Обеспечение эксплуатационной надежности средств производства на предприятиях потребительской кооперации. Дефектация деталей. Повышение надежности элементов физическими методами.

Надежность — это комплексное свойство, которое состоит из ряда относительно самостоятельных свойств, характеризующих безотказность, долговечность, ремонтнопригодность, сохраняемость.

Надежность обеспечивает техническую возможность использования изделия по назначению в нужное время и с требуемой эффективностью.

В зависимости от назначения объекта (степени его сложности) могут быть доминирующими отдельные свойства или их совокупность. Количественная оценка одного или нескольких указанных свойств представляет показатель надежности технических (производственных) систем (объектов). Надежность оборудования проявляется в реальных условиях его непрерывного или периодического использования по назначению с расходованием технического ресурса.

Прогнозирование надежности оборудования осуществляют на этапах:

проектирования;

изготовления опытного образца или установочной серии;

эксплуатации и модернизации оборудования серийного производства.

Количественную надежность оборудования оценивают посредством единичных или комплексных показателей; выбор их зависит от особенностей и интенсивности эксплуатации оборудования, а также от последствий отказов — событий, заключающихся в нарушении его работоспособности.

Работоспособность оборудования — это состояние, при котором оно способно устойчиво выполнять заданные функции, сохраняя значение заданных (основных) выходных параметров.

Оборудование может выполнять заданные функции постоянно (с перерывами на ремонт) и периодически по заявке — команде, даваемой вручную персоналом (при упаковке готовой продукции) или автоматически под воздействием чувствительных элементов (датчиков).

Исправность — состояние оборудования, при котором оно соответствует как эксплуатационно-техническим параметрам, предопределяющим нормальное выполнение заданных функций, так и эргономическим, эстетическим, обеспечивающим оптимальные условия труда.

Переход из исправного в неисправное, из работоспособного в неработоспособное состояние происходит в результате повреждения или отказа.

Повреждение — это событие, заключающееся в нарушении исправности оборудования или его элементов из-за влияния внешних воздействий, интенсивность которых было выше заданных параметров. Если причиной нарушения работоспособности будет существенное повреждение, то оно равносильно отказу. Со временем несущественное повреждение может становиться существенным, обусловливая отказ.

Последствием отказа может быть авария или экономический ущерб, обусловленный работой оборудования на пониженных режимах и с ухудшенными выходными параметрами, а также необходимостью прекратить функционирование оборудования для устранения причин отказа.

Безотказность — это свойство оборудования непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторого периода времени или некоторой наработки; она характеризуется вероятностью того, что в пределах заданной наработки отказ не произойдет.

К снижению работоспособности оборудования приводят: недостатки конструктивного характера (неудачная компоновка сборочных единиц, незащищенность их от действия влаги и тепла, абразивной пыли и агрессивных сред, несовершенство смазочной системы);

технолого-машино-строительные недостатки, приводящие к снижению надежности из-за применения недоброкачественных материалов, наличия в них скрытых дефектов;

нарушение технологии монтажа и наладки оборудования; несовершенная организация и ведение эксплуатации, низкое качество технического обслуживания и ремонта оборудования, допущенные отклонения от нормальных режимов его применения.

Один и тот же объект, в зависимости от условий и этапа эксплуатации, может быть как восстанавливаемым, так и невосстанавливаемым, если дальнейшее его применение из-за предельного состояния должно быть прекращено.

Долговечность — это свойство оборудования сохранять работоспособность до наступления предельного состояния, при установленной системе технического обслуживания и ремонта.

Предельное состояние оборудования — состояние, при котором его дальнейшая эксплуатация должна быть прекращена. Различают:

предельное состояние оборудования, при котором его применение по назначению следует прекратить из-за невозможности эффективного функционирования оборудования; при этом и капитальный ремонт не может обеспечить необходимое восстановление работоспособности или его проведение требует значительных затрат материально-технических, трудовых и финансовых ресурсов;

предельное состояние, при котором работоспособность может быть восстановлена лишь в результате капитального ремонта;

предельное состояние, наступление которого обусловлено моральным износом, в связи с появлением более эффективного оборудования данного эксплуатационного назначения (здесь необходимо помнить и практика подтверждает, что моральный износ машин на рынке мини-мельниц налицо, ввиду наличия более прогрессивного оборудования аналогичного назначения).

