiązuje problem podziału Q<br />

jednostek towaru, zużywanego w rozpatrywanym<br />

okresie T (p. rys.2), na takie partie q, dostarczane<br />

jednorazowo, aby łączny koszt zakupu i<br />

magazynowania towaru był najmniejszy.<br />

80

zapas z<br />

z =<br />

q<br />

q<br />

2<br />

Q - zapotrzebowanie<br />

w rozpatrywanym okresie T<br />

q q q<br />

τ τ τ<br />

okres T<br />

czas t<br />

W metodzie Wilsona przyjmuje się<br />

założenia, że:<br />

- zużycie zakupywanego asortymentu<br />

w okresie T jest niezmienne,<br />

- koszty zakupu k z i magazynowania<br />

k m jednostki towaru są stałe,<br />

- wielkość jednorazowej dostawy q<br />

jest stała,<br />

- dostawy następują co okres τ,<br />

- średni zapas towaru w magazynie<br />

wynosi q/2,<br />

- optymalną wielkość jednorazowej<br />

dostawy q* towaru można obliczyć<br />

ze wzoru podanego na wykresie.<br />

Rys.2. Zapas w funkcji czasu wg metody Wilsona<br />

81

Przykład:<br />

Wyznaczyć optymalną wielkość partii dostaw silników<br />

do montażu samochodów na okres T = 1 rok dla<br />

danych:<br />

k z = 1000 zł. – koszt jednorazowej dostawy silników,<br />

k m = 120 zł. – koszt magazynowania silnika w roku,<br />

Q = 2400 silników montowanych w ciągu roku,<br />

82

Metoda stałej wielkości zamówień zwana też<br />

metodą dwóch pojemników.<br />

Wartość zapasu minimalnego z min ≥ Dz max • tzd max<br />

Rys.3.<br />

Graficzny<br />

obraz<br />

zmiany<br />

zapasu w<br />

metodzie<br />

stałej<br />

wielkości<br />

zamówień<br />

83

Metoda stałej długości cyklu zamawiania polega na przyjęciu dla każdego<br />

asortymentu części lub materiałów stałego odstępu czasu T c między składaniem<br />

kolejnych zamówień. Odstęp ten nazywany jest cyklem zamawiania.<br />

84

Ilościowy<br />

udział zapasów<br />

w metodzie<br />

ABC<br />

A 5 - 10%<br />

B ~ 20%<br />

C 70 - 75%<br />

Ilościowy<br />

udział zapasów<br />

w metodzie<br />

ABC<br />

A 5 - 10%<br />

B ~ 20%<br />

C 70 - 75%<br />

W metodzie ABC uwzględnia się dwa kryteria podziału zapasów:<br />

- udział danego asortymentu w ogólnej ilości i wartości zapasów,<br />

- częstotliwość dokonywania zamówień.<br />

Całość zapasów dzieli się na trzy grupy A, B i C.<br />

Grupa A: duży koszt jednostkowy materiałów zmusza do ustalania indywidualnych<br />

norm zapasów.<br />

Grupa B: dla tej grupy zapasów opracowuje się wskaźniki wyrażane w dniach, a<br />

nawet tygodniach oraz wartościowe normy grupowe.<br />

Grupa C: ustala się wspólny wskaźnik zapasu na dłuższy okres czasu np.<br />

miesięcznie lub kwartalnie, jak również wartościową normę zapasu.<br />

85

Metoda „dokładnie na czas” (JIT – just in time)<br />

Walka o obniżenie kosztów produkcji oraz o nowe rynki zbytu<br />

doprowadziła do koncepcji „dokładnie na czas” (just in time),<br />

określaną skrótem JIT. Koncepcja ta zakłada dostarczanie<br />

materiałów i części w ściśle określonych ilościach, dokładnie w<br />

czasie kiedy firma ich potrzebuje. System taki można stosować<br />

dla dostaw wewnątrz zakładu jak i dla dostaw zewnętrznych.<br />

Główne założenia i zarazem zalety tej metody to:<br />

1 - brak zapasów,<br />

2 - szybka realizacja zamówienia,<br />

3 - mała ilość dostarczanych materiałów i części,<br />

4 - wysoka jakość produkcji.<br />

Koncepcja tej metody jest ściśle związana z rozwojem<br />

technologii informatycznych.<br />

86

Stosowanie metody JIT wykazuje korzystne efekty:<br />

- redukcja zapasów materiałów i środków o 50 do<br />

70%,<br />

- redukcja zapasów wyrobów gotowych o ponad 30%,<br />

- skrócenie cyklu produkcyjnego o około 40%,<br />

- synchronizacja zaopatrzenia z produkcją w<br />

granicach 4 godzin do 2 dni,<br />

- wzrost produktywności o 25%,<br />

- wzrost poziomu obsługi klienta.<br />

Nakłady związane z wprowadzeniem systemu<br />

zwracają się po 8-12 miesiącach jego funkcjonowania.<br />

87

Wszystkie działania związane z konserwacją i<br />

remontem <strong>maszyn</strong> zalicza się do czynności<br />

obsługowych w procesie ich <strong>eksploatacji</strong>.<br />

Główne czynności konserwacyjno-remontowe<br />

sprowadzają się do:<br />

a)- konserwacji (bieżąca obsługa zmianowa),<br />

b)- obsługi międzyremontowej - domena służb utrzymania ruchu,<br />

c)- okresowych przeglądów technicznych,<br />

d)- remontu bieżącego,<br />

e)- remontu średniego,<br />

f)- naprawy głównej czyli remontu kapitalnego.<br />

88

Ad. a) konserwację bieżącą wykonuje operator <strong>maszyn</strong>y,<br />

Ad. b) doraźne usuwanie nieprawidłowości w działaniu <strong>maszyn</strong>,<br />

układów sterowania, drobne naprawy,<br />

Ad. c) mają na celu określenie zakresu najbliższego remontu i jego<br />

terminu,<br />

Ad. d) remont bieżący polega na wymianie szybko zużywających<br />

się części,<br />

Ad. e) remont średni ma szerszy zakres, może sięgać do 30%<br />

wartości remontowanego obiektu,<br />

Ad. f) naprawa główna (remont kapitalny) <strong>maszyn</strong>y stacjonarnej<br />

wiąże się zwykle ze zdjęciem jej z fundamentów i całkowitym<br />

jej demontażem, koszt do 70%wartości <strong>maszyn</strong>y.<br />

89

Zadaniem gospodarki konserwacyjno-remontowej jest<br />

przywracanie sprawności technicznej zużytym<br />

<strong>maszyn</strong>om ale także zapobieganie destrukcyjnym<br />

procesom towarzyszącym użytkowaniu <strong>maszyn</strong>.<br />

Właściwa organizacja tej gospodarki powinna zatem<br />

stanowić taki system, w którym na równych prawach<br />

realizowane będą dwa podstawowe jej cele:<br />

prewencja czyli zapobieganie oraz<br />

regeneracja czyli odnowa<br />

90

System remontów planowo-zapobiegawczych (PZR)<br />

a) przestrzeganie norm prawidłowego użytkowania<br />

<strong>maszyn</strong>,<br />

b) wykonanie remontów po określonej z góry liczbie<br />

godzin pracy,<br />

c) przywracanie <strong>maszyn</strong>ie pierwotnego resursu pracy,<br />

d) ustalenie statystycznych normatywów remontowych,<br />

tak pod względem zakresu robót, ich pracochłonności,<br />

jak i kosztu - jako wielkości wyjściowych przy<br />

ustalaniu planu remontów.<br />

91

Cykl remontowy na osi czasu przedstawia się następująco:<br />

K P B P B P S P B P B P S P B P B P K<br />

→ c z a s<br />

Gdzie : K – remont kapitalny, P – przegląd, B – remont bieżący, S –<br />

remont średni.<br />

Dla obrabiarek cykl remontowy T CR , wyznaczony przez dwa kolejne<br />

remonty kapitalne (K), zawiera: 9 przeglądów (P), 6 remontów<br />

bieżących (B) i 2 remonty średnie (S).<br />

Zakładając trwałość <strong>maszyn</strong>y 24.000 h to przegląd P lub remont B, S,<br />

lub K należy wykonywać co<br />

T p = T CR /(I p +I b +I s +1) = 24.000/(9+6+2+1) = 1.333 h, zaś czas między<br />

remontami B wynosi 2.667h, a remontami S wynosi 8.000h.<br />

92

System inspekcyjno-zapobiegawczych remontów (SIZ)<br />

polega na zwiększeniu liczby planowych czynności<br />

kontrolno-pomiarowych, konserwacyjnych i regulacyjnych,<br />

zwanych inspekcjami zapobiegawczymi. Mogą one<br />

nawet być przeprowadzane w rytmie cotygodniowym.<br />

Zaleta - podejmowanie decyzji o potrzebie remontu na<br />

podstawie wyników badań inspekcyjnych, co redukuje do<br />

minimum zaistnienie nieprzewidzianych awarii. Unika się<br />

też remontów przedwczesnych, nieuzasadnionych. Wada -<br />

duża pracochłonność i konieczne przestoje.<br />

93

System remontów poprzeglądowych (SRP)<br />

stosuje się głównie w zakładach o ruchu ciągłym (hutnictwo,<br />

przemysł chemiczny). Zapewnia on ciągłość ruchu <strong>maszyn</strong> oraz<br />

przygotowanie organizacyjne i techniczne do wykonania remontu<br />

w jak najkrótszym czasie. Procedura postępowania jest<br />

następująca:<br />

- wytypowanie <strong>maszyn</strong>y do przeglądu,<br />

- przegląd określa zakres remontu, dokonuje się wtedy drobnych<br />

napraw, <strong>maszyn</strong>ę dalej się użytkuje przygotowując części<br />

zamienne i materiały, organizację, ustala termin remontu.<br />

- szybko wymienia się zakwestionowane kompletne zespoły w<br />

miejscu pracy <strong>maszyn</strong>y.<br />

94

System modułowych remontów (SMR) wychodzi z<br />

założenia, że o niezawodności <strong>maszyn</strong>y decyduje niezbyt<br />

liczna grupa elementów. Podzespół lub zespół zawierający<br />

taki element nazwano modułem.<br />

Gospodarka remontowa prowadzona systemem remontów<br />

modułowych ma charakter prewencyjny i opiera się na<br />

założeniu że:<br />

- znane jest prawdopodobieństwo czasu poprawnej pracy istotnych<br />

niezawodnościowo elementów,<br />

- koszty takiego remontu są mniejsze od kosztów i strat<br />

ponoszonych przy remoncie poawaryjnym,<br />

- czas remontu (wymiana modułu) jest krótszy niż czas naprawy<br />

modułu.<br />

95

Remont kapitalny<br />

Pracochłonność i koszty remontu <strong>maszyn</strong> zależą od<br />

sposobu jego przeprowadzenia, od wyposażenia wydziałów<br />

remontowych oraz kwalifikacji robotników. Pod względem<br />

organizacyjnym naprawy główne wykonuje się:<br />

- w zakładzie producenta <strong>maszyn</strong>y – pracochłonność i koszty niskie,<br />

- w specjalistycznych bazach remontowych, niemal każda branża ma<br />

zakłady remontowe dla użytkowanych <strong>maszyn</strong> (np. ZNTK),<br />

- na wydziale remontowym zakładu użytkującego <strong>maszyn</strong>ę. Jeśli taki<br />

wydział istnieje to remontuje on wszystkie użytkowane <strong>maszyn</strong>y,<br />

ważny jest wskaźnik typizacji <strong>maszyn</strong>.<br />

96

Ekonomiczna granica nakładów na remont kapitalny:<br />

Dla <strong>maszyn</strong> niezamortyzowanych należy określić:<br />

- wartość początkową <strong>maszyn</strong>y (Wp),<br />

- wartość likwidacyjną (W l ),<br />

- fundusz amortyzacyjny (A), zwany wprost amortyzacją,<br />

- wartość niezamortyzowaną W n ,<br />

- założoną trwałość t n <strong>maszyn</strong>y, ustalaną w procesie konstruowania,<br />

