PREZENTACJAi remontów maszyn
Prowadzcy wykad: Cz I - Dr in. Marek Myczak – I-16 (pok.
B-8, tel.320-38-17 )
[email protected]
Cz II - Dr in. Zbigniew WASIAK- I-24, (pok. 2.15, tel. 320-27-81),
[email protected]
2
Tematyka wykadu: Cz I 1. Pojcie eksploatacji technicznej. 2.
Prakseologiczne i systemowe ujcie eksploatacji. 3. Proces
eksploatacji. 4. Stan techniczny, zmienno parametrów
stanu technicznego. 5. Uszkodzenie, definicje, klasyfikacje. 6.
Naprawialno obiektów technicznych.
3
4
• wyzyskiwanie, przywaszczanie zysków z cudzej pracy (eksploatacja
niewolników),
• etap istnienia obiektu technicznego po wyprodukowaniu i
przekazaniu odbiorcy do chwili kasacji (zomowania),
• uytkowanie i obsugiwanie obiektów technicznych zgodnie z ich
przeznaczeniem.
Eksploatacja jest obszarem dziaania polegajcym na wykorzystaniu
funkcji maszyn, urzdze i innych obiektów technicznych lub
dziaaniami zwizanymi z utrzymaniem i przywracaniem ich do stanu
pozwalajcego na spenianie ich funkcji.
5
• Obiektem moe by dowolna cz skadowa, element, przyrzd, podsystem,
jednostka funkcjonalna, urzdzenie lub system, które mog by
rozpatrywane indywidualnie.
• Obiekt moe by naprawialny (obiekt, który moe by naprawiony po
wystpieniu uszkodzenia) lub nienaprawialny (obiekt, który nie moe
by naprawiony po wystpieniu uszkodzenia).
• Sposób dziaania obiektu (sposób funkcjonowania) okrela zbiór
wszystkich moliwych funkcji wypenianych przez obiekt.
• Funkcja lub zespó funkcji, których wypenienie przez obiekt jest
niezbdne w celu wykonania danej usugi (zbioru funkcji oferowanych
uytkownikowi) nazywana jest funkcj wymagan.
6
koncepcja spenienia potrzeby, dobór cech konstrukcyjnych (posta
konstrukcyjna i ukad wymiarów)
realizacja celów
Eksploatacja (wg PN-82/N-04001) jest to: zespó celowych dziaa
organizacyjno-technicznych i ekonomicznych ludzi z obiektami
technicznymi oraz wzajemne relacje wystpujce midzy nimi od chwili
przejcia obiektu do wykorzystania zgodnie z przeznaczeniem a do
jego likwidacji.
8
• Eksploatacja matematyczna - modelowanie matematyczne zjawisk
eksploatacyjnych; modele decyzyjne, programowanie, cybernetyka,
teoria systemów.
• Eksploatacja do wiadczalna - badanie eksperymentalne zjawisk
zachodzcych podczas eksploatacji; teoria eksperymentu, praktyczne
modele decyzyjne, symulacja cyfrowa.
• Eksploatacja techniczna - modelowanie fizyki zjawisk
eksploatacyjnych.
9
• teoria degradacji (modelowanie zjawisk starzeniowych w obiektach
o dugim czasie eksploatacji),
• tribologia (obserwacje i modelowanie procesów zuycia, smarowanie,
materiay smarne),
• diagnostyka techniczna (okrelanie i przewidywanie stanu
technicznego obiektu),
• niezawodno obiektów i systemów technicznych (modelowanie
uszkodze, badanie i ocena niezawodnoci, wpyw warunków otoczenia na
eksploatacj, ocena czowieka w systemie technicznym),
• bezpieczestwo w systemie technicznym (metody identyfikacji
zagroe, analizy, oceny i akceptacji ryzyka, zarzdzanie
bezpieczestwem, wpyw zachowa czowieka na zagroenia w systemie
technicznym).
10
ACUCH DZIAANIA: = <x, y, z> x - podmiot dziaania (kady obiekt
rzeczywisty, który bdc wiadomy celu moe inicjowa i podejmowa
dziaanie - czowiek), y - porednik dziaania (kady obiekt
rzeczywisty, który nadaje si do przekazywania dziaania - np.
pojazd, narzdzie), z - przedmiot dziaania (kady obiekt rzeczywisty,
na którym mona zlokalizowa dziaanie - pasaer, maszyna).
y zx
acuch dziaania jest acuchem u ytkowania jeli obiekt (maszyna,
urzdzenie) jest porednikiem dziaania:
u= <x, M, z>
o= <x, y, M>
12
acuch dziaania sprzgnity z otoczeniem tworzy UKAD DZIAANIA: U=
<, O>
y
x
penego przepywu)
22 mycie
S→T
gdzie: S- zbiór stanów procesu eksploatacji, T- zbiór czasów
procesu eksploatacji.
Stan procesu jest zbiorem wyrónionych, najistotniejszych parametrów
opisujcych system (obiekt).
S: C , ,…, .
Stany przebiegaj w czasie, natomiast zmiana stanu nastpuje w wyniku
zdarzenia.
18
1 1 1 0 0
0 1 1 1 0
1 1 1 1 1
0 0 0 1 1
1 1 0 0 1
ΠΠΠΠ=
20
Wyróniamy 2 stany ze wzgldu na funkcj obiektu: zdatno i niezdatno
Mona dalej dekomponowa: 2 podstany obsugiwania i 4 podstany
uytkowania. Kady z podstanów (stanów) moe by dalej dekomponowany w
zalenoci od celu analizy i dostpnych danych o czasach ich
realizacji
stan niezdatnoci stan zdatnoci
oczekiwanie na obsug
21
Przykadowymi stanami pracy dla pojazdu s: •stan zaadunku (adowanie
towaru, wsiadanie pasaerów), •stan jazdy ustalonej, •stan postoju w
ruchu wymuszonym (np. zatrzymanie przed sygnalizacja wietln na
skrzyowaniach), •stan rozadunku (wyadowanie towaru, wysiadanie
pasaerów).
l.p. nazwa stanu oznaczenie zmiennej
1 oczekiwanie na prac T11
2 dojazd/zjazd do miejsca zaadunku T12
3 postój w zaadunku/wyadunku T13
4 praca efektywna (np. jazda z adunkiem) T14
5 oczekiwanie na obsug T21
6 obsuga T22
Cykl pracy samochodu ciarowego o dopuszczalnej adownoci Q=5 Mg, z
uwzgldnieniem przebiegów i przewiezionych adunków. Odpowiednie
czasy trwania poszczególnych stanów zamieszczono w tabeli.