Технический ресурс (или, коротко, ресурс) и срок службы, характеризуя долговечность оборудования, является соответственно его наработкой и календарной продолжительностью эксплуатации от начала (или от капитального ремонта) и до достижения предельного значения любого выходного параметра, или до списания по техническому состоянию. Показатели, измеряемые календарной продолжительностью эксплуатации, учитывают процессы, которые развиваются во времени и не зависят от наработки.

Необходимость увеличения долговечности оборудования диктует не только неуклонное повышение требований к непрерывности его действия, но и значительная трудоемкость ремонта.

Ремонтопригодность оборудования значительно влияет на безотказность и долговечность, а также на эксплуатационные и экономические показатели. От ремонтопригодности зависят: продолжительность плановых и нерегламентированных ремонтов, затраты на ремонтное, профилактическое обслуживание и, как следствие, суммарный ресурс и срок службы.

Ремонтопригодность — свойство оборудования, заключающееся в его приспособленности к предотвращению и обнаружению причин возникновения отказов и повреждений, а также к устранению их последствий, путем технического обслуживания и ремонтов.

Поддержание высокого уровня надежности оборудования в эксплуатации базируется на:

создании благоприятных условий функционирования оборудования (рациональной интенсивности загрузки, оптимальных кинематического и динамического режимов, высокой эффективности действия рабочих органов), т.е. устойчивости заданного режима работы;

передовой культуре обслуживания оборудования профессионально квалифицированным персоналом;

организации действенного контроля за техническим состоянием оборудования;

планомерном проведении профилактических и восстановительных ремонтов.

Реализация таких принципов позволяет существенно повысить уровень интенсивного и экстенсивного использования сопряженного оборудования в поточно-технологических линиях.

Важен срок гарантии — период, в течение которого завод- изготовитель гарантирует потребителю, что оборудование, при соблюдении правил технической эксплуатации, будет функционировать с установленной эффективностью и безотказностью.

Материально-техническое обеспечение базируется на системе ЗИП (3 - запасные части; И - инструменты; П - принадлежности). Ее образуют:

запас сменных деталей и сборочных единиц: основные и вспомогательные ремонтные материалы; инструменты, инвентарные принадлежности, приспособления.

Система ЗИП предусматривает составление каталога деталей и сборочных единиц, применяемых в оборудовании определенных типов и моделей. Он должен содержать:

сведения о количестве, взаимозаменяемости, конструктивных особенностях и материале деталей, а также сборочных единиц;

нормы расхода сменных частей по видам ремонта и в течение определенного срока эксплуатации.