- liczbę lat pracy n,<br />

a następnie obliczyć wartość R = 1 - n/t n (współczynnik ekonomicznej<br />

opłacalności remontu <strong>maszyn</strong> niezamortyzowanych) oraz<br />

maksymalny koszt remontu K m =W p·R. Jeśli uzgodniony koszt<br />

remontu K p jest mniejszy od maksymalnego (K p

W przypadku <strong>maszyn</strong> unikatowych i drogich, dla których<br />

upłynął czas amortyzacji, przy określaniu kosztu remontu<br />

należy wziąć również pod uwagę:<br />

a) możliwość połączenie remontu kapitalnego z modernizacją<br />

obiektu,<br />

b) stopień moralnego zużycia <strong>maszyn</strong>y,<br />

c) stopę inflacyjną,<br />

d) wartość likwidacyjną <strong>maszyn</strong>y,<br />

e) wykorzystanie <strong>maszyn</strong>y zgodnie z przeznaczeniem,<br />

f) organizacyjno-techniczny poziom gospodarki konserwacyjno-remontowej.<br />

98

Uproszczona metoda oceny opłacalności remontu kapitalnego<br />

polega na rejestracji rocznych<br />

kosztów utrzymania K o obiektu i<br />

dodawaniu ich do kosztu nabycia<br />

<strong>maszyn</strong>y W p , co pozwala, w<br />

dowolnym czasie, na określenie<br />

przeciętnych rocznych kosztów<br />

utrzymania K op . Jeżeli po n latach<br />

bieżące koszty utrzymania K o(n)<br />

zrównają się z przeciętnym,<br />

rocznym kosztem utrzymania<br />

K op(n) , to dalsza eksploatacja<br />

<strong>maszyn</strong>y staje się nieopłacalna<br />

Koszty:<br />

25000<br />

20000<br />

15000<br />

10000<br />

5000<br />

1 2 3 4 5 6 7 8<br />

lata <strong>eksploatacji</strong> n<br />

rys7_2.dwg<br />

Z powyższego rysunku wynika, że<br />

po siedmiu latach <strong>eksploatacji</strong><br />

dalsze użytkowanie <strong>maszyn</strong>y jest<br />

nieopłacalne<br />

99

Stosując regenerację części można obniżyć społeczne koszty<br />

wynikające z użytkowania <strong>maszyn</strong> w wyniku:<br />

- zapobiegania przedwczesnemu złomowaniu,<br />

- łagodzenia lub likwidacji deficytu części zamiennych,<br />

- przywracania wartości użytkowej częściom drogim i<br />

trudnodostępnym (np. z importu),<br />

- skracania czasu remontu.<br />

W zależności od charakteru zużycia, rodzaju materiału z jakiego<br />

wykonana jest część <strong>maszyn</strong>owa, kosztu samej części i kosztu jej<br />

regeneracji oraz będących do dyspozycji środków technicznych,<br />

stosuje się regenerację przez:<br />

100

- zamianę par kojarzonych, poprzedzoną<br />

selekcją części kojarzonych,<br />

- zastosowanie tzw. wymiarów remontowych,<br />

- użycie dodatkowych elementów,<br />

- obróbkę plastyczną,<br />

- klejenie, kitowanie, galwaniczne i chemiczne<br />

nanoszenie warstw (regeneracja „na zimno”),<br />

- spawanie, napawanie, fluidyzacja (regeneracja<br />

„na gorąco”).<br />

101

U podstaw tej metody leży<br />

kojarzenie parami<br />

elementów, dla zapewnienia<br />

określonej wartości luzu.<br />

Selekcję części dokonuje się<br />

w zbiorach elementów<br />

tworzących parę. Wymiar<br />

nominalny kojarzonych<br />

części jest ten sam, różne<br />

zaś jednak wielkość i<br />

położenie pól tolerancyjnych.<br />

Uwzględniając<br />

normalny rozkład rozrzutu<br />

wymiarów można, przez<br />

odpowiednią selekcję<br />

części, skojarzyć pary, dla<br />

których uzyska się pożądaną<br />

wartość luzu.<br />

1. Regeneracja przez zamianę par kojarzonych<br />

Poniższy rysunek pomaga objaśnić zasadę tej regeneracji<br />

102

2. Regeneracja przez stosowanie wymiarów remontowych<br />

polega na odtworzeniu poprzez obróbkę mechaniczną prawidłowych<br />

kształtów, tego samego rodzaju pasowania oraz chropowatości<br />

powierzchni, przy jednoczesnej zmianie wymiaru nominalnego,<br />

ważnej funkcjonalnie pary roboczej - np. tłoka i otworu w cylindrze.<br />

Jedną ze zużytych powierzchni poddaje się obróbce skrawaniem,<br />

otrzymując nowy wymiar, nazywany wymiarem remontowym -<br />

mniejszy dla czopów, większy dla otworów (rys. poniżej). W<br />

praktyce stosowane są wymiary remontowe znormalizowane i<br />

swobodne. Wymiary remontowe wyznacza się z uwzględnieniem<br />

zużycia (p. rys.), dotyczącego wymiaru nominalnego i zmiany<br />

kształtu.<br />

103

d r1 i D r1 – znormalizowane<br />

(bądź nie)<br />

wymiary remontowe<br />

dla wałka i otworu,<br />

d n i D n - nominalne<br />

wymiary wałka i<br />

otworu części nowych,<br />

δ max i δ min – maksymalne<br />

i minimalne<br />

zużycie,<br />

x – naddatek na<br />

obróbkę<br />

Wymiary remontowe, odpowiednio dla<br />

wałka i otworu, mają wartość:<br />

d r1 = d n - 2(δ max + x)<br />

D r1 = D n + 2(δ max + x)<br />

104

3. Regeneracja z zastosowaniem elementów dodatkowych<br />

Najczęściej stosuje się elementy dodatkowe kompensujące zużycie. Są<br />

to przeważnie tulejki (rys. obok), ale mogą nimi być również listwy,<br />

nakładki, a także nieregularne fragmenty części.<br />

Przykłady: tulejowania szycia i wzmacniania klamrami<br />

105

Pierścieniowe i kotwicowe<br />

elementy zaciskowe, likwidujące<br />

skutki pęknięć. Drogą obróbki<br />

skrawaniem należy przygotować<br />

gniazda pod elementy zaciskowe.<br />

Pęknięcia na korpusach grubościennych<br />

można regenerować<br />

wkładkami segmentowymi typu<br />

METALOCK, wykonanymi z<br />

miękkiej stali, podatnej na<br />

odkształcenia plastyczne.<br />

106

4. Regeneracja z zastosowaniem obróbki plastycznej<br />

Zastosować ją można<br />

wyłącznie do regeneracji<br />

części <strong>maszyn</strong> wykonanych z<br />

plastycznych metali. Polega<br />

ona na wywołaniu takiego<br />

stanu naprężenia, który<br />

powoduje przekroczenie<br />

granicy plastyczności i<br />

płynięcie materiału w kierunku<br />

zużytej powierzchni kosztem<br />

ubytku tego materiału w<br />

strefach mniej istotnych.<br />

Do metod obróbki objętościowej zalicza<br />

się: spęczanie, rozpieranie, roztłaczanie,<br />

wyciąganie i zwężanie. 107

Do metod regeneracji poprzez obróbkę<br />

plastyczną zalicza się również prostowanie<br />

i gięcie. Można je wykonywać<br />

na zimno lub na gorąco, statycznie lub<br />

dynamicznie. Regenerację tego typu<br />

stosuje się najczęściej do przedmiotów<br />

cienkościennych (np. usuwanie szkód<br />

powypadkowych karoserii samochodowych).<br />

Prostowanie cieplne polega na lokalnym podgrzaniu<br />

elementu w określonych miejscach, których skurcz<br />

powoduje odkształcenie w kierunkach przeciwnych do<br />

odkształcenia pierwotnego.<br />

108

5. Materiały kompozytowe i kleje<br />

Osnowę spełniają w nich głównie żywice syntetyczne. Aby nadać im<br />

różne właściwości fizyczne łączy się je z różnymi środkami modyfikującymi.<br />

Najczęściej napełniaczami są proszki metali lub ich stopów,<br />

związki organiczne i pochodzenia mineralnego (proszki ceramiczne).<br />

Do opakowań z tymi materiałami dołączone są instrukcje podające<br />

właściwości, zakres stosowania i zasady aplikacji. Zstosowania:<br />

- naprawa pękniętych korpusów, bloków, pokryw, zbiorników,<br />

- uszczelnienie instalacji wodnych, powietrznych, technologicznych,<br />

- regeneracja zużytych czopów wałów i wybitych gniazd łożyskowych,<br />

- uzupełnianie ubytków oraz uszczelnianie odlewów,<br />

- odbudowa zużytych erozyjnie i korozyjnie elementów <strong>maszyn</strong> i instalacji (korpusy<br />

pomp, zawory, wirniki), regeneracja rowków wpustowych,<br />

- uszczelnianie złączy zbiorników i spoin, osadzanie tulei (panwi),<br />

- regeneracja połączeń gwintowych, usuwanie wżerów erozyjnych i korozyjnych.<br />

109

Do regeneracji na zimno stosuje się materiały o nazwie LOCTITE. Są to<br />

szybkowiążące produkty anaerobowe i kleje cyjanoakrylowe.<br />

Loctite szybkowiążące są proste w użyciu, bez mieszania składników. Nanosi się je<br />

prosto z tubki, zastygają szybko, bez podgrzewania czy stosowania podwyższonych<br />

ciśnień. Odporne na wilgoć, temperaturę i rozpuszczalniki, obojętne chemicznie.<br />

Loctite anaerobowe, zastygają po odcięciu dopływu tlenu w kontakcie z metalem.<br />

Stosuje się je do uszczelnień połączeń gwintowych. Odporne na wibracje i uderzenia,<br />

zapobiegają korozji, odporne na chemikalia i rozpuszczalniki. Można stosować do<br />

wszystkich metali, szkła, ceramiki i tworzyw sztucznych, do montażu pasowań.<br />

Kleje cyjanoakrylowe loctite - jednoskładnikowe. Proces klejenia trwa kilka sekund.<br />

Im cieńsza warstwa kleju tym silniejsze połączenie. Powierzchnie klejone powinny<br />

być gładkie. Kleje te można stosować niemal do wszystkich materiałów.<br />

Cenne zalety klejenia: możliwość łączenia różnych metali, stopów i materiałów<br />

niemetalowych, duża sztywność połączeń, niewielkie naprężenia i odkształcenia,<br />

odporność na korozję oraz właściwości tłumienia drgań.<br />

110

6. Regeneracja przez<br />

spawanie i napawanie<br />

Obie metody zaliczane są do metod<br />

regeneracji na gorąco. Spawanie dotyczy<br />

części metalowych, które uległy<br />

pęknięciu, złamaniu lub urwaniu. Nawanie<br />

polega na uzupełnieniu ubytków<br />

powstałych wskutek zużycia, przy<br />

jednoczesnym topieniu podłoża. Procesom<br />

tym towarzyszą znaczne naprężenia<br />

spawalnicze, powodujące deformację<br />

regenerowanych części a nawet<br />

pęknięcia.<br />

Napawanie plazmowe przy użyciu generatora strumienia plazmy p. rys.,<br />

napylającego stopiony proszek metalowy lub stopiony metal drutu<br />

wprowadzany do łuku plazmy, na zużytą powierzchnię. Łuk plazmowy<br />

może też być kierowany na ułożoną kształtkę metalu lub spieku. 111

7. Metalizacja natryskowa<br />

Roztopiony materiał, w postaci<br />

drutu lub proszku, pod działaniem<br />

strumienia sprężonego powietrza<br />

lub gazu obojętnego, zostaje<br />

rozpylony w pistolecie metalizacyjnym<br />

na drobne cząstki, które w<br />

stanie ciekłym lub plastycznym,<br />

padając na odpowiednio przygotowaną<br />

powierzchnię sczepiają się z<br />

jej nierównościami podlegając<br />

gwałtownemu stygnięciu.<br />

Schemat procesu metalizacji natryskowej:<br />

1-dopływ powietrza, 2-dopływ mieszanki gazów palnych, 3-drut, Ln-normalna<br />

odległość natryskiwania, L g -odległość natryskiwania na gorąco, I-strumień<br />

cząstek uzyskujących dobrą przyczepność, II-strumień zewnętrzny cząstek<br />

112

Proces regeneracji elementów metodą<br />

metalizacji natryskowej obejmuje trzy<br />

fazy: przygotowanie powierzchni, natryśnięcie<br />

warstwy metalu, obróbkę mechaniczną.<br />

Dla zwiększenia powierzchni<br />

przylegania natryskiwanej warstwy do<br />

detalu stosuje się nacinanie gwintu tzw.<br />

szarpanego, moletowanie, obróbkę<br />

„jaskółczego ogona” itp. Należy mieć na<br />

uwadze także zabezpieczenie<br />

natryskiwanej powierzchni przed jej<br />

odwarstwieniem.<br />

Zalety powłok natryskiwanych:<br />

- są bardzo twarde i niejednorodne,<br />

- są porowate (walory tribologiczne),<br />

- są odporne na obciążenie zmęczeniowe<br />

i korozję.<br />

Przykłady zabezpieczenia powłok<br />

przed odwarstwieniem<br />

Natryskiwać cieplnie można nie tylko w<br />

celach regeneracyjnych ale także dla<br />

uzyskania powłok antykorozyjnych,<br />

dekoracyjnych, izolacyjnych 113 itp.