14
13
12
11
21
22
stan
warto skumulowana
oznacz. 1 2 3 4 5
1 oczekiwanie na prac T11 [h] 3 7 3 5 5 23
2 dojazd/zjazd do miejsca zaadunku T12 [h] 2 1 1 1 5
3 postój w zaadunku/wyadunku T13 [h] 3 2 2 2 9
4 praca efektywna (np. jazda z adunkiem)
T14 [h] 9 8 17
5 oczekiwanie na obsug T21 [h] 2 2
6 obsuga T22 [h] 8 4 12
7 przebieg pusty L12 [km] 43 18 8 21 91
8 przebieg z adunkiem L14 [km] 210 170 380
9 masa przewiezionego adunku Q [Mg] 4,6 3,8 8,4
24
1 czas pracy nieefektywnej TPNE=14 godz
2 czas pracy TP=31 godz
3 czas uytkowania (zdatnoci) TU=54 godz
4 czas obsugiwania (niezdatnoci) TO=14 godz
5 wskanik efektywnego wykorzystania czasu pracy keP=0,55
6 wskanik efektywnoci obsugiwania keN=0,86
7 wskanik gotowoci technicznej kg=0,74
8 praca przewozowa P=3192 tkm
9 rednia prdko techniczna VT=21,4 km/godz
10 rednia prdko eksploatacyjna VE=15,9 km/godz
11 wskanik wykorzystania przebiegu kL=0,81
12 wskanik dynamicznego wykorzystania adownoci kDQ=0,85
25
METODY ZARZADZANIA
METODY ZARZADZANIA
METODY ZARZADZANIA
32
33
METODY ZARZADZANIA
2 ZAKAD EKSPLOATACJI TRAMWAJÓW NR I UL. KAMIENNA 74
3 ZAKAD EKSPLOATACJI TRAMWAJÓW NR II UL. SOWIA SKA 16
4 ZAKAD EKSPLOATACJI TRAMWAJÓW NR IV UL. POWST. LSKICH 209
5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7 DZIA ZAMÓWIE I UMÓW ul. B. Prusa 75-79
35
METODY ZARZADZANIA
METODY ZARZADZANIA
Tramwaj w ruchu (sygnalizator wskazuje pooenie zwrotnicy i jej
blokad)
39
METODY ZARZADZANIA
METODY ZARZADZANIA
METODY ZARZADZANIA
METODY ZARZADZANIA
METODY ZARZADZANIA
smarujcych. Degradacja i starzenie izolacji (utlenianie).
Parowanie, wysychanie tworzyw sztucznych. Odgazowywanie.
Ograniczanie iloci ciepa (izolacja, chodzenie), rozdzielanie i
eliminowanie róde ciepa na etapie projektowania (róda ciepa:
maszyny cieplne, urzdzenia elektryczne i elektroniczne, tarcie,
ciepo otoczenia).
N is
Podgrzewanie, poprawa izolacyjnoci. Uycie lepszych materiaów
zapewniajcych odporno na nisk temperatur. Niska temperatura
najczciej jest efektem oddziaywania otoczenia (temperatura, dua
wysoko) lub nieodpowiedniej izolacji.
C ie
p ln
e o
b ci
en
Ogranicza lub eliminowa niedopasowanie wspóczynników rozszerzalnoci
cieplnej wspópracujcych elementów (staranny dobór materiaów).
Stosowa odpowiedni tolerancj. Zgodno wspóczynników rozszerzalnoci
cieplnej wspópracujcych elementów zapewnia ma wraliwo na
uszkodzenia cieplne.
50
y Nage rozszerzanie i kurczenie elementów moe powodowa: pkanie,
przebicia, uszkodzenia uszczelnie, zmiany parametrów.
Ogranicza lub eliminowa niedopasowanie wspóczynników rozszerzalnoci
cieplnej wspópracujcych elementów. Stosowa odpowiedni tolerancj.
Gradient wysokiej temperatury moe by destrukcyjny i zwykle wynika z
nagych przej obiektu midzy skrajnie rónymi warunkami
otoczenia.
U d
ar m
ec h
an ic
zn y
Oddziaywanie midzy elementami obiektu, cige odksztacanie wynikajce
z przecienia. Zmczenie.
Stosowa lepsze materiay (sztywniejsze i lejsze, jak tylko to
moliwe). Stosowa elementy tumice. Nadbudowa (obiekt) powinna by
sztywniejsza ni konstrukcja wsporcza. Stosowa sztywn podstaw, jeli
czstotliwo drga wasnych jest wysza ni 35 Hz. Przesya energi raczej
ni j tumi. Moe by wywoana na skutek bdów w transporcie,
nierównomiernoci napdu, w wyniku eksplozji czy wybuchów
51
Usztywni struktur mechaniczn, obnia momenty bezwadnoci, sterowa
czstotliwoci rezonansow (obniy/podnie w celu oddalenia od
czstotliwoci drga wasnych). Drgania wynikaj z niedopasowania
czstotliwoci drga wasnych z rezonansowymi. Niewaciwe elastyczne
zawieszenie moe nawet pogarsza skutki drga.
W ilg
o tn
Uszkodzenie izolacji organicznej (absorpcja wody i rozszerzalno).
Korozja. Intensyfikacja procesów chemicznych. Rozrost grzybów i
pleni.
Stosowa waciwe materiay odporne na wilgo. Stosowa pokrycia
ochronne. Materiay pochaniajce wilgo mog absorbowa SO2 lub inne
korozyjne substancje degradujce materiay konstrukcyjne.
W ys
o ki
e/ n
is ki
e ci
n ie
n ie
Zwikszy wytrzymao mech., zwikszy intensywno wentylacji. Stosowa
sprzt cinieniowy. Poprawi przepyw ciepa. Ograniczy uycie materiaów
organicznych. Waciwie izolowa urzdzenia wysokonapiciowe.