Дефектация необходима для выявления у деталей эксплуатационных дефектов, возникающих в результате изнашивания, коррозии, усталости материала, а также из-за нарушений режимов эксплуатации.
В результате трения и изнашивания деталей - изменяются их геометрические параметры, шероховатость рабочих поверхностей и физико-химические свойства поверхностных слоев материала, а также возникают и накапливаются усталостные повреждения.
Под изменением геометрических параметров деталей понимают изменение их размеров, формы и взаимного расположения поверхностей. К нарушениям формы относят: неплоскостность, непрямолинейность, овальность, конусность и др., а к отклонениям взаимного расположения поверхностей - непараллельность плоскостей и осей вращения поверхностей, торцовое и радиальное биение, несоосность и т.д.
Усталостные повреждения нарушают сплошность материала, способствуют возникновению микро- и макротрещин, выкрашиванию металла и излому деталей.
Изменения физико-химических свойств материала приводит к нарушению структуры материала, а также уменьшению или увеличению твердости, прочности, коэрцитивной силы ферромагнитных материалов и др.
Нарушение режимов эксплуатации и правил могут приводить к схватыванию трущихся поверхностей, короблению деталей в результате перегрева или деформации под действием механической нагрузки, возникновению трещин, облому фланцев креплений и др.
В процессе ремонта машины проводится 3-х ступенчатая дефектация, завершающаяся оформлением окончательной ведомости дефектов.
Предварительная дефектация - операция перед остановкой оборудования на ремонт.
При разборке проводится поузловая, а затем и подетальная дефектация.
Цель предварительной - выяснение наиболее вероятных мест нарушения правильности сопряжения сборочных единиц и деталей. При поузловой дефектации выявляются отклонения узлов от заданного взаимоположения.
При подетальной дефектации определяется возможность повторного использования деталей и характер требуемого ремонта.
Степень годности деталей к повторному использованию или восстановлению устанавливают по технологическим картам на дефектацию. В них указаны: краткая техническая характеристика детали (материал, вид термической обработки, твердость, нормальные размеры, отклонение формы и взаимного расположения поверхностей), возможные дефекты и способы их устранения, методы контроля, допустимые без ремонта и предельные размеры. Оценку проводят сравниванием фактических геометрических параметров деталей и других технологических характеристик с допустимыми значениями.
Нормальными называют размеры и др. технические характеристики деталей, соответствующие рабочим чертежам.
Допустимыми называют размеры и другие технические характеристики детали, при которых она может быть поставлена на машину без ремонта и будет удовлетворительно работать в течение предусмотренного межремонтного периода.
Предельными называют выбраковочные размеры и другие характеристики детали.
Часть деталей с размерами, превышающими допустимые для ремонта, могут быть годными в соединении с новыми (запасными частями) или восстановленными. Поэтому в процессе контроля их сортируют на три группы:
1) детали, имеющие износ в пределах допуска и годные для повторного использования без ремонта;
2) детали с износом выше допуска, но пригодные к ремонту;
3) детали с износом выше допуска и непригодные к ремонту.
Детали первой группы рекомендуется маркировать белой краской, второй - зелёной или жёлтой, а третьей - красной.
У деталей обычно контролируются только те параметры, которые могут изменяться в процессе эксплуатации машины. Многие из них имеют несколько дефектов, каждый из которых требует проверки. Для уменьшения трудоемкости дефектации необходимо придерживаться той последовательности контроля, которая указана в технологических картах, где вначале приведены наиболее часто встречающиеся дефекты.
Методы контроля геометрических параметров деталей.
При дефектации используют следующие методы измерения: абсолютный, когда прибор показывает абсолютное значение измеряемого параметра, и относительный – отклонение измеряемого параметра от установленного размера. Искомое значение может отсчитываться непосредственно по прибору (прямой метод) и по результатам измерения другого параметра (косвенный метод). Например, в ротаметре, чтобы установить размер отверстия, надо применять зависимость между зазором и расходом воздуха.
По числу измеряемых параметров методы контроля делятся на дифференциальные и комплексные. При первом измеряют значение каждого параметра, а при втором – суммарную погрешность отдельных геометрических размеров изделия. (Например, определение степени годности подшипников качения по радиальному зазору). Изменение последнего связано с износом беговых дорожек внутреннего и наружного колец, а также элементов качения (шариков, роликов).
Если измерительный элемент прибора непосредственно соприкасается с контролируемой поверхностью, то такой метод называют контактным, а если нет – бесконтактным.
Наиболее часто применяют следующие средства измерения: калибры, универсальный измерительный инструмент и специальные приборы.
Калибры – это бесшкальные измерительные инструменты для контроля отклонений размеров, формы, и взаимного расположения поверхностей деталей без определенного численного значения измеряемого параметра. Наиболее часто используют предельные калибры, ограничивающие предельные размеры деталей и распределяющих их на три группы: годные, подлежащие восстановлению и негодные.

Основными конструктивными направлениями повышения надежности машин являются: оптимизация конструктивных схем машин (снижение числа составных частей и повышение вероятности их безотказной работы); выбор долговечных материалов деталей и их рациональное сочетание в парах трения; обеспечение надлежащей конфигурации деталей (особенно в местах расположения галтелей, канавок и надрезов с целью снижения концентрации напряжений при воздействии динамических и циклических нагрузок) и достаточной жесткости и устойчивости к вибрациям базовых деталей машин; обеспечение надлежащей герметизации подвижных и неподвижных соединений деталей машин; создание оптимальных условий работы пар трения (нагрузка, скорость) для наименьших потерь на трение; обеспечение оптимальных температурных режимов работы соединений и агрегатов, а также надежной смазки трущихся поверхностей; создание эффективных устройств очистки воздуха, топлива и масел; резервирование отдельных составных частей машин и др.