8. Napawanie elektrowibracyjne<br />

Elektroda w postaci drutu (lub taśmy) zwiniętego na bębnie 1 wysuwana jest za<br />

pomocą podajnika 2.<br />

Ślizg 3 wykonuje ruch impulsowy i jest<br />

podłączony do dodatniego bieguna<br />

źródła prądu 5, napawany przedmiot zaś<br />

do ujemnego. W periodycznie powstającym<br />

i zanikającym łuku elektrycznym<br />

(wibrator mechaniczny lub elektromagnetyczny<br />

6) drut stapia się a płynny<br />

metal osadza się na przedmiocie 4 w<br />

postaci cienkiej warstwy. Proces napawania<br />

zachodzi cyklicznie a cykl składa<br />

się ze zwarcia elektrody z przedmiotem,<br />

oderwania elektrody, wytworzenia łuku<br />

oraz przesunięcia elektrody.<br />

114

Głównym celem badań diagnostycznych jest określenie technicznego<br />

stanu obiektu bez jego demontażu lub określenie poprawności<br />

realizowanego przez niego procesu w chwili uznanej za ważną. Ocenę<br />

przeprowadza się na drodze porównywania zmierzonych wartości<br />

zasadniczych parametrów, opisujących w danej chwili stan <strong>maszyn</strong>y<br />

lub proces, z wartościami dopuszczalnymi, będącymi konkretnymi<br />

miarami starzenia (zużycia) części, zespołów lub całych <strong>maszyn</strong>.<br />

Do zasadniczych zadań diagnostyki technicznej zalicza się:<br />

- ustalenie, klasyfikowanie i badanie niesprawności obiektów oraz symptomów ich<br />

występowania,<br />

- opracowanie metod i aparatury do mierzenia parametrów diagnostycznych,<br />

- ocenę stanu technicznego obiektów na podstawie zmierzonych parametrów<br />

diagnostycznych i porównania z wyznaczonymi wartościami granicznymi,<br />

- ustalenie czynności profilaktycznych, lub resursu poprawnej pracy obiektu.<br />

115

Monitorowanie, diagnozowanie, nadzorowanie<br />

Jeżeli okresowo pozyskuje i gromadzi się przetworzone wyniki<br />

pomiarowe (tabele, wykresy), to mamy do czynienia z mierzeniem<br />

zwanym monitorowaniem. Do jego realizacji potrzebne są czujniki,<br />

układy pomiarowe i urządzenia wyjściowe dokumentujące rezultat<br />

monitorowania.<br />

Jeżeli na podstawie wyników monitorowania przeprowadzi się ich<br />

analizę, polegającą na porównaniu zmierzonych wielkości ze znanymi<br />

wzorcami i na tej podstawie dokona klasyfikacji stanu badanego obiektu,<br />

to mamy już do czynienia z procesem zwanym diagnozowaniem.<br />

Jeżeli w wyniku przeprowadzonej diagnozy, stosowne układy logiczne<br />

automatycznie podejmują właściwe decyzje, dotyczące zarówno<br />

<strong>maszyn</strong>y jak i realizowanego przez nią procesu, to mamy do czynienia z<br />

procesem nadzorowania<br />

116

Zależność pomiędzy procesami mierzenia, diagnozowania i<br />

nadzorowania przedstawia poniższy rysunek.<br />

117

W trosce o większą niezawodność, efektywność, jakość i bezpieczeństwo obiektów<br />

technicznych z problematyką diagnostyki technicznej spotykamy się we wszystkich<br />

fazach tworzenia i <strong>eksploatacji</strong> <strong>maszyn</strong> i urządzeń (poniższy rysunek).<br />

118

Uwzględniając w procesie konstruowania problematykę diagnostyczną<br />

należy mieć na uwadze szereg czynników, takich jak: przeznaczenie<br />

obiektu, jego złożoność, możliwości wykonawcze, wymaganą<br />

trwałość i niezawodność, warunki <strong>eksploatacji</strong> i kryteria ekonomiczne.<br />

Możliwe są przy tym następujące, cztery przypadki:<br />

1. Projektowanie obiektu bez uwzględnienia diagnostyki.<br />

2. Zapewnienie w procesie projektowania optymalnej podatności<br />

diagnostycznej obiektu, bez wbudowania środków diagnozowania.<br />

3. Jak w pkt 2 z wbudowaniem do obiektu elementów układu<br />

diagnostycznego.<br />

4. Projektowanie obejmujące dodatkowo opracowanie diagnostycznego<br />

systemu ekspertowego.<br />

Projekty <strong>maszyn</strong> powinny również uwzględniać potrzebę prowadzenia<br />

okresowych diagnozowań, np. w czasie przeglądów i napraw.<br />

119

W cyklu wytwarzania obiektów mogą pojawiać się egzemplarze,<br />

których właściwości różnić się będą od średnich oczekiwanych. Jest to<br />

wynik dużej liczby zabiegów technologicznych, montażu w zespoły i<br />

kojarzenia zespołów, dającego w efekcie funkcjonalną strukturę <strong>maszyn</strong>ową.<br />

Nieuniknione tolerancje wykonania i montażu części są<br />

przyczyną zróżnicowania eksploatacyjnych właściwości urządzeń<br />

mechanicznych tego samego typu. Śledzenie rozkładu przypadkowości<br />

tych cech jest domeną diagnostyki kontrolnej, stanowiącej ostatnie<br />

ogniwo całego - jak i cząstkowych procesów wytwarzania. Jej wynikiem<br />

jest zakwalifikowanie badanego obiektu do klasy zdatny lub<br />

niezdatny, ale także oddziaływanie na te elementy procesu wytwarzania,<br />

które spowodowały niepożądane odchylenia. Należy eliminować z<br />

dalszego montażu wadliwe zespoły i tym samym przyczynić się do<br />

podniesienia jakości <strong>maszyn</strong> i do obniżki kosztów ich wytwarzania.<br />

120

Zadaniem diagnostyki procesów technologicznych jest czuwanie nad<br />

prawidłową ich realizacją przez odpowiednie oddziaływanie na układy<br />

sterujące. Może być ona realizowana po przerwaniu procesu lub w<br />

sposób ciągły, w trakcie procesu. Diagnostyka ta obejmuje, poza<br />

sprawdzaniem poprawności pracy samych <strong>maszyn</strong> i czuwaniem nad<br />

przebiegiem realizowanych na nich procesów, także funkcjonowanie<br />

urządzeń peryferyjnych i układów sterowania. Oprócz potrzeby modyfikacji<br />

i aktualizacji technicznych danych sterujących w systemach produkcyjnych,<br />

diagnozowanie procesu jest istotne z uwagi na optymalne<br />

dopasowanie pracy systemu do uwarunkowań organizacyjnych. Ma to<br />

na celu wykluczenie niepożądanych zdarzeń w procesie obróbki.<br />

Nadzorowanie tego procesu jest częścią obwodu regulacji, który<br />

umożliwia oddziaływanie na jego przebieg<br />

121

Zasadniczym celem diagnostyki eksploatacyjnej jest orzekanie o<br />

stanie <strong>maszyn</strong> i urządzeń poddanych diagnozowaniu. Procesy użytkowania<br />

będą powodować wyczerpywanie się resursu sprawności technicznej<br />

i zdatności do dalszej <strong>eksploatacji</strong> nawet najdoskonalszych<br />

<strong>maszyn</strong>. W wyniku stosowania ciągłych lub okresowych badań diagnostycznych<br />

eksploatowanych <strong>maszyn</strong>, użytkownik może:<br />

- śledzić i kontrolować przebieg procesów degradacyjnych,<br />

- podejmować określone działania obsługowe by przywrócić sprawność<br />

urządzeniu jako całości, określonemu zespołowi lub części,<br />

- zapobiegać nieoczekiwanym awariom przez uprzedzające przerwanie<br />

procesu użytkowania <strong>maszyn</strong>y,<br />

- stosować ekonomiczny system remontów technicznie uzasadnionych,<br />

- prowadzić racjonalną gospodarkę częściami zamiennymi,<br />

- zwiększyć bezpieczeństwo i niezawodność użytkowania <strong>maszyn</strong>.<br />

122

Struktura urządzenia jest opisana wielkościami jak: wymiary, odległości,<br />

luzy między elementami, wielkość napięcia. Zbiór ten to zbiór<br />

parametrów strukturalnych, oznaczanych przez: U = {u i : i = 1 ... n}.<br />

Parametry struktury nowego urządzenia mają określone wartości, które<br />

w trakcie pracy ulegną zmianie. Na ogół nie można wykorzystywać<br />

parametrów strukturalnych do oceny stanu technicznego, ponieważ nie<br />

ma możliwości ich zmierzenia bez demontażu obiektu. Tej wady nie<br />

posiadają parametry zaliczane do grupy parametrów wyjściowych.<br />

Maszyny realizują procesy, które dzieli się na robocze i towarzyszące.<br />

Procesy te można opisać wielkościami, które w odróżnieniu od<br />

wielkości strukturalnych nazywa się parametrami wyjściowymi i<br />

oznacza: S = {s j : j = 1 ... n}. Większość realizowanych przez <strong>maszyn</strong>ę<br />

procesów jest uzależnionych od technicznego stanu urządzenia. Można<br />

zatem stwierdzić, że:<br />

123

Parametry diagnostyczne są to mierzalne parametry wyjściowe<br />

charakteryzujące procesy zachodzące podczas pracy <strong>maszyn</strong>, oraz te<br />

parametry strukturalne, które można zmierzyć bez demontażu <strong>maszyn</strong>y.<br />