52
Stosowa filtry powietrza, hermetyczne uszczelnienia. Stosowa
pokrycia ochronne. Urzdzenia powinny by odporne na wnikanie maych
czstek w szczeliny, oyska, zcza. Urzdzenie powinno by odporne na
podmuchy piasku o granulacji 150-850 μm bez wpywu na ich wydajno,
niezawodno i obsugiwalno.
S p
ra y
so ln
W zetkniciu z wod mog si tworzy kwane/zasadowe roztwory.
Przypieszona korozja metali. Przypieszony efekt galwaniczny
spowinowaconych metali.
Stosowa pokrycia ochronne. Stosowa hermetyczne uszczelnienia. Unika
stosowania odmiennych metali (unikanie tworzenia ogniw). Sól jest
wysoko agresywn substancj chemiczn wystpujc w wodzie morskiej,
powietrzu i w glebie.
P ro
m ie
n io
53
KOSZTY UYTKOWANIA
KOSZTY KASACJI
Stan techniczny obiektu definiuje si zbiorem wartoci parametrów.
Zbiór C jest podzbiorem wszystkich parametrów opisujcych obiekt,
sporód których tylko cz jest wana z punktu widzenia opisu stanu
technicznego. Kryteriami wyboru parametrów s najwaniejsze w
eksploatacji cechy obiektu, do których zalicza si: spenienie
funkcji oraz bezpieczestwo. Parametry decydujce o funkcji i
bezpieczestwie mog by sklasyfikowane jako [Mil-Std 1629]:
krytyczne: decydujce o bezpieczestwie czowieka i rodowiska
naturalnego lub bezpowrotnej utracie obiektu, wane: znaczco
wpywajce na zdrowie czowieka i znaczne
obnienie funkcjonalnoci, maowane: nieznacznie, odwracalnie obniajce
funkcjonalno, nieistotne: nie wpywajce na bezpieczestwo i
funkcjonalno
obiektu. 54
[ ]1 1( ) ( ), ( ),..., ( )nC t c t c t c t=
55
t
1. rozerwanie, rozdarcie 17. zy, bdny rozruch 2. zgicie, zmicie 18.
niemono zatrzymania 3. wibracja, drganie 19. niemono uruchomienia
4. bdne wskazanie 20. niemono przeczenia
5. nie mono otwarcia 21. przedwczesne zadziaanie 6. nie mono
zamknicia 22. opónione zadziaanie 7. niepene otwarcie 23. bd
zasilania (zbyt mae) 8. niepene zamknicie 24. bd zasilania (zbyt
due) 9. wyciek, wypyw wewntrzny 25. bd na wyjciu (zbyt mae)
10. wyciek, wypyw zewntrzny 26. bd na wyjciu (zbyt due) 11.
przekroczenie granic tolerancji w gór 27. brak zasilania 12.
przekroczenie granic tolerancji w dó 28. brak na wyjciu 13. niepene
dziaanie 19. zwarcie elektryczne 14. przerywane, niepewne dziaanie
30. przerwa w obwodzie elektrycznym 15. "dziwne", nieoczekiwane
dziaanie 31. upyw prdu 16. brak pozycjonowania, nie
utrzymywanie ustalonej pozycji 32. inne wyjtkowe postaci uszkodze
mogce pojawi
si w odniesieniu do charakterystyk komponentu, jego wymaga i
wizów
63
−poziom zoonoci uszkodzonego obiektu, −relacje funkcjonalne,
−struktura niezawodnoci, −struktura bezpieczestwa,
2. faza zakóconego procesu eksploatacji
−parametry stanu (wielkoci geometryczne, wielkoci fizyczne, wasnoci
materiaowe, itp.), −wartoci krytyczne parametrów stanu, −czasy
przebywania w stanach: wymagane, rzeczywiste,
3. charakterystyka czstoci pojawiania si uszkodzenia
−czas do/midzy uszkodzeniami (wartoci liczbowe, rozkady
prawdopodobiestwa czasu do uszkodzenia), −intensywno
uszkodze,
4. charakterystyka czasu odnowy
64
6. rodzaj uszkodzenia −zamanie, zgicie, przebicie, zatarcie,
nadmierny luz, −brak ruchliwoci, nadmierna ruchliwo,
7. skutek uszkodzenia −zagroenie dla ludzi, rodowiska, −utrata
obiektu, −strata produkcji, −uszkodzenia wtórne innych
obiektów,
8. sposób odnowy −wymiana, −regeneracja, −regulacja, −naprawa
zoona,
9. koszt bezporedni i poredni zwizany z uszkodzeniem
−koszt utraty obiektu, −koszt utraty funkcji (koszt utraconej
produkcji, usugi, zaburzenie dziaania innych systemów).
65
• uszkodzenie cz ciowe (partial failure) - uszkodzenie powodujce
niezdolno obiektu do wypeniania niektórych, lecz nie wszystkich
wymaganych funkcji.
• uszkodzenie degradacyjne (degradation failure) - uszkodzenie,
które jest jed- noczenie uszkodzeniem stopniowym i uszkodzeniem
czciowym.
• uszkodzenie istotne (relevant failure) - uszkodzenie, które naley
wzi pod uwag przy interpretowaniu wyników bada lub eksploatacji
oraz obliczaniu wartoci wskaników niezawodnoci. Naley ustali
kryteria uwzgldniania omawianych uszkodze.
• uszkodzenie katastroficzne (cataleptic failure) - uszkodzenie
nage powodujce cakowit niezdolno obiektu do wypeniania wszystkich
wymaganych funkcji.
• uszkodzenie krytyczne (critical failure) - uszkodzenie,
stwarzajce zagroenie dla ludzi, pocigajce za sob znaczne straty
materialne lub inne niedopuszczalne skutki.
66
• uszkodzenie niekrytyczne (non-critical failure) - uszkodzenie,
nie stwarzajce zagroenia dla ludzi, nie pocigajce za sob znacznych
strat materialnych ani innych niedopuszczalnych skutków.
Nieuszkadzalno jest rozumiana jako zdolno obiektu do poprawnego
dziaania nie przerwanego uszkodzeniem. W sensie ilociowym
nieuszkadzalno moe by wyraona np. jako prawdopodobiestwo, e obiekt
bdzie dziaa bez uszkodzenia w okrelony sposób, w okrelonych
warunkach i w okrelonym.