Основными технологическими направлениями повышения надежности являются: обеспечение необходимой точности изготовления деталей; обеспечение оптимального качества рабочих поверхностей (шероховатость, волнистость и др.); повышение износостойкости, статической и циклической прочности деталей термической обработкой; упрочнение деталей химико-термической обработкой (цементация, азотирование и др.): упрочнение деталей поверхностным пластическим деформированием (обкатка или раскатка шариками и роликами, алмазное выглаживание, чеканка, дробеструйная обработка); нанесение на рабочие поверхности деталей машин износостойких покрытий (наплавка твердых сплавов, нанесение хромовых покрытий гальваническим методом и др.); установка втулок, колец и вставок из износостойких материалов; проведение искусственного старения чугунных деталей (блоки цилиндров, головки цилиндров, корпуса задних мостов и коробок передач); статическая и динамическая балансировка деталей и сборочных единиц; повышение точности сборки и качества окраски агрегатов и машин в целом.

Основные эксплуатационные направления повышения надежности.

Качественная обкатка новых и отремонтированных машин в хозяйстве. В процессе правильной эксплуатационной обкатки в течение 30...60 ч постепенно уменьшается шероховатость поверхности, снижается высота микронеровностей, волнистость, увеличивается фактическая площадь контакта сопрягаемых деталей. В результате резко уменьшаются удельные нагрузки, коэффициент трения, интенсивность изнашивания, повышается долговечность деталей и соединений.

Организация качественного технического обслуживания и создание для его проведения необходимой материальной базы. Высокие показатели надежности машин характерны для хозяйств с высокой степенью организации учета наработок машин, соблюдающих периодичность технических обслуживании, качественно выполняющих все операции технического обслуживания, располагающих стационарными пунктами технического обслуживания и звеньями мастеров-наладчиков, применяющих моечное, смазочное, диагностическое и регулировочное оборудование, средства механизации.

Внедрение в техническую эксплуатацию машин диагностирования, что позволит уменьшить простои тракторов на устранении отказов и неисправностей в 1,5... 2 раза, сократить затраты на ремонт в 1,3... 1,5 раза, повысить ресурс машин.

Соблюдение оптимальных режимов работы машин. Износы, безотказность и долговечность машин зависят от режимов их работы. Особенное влияние на надежность оказывает тепловой режим работы агрегатов. Пуск нспрогрстого двигателя и работа при пониженной температуре увеличивают износ его основных деталей в несколько раз.

На работу двигателя отрицательно влияет и перегрев, при котором наблюдается форсированный износ деталей. При повышении температуры охлаждающей жидкости до 115°С суммарный износ увеличивается в 1,5 раза по сравнению с износом при нормальном тепловом режиме.

На износ деталей машин оказывает влияние величина и характер нагрузки, скоростной режим. При неустановившихся нагрузках и скоростных режимах работы интенсивность изнашивания верхних поршневых колец повышается в 2,5...3,5 раза, поршней — в 1,2... 2,5 раза.

Соблюдение рекомендаций заводов-изготовителей по применению топлива и смазочных материалов. Так, износ деталей дизелей зависит от цетанового числа дизельного топлива. При его снижении с 68 до 31 увеличивается износ гильз цилиндров почти в 2 раза.

Еще большее влияние на износ деталей и долговечность машин оказывают смазочные материалы.

Контроль и обеспечение достаточной герметизации агрегатов и механизмов машин. В связи с тем, что при нарушении герметизации во внутренние полости агрегатов из окружающей среды попадает воздух, содержащий абразивные частицы, то герметизации следует уделять особое внимание. При подсосе 1 % нефильтрованного воздуха интенсивность изнашивания верхних поршневых колец увеличивается в 4 раза.