Dla ustalenia stanu technicznego <strong>maszyn</strong>y potrzebny jest zwykle więcej<br />

niż jeden parametr diagnostyczny.<br />

Parametr wyjściowy lub strukturalny może być diagnostycznym, jeżeli<br />

posiada następujące cechy:<br />

- jednoznaczność - każdej wartości parametru strukturalnego, odpowiada<br />

tylko jedna, określona wartość parametru wyjściowego,<br />

- dostateczna szerokość zmian, czyli możliwie duża zmiana parametru<br />

wyjściowego, przy niewielkiej zmianie parametru struktury, któremu<br />

ten parametr wyjściowy jest przypisany,<br />

- łatwość mierzenia.<br />

124

Możliwe typy zmian parametrów wyjściowych pokazano na rysunku.<br />

Jak widać nie wszystkie parametry spełniają warunki by uznać je za<br />

parametry<br />

diagnostyczne.<br />

125

W badaniach diagnostycznych wyróżnia się cztery stany w jakich może<br />

znaleźć się <strong>maszyn</strong>a: Może ona być technicznie<br />

sprawna, niesprawna, zdatna, niezdatna.<br />

Zagadnienie można zinterpretować analizując zmiany parametru<br />

struktury jak na rys. a) lub przedstawić rachunkiem zbiorów (rys. b)<br />

U i<br />

parametr struktury<br />

wartość graniczna<br />

U ig<br />

wartość dopuszcz.<br />

U id<br />

a) b)<br />

D=B\C<br />

rys9_5.dwg<br />

E=C∩B<br />

A∈C<br />

miara starzenia (czas, przebieg w km)<br />

stan sprawności techn. stan niesprawności techn.<br />

stan zdatności<br />

stan niezdatności<br />

126

W przypadku prostych obiektów, sformułowanie diagnozy polega na<br />

porównaniu parametrów diagnostycznych z ustalonymi wartościami<br />

normatywnymi. Przykładem takiej diagnostyki mogą być tzw. badania<br />

odbiorcze <strong>maszyn</strong>, polegające na spełnieniu szeregu testów, ujętych<br />

zazwyczaj w dokumentach, zwanych "Warunki Odbioru Technicznego"<br />

(WOT). W procesie diagnozowania złożonego obiektu, gdy<br />

wykorzystuje się wiele parametrów diagnostycznych stosuje się:<br />

- metodę syntezy informacji, pochodzących ze znacznej liczby<br />

czujników i urządzeń dodatkowych,<br />

- metodę uogólnionej analizy informacji - sygnały charakteryzujące<br />

parametry struktury u 1 , u 2 , ... u n grupy elementów obiektu rejestruje<br />

się za pomocą jednego przetwornika.<br />

Metody te przedstawiono graficznie poniżej.<br />

127

Przetworniki -<br />

d 1 , d 2 ... d n ,<br />

informują o wartości<br />

parametrów<br />

diagnostycznych<br />

zespołów z 1 , z 2 ,<br />

... z n . Rejestrowane<br />

wielkości<br />

parametrów s 1 ,<br />

s 2 , ... s n ,<br />

podlegają<br />

wzmocnieniu do<br />

i trafiają do<br />

członu<br />

porównującego.<br />

Procedury realizowane<br />

w metodzie syntezy<br />

sygnałów<br />

diagnostycznych<br />

128

Parametry struktury<br />

u 1 , u 2 , ... u n grupy<br />

elementów obiektu<br />

rejestruje się za<br />

pomocą jednego<br />

przetwornika d. Po<br />

wzmocnieniu sygnał<br />

s', zawierający<br />

uogólnioną informację<br />

o stanie technicznym<br />

obiektu, kierowany<br />

jest do analizatora,<br />

pozwalającego<br />

wyodrębnić z<br />

niego najbardziej<br />

charakterystyczne<br />

składowe.<br />

Procedury realizowane<br />

w metodzie<br />

analizy sygnałów<br />

diagnostycznych<br />

129

W badaniach diagnostycznych wyróżnia się dwie fazy postępowania:<br />

- faza I - dotyczy kontroli stanu czyli diagnozowania ogólnego, oraz<br />

- faza II, - w której lokalizuje się uszkodzenie, co już jest diagnozowaniem<br />

szczegółowym. Celem pierwszego etapu jest stwierdzenie czy<br />

<strong>maszyn</strong>a jako całość<br />

może wypełniać<br />

założone funkcje.<br />

Negatywny wynik<br />

diagnozy ogólnej<br />

(etap I) wymaga<br />

lokalizacji uszkodzenia,<br />

co umożliwiają<br />

metody szczegółowe<br />

(II etap)<br />

130

Diagnostyka wibroakustyczna<br />

Najczęściej stosowanymi czujnikami w diagnostyce <strong>maszyn</strong> są czujniki<br />

do pomiaru drgań. Z ich pomocą rozwinęła się i coraz powszechniej<br />

dziś jest stosowana wibroakustyczna diagnostyka <strong>maszyn</strong>. Rozwój tej<br />

dziedziny wspierają cechy oraz zalety sygnału wibroakustycznego, z<br />

których najważniejsze to:<br />

- duża pojemność sygnału i szybkość przekazywania informacji,<br />

- uzyskać go można bez demontażu <strong>maszyn</strong>y,<br />

- w czasie normalnej jej pracy,<br />

- a nawet w sposób bezdotykowy.<br />

Wadą jest trudność w rozszyfrowaniu informacji niesionej przez sygnał<br />

wibroakustyczny. Znalezienie odpowiedniego klucza do interpretacji<br />

sygnału, oraz metod jego analizy, jest głównym celem i podmiotem<br />

naukowej metody diagnostyki wibroakustycznej.<br />

131

Stopień zużycia <strong>maszyn</strong>y<br />

znajduje bezpośrednie<br />

odbicie w<br />

intensywności i charakterze<br />

generowanych<br />

drgań. Badając<br />

w regularnych odstępach<br />

czasu poziom i<br />

charakter tych drgań<br />

można przewidzieć wystarczająco wcześnie, rodzaj uszkodzenia<br />

<strong>maszyn</strong>y i podjąć we właściwym czasie stosowne środki zaradcze.<br />

Pod względem poziomu drgań i tempa przebiegu procesów zużycia<br />

występują pomiędzy poszczególnymi <strong>maszyn</strong>ami różnice, jednak<br />

ogólny ich przebieg można scharakteryzować wykresem jak wyżej.<br />

132

Powszechnie używane w diagnostyce wibroakustycznej są czujniki<br />

sejsmiczne do pomiaru prędkości ruchu drgającego oraz czujniki<br />

piezoelektryczne do pomiaru przyspieszeń. Te ostatnie zwane też<br />

akcelerometrami stały się w ostatnich latach typem najczęściej<br />

stosowanym, z uwagi na takie zalety jak:<br />

- szeroki zakres częstotliwości i dynamiki a więc duża uniwersalność,<br />

- małe rozmiary czujników, nie zawierających części ruchomych,<br />

- niezawodność i niewrażliwość na przemysłowe warunki zastosowań.<br />

Najprostsza metoda diagnostyki wibroakustycznej polega na okresowym<br />

mierzeniu sygnału emitowanego przez obiekt. Chodzi przy tym<br />

wyłącznie o określenie poziomu wibracji i porównywanie uzyskanych<br />

wartości, z określonymi dla danej <strong>maszyn</strong>y normami i wzorcami.<br />

Podstawową zasadą jest przestrzeganie niezmiennych warunków w<br />

jakich dokonywane są pomiary.<br />

133

Jeżeli niezbędne są<br />

informacje o stanie<br />

poszczególnych elementów<br />

lub zespołów obiektu<br />

to można je uzyskać<br />

z analizy widmowej<br />

sygnału wibroakustycznego,<br />

która umożliwia<br />

zlokalizowanie uszkodzenia<br />

i śledzenie intensywności jego narastania w czasie <strong>eksploatacji</strong><br />

<strong>maszyn</strong>y. Jako przykład przedstawiono widmo prędkości drgań<br />

powstałe w wyniku analizy sygnału wibroakustycznego zdjętego z<br />

jednostopniowego reduktora. Zobrazowano na nim pięć częstotliwości,<br />

134<br />

dla których uzyskano maksimum prędkości drgań.

Przypisanie maksimum<br />

drgań danemu<br />

elementowi lub<br />

zespołowi można<br />

uzyskać w wyniku<br />

analizy jego kinematyki.<br />

Jako przykład<br />

przeanalizowano<br />

uszkodzenia bieżni<br />

zewnętrznej (defekt<br />

1) i wewnętrznej<br />

(defekt 2) kulkowego łożyska skośnego (schemat na rysunku).<br />

Częstotliwości drgań wywołane tymi defektami można wyznaczyć<br />

drogą obliczeniową jak poniżej.<br />

135

Prędkość liniowa koszyka jest dwa razy mniejsza<br />

niż prędkość bieżni wewnętrznej, czyli<br />

Prędkość kątowa koszyka jest zatem równa<br />

i jest powiązana z częstością impulsu<br />

zależnością<br />

skąd można obliczyć częstość f z impulsu<br />

dla jednej kulki w łożysku<br />

zaś dla „i” kulek w łożysku częstość ta wyniesie:<br />

Jeśli wystąpi defekt „2” na bieżni wewnętrznej to<br />

częstość f w impulsu dla „i” kulek wyniesie:<br />

136

W praktyce stosuje się aparaturę<br />

diagnostyczną:<br />

- specjalistyczną, dostosowaną<br />

do wymagań określonych przez<br />

konstruktora i użytkownika<br />

<strong>maszyn</strong>y - zwykle stacjonarna i<br />

ciągły nadzór,<br />

- uniwersalną, jako sprzęt<br />

przenośny lub mobilny, kompletowany<br />

w zależności od potrzeb<br />

w zestawach, od wersji kieszonkowej<br />

po kosztowne konfiguracje<br />

z komputerowym<br />

wspomaganiem analiz (rys.).<br />

137

Najprostszy przyrząd do diagnostyki<br />

wibroakustycznej to stetoskop,<br />

do dziś stosowany niekiedy<br />

w warsztatach. Szerokopasmowy<br />

miernik wartości szczytowych<br />

(Peak) i skutecznych (RMS)<br />

przyśpieszenia lub prędkości<br />

ruchu drgającego (rys. obok)<br />

umożliwia pomiar ilościowy<br />

wartości średniej lub szczytowej.<br />

Jest szczególnie przydatny do<br />

kontroli stanu łożysk tocznych.<br />

138

Wykrycie wady we wczesnym stadium, łącznie z diagnozą i przewidzeniem<br />

terminu awarii, wymaga zastosowania zestawu przyrządów umożliwiającego<br />

analizę częstotliwości. Zestawy takie wyposaża się zwykle<br />

w analizator i rejestrator sygnałów mierzonych. Uzyskane widma<br />

porównuje się wzrokowo z wcześniej zarejestrowanymi widmami<br />

odniesienia. Przy dużej liczbie <strong>maszyn</strong> podlegających diagnozowaniu<br />

uzasadnione jest stosowanie zestawu przenośnego - wielościeżkowego<br />

rejestratora sygnału i stacjonarnego, sprzężonego z komputerem, analizatora,<br />

mieszczącego się zwykle w laboratorium. Zaawansowane programy<br />

komputerowe wspomagają diagnostykę uszkodzeń i monitorowanie<br />

trendów. Zarejestrowane na nośniku sygnały diagnostyczne są<br />

odtwarzane w pokoju pomiarowym a następnie poddane wąskopasmowej<br />

analizie częstotliwości i porównywane z wcześniej zdefiniowanymi<br />

widmami odniesienia.<br />

139

Nowoczesne <strong>maszyn</strong>y są często bardzo kosztowne i wyposażone w<br />

skomplikowane układy sterowania, których awaryjność może być<br />

przyczyną długotrwałych i kosztownych przestojów. Często w<br />

przypadku awarii nieodzowne staje ściągnięcie specjalisty od<br />

wytwórcy, co oznacza postój <strong>maszyn</strong>y i straty. Dlatego opracowano<br />

system DCS, umożliwiający wykonanie diagnozy stanu <strong>maszyn</strong>y przez<br />

laboratorium producenta, do którego sygnały diagnostyczne przekazywane<br />

są łączami telekomunikacji przewodowej lub bezprzewodowej.<br />

System taki przynosi wiele korzyści:<br />

- Diagnozę stawiają wysokiej klasy eksperci i specjaliści.<br />

- Użytkownik może uzyskać dodatkowe oprogramowanie, oraz wiedzę<br />

ekspertową.<br />

- System stwarza możliwości okresowych badań diagnostycznych<br />

<strong>maszyn</strong> w czasie ich użytkowania, bez zakłócania produkcji.<br />

140

Znaczenie diagnostyki w <strong>eksploatacji</strong> <strong>maszyn</strong> wynika z jej trzech<br />

podstawowych funkcji:<br />

- prognostycznej - przewidywanie stanów <strong>maszyn</strong> i stanów procesów,<br />