• uszkodzenie pierwotne (primary failure) - uszkodzenie obiektu nie
spowodowane bezporednio ub porednio przez uszkodzenie lub niezdatno
innego obiektu.
• uszkodzenie starzeniowe (ageiag failure) - uszkodzenie, którego
prawdopodobiestwo wystpienia zwiksza si z upywem czasu jako wynik
procesów zachodzcych wewntrz obiektu.
67
• uszkodzenie systematyczne (systematic failure) - uszkodzenie o
okrelonej przyczynie, która moe by usunita tylko za pomoc
modyfikacji projektu, konstrukcji, procesu wytwarzania, sposobu
eksploatacji, dokumentacji obiektu lub in- nych istotnych
czynników. Obsuga remontowa bez modyfikacji zazwyczaj nie eliminuje
przyczyny uszkodzenia. Uszkodzenie systematyczne mona spowodowa
celowo symulujc przyczyn uszkodzenia.
• uszkodzenie wskutek b dów produkcyjnych (manufacturing failure) -
uszkodzenie spowodowane niezgodnoci procesu produkcyjnego z
projektem obiektu lub okrelonym procesem wytwarzania.
• uszkodzenie wskutek b dów projektowych (design failure) -
uszkodzenie powstae wskutek niewaciwego zaprojektowania
obiektu.
• uszkodzenie wskutek maej odporno ci (weakness failure) -
uszkodzenie powstae wskutek maej odpornoci samego obiektu, w
przypadku gdy jest on uytkowany w warunkach narae nie
przekraczajcych narae dopuszczalnych dla obiektu. Maa odporno moe
by inherentna lub nabyta.
68
• uszkodzenie wskutek niewa ciwego u ytkowania (misuse failure) -
uszkodzenie powstae wskutek uytkowania obiektu w warunkach narae
przekraczajcych naraenia dopuszczalne dla tego obiektu.
• uszkodzenie wtórne (secondary failure) - uszkodzenie obiektu
spowodowane bezporednio lub porednio przez uszkodzenie lub
niezdatno innego obiektu.
• uszkodzenie zupene (complete failure) - uszkodzenie, które
powoduje cakowit niezdolno obiektu do wypeniania wszystkich
wymaganych funkcji.
69
czyszczenie, smarowanie, regulacja, kalibracja, naprawa,
wymiana
Czy OK Czy OK
okresem wymian, • obsugiwanie w zalenoci od stanu obiektu, •
obsugiwanie grupowe.
71
t
Obsug codzienn przeprowadza operator maszyny, a sprawdzenie stanu
technicznego potwierdza wpisem do ksiki obsug (ruchu)
urzdzenia.
73
Obsugi planowe OT-1, OT-2, OT-3, OT-4, OT-5, OW wykonuje si po
przepracowaniu przez urzdzenie odpowiedniego czasu, liczonego w
kilometrach, godzinach, motogodzinach lub litrach oleju napdowego
zuytego przez silnik (podnoniki montaowe) lub w zalenoci od
licznika montowanego w maszynie. W trakcie dziaa obsugowych
likwiduje si równie drobne uszkodzenia, których czas naprawy nie
przekracza jednej zmiany.
Obsuga planowa OT-1: smarowanie elementów mechanizmów roboczych:
przegubów, oysk, sworzni, itp. sprawdzenie i regulacja ukadów
zawieszenia, czy np. nacigów gsienic, sprawdzenie i uzupenienie
poziomu elektrolitu w akumulatorach, sprawdzenie i uzupenienie
poziomu oleju w podzespoach i innych pynów eksploatacyjnych,
sprawdzenie i regulacja pasów klinowych, czyszczenie/wymiana
filtrów.
74
Obsuga OT-2 obejmuje czynnoci OT-1 oraz dodatkowo, np.: wymiana
oleju w silniku oraz filtrów oleju, dokonywane kadorazowo lub po
uzyskaniu wyników laboratoryjnej analizy wasnoci oleju, wymiana
oleju w skrzyni biegów i wkadów filtra, wymiana oleju w
mechanizmach roboczych, oczyszczanie zbiorników paliwa/odstojników
zbiornika paliwa.
Okresy midzyobsugowe OT-3, OT-4, OT-5 stanowi z reguy kolejne
wielokrotnoci okresów OT-2. Gówne czynnoci polegaj na sprawdzeniu i
regulacji poszczególnych podzespoów, smarowaniu trudno dostpnych
elementów, wymianie pynów eksploatacyjnych i filtrów.
Obsuga zimowa (OZ) wykonywana jest cznie z najblisz obsug OT. Ma na
celu sprawdzenie i zapewnienie parametrów maszyny, krytycznych dla
jej dziaania w okresie zimowym (np. dziaanie ogrzewania, krzepliwo
pynu chodzcego czy te stan naadowania akumulatora).
Tematyka wykadu: Cz II 1. Metody i modele optymalizacji zapasów 2.
Racjonalna gospodarka remontowa 3. Regeneracja czci maszyn 4.
Diagnostyka i prewencja w eksploatacji
maszyn 5. Ekologiczne aspekty eksploatacji maszyn Materiay: strona
- www.obrabiarki.pwr.wroc.pl Logowanie: student, haso: pwr2011
Dzia: Download i szuka: Remonty (wykad)-> MBM III rok
75
Eksploatacja maszyny (np. samochodu) wie si z koniecznoci
ponoszenia wielu kosztów i nakadów umoliwiajcych jej dziaanie oraz
by wyduy czas bezawa- ryjnej jej pracy, zminimalizowa liczb awarii
i aby uzyska wymierne korzyci materialne. Nie wystarczy tylko
zakupi maszyn i uytkowa j do momentu gdy osignie stan niezdatnoci
do pracy. Z jej eksploatacj wie si zatem (p. rys. poniej): 76
77
-wdroenie waciwej gospodarki konserwacyjno- remontowej,
- diagnozowanie stanu maszyny i urzdze peryferyjnych,
-regeneracja czci - zwykle w okresie remontu maszyny lub
przygotowania do jego przeprowadzenia,
-oddziaywanie maszyny na obsug i na otoczenie (rodowisko), co
okrela si dzi pojciem „ekologiczna eksploatacja”.