- prewencyjnej - planowanie i działania ograniczające zużywania się,<br />

- korekcyjnej - której celem jest wykazanie potrzeby i sposobu<br />

dokonania modernizacji cech konstrukcyjnych <strong>maszyn</strong>y, procesu jej<br />

budowy i <strong>eksploatacji</strong>.<br />

Korzyści wynikające ze stosowania diagnostyki<br />

szacuje się na poziomie 3% zysku przedsiębiorstw<br />

(rys. obok). Składają się na nie:<br />

- wydłużenie okresów międzyremontowych,<br />

- eliminowanie nieoczekiwanych awarii,<br />

- zmniejszenie zapasów części zamiennych,<br />

- skrócenie czasu napraw.<br />

141

Maszyna, w każdej fazie „życia” – fazie konstruowania, jej wytwarzania,<br />

<strong>eksploatacji</strong> i po „technicznej śmierci” – oddziaływa na środowisko.<br />

Ponadto do niszczenia środowiska przyczynia się eskalacja przemysłowej<br />

działalności człowieka, prowadzącego często bezpardonową i<br />

rabunkową gospodarkę zasobów naturalnych i mało oglądającego się na<br />

ekologiczne skutki swojej działalności. W tej krytycznej już sytuacji<br />

nadzieją na zahamowanie dalszego procesu zanieczyszczania środowiska<br />

jest wzrost ekologicznej świadomości społeczeństw. Ważną rolę do<br />

spełnienia ma również ustawodawca kreujący podstawy prawne i<br />

określający normy dopuszczalnego zanieczyszczania powietrza, wody<br />

czy gleby i kary za ich przekraczanie. To wzajemne oddziaływanie<br />

społeczeństwa, przemysłu i rządu, w działalności na rzecz ochrony<br />

środowiska, pokazano schematycznie na następnym rysunku.<br />

142

Wzajemne<br />

oddziaływanie<br />

społeczeństwa,<br />

przemysłu i<br />

rządu w<br />

ochronie<br />

środowiska<br />

UWZGLĘDNIENIE EKOLOGICZNYCH<br />

ASPEKTÓW PRZY TWORZENIU<br />

AKTÓW PRAWNYCH I PLANÓW<br />

GOSPODARCZYCH<br />

- "Ekologiczne myślenie" przy planowaniu i realizacji celów<br />

przedsiębiorstwa<br />

- Zwiększenie proekologicznej motywacji współpracowników<br />

- Podnoszenie odpowiedzialności w zakresie ochrony<br />

środowiska<br />

USTAWY, ZARZĄDZENIE<br />

PODATKI, OPŁATY<br />

STOWARZYSZENIA<br />

(LOBBY) PRODUCNTÓW<br />

POZYSKIWANIE<br />

OPINI PUBLICZNEJ<br />

- UWRAŻLIWIENIE ŚWIADOMOŚCI<br />

EKOLOGICZNEJ<br />

- PROEKOLOGICZNE ZACHOWANIA<br />

OPINIA PUBLICZNA<br />

PODATKI, OPŁATY<br />

OPINIA PUBLICZNA, WYBORY<br />

SPRZĘŻENIA PROEKOLOGICZNYCH ZACHOWAŃ<br />

143

Powszechnie nie zdajemy sobie często sprawy z tego, że w żadnym ze<br />

stosowanych w technice procesów smarowania, środek smarowy nie<br />

podlega „konsumpcji”. Odpady w procesach smarowania są nie do uniknięcia,<br />

co pokazano na rys. Ich negatywny wpływ na środowisko nie<br />

budzi najmniejszych wątpliwości. Rzecz w tym, aby być tego świadomym,<br />

i uczynić wszystko by zminimalizować te negatywne skutki.<br />

144

W działalności inżyniera-mechanika, występującego w roli konstruktora,<br />

technologa czy użytkownika <strong>maszyn</strong>, można wyróżnić kilka dziedzin, w<br />

których podejmowane przez niego decyzje będą pociągały za sobą<br />

określone ekologiczne konsekwencje. Cztery z nich przedstawiono w<br />

tabeli poniżej.<br />

145

Postęp w dziedzinie inżynierii materiałowej odnoszący się tak do materiałów<br />

konstrukcyjnych jak i środków smarowych jest ogromny, stąd<br />

inżynierom brak często aktualnej informacji o możliwościach jakie w<br />

tym zakresie istnieją. Asortyment nowoczesnych materiałów konstrukcyjnych,<br />

materiałów na uszczelnienia, materiałów o własnościach<br />

samosmarujących rozrasta się w szybkim tempie. Rozeznanie w tym<br />

asortymencie wymaga stosowania systemów ekspertowych, które wykorzystując<br />

bazę danych mogą służyć konstruktorom i użytkownikom <strong>maszyn</strong><br />

przy dokonywaniu właściwych wyborów. Również w zakresie<br />

smarowania i "filozofii smarowania" zaznaczyły się w ostatnich dziesięcioleciach<br />

znaczące zmiany. Impulsem była teoria elastohydrodynamicznego<br />

(EHD) smarowania oraz świadomość ekologiczna i związane z<br />

nią zaostrzenie przepisów ochrony środowiska. Ewidentne są korzyści<br />

skąpego smarowania, lecz napotyka się na opory jego wdrażania. 146

Zbiór tradycyjnych materiałów konstrukcyjnych z każdym niemal<br />

rokiem powiększa się o nowe syntetyczne materiały i kompozycje<br />

materiałowe, będące wytworem współczesnej inżynierii materiałowej.<br />

Znajdują one coraz szersze zastosowanie, między innymi z uwagi na<br />

korzystne ich relacje w stosunku do środowiska. Specyficzną grupę<br />

materiałów konstrukcyjnych stanowią środki smarowe, zużywane w<br />

dużych ilościach zarówno przez przemysł jak i przez indywidualnych<br />

użytkowników <strong>maszyn</strong>. Duża część tych środków w poważnym stopniu<br />

zanieczyszcza środowisko, stanowiąc poważny problem ekologiczny.<br />

Najbardziej rozpowszechnione są smary płynne (oleje smarowe).<br />

Drugą pod względem popularności grupą są smary plastyczne.<br />

W mniejszym stopniu rozpowszechnione są smary stałe.<br />

Najrzadziej stosuje się<br />

smary gazowe.<br />

147

Podstawowym kryterium właściwego doboru oleju jest lepkość. W<br />

Polsce obowiązuje ISO 3448, której odpowiada polska norma PN 78/C -<br />

96098, wyodrębniająca 18 klas lepkości oznaczanych kodem literowocyfrowym<br />

od VG2 do VG1500 (Viscosity Group), w którym liczba po<br />

symbolu określa lepkość kinematyczną oleju w temperaturze 40°C,<br />

wyrażaną w mm 2 /s (cSt). Lepkość wynika z równania naprężeń<br />

τ = η<br />

dv<br />

stycznych Newtona pomiędzy dwoma warstwami cieczy,<br />

gdzie η jest lepkością dynamiczną wyrażaną w Pa·s (puaz),<br />

v – różnica prędkości warstw cieczy, y – odległość między nimi.<br />

W oznaczaniu klasy oleju i w badaniach łożysk stosuje się wielkość<br />

zwaną lepkością kinematyczną, która jest stosunkiem lepkości<br />

dynamicznej do gęstości i wyraża się w stokesach.<br />

Powszechnie używa się cSt (centistokes = mm 2 /s)<br />

ν<br />

=<br />

η<br />

ρ<br />

,<br />

⎡m<br />

1St = ⎢<br />

⎣ s<br />

2<br />

dy<br />

⎤<br />

⎥<br />

⎦<br />

o10<br />

148<br />

−4

Poza lepkością ważną, z technicznego punktu widzenia, właściwością<br />

oleju jest zmiana tej lepkości wraz ze zmianą temperatury. Jest ona<br />

określana liczbowo przez wskaźnik lepkości WL. Im większa liczba<br />

tego wskaźnika tym mniejsza zmiana lepkości w funkcji zmian<br />

temperatury. Dla nieuszlachetnianych olejów mineralnych wynosi ona<br />

70-80, dla powszechnie stosowanych olejów silnikowych 90-130, a dla<br />

syntetycznego oleju silikonowego aż 500.<br />

Rozpatrując proces smarowania w aspekcie ekologicznym ważne są<br />

również, poza właściwościami technicznymi środków smarowych, ich<br />

toksyczność dla człowieka i środowiska, rakotwórczość i<br />

mutagenność oraz cecha, na którą zwraca się coraz większą uwagę,<br />

zwana biodegradowalnością.<br />

149

Najważniejszą, z punktu widzenia ochrony środowiska właściwością<br />

oleju technicznego jest jego biodegradowalność. Biodegradowalność<br />

jest to zdolność oleju (związków chemicznych) do rozkładu w<br />

obecności tlenu na dwutlenek węgla i wodę w wyniku aktywności<br />

mikroorganizmów. Znanych i stosowanych jest na świecie kilka testów<br />

oceny biodegradowalności. Najważniejsze z nich zebrano w tabeli poniżej.<br />

Metoda CEC-L33-A-93 (dawniejsza CEC-L33-T-82) jest najstarsza<br />

i najbardziej rozpowszechniona. Doskonalona na przestrzeni lat, obowiązuje<br />

w większości krajów europejskich. W roku 1993 uruchomiono<br />

ją w Instytucie Technologii Nafty w Krakowie. Oznaczenie stopnia<br />

rozkładu polega na pomiarze, metodą analizy w podczerwieni, stężenia<br />

węglowodorów badanej próbki na starcie i po upływie 21 dni. Równolegle<br />

badaniu poddawane są dwie substancje kalibracyjne, odpowiadające<br />

niskiemu i wysokiemu stopniowi biodegradacji.<br />

150

Wiele krajów wprowadziło specjalne znaki graficzne (logo), np..<br />

"Niebieskiego Anioła" (w Niemczech) lub "Nordyckiego Łabędzia" (w<br />

krajach skandynawskich). Przykłady stopnia rozkładu biologicznego<br />

niektórych olejów smarowych pokazano poniżej.<br />

151

Biodegradowalność<br />

różnych<br />

gatunków<br />

oleju<br />

100<br />

%<br />

80<br />

60<br />

40<br />

20<br />

wg. CEC-L-33-T-82<br />

*wg. OECD<br />

olej olej polietyleno- estry oleje<br />

mineralny wazelinowy glikole syntetyczne roślinne<br />

152

Toksyczność środków smarowych określa się w czterostopniowej skali<br />

szkodliwości dla wody. Europejski system klasyfikacji pochodzi z w<br />

Niemiec i definiuje cztery klasy szkodliwości środków smarowych dla<br />

wody (Wassergefährdungsklassen), z których klasa:<br />

WGK 0 - środek ogólnie nie zagrażający wodom,<br />

WGK 1 - słabo zagrażający wodom,<br />

WGK 2 - zagrażający wodom,<br />

WGK 3 - mocno zagrażający wodom.<br />

Przypisanie klasy WGK nie jest wynikiem trzech testów:<br />

- testu toksyczności dla ssaków<br />

- testu toksyczności dla ryb,<br />

- testu toksyczności dla bakterii.<br />

Wypadkowa liczba szkodliwości obliczana jest ze wzoru:<br />

LS = (LS 1 +LS 2 +LS 3 )/3<br />

153

Rakotwórczość wywołują w środkach smarowych między innymi<br />

wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA), zawarte zwykle<br />

w olejach mineralnych, stanowiących 80% stosowanych w świecie<br />

produktów smarowych. Udział WWA w mineralnych olejach smarowych<br />

wynika ze sposobu rafinacji frakcji ropy naftowej, z której<br />

wytwarzane są te oleje.<br />

Dla określenia rakotwórczości i mutagenności środków smarowych,<br />

przeprowadza się kosztowne i długotrwałe testy, które podzielić można<br />

na dwie grupy:<br />

- Testy in-vivo prowadzone na żywych ssakach, przebywających w<br />

kontakcie z badanym produktem smarowym.<br />

- Testy in-vitro przeprowadzane na wyizolowanych kulturach komórek<br />

ssaków lub na koloniach bakterii, na poziomie biologiczno-molekularnym.<br />

154

Stosowane w przemyśle oleje smarowe składają się z oleju bazowego i<br />

licznych dodatków uszlachetniających. Podstawowym, jak dotąd,<br />

składnikiem środków smarowych tak płynnych jak i plastycznych są<br />

oleje mineralne. Przodującą pozycję zawdzięczają one niskiej stosunkowo<br />

cenie i opanowanej technologii rafinacji. Mała trwałość termooksydacyjna,<br />

niekorzystna charakterystyka temperaturowo-lepkościowa i<br />

duża odparowalność nie pozwalają ich stosować powyżej temperatur od<br />

90 do 120°C. W zestawieniu<br />

z innymi olejami wy-<br />

Rodzaj oleju Biodegradowalność w % Dopuszczalna temp. w °C<br />

estry oleju rzepakowego 90-100 50 - 60(80)<br />

oleje mineralne 20-30 90 - 120<br />

gląda to jak w tabeli obok.<br />

polietylenoglikole (PEG) 90 150<br />

polialkiloglikole (PAG) 10-60 150 - 160<br />

polialfaolefiny (PAO) 0-60 170 - 180<br />

oleje dwuestrowe 90 170 - 180<br />

polialkoholowe estry arom. 0-20 200 - 240<br />

155

Oleje pochodzenia organicznego, aktualnie stanowią zaledwie około 1%<br />

w ogólnym bilansie, zaczynają jednak odgrywać coraz większą rolę i to<br />

co najmniej z dwóch zasadniczych powodów:<br />

- uzyskiwane z surowców odnawialnych, nie uszczuplają zasobów ziemi,<br />

- są biodegradowalne i mniej zanieczyszczają środowisko.<br />

Najtańszym olejem organicznym jest olej rzepakowy. Naturalny olej<br />

rzepakowy zbudowany jest z cząstek trójglicerydów, trójestrów, gliceryny<br />

i kwasów tłuszczowych. W procesach zwanych transestryfikacją<br />

uzyskuje się przetworzone formy naturalnego oleju rzepakowego w<br />

postaci glicerynowych estrów kwasów karboksylowych wyższych<br />

rzędów. Mimo wielu jeszcze wad stosowane są jako domieszki (do 3%)<br />

do olejów napędowych dla silników wysokoprężnych, jako oleje<br />

smarowe do pił spalinowych, w kolejnictwie, w <strong>maszyn</strong>ach drogowych,<br />

rolniczych, jako oleje do form w budownictwie.<br />

156

- Oleje syntetyczne tworzy grupa olejów uzyskiwanych na drodze<br />

syntezy chemicznej. Wyróżniają się one dobrą charakterystyką<br />

lepkościową, stabilnością termooksydacyjną i małą odparowalnością, co<br />

umożliwia ich zastosowanie do smarowania węzłów tarcia, w których<br />

występują wysokie temperatury. Najbardziej popularne z grupy olejów<br />

syntetycznych są - oleje estrowe. Otrzymuje się je między innymi z<br />

surowców pochodzenia roślinnego. Nie podlegają one hydrolizie, nawet<br />

w podwyższonych temperaturach i nie są rozpuszczalne w wodzie. Ta<br />

ostatnia cecha ogranicza migrację oleju w gruncie, co tym samym<br />

zapobiega skażeniu wód gruntowych. W porównaniu z naturalnym<br />

olejem rzepakowym oleje estrowe mają niższą temperaturę krzepnięcia.<br />

Oleje estrowe znajdują zastosowanie w szczególności jako oleje bazowe<br />

do sporządzania smarów plastycznych, "konstruowanych" pod określone<br />

potrzeby.<br />

157

Syntetyczne oleje estrowe mają szereg cennych zalet:<br />

- mieszają się z innymi olejami i niemal wszystkimi dodatkami<br />

uszlachetniającymi,<br />

- mają dobre własności smarne,<br />

- niską odparowalność, a są przy tym trudnopalne,<br />

- nie wykazują lub mają niewielką toksyczność,<br />

- dobra biodegradowalność (84% ale nie wszystkich estrów),<br />

- mają dużą trwałość termooksydacyjną (wydłużone okresy wymiany<br />

oleju),<br />

- naturalny brak skłonności do pienienia,<br />

- nie pozostawiają osadów i nagarów,<br />

- mają bardzo dobre własności w niskich temperaturach,<br />

- dobre własności antykorozyjne,<br />

- dobrą filtrowalność (znacznie lepszą niż oleje rzepakowe).<br />

158

Oleje poliglikolowe. Grupa olejów syntetycznych o zróżnicowanych<br />

właściwościach. Wszystkie charakteryzuje niska temperatura krzepnięcia<br />

i korzystna charakterystyka ν = f(T). Wskaźnik WL (VI) = 150-270.<br />

Gęstość 0,9-1,1 g/ml. Lepkość od 20-40 cSt/40°C, szeroki zakres<br />

temperatur od -50 do + 200°C, odporność na starzenie i mała odparowalność<br />

umożliwiają nawet pięciokrotne wydłużenie okresu wymiany<br />

oleju. Nie wolno ich mieszać z olejami mineralnymi. Są agresywne w<br />

stosunku do lakierów, uszczelnień konwencjonalnych, a nawet aluminium,<br />

nie powinny być stosowane w otwartych układach smarowania.<br />

Oleje silikonowe stosuje się w zakresie temperatur od -50 do 250°C.<br />

Mają b. dobrą charakterystykę ν = f(T) i dużą odporność na starzenie.<br />

Są nieprzydatne do smarowania węzłów silnie obciążonych. Z racji<br />

niskiej temperatury krzepnięcia stosuje się je w technice kosmicznej i<br />

lotniczej, jako oleje bazowe do sporządzania smarów plastycznych. 159

Smary plastyczne<br />

Są to substancje koloidalne, składające się z oleju zagęszczonego<br />

mydłami i z licznych na ogół dodatków uszlachetniających.<br />

Wzrost popularności i znaczenia smarów plastycznych przypisać można<br />

upowszechnianiu się idei skąpego smarowania, którą w sposób<br />

najprostszy, a zarazem skuteczny można praktycznie zrealizować<br />

stosując tzw. smarowanie bezobsługowe smarem plastycznym w czasie<br />

montażu określonego węzła tarcia. Podstawową cechą fizyczną smarów<br />

plastycznych jest ich konsystencja (tabl. poniżej). Za powszechnie<br />

obowiązującą przyjęto klasyfikację (NLGI - USA), która dzieli smary<br />

plastyczne na 9 klas konsystencji (p. tabela). Podstawą klasyfikacji jest<br />

tzw. penetracja. Jednostką penetracji jest liczba niemianowana,<br />

odpowiadająca zagłębieniu się w smarze stożka penetracyjnego, o<br />

wadze 150 g przy temperaturze 25°C, w czasie 5 sekund.<br />

160

Klasy konsystencji smarów plastycznych<br />

Klasa Penetracja w 25 0 C po ugniataniu Stan Uwagi<br />

konsystencji NLGI PN-72/C-04095<br />

000 445-475 powyżej 440 prawie płynny smary plastyczne wykazu-<br />

00 400-430 powyżej 395 prawie płynny jące w temperaturze poko-<br />

0 355-385 350-390 wyjątkowo miękki jowej własności cieczy<br />

1 310-340 305-345 bardzo miękki smary plastyczne w<br />

2 265-295 260-300 miękki konsystencji wazeliny<br />

3 220-250 215-255 średnio miękki<br />

4 175-205 170-210 średnio twardy smary plastyczne „twarde”<br />

5 130-160 125-165 twardy o własnościach zbliżonych<br />

6 85-115 80-120 bardzo twardy do własności wosku<br />

161

Drugą ważną cechą smaru jest rodzaj zagęszczacza. Do zagęszczania<br />

oleju stosuje się najczęściej związki metali: glinu, litu, sodu, wapnia,<br />

baru lub tzw. mydła kompleksowe. Mogą to być także substancje<br />

nieorganiczne typu grafit, dwusiarczek molibdenu lub bentonit.<br />

Pojawiają się też smary plastyczne syntetyczne, sporządzane na bazie<br />

olejów i zagęszczaczy syntetycznych np. mocznikowych. Najczęściej<br />

mydło zagęszczające powstaje jako reakcja: – kwas tłuszczowy +<br />

wodorotlenek lub tlenek metalu = mydło + woda. Na przykład: kwas 12-<br />

hydroksystearynowy + tlenek litu = 12-hydroksystearynian litu + woda.<br />

Ważną, z punktu widzenia użytkownika, cechą smaru plastycznego jest<br />

temperatura jego kroplenia. Można uznać ją za temperaturę topnienia smaru.<br />

W przeciwieństwie do olejów, smary plastyczne niemal w całości przechodzą z<br />

procesów smarowania (węzłów tarcia) do środowiska, a są to ilości - około<br />

1000 ton rocznie dla Dolnego Śląska i np. 35.000 ton dla Niemiec.<br />

162

Receptura rozkładalnego biologicznie smaru plastycznego zawiera:<br />

OLEJ BAZOWY w ilości 75 -95%, który powinien być z grupy:<br />

- naturalnych, rzepakowych olejów estrowych (trójglicerydy),<br />

- syntetycznych estrów,<br />

- olejów glikolowych.<br />

ZAGĘSZCZACZ w ilości 5 -20%, z grupy:<br />

- mydła metalowe (litowe(?), wapniowe, litowo-wapniowe),<br />

- zagęszczacze nieorganiczne (bentonity, krzemian glinu, grafit,<br />

tlenki i wodorotlenki metali np. tlenek cynku)<br />

- zagęszczacze organiczne (polimocznikowe, polimery),<br />

- aluminiowe mydła kompleksowe.<br />

DODATKI w ilości 1 - 8%<br />

( muszą być biodegradowalne gdy ich udział przekracza 5%)<br />

163

Smary stałe<br />

Odmienną, niekonwencjonalną, ale odgrywającą coraz większą rolę<br />

grupę smarów tworzą ciała stałe o budowie krystalicznej lub<br />

bezpostaciowej. Należą do nich takie substancje jak:<br />

- grafit<br />

- dwusiarczek molibdenu MoS 2<br />

- dwusiarczek wolframu WS 2<br />

- azotek boru BN<br />

- proszki metali plastycznych (Ag, Au, Sn, Pb)<br />

- proszki PTFE i innych tworzyw sztucznych<br />

Mechanizm działania smarów stałych polega między innymi na tym, że<br />

"uzbrajają" powierzchnie, wypełniając mikronierówności, a tym samym<br />

zwiększają rzeczywistą powierzchni nośną współpracujących<br />

elementów.<br />

164

Smary stałe stosuje się w następujących postaciach:<br />

- jako dodatki do olejów (2-3%) lub smarów plastycznych (do 10%) dla<br />

zapewnienia funkcji smarowniczych w przypadku wystąpienia tarcia<br />

mieszanego, które mogło by być wynikiem dużych nacisków lub małej<br />

prędkości względnej. Są to dodatki typu EP,<br />

- jako pasty montażowe (duża gama past grafitowych i molibdenowych),<br />

- sproszkowane substancje wcierane w piaskowane powierzchnie,<br />

- jako smary suche (lakiery), nanoszone na piaskowane lub fosforanowane<br />

powierzchnie aerosolem lub pędzlem, z pomocą szybko<br />

odparowujących rozpuszczalników,<br />

- jako pasty wysokotemperaturowe,<br />

- jako powłoki galwaniczne,<br />

- jako samosmarujące materiały konstrukcyjne (liczna i rozrastająca się<br />

szybko grupa materiałów).<br />

165

Samosmarujące materiały konstrukcyjne<br />

Smarowanie węzłów tarcia jest często koniecznością i wyborem<br />

mniejszego zła. Bezwzględnie jednak lepsze są takie rozwiązania<br />

węzłów tarcia, które nie wymagają smarowania. Do ich budowy stosuje<br />

się samosmarujące materiały konstrukcyjne, wykazujące specyficzne<br />

właściwości tribologiczne. We współczesnych konstrukcjach <strong>maszyn</strong>,<br />