Wymienione zagadnienia (rys. 1) bd tematami drugiej czci
wykadu.
Aby zapewni waciwe uytkowanie maszyn konieczne jest tworzenie
zapasów materiaów eksploatacyjnych i czci zamiennych. Podstaw do
wyznaczenia norm zapasu s:
- program produkcyjny przedsibiorstwa, ze szczegóowym rozbiciem na
pozycje potrzebnych materiaów eksploatacyjnych,
- znajomo awaryjnoci eksploatowanego parku maszynowego i planu
remontów,
- techniczne moliwoci regeneracji, bezporednio w zakadzie
uytkownika lub drog kooperacji,
- sezonowo dostaw. 78
-Metody statystyczne bazuj na zaoeniu, e procesy eksploatacyjne
powtarzaj si cyklicznie, obliczanie zapasów prowadzi si na
podstawie danych z ubiegych okresów, - Metody techniczne bazuj na
technicznych charakterystykach uytkowanych maszyn, (np. normatywne
zuycie paliwa), Metody techniczno-ekonomiczne - zapewniaj minimalny
koszt zwizany z zaopatrzeniem. 79
Metody techniczno -ekonomiczne to np.: - opracowana w USA metoda
Wilsona, - metoda staej wielkoci zamówie (dostaw), - metoda staego
cyklu zamawiania, - metoda ABC, - metoda JIT (dokadnie na czas).
Metoda Wilsona rozwizuje problem podziau Q jednostek towaru,
zuywanego w rozpatrywanym okresie T (p. rys.2), na takie partie q,
dostarczane jednorazowo, aby czny koszt zakupu i magazynowania
towaru by najmniejszy.
80
81
okres T
W metodzie Wilsona przyjmuje si zaoenia, e: - zuycie zakupywanego
asortymentu
w okresie T jest niezmienne, - koszty zakupu kz i
magazynowania
km jednostki towaru s stae, - wielko jednorazowej dostawy q
jest staa, - dostawy nastpuj co okres τ, - redni zapas towaru w
magazynie
wynosi q/2, - optymaln wielko jednorazowej
dostawy q* towaru mona obliczy ze wzoru podanego na wykresie.
Rys.2. Zapas w funkcji czasu wg metody Wilsona
82
Przykad: Wyznaczy optymaln wielko partii dostaw silników do montau
samochodów na okres T = 1 rok dla danych: kz = 1000 z. – koszt
jednorazowej dostawy silników, km = 120 z. – koszt magazynowania
silnika w roku, Q = 2400 silników montowanych w cigu roku,
83
Metoda staej wielko ci zamówie zwana te metod dwóch pojemników .
Warto zapasu minimalnego z min ≥≥≥≥ Dzmax •••• tzdmax
Rys.3. Graficzny obraz zmiany zapasu w metodzie staej wielkoci
zamówie
84
Metoda staej dugo ci cyklu zamawiania p olega na przyjciu dla
kadego asortymentu czci lub materiaów staego odstpu czasu Tc midzy
skadaniem kolejnych zamówie. Odstp ten nazywany jest cyklem
zamawiania.
85
Ilociowy udzia zapasów w metodzie ABC A 5 - 10% B ~ 20% C 70 -
75%
Ilociowy udzia zapasów w metodzie ABC A 5 - 10% B ~ 20% C 70 -
75%
W metodzie ABC uwzgldnia si dwa kryteria podziau zapasów: - udzia
danego asortymentu w ogólnej iloci i wartoci zapasów, - czstotliwo
dokonywania zamówie. Cao zapasów dzieli si na trzy grupy A, B i C.
Grupa A : duy koszt jednostkowy materiaów zmusza do ustalania
indywidualnych
norm zapasów. Grupa B: dla tej grupy zapasów opracowuje si wskaniki
wyraane w dniach, a
nawet tygodniach oraz wartociowe normy grupowe. Grupa C: ustala si
wspólny wskanik zapasu na duszy okres czasu np.
miesi cznie lub kwartalnie , jak równie wartociow norm
zapasu.
86
Metoda „dokadnie na czas” (JIT – just in time) Walka o obnienie
kosztów produkcji oraz o nowe rynki zbytu doprowadzia do koncepcji
„dokadnie na czas” (just in time), okrelan skrótem JIT. Koncepcja
ta zakada dostarczanie materiaów i czci w cile okrelonych ilociach,
dokadnie w czasie kiedy firma ich potrzebuje. System taki mona
stosowa dla dostaw wewntrz zakadu jak i dla dostaw zewntrznych.
Gówne zaoenia i zarazem zalety tej metody to: 1 - brak zapasów, 2 -
szybka realizacja zamówienia, 3 - maa ilo dostarczanych materiaów i
czci, 4 - wysoka jako produkcji. Koncepcja tej metody jest cile
zwizana z rozwojem technologii informatycznych.
87
Stosowanie metody JIT wykazuje korzystne efekty: - redukcja zapasów
materiaów i rodków o 50 do 70%, - redukcja zapasów wyrobów gotowych
o ponad 30%, - skrócenie cyklu produkcyjnego o okoo 40%, -
synchronizacja zaopatrzenia z produkcj w
granicach 4 godzin do 2 dni, - wzrost produktywnoci o 25%, - wzrost
poziomu obsugi klienta. Nakady zwizane z wprowadzeniem systemu
zwracaj si po 8-12 miesicach jego funkcjonowania.
88
89
Ad. a) konserwacj biec wykonuje operator maszyny, Ad. b) dorane
usuwanie nieprawidowoci w dziaaniu maszyn,
ukadówsterowania, drobne naprawy, Ad. c) maj na celu okrelenie
zakresu najbliszego remontu i jego
terminu, Ad. d) remont biecy polega na wymianie szybko
zuywajcych
si czci, Ad. e) remont redni ma szerszy zakres, moe siga do
30%
wartoci remontowanego obiektu, Ad. f) naprawa gówna (remont
kapitalny) maszyny stacjonarnej
wie si zwykle ze zdjciem jej z fundamentówi cako- witym jej
demontaem, koszt do 70%wartoci maszyny.