nie tylko precyzyjnych, coraz częściej wykorzystuje się materiały nie<br />

wymagających wcale, lub w ograniczonym tylko stopniu, smarowania.<br />

Przedstawicielem tej grupy materiałów jest Turcite-B, stosowany od<br />

wielu już lat do budowy połączeń prowadnicowych różnorodnych<br />

<strong>maszyn</strong>, a w szczególności obrabiarek. Turcite-B jest spiekanym<br />

kompozytem zbudowanym na bazie teflonu (PTFE). Dobra<br />

obrabialność i wyjątkowo duża odporność na ścieranie stwarzają dla<br />

tego materiału szerokie pole zastosowań.<br />

166

Turcite-B produkuje się w postaci taśm, służących wyklejaniu powierzchni<br />

narażonych na ścieranie (np. prowadnic, tulei itp.). Najlepsze<br />

właściwości tribologiczne wykazuje we współpracy z bardzo twardymi<br />

(60 HRC lub 240 HB w przypadku żeliwa) i gładkimi (Ra = 0,2 - 0,4<br />

(0,8) µm) powierzchniami. Zalety tego materiału to:<br />

- przesuw wolny od stick-slipu (mały, niemal stały współczynnik tarcia),<br />

- duża odporność na zużycie<br />

i duża trwałość,<br />

- niewrażliwość na zatarcie,<br />

może pracować na sucho,<br />

- niewrażliwy na zabrudzenia,<br />

- tłumi drgania, tani.<br />

167

Obciążenie środowiska, w procesach smarowania zależy w dużej mierze<br />

od skuteczności zastosowanych uszczelnień dotykowych. Nowe<br />

kompozycje uszczelnień mają znacznie wydłużoną trwałość. Wynika<br />

ona z małej wartości współczynnika tarcia oraz z dużej odporności tych<br />

materiałów na ścieranie, oddziaływanie chemiczne i starzenie.<br />

Przykładem takiej kompozycji materiałowej mogą być elastomery<br />

fluorowe, skuteczne w podwyższonych temperaturach, nawet do 300°C.<br />

Niezawodność i trwałość uszczelnień dotykowych można polepszyć<br />

stosując tzw. uszczelnienia hybrydowe. Tworzą je zwykle elastyczny<br />

rdzeń z kauczuku fluorowego lub silikonowego powleczony cienką<br />

warstwą kopolimeru czterofluoroetylenu (TEFLON) z perfluoropropylenem<br />

(FEP).<br />

168

Proekologiczne techniki smarowania<br />

Stopień skażenia środowiska, wynikający ze stosowania określonej<br />

techniki smarowania jest tym większy im więcej środków smarowych<br />

przedostanie się wprost lub pośrednio do środowiska w procesie<br />

smarowania <strong>maszyn</strong>y. Mało obciążające środowisko techniki<br />

smarowania to takie, w których:<br />

- smarowanie odbywa się w układzie zamkniętym,<br />

- stosuje się małe ilości środka smarowego,<br />

- stosuje się oleje (smary) biodegradowalne, przyjazne środowisku,<br />

- uzyskuje się dużą sprawność smarowanych węzłów (aspekt<br />

energetyczny).<br />

169

Przez skąpe smarowanie należy rozumieć taki szczególny przypadek<br />

smarowania, w którym ilość środka smarowego nie wystarcza, w<br />

warunkach pracy węzła tarcia, na wytworzenie się w stykach Hertza<br />

(łożyska toczne, przekładnie zębate itp.) filmu smarowego o pełnej<br />

grubości, wynikającej z teorii EHD-smarowania.<br />

Badania i praktyka przemysłowa ostatnich lat potwierdziły wielokrotnie,<br />

że takie smarowanie nie oznacza przyspieszonego zużycia węzłów<br />

tarcia, a w przypadku dużych prędkości ruchu względnego smarowanych<br />

powierzchni pozwala na znaczne zwiększenie sprawności wysokoobrotowych<br />

łożysk tocznych. Przykładem mogą być przytoczone<br />

poniżej wyniki zużycia skąpo smarowanych łożysk i strat energii.<br />

170

Straty mocy<br />

Intensywność zużywania się łożysk<br />

tocznych w funkcji ilości<br />

podawanego oleju<br />

Zależność strat mocy węzła<br />

łożyskowego wrzeciona szlifierki<br />

od intensywności smarowania171

Do techniki skąpego smarowania olejowego zalicza się:<br />

- smarowanie smarem plastycznym, - smarowanie mgłą olejową,<br />

- smarowanie powietrzno-olejowe, - smarowanie natryskowe.<br />

Najprostszą pod względem technicznym, najstarszą i najtańszą bez wątpienia techniką<br />

skąpego smarowania jest smarowanie z użyciem smarów plastycznych. Rozróżnia się<br />

przy tym dwie techniki:<br />

- smarowanie z dosmarowywaniem węzłów tarcia,<br />

- smarowanie bezobsługowe, bez dosmarowywania.<br />

Możliwość i skuteczność smarowania łożysk tocznych smarami plastycznymi jest<br />

uwarunkowana:<br />

- konstrukcją samego łożyska,<br />

- wartością parametru n·d m , charakteryzującego prędkość ruchu<br />

powierzchni,<br />

- obciążeniem łożyska,<br />

- właściwościami samego smaru.<br />

172

Reguły stosowania smarów<br />

plastycznych<br />

W obszarze „I” zastosowanie znajdują<br />

smary ogólnego zastosowania.<br />

W obszarze „II” (duże obciążenia)<br />

stosować należy smary z<br />

dodatkami typu EP. Obszar III to<br />

wysokie prędkości obrotowe, dlatego<br />

tu znajdują zastosowanie smary<br />

na bazie olejów syntetycznych.<br />

173

Konstruktorzy kształtując węzły łożyskowe nie zawsze pamiętają o<br />

potrzebie istnienia tzw. komór nadmiarowych, o regulatorach ilości<br />

smaru, o skutecznym uszczelnieniu węzła. Niedostateczną uwagę<br />

poświęcają zarówno producenci jak i użytkownicy <strong>maszyn</strong> poprawnemu<br />

przeprowadzeniu tzw. fazy rozruchowej, w czasie której następuje<br />

ułożenie się smaru w łożysku.<br />

obudowa<br />

obudowa<br />

Przykład zabudowy łożyska –<br />

bez i z komorą nadmiarową<br />

do której może być wycofany<br />

nadmiar smaru<br />

walek<br />

zle<br />

walek<br />

dobrze<br />

komora<br />

nadmiarowa<br />

174

Znaczenie i organizacja fazy rozruchowej<br />

Właściwe przeprowadzenie fazy rozruchowej ma fundamentalne<br />

znaczenie dla dalszej pracy łożyska tocznego, w szczególności wówczas<br />

gdy musi ono pracować z dużymi prędkościami obrotowymi. Faza<br />

rozruchowa to krótkotrwałe okresy pracy przedzielone długimi zwykle<br />

okresami studzenia węzła łożyskowego. Zaleca się kontrolowanie<br />

temperatury węzła. Nie powinna ona przekraczać 80C. Przykład fazy<br />

rozruchowej poniżej.<br />

Smarowanie bezobsługowe<br />

Jest to takie smarowanie, które wyklucza potrzebę dodatkowego<br />

smarowania węzłów tarcia w okresie użytkowania <strong>maszyn</strong>y (pomiędzy<br />

remontami). Węzły tarcia, najczęściej łożyska toczne, są przez<br />

producenta <strong>maszyn</strong>y, zespołu lub wytwórcę samych łożysk tocznych,<br />