90
prewencja czyli zapobieganieoraz regeneracja czyli odnowa
91
maszyn, b) wykonanie remontów po okrelonej z góry liczbie
godzin pracy, c) przywracanie maszynie pierwotnego resursu pracy,
d) ustalenie statystycznych normatywów remontowych,
tak pod wzgldem zakresu robót, ich pracochon- noci, jak i kosztu -
jako wielkoci wyjciowych przy ustalaniu planu remontów.
92
Cykl remontowy na osi czasu przedstawia si nastpujco: K P B P B P S
P B P B P S P B P B P K
→ c z a s Gdzie : K – remont kapitalny, P – przegld, B – remont
biecy, S – remont redni. Dla obrabiarek cykl remontowy TCR,
wyznaczony przez dwa kolejne remonty kapitalne (K), zawiera: 9
przegldów (P), 6 remontów biecych (B) i 2 remonty rednie (S).
Zakadajc trwao maszyny 24.000 h to przegld P lub remont B, S, lub K
naley wykonywa co Tp = TCR/(Ip+Ib+Is+1) = 24.000/(9+6+2+1) = 1.333
h, za czas midzy remontami B wynosi 2.667h, a remontami S wynosi
8.000h.
93
94
Systemremontów poprzegldowych (SRP) stosuje si gównie w zakadach o
ruchu cigym (hutnictwo, przemys chemiczny). Zapewnia on cigo ruchu
maszyn oraz przygotowanie organizacyjne i techniczne do wykonania
remontu w jak najkrótszym czasie. Procedura postpowania jest
nastpujca: - wytypowanie maszyny do przegldu, - przegld okrela
zakres remontu, dokonuje si wtedy drobnych
napraw, maszyn dalej si uytkuje przygotowujc czci zamienne i
materiay, organizacj, ustala termin remontu.
- szybko wymienia si zakwestionowane kompletne zespoy w miejscu
pracy maszyny.
95
System moduowych remontów (SMR) wychodzi z zaoenia,e o niezawodnoci
maszyny decyduje niezbyt liczna grupa elementów. Podzespó lub zespó
zawierajcy taki element nazwano moduem. Gospodarka remontowa
prowadzona systememremontów moduowych ma charakter prewencyjny i
opiera si na zaoeniue: - znane jest prawdopodobiestwo czasu
poprawnej pracy istotnych
niezawodnociowo elementów, - koszty takiego remontu s mniejsze od
kosztów i strat
ponoszonych przy remoncie poawaryjnym, - czas remontu (wymiana
moduu) jest krótszy ni czas naprawy
moduu.
96
Remont kapitalny Pracochonno i koszty remontu maszyn zale od
sposobu jego przeprowadzenia, od wyposaenia wydziaów remontowych
oraz kwalifikacji robotników. Pod wzgldem organizacyjnym naprawy
gówne wykonuje si: - w zakadzie producenta maszyny – pracochonno i
koszty niskie, - w specjalistycznych bazach remontowych, niemal
kada brana ma
zakady remontowe dla uytkowanych maszyn (np. ZNTK), - na wydziale
remontowym zakadu uytkujcego maszyn. Jeli taki
wydzia istnieje to remontuje on wszystkie uytkowane maszyny, wany
jest wskanik typizacji maszyn.
97
Ekonomiczna granica nakadówna remont kapitalny: Dla maszyn
niezamortyzowanych naley okreli: - warto pocztkowmaszyny (Wp), -
warto likwidacyjn (Wl), - fundusz amortyzacyjny (A), zwany wprost
amortyzacj, - warto niezamortyzowanWn, - zaoon trwao tn maszyny,
ustalan w procesie konstruowania, - liczb lat pracy n, a nastpnie
obliczy warto R = 1 - n/tn (wspóczynnik ekono- micznej opacalnoci
remontu maszyn niezamortyzowanych) oraz maksymalny koszt remontu
Km=Wp·R. Jeli uzgodniony koszt remontu Kp jest mniejszy od
maksymalnego (Kp<Km) to remont jest opacalny.
98
W przypadku maszyn unikatowych i drogich, dla których upyn czas
amortyzacji, przy okrelaniu kosztu remontu naley wzi równie pod
uwag: a) moliwo poczenie remontu kapitalnego z moderni-
zacj obiektu, b) stopiemoralnego zuycia maszyny, c) stop inflacyjn,
d) warto likwidacyjnmaszyny, e) wykorzystanie maszyny zgodnie z
przeznaczeniem, f) organizacyjno-techniczny poziomgospodarki
konser-
wacyjno-remontowej.
99
polega na rejestracji rocznych kosztów utrzymania Ko obiektu i
dodawaniu ich do kosztu nabycia maszyny Wp, co pozwala, w dowolnym
czasie, na okrelenie przecitnych rocznych kosztów utrzymania Kop.
Jeeli po n latach biece koszty utrzymania Ko(n)
zrównaj si z przecitnym, rocznym kosztem utrzymania Kop(n), to
dalsza eksploatacja maszyny staje si nieopacalna
1 2 3 4 5 6 7 8
5000
10000
15000
20000
25000
Z powyszego rysunku wynika, e po siedmiu latach eksploatacji dalsze
uytkowanie maszyny jest nieopacalne
100
- zapobiegania przedwczesnemu zomowaniu, - agodzenia lub likwidacji
deficytu czci zamiennych, - przywracania wartoci uytkowej czciom
drogim i
trudnodostpnym (np. z importu), - skracania czasu remontu.
W zalenoci od charakteru zuycia, rodzaju materiau z jakiego
wykonana jest cz maszynowa, kosztu samej czci i kosztu jej
regeneracji oraz bdcych do dyspozycji rodków technicznych, stosuje
si regeneracj przez:
101
- zastosowanie tzw. wymiarów remontowych, - uycie dodatkowych
elementów, - obróbk plastyczn, - klejenie, kitowanie, galwaniczne i
chemiczne
nanoszenie warstw (regeneracja „na zimno”), - spawanie, napawanie,
fluidyzacja (regeneracja
„na gorco”).
102
U podstaw tej metody ley kojarzenie parami elementów, dla
zapewnienia okrelonej wartoci luzu. Selekcj czci dokonuje si w
zbiorach elementów tworzcych par. Wymiar nominalny kojarzonych czci
jest ten sam, róne za jednak wielko i pooenie pól tolerancy- jnych.