nasmarowane na cały okres ich późniejszej <strong>eksploatacji</strong>.<br />

175

Przykład<br />

realizacji fazy<br />

rozruchowej<br />

łożyska<br />

tocznego<br />

pracującego z<br />

prędkością<br />

obrotową<br />

3000 obr/min<br />

176

Przykłady łożysk tocznych o budowie zamkniętej typu ZZ, stosowanych<br />

w łożyskowaniu silników, sprzętu AGD (np. bębny pralek) nie<br />

wymagających troski użytkownika o ich dosmarowywanie.<br />

177

Przykłady łożyskowych zespołów<br />

wrzecionowych nasmarowanych<br />

smarem plastycznym na cały okres ich<br />

<strong>eksploatacji</strong> oraz przyrost temperatury<br />

w przedniej podporze w funkcji<br />

prędkości obrotowej wrzeciona<br />

(współczynnika szybkobieżności)<br />

178

Jeżeli konstrukcja węzła<br />

tarcia, warunki jego<br />

pracy lub właściwości<br />

samego smaru nie<br />

zapewniają pożądanej<br />

trwałości, to konieczne<br />

jest dosmarowywanie.<br />

O potrzebie i częstotliwości dosmarowywania decyduje wielkość i<br />

prędkość obrotowa łożyska, jego konstrukcja (współczynnik k t ) i rodzaj<br />

smaru. Wykres powyżej informuje poglądowo jaką trwałość mają<br />

wielofunkcyjne smary litowe i smary syntetyczne.<br />

179

Rodzaj łożyska k t<br />

Rodzaj łożyska k t<br />

kulkowe jednorzędowe 0,9-1,1 walcowe jednorzędowe 1,8-2,3<br />

kulkowe dwurzędowe 1,5 walcowe dwurzędowe 2<br />

k. skośne jednorzędowe 1,6 walcowe pełne (bez koszyka) 25<br />

k. skośne dwurzędowe 2 walcowe wzdłużne 90<br />

k. skośne wrzecionowe α=15° 0,75 igiełkowe 3,5<br />

k. skośne wrzecionowe α=25° 0,9 stożkowe 4<br />

kulkowe czteropunktowe 1,6 baryłkowe 10<br />

kulkowe wahliwe 1,3-1,6 baryłkowe wahliwe bez prowadz. 7-9<br />

kulkowe wzdłużne 5-6 baryłkowe wahliwe z prowadz. 9-12<br />

k. wzdłużno-skośne dwurzędowe 14<br />

Wartości współczynnika k t do określenia iloczynu k t nd m dla wyznaczenia<br />

trwałości smaru z poprzedniego rysunku.<br />

180

Zasada pracy układu<br />

smarowania mgłą<br />

olejową<br />

Powietrze płynące<br />

przez zwężkę (dyszę<br />

Venturiego) zasysa<br />

olej ze zbiornika i<br />

rozbija go ma małe<br />

lotne krople, transportowane<br />

do punktów<br />

smarowania.<br />

Metoda ta była tępiona z uwagi na zanieczyszczanie środowiska, obecnie<br />

wadę tę usunięto i metoda ponownie przeżywa rozkwit.<br />

181

Przykład<br />

zastosowania<br />

układu<br />

smarowania<br />

mgłą olejową<br />

do<br />

smarowania<br />

różnych<br />

węzłów tarcia<br />

182

Smarowanie powietrznoolejowe<br />

(p-o)<br />

Jest to młoda technika, często<br />

błędnie utożsamianą ze smarowaniem<br />

mgłą olejową. Wspólne<br />

obu technikom jest jednak tylko<br />

to, że mogą funkcjonować z<br />

pomocą sprężonego powietrza.<br />

Na tym jednak podobieństwo się<br />

kończy, a pozostają istotne<br />

różnice. Schemat klasycznej<br />

struktury takiego układu pokazano<br />

na rys. obok<br />

183

Zasada pracy takiego układu polega na tym, że przepływające w sposób<br />

ciągły w przewodach powietrze, „ciągnie” olej podawany okresowo, w<br />

niewielkich ilościach, do przewodów rozprowadzających układu. Olej<br />

ten wolno, nie mieszając się po drodze z powietrzem, przepływa po<br />

ściankach rurek, w kierunku dyszy<br />

wylotowej, gdzie dociera w formie<br />

mniej lub bardziej równomiernej<br />

mikrostrugi, rozbijanej w dyszy na<br />

nielotne mikrokrople, kierowane na<br />

smarowane powierzchnie. Fundamentalne<br />

znaczenie dla poprawnego<br />

dozowania ma niezawodne działanie<br />

zaworów zwrotnych, (rys. obok).<br />

184

Do zasadniczych zalet smarowania p-o, pozytywnie odróżniającą tą<br />

technikę od smarowania mgłą olejową, należy zaliczyć to, że:<br />

- nie generuje lotnych cząstek oleju i nie zanieczyszcza środowiska,<br />

- umożliwia 10-krotne zmniejszenie zużycia oleju,<br />

- olej dopływa do punktów smarowania w formie quasiciągłej<br />

mikrostrugi,<br />

- układ jest prosty w konstrukcji oraz w montażu,<br />

- sterowanie i nadzorowanie układu można realizować z dowolnym<br />

stopniem automatyzacji.<br />

Koszt inwestycyjny techniki smarowania p-o jest porównywalny z<br />

kosztem zakupu układów do smarowania mgłą olejową. Koszt<br />

eksploatacyjny natomiast jest niższy, co wynika zarówno z oszczędności<br />

oleju jak i mniejszego zużycia sprężonego powietrza.<br />

185

Młoda technika smarowania<br />

p-o znalazła ona już szerokie<br />

zastosowanie do smarowania<br />

węzłów tarcia w <strong>maszyn</strong>ach<br />

jak i do wspomagania procesów<br />

technologicznych.<br />

Historycznie zastosowanie<br />

tej techniki miało miejsce w<br />

branży hutniczej, na<br />

początku lat 70-tych, do<br />

smarowania łożysk tocznych,<br />

pracujących w klatkach<br />

walcarek hutniczych. Powyżej czop walca walcarki, łożyska smarowane<br />

olejem doprowadzanym techniką p-o. 186

Przykład<br />

modernizacji<br />

układu<br />

smarowania<br />

impulsowego<br />

połączonego z<br />

techniką<br />

smarowania<br />

powietrznoolejowego<br />

187

W tym układzie smarowania<br />

p-o występuje<br />

dwuprzewodowa<br />

sieć magistralna I i II<br />

co pozwala napędzać<br />

okresowo lokalne<br />

pompy dozujące<br />

(przewód I), czerpiące<br />

olej z różnych<br />

zbiorników. Takie rozwiązanie<br />

pozwala na<br />

stosowanie w jednym<br />

układzie różnych rodzajów oleju, dobranych do potrzeb określonej<br />

grupy punktów smarowania.<br />

188

Smarowanie natryskowe jest<br />

znane i stosowane do smarowania<br />

otwartych przekładni zębatych<br />

lub łańcuchowych oraz<br />

jako smarowanie wspomagające<br />

procesy technologiczne.<br />

Smarowanie<br />

natryskowe to odmiana<br />

smarowania p-o,<br />

charakteryzującego się<br />

tym, że zarówno środek<br />

smarowy, (olej lub<br />

smar plastyczny), jak i powietrze dostarczane są do punktów smarowania<br />

okresowo, a nie w sposób ciągły.<br />

189

Techniki komputerowo regulowanego i nadzorowanego smarowania<br />

Komputerowe sterowanie pracą <strong>maszyn</strong> stworzyło dogodne warunki do<br />

racjonalizacji stosowanych technologii ich smarowania. Złożony cykl pracy<br />

oraz złożona budowa nowoczesnych <strong>maszyn</strong> sprawiają, że występuje w nich<br />

zazwyczaj kilka układów smarowania i zróżnicowane, pod względem<br />

zapotrzebowania na olej, grupy węzłów tarcia.<br />

Niektóre węzły tarcia, np. układy prowadnicowe zwykle nie pracują<br />

równocześnie, niektóre spełniają rolę połączenia spoczynkowego. Smarowanie<br />

takich połączeń jest wtedy bezsensowne. Coraz częściej problem ten<br />

rozwiązuje się przez sterowanie elementami układu smarowania impulsowego,<br />

z wykorzystaniem ogólnego, komputerowego programu sterowania obrabiarką.<br />

Można sterować odpowiednimi elektrozaworami, blokującymi lub<br />

aktywizującymi wybrane fragmenty centralnego układu smarowania<br />

impulsowego. Taki sposób smarowania prowadnic od lat stosuje firma<br />

DECKEL produkująca frezarki.<br />

190

Energetyczne aspekty smarowania<br />

W każdym węźle tarcia występuje rozpraszanie (dyssypacja) energii,<br />

czyli zamiana energii mechanicznej na energię cieplną. Na dyssypację tę<br />

składa się wiele zjawisk przyczynowych, a straty energetyczne mogą<br />

być spowodowane:<br />

- stratami histerezy zarówno plastycznego jak i sprężystego odkształcania<br />

styku, pod wpływem obciążenia przenoszonego przez współpracujące<br />

ze sobą elementy,<br />

- pokonywaniem sił adhezji przeciwstawiających się względnemu<br />

ruchowi stykających się w węźle powierzchni,<br />

- stratami histerezy wynikającej ze sprężania i rozprężania środka<br />

smarującego, rozgraniczającego współpracujące ze sobą powierzchnie,<br />

- koniecznością pokonywania sił ścinania w warstwie filmu smarnego,<br />

występujących podczas względnego ruchu smarowanych powierzchni. 191

Zależność<br />

nagrzewania<br />

się łożyskowego<br />

węzła<br />

wrzecionowego<br />

w zależności<br />

od<br />

warunków<br />

smarowania<br />

Kilkudziesięciogodzinna przerwa w smarowaniu kroplowym dwurzędowego<br />

łożyska walcowego NN3018K prowadziła do znacznego obniżenia<br />

przyrostu temperatury jego pracy do poziomu jaki występował przy<br />

stosowaniu smarowania wielofunkcyjnym smarem plastycznym ŁT4S2.<br />

W racjonalnym smarowaniu tkwią zatem duże rezerwy.<br />

192

Pod koniec lat 50-tych ubiegłego<br />

wieku Palmgren opublikował wykres<br />

jak obok na rys. Przedstawia on<br />

związek między ilością oleju, przepływającego<br />

przez poprzeczne łożysko<br />

kulkowe, a oporami ruchu i<br />

temperaturą pracy. Szczególnie wymowne<br />

są wyniki badań Schemela z<br />

łożyskami stosowanymi do wrzecion<br />

obrabiarek. Badania te dały wyniki,<br />

przedstawione w bezwymiarowym<br />

ujęciu względnym na kolejnym<br />

rysunku.<br />

193

Środek smarowy w czasie pracy łożyska<br />

tocznego podlega ciągłemu procesowi<br />

sprężania i rozprężania, wywołanemu<br />

przez przetaczające się względem bieżni<br />

elementy toczne. Procesowi temu towarzyszy<br />

zamiana energii mechanicznej na<br />

cieplną. Wielkość strat energii zależy od<br />

grubości filmu, ponieważ ona określa<br />

ilość oleju podlegającego ustawicznemu<br />

sprężaniu i rozprężaniu w stykach EHD,<br />

w których ciśnienia dochodzą do setek,<br />

a nawet tysięcy MPa.<br />

194

Przykłady energetycznych efektów<br />

skąpego smarowania<br />

Celowość stosowania smarowania skąpego<br />

jest uzasadniona nie tyle oszczędnością<br />

środków smarowych, co oszczędnością<br />

energii, wynikającą ze zwiększenia<br />

sprawności skąpo smarowanych<br />

łożysk tocznych, sprzęgieł i przekładni<br />

zębatych, w szczególności wysokoobrotowych<br />

układów napędowych.<br />

Przykład efektów racjonalnego<br />

smarowania łożysk tocznych –<br />

walcowych poprzecznych i<br />

kulkowych wzdłużnych<br />

195

Sprzęgła<br />

Nieuzasadnione w wielu przypadkach jest również, a pomimo to<br />

zalecane przez producentów wielopłytkowych sprzęgieł ciernych, obfite<br />

ich smarowanie, przez podawanie oleju na płytki sprzęgła od środka<br />

poprzez drążony wał, na którym są one osadzone. Celem takiego<br />

smarowania jest przede wszystkim chłodzenie trących się powierzchni<br />

sprzęgła. W rzeczywistości skuteczność chłodzenia jest niewielka,<br />

natomiast obfite ich smarowanie jest przyczyną zwiększonych strat<br />

mocy. Sprzęgła w <strong>maszyn</strong>ie mogą pracować jako załączone, kiedy<br />

przenoszą moment obrotowy, lub jako rozłączone. Analiza układu<br />

kinematycznego z następnego rysunku prowadzi do wniosku, że<br />

zewnętrzna i wewnętrzna część rozłączonego sprzęgła mogą obracać się<br />

w przeciwnych kierunkach, co zwiększa względną prędkość ich ruchu.<br />

196

197

Wymowne wyniki wpływu „obfitości” smarowania sprzęgieł na straty<br />

mocy w układzie napędowym przedstawiono na poprzednim rysunku<br />

obok schematu kinematycznego tokarki. W konkretnym przypadku<br />

zastosowanie obfitego smarowania odśrodkowego („chłodzenia”)<br />

sprzęgieł „1” i „2” oraz hamulca wielopłytkowego, w napędzie<br />

wrzeciona tokarki, powodowało straty energetyczne na wale sprzęgłowym<br />

„1-1a” rzędu 1900W, a w konsekwencji silne nagrzewanie się<br />

wrzeciennika. Po odcięciu dopływu oleju starty mocy w sprzęgłach<br />

osadzonych na tym wale spadły do 100 W. Gdy zastosowano<br />

smarowanie („chłodzenie”) przez polewanie olejem sprzęgieł i hamulca<br />

z zewnątrz, zmierzone straty wynosiły zaledwie 150W. Ten przykład<br />

świadczy wymownie jak wielkie rezerwy tkwią w technikach<br />

smarowania skąpego.<br />

198

Wpływ smarowania na straty energii w przekładniach zębatych<br />

Przekładnie zębate stanowią najliczniejszą, po łożyskach tocznych,<br />

grupę wewnętrznych źródeł ciepła w wielu <strong>maszyn</strong>ach. Sposób<br />

smarowania kół zębatych ma istotny wpływ na sprawność energetyczną<br />

przekładni. Składnikami bilansu strat, zależnymi od smarowania, będą:<br />

- dyssypacja energii w warstwie oleju w szczelinach międzyzębnych,<br />

- praca związana z wypieraniem oleju z przestrzeni międzyzębnej,<br />

- praca przyśpieszania i odwirowania oleju przez obracające się koła,<br />

- praca związana z pokonywaniem oporów brodzenia (smarowania<br />

zanurzeniowe).<br />

W badaniach eksperymentalnych zebrano przekonywujące wyniki,<br />

wskazujące na możliwość znacznego ograniczenia hydrodynamicznych<br />

strat energetycznych, przez stosowanie skąpego smarowania przekładni<br />

wysokoobrotowych co obrazuje rysunek poniżej..<br />

199

Na wykresach obok pokazano związki<br />

między momentem oporowym Mo,<br />

zmierzonym przy pracy przekładni bez<br />

obciążenia, a warunkami smarowania, na<br />

które jak widać, wyraźny wpływ ma<br />

także prędkość obwodowa i ilość oleju<br />

doprowadzanego na wejście zębów w<br />

zazębienie. Analiza części b) rysunku<br />

wskazuje, że zmniejszenie ilości oleju<br />

podawanego na wejściu, z 2 dm 3 /min do<br />

0,125 dm 3 /min przyczynia się do ponad<br />

dziesięciokrotnego obniżenia oporów<br />

ruchu pary kół zębatych.<br />

200

logo

products

Resources

Company

Terms of service
Privacy policy
Cookie policy
Cookie settings
Imprint
Change language
Made with love in Switzerland
© 2024 Yumpu.com all rights reserved

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!