Uwzgldniajc normalny rozkad rozrzutu wymiarów mona, przez
odpowiedni selekcj czci, skojarzy pary, dla których uzyska si podan
warto luzu.
1. Regeneracja przez zamian par kojarzonych Poniszy rysunek pomaga
objani zasad tej regeneracji
103
2. Regeneracja przez stosowanie wymiarów remontowych polega na
odtworzeniu poprzez obróbk mechaniczn prawidowych ksztatów, tego
samego rodzaju pasowania oraz chropowatoci powierzchni, przy
jednoczesnej zmianie wymiaru nominalnego, wanej funkcjonalnie pary
roboczej - np. toka i otworu w cylindrze. Jedn ze zuytych
powierzchni poddaje si obróbce skrawaniem, otrzymujc nowy wymiar,
nazywany wymiarem remontowym- mniejszy dla czopów, wikszy dla
otworów (rys. poniej). W praktyce stosowane s wymiary remontowe
znormalizowane i swobodne. Wymiary remontowe wyznacza si z
uwzgldnieniem zuycia (p. rys.), dotyczcego wymiaru nominalnego i
zmiany ksztatu.
104
dr1 i Dr1 – znormalizo- wane (bd nie) wymiary remontowe dla waka i
otworu, dn i Dn - nominalne wymiary waka i otworu czci nowych, δmax
i δmin – maksy- malne i minimalne zuycie, x – naddatek na
obróbk
dr1 = dn - 2(δδδδmax + x) Dr1 = Dn + 2(δδδδmax + x)
Wymiary remontowe, odpowiednio dla waka i otworu, maj warto:
105
3. Regeneracja z zastosowaniem elementów dodatkowych Najczciej
stosuje si elementy dodatkowe kompensujce zuycie. S to przewanie
tulejki (rys. obok), ale mog nimi by równie listwy, nakadki, a take
nieregularne fragmenty czci.
Przykady: tulejowania szycia i wzmacniania klamrami
106
107
4. Regeneracja z zastosowaniem obróbki plastycznej Zastosowa j mona
wycznie do regeneracji czci maszyn wykonanych z plastycznych
metali. Polega ona na wywoaniu takiego stanu naprenia, który
powoduje przekroczenie granicy plastycznoci i pynicie materiau w
kierunku zuytej powierzchni kosztem ubytku tego materiau w strefach
mniej istotnych.
Do metod obróbki objtociowej zali- cza si: spczanie, rozpieranie,
rozta- czanie, wyciganie i zwanie.
108
Do metod regeneracji poprzez obróbk plastyczn zalicza si równie
prosto- wanie i gicie. Mona je wykonywa na zimno lub na gorco,
statycznie lub dynamicznie. Regeneracj tego typu stosuje si
najczciej do przedmiotów cienkociennych (np. usuwanie szkód
powypadkowych karoserii samocho- dowych).
Prostowanie cieplne polega na lokalnym podgrzaniu elementu w
okrelonych miejscach, których skurcz powoduje odksztacenie w
kierunkach przeciwnych do odksztacenia pierwotnego.
109
5. Materiay kompozytowe i kleje Osnow speniaj w nich gównie ywice
syntetyczne. Aby nada im róne waciwoci fizyczne czy si je z rónymi
rodkami modyfiku- jcymi. Najczciej napeniaczami s proszki metali
lub ich stopów, zwizki organiczne i pochodzenia mineralnego
(proszki ceramiczne). Do opakowa z tymi materiaami doczone s
instrukcje podajce waciwoci, zakres stosowania i zasady aplikacji.
Zstosowania: - naprawa pknitych korpusów, bloków, pokryw,
zbiorników, - uszczelnienie instalacji wodnych, powietrznych,
technologicznych, - regeneracja zuytych czopów waów i wybitych
gniazd oyskowych, - uzupenianie ubytków oraz uszczelnianie odlewów,
- odbudowa zuytych erozyjnie i korozyjnie elementów maszyn i
instalacji (korpusy
pomp, zawory, wirniki), regeneracja rowków wpustowych, -
uszczelnianie zczy zbiorników i spoin, osadzanie tulei (panwi), -
regeneracja pocze gwintowych, usuwanie werów erozyjnych i
korozyjnych.
110
Do regeneracji na zimno stosuje si materiay o nazwie LOCTITE. S to
szybkowice produkty anaerobowe i kleje cyjanoakrylowe. Loctite
szybkowice s proste w uyciu, bez mieszania skadników. Nanosi si je
prosto z tubki, zastygaj szybko, bez podgrzewania czy stosowania
podwyszonych cinie. Odporne na wilgo, temperatur i rozpuszczalniki,
obojtne chemicznie.
Loctite anaerobowe, zastygaj po odciciu dopywu tlenu w kontakcie z
metalem. Stosuje si je do uszczelnie pocze gwintowych. Odporne na
wibracje i uderzenia, zapobiegaj korozji, odporne na chemikalia i
rozpuszczalniki. Mona stosowa do wszystkich metali, szka, ceramiki
i tworzyw sztucznych, do montau pasowa.
Kleje cyjanoakrylowe loctite - jednoskadnikowe. Proces klejenia
trwa kilka sekund. Im ciesza warstwa kleju tym silniejsze poczenie.
Powierzchnie klejone powinny by gadkie. Kleje te mona stosowa
niemal do wszystkich materiaów. Cenne zalety klejenia: moliwo
czenia rónych metali, stopów i materiaów niemetalowych, dua sztywno
pocze, niewielkie naprenia i odksztacenia, odporno na korozj oraz
waciwoci tumienia drga.
111
Obie metody zaliczane s do metod regeneracji na gorco. Spawanie
dotyczy czci metalowych, które ulegy pkniciu, zamaniu lub urwaniu.
Na- wanie polega na uzupenieniu ubytków powstaych wskutek zuycia,
przy jednoczesnym topieniu podoa. Proce- som tym towarzysz znaczne
naprenia spawalnicze, powodujce deformacj regenerowanych czci a
nawet pknicia. Napawanie plazmowe przy uyciu generatora strumienia
plazmy p. rys.,
napylajcego stopiony proszek metalowy lub stopiony metal drutu
wprowadzany do uku plazmy, na zuyt powierzchni. uk plazmowy
moe te by kierowany na uoon ksztatk metalu lub spieku.
112
7. Metalizacja natryskowa Roztopiony materia, w postaci drutu lub
proszku, pod dziaaniem strumienia spronego powietrza lub gazu
obojtnego, zostaje rozpylony w pistolecie metaliza- cyjnym na
drobne czstki, które w stanie ciekym lub plastycznym, padajc na
odpowiednio przygoto- wan powierzchni sczepiaj si z jej
nierównociami podlegajc gwatownemu stygniciu. Schemat procesu
metalizacji natryskowej:
1-dopyw powietrza, 2-dopyw mieszanki gazów palnych, 3-drut,
Ln-normalna odlego natryskiwania, Lg-odlego natryskiwania na gorco,
I-strumie
czstek uzyskujcych dobr przyczepno, II-strumie zewntrzny
czstek
113
Proces regeneracji elementów metod metalizacji natryskowej obejmuje
trzy fazy: przygotowanie powierzchni, natry- nicie warstwy metalu,
obróbk mecha- niczn. Dla zwikszenia powierzchni przylegania
natryskiwanej warstwy do detalu stosuje si nacinanie gwintu tzw.
szarpanego, moletowanie, obróbk „jaskóczego ogona” itp. Naley mie
na uwadze take zabezpieczenie natryskiwanej powierzchni przed jej
odwarstwieniem. Zalety powok natryskiwanych: - s bardzo twarde i
niejednorodne, - s porowate (walory tribologiczne), - s odporne na
obcienie zmczeniowe
i korozj.
Przykady zabezpieczenia powok przed odwarstwieniem
Natryskiwa cieplnie mona nie tylko w celach regeneracyjnych ale
take dla
uzyskania powok antykorozyjnych, dekoracyjnych, izolacyjnych
itp.
114
8. Napawanie elektrowibracyjne Elektroda w postaci drutu (lub tamy)
zwinitego na bbnie 1 wysuwana jest za pomoc podajnika 2. lizg 3
wykonuje ruch impulsowy i jest podczony do dodatniego bieguna róda
prdu 5, napawany przedmiot za do ujemnego. W periodycznie powsta-
jcym i zanikajcym uku elektrycznym (wibrator mechaniczny lub
elektroma- gnetyczny 6) drut stapia si a pynny metal osadza si na
przedmiocie 4 w postaci cienkiej warstwy. Proces napa- wania
zachodzi cyklicznie a cykl skada si ze zwarcia elektrody z
przedmiotem, oderwania elektrody, wytworzenia uku oraz przesunicia
elektrody.
115
Gównym celem bada diagnostycznych jest okrelenie technicznego stanu
obiektu bez jego demontau lub okrelenie poprawnoci realizowanego
przez niego procesu w chwili uznanej za wan. Ocen przeprowadza si
na drodze porównywania zmierzonych wartoci zasadniczych parametrów,
opisujcych w danej chwili stan maszyny lub proces, z wartociami
dopuszczalnymi, bdcymi konkretnymi miarami starzenia (zuycia) czci,
zespoów lub caych maszyn. Do zasadniczych zada diagnostyki
technicznej zalicza si: - ustalenie, klasyfikowanie i badanie
niesprawnoci obiektów oraz symptomów ich
wystpowania, - opracowanie metod i aparatury do mierzenia
parametrów diagnostycznych, - ocen stanu technicznego obiektów na
podstawie zmierzonych parametrów
diagnostycznych i porównania z wyznaczonymi wartociami granicznymi,
- ustalenie czynnoci profilaktycznych, lub resursu poprawnej pracy
obiektu.
116
Monitorowanie, diagnozowanie, nadzorowanie Jeeli okresowo pozyskuje
i gromadzi si przetworzone wyniki pomiarowe (tabele, wykresy), to
mamy do czynienia z mierzeniem zwanym monitorowaniem. Do jego
realizacji potrzebne s czujniki, ukady pomiarowe i urzdzenia
wyjciowe dokumentujce rezultat monitorowania. Jeeli na podstawie
wyników monitorowania przeprowadzi si ich analiz, polegajc na
porównaniu zmierzonych wielkoci ze znanymi wzorcami i na tej
podstawie dokona klasyfikacji stanu badanego obie- ktu, to mamy ju
do czynienia z procesem zwanym diagnozowaniem. Jeeli w wyniku
przeprowadzonej diagnozy, stosowne ukady logiczne automatycznie
podejmuj waciwe decyzje, dotyczce zarówno maszyny jak i
realizowanego przez ni procesu, to mamy do czynienia z procesem
nadzorowania
117
118
W trosce o wiksz niezawodno, efektywno, jako i bezpieczestwo
obiektów technicznych z problematyk diagnostyki technicznej
spotykamy si we wszystkich fazach tworzenia i eksploatacji maszyn i
urzdze (poniszy rysunek).
119
Uwzgldniajc w procesie konstruowania problematyk diagnosty- czn
naley mie na uwadze szereg czynników, takich jak: przeznacze- nie
obiektu, jego zoono, moliwoci wykonawcze, wymagan trwao i
niezawodno, warunki eksploatacji i kryteria ekonomiczne. Moliwe s
przy tym nastpujce, cztery przypadki: 1. Projektowanie obiektu bez
uwzgldnienia diagnostyki. 2. Zapewnienie w procesie projektowania
optymalnej podatnoci
diagnostycznej obiektu, bez wbudowania rodków diagnozowania. 3. Jak
w pkt 2 z wbudowaniem do obiektu elementów ukadu
diagnostycznego. 4. Projektowanie obejmujce dodatkowo opracowanie
diagnostycznego
systemu ekspertowego. Projekty maszyn powinny równie uwzgldnia
potrzeb prowadzenia okresowych diagnozowa, np. w czasie przegldówi
napraw.
120
W cyklu wytwarzania obiektów mog pojawia si egzemplarze, których
waciwoci róni si bd od rednich oczekiwanych. Jest to wynik duej
liczby zabiegówtechnologicznych, montau w zespoy i kojarzenia
zespoów, dajcego w efekcie funkcjonaln struktur maszy- now.
Nieuniknione tolerancje wykonania i montau czci s przyczyn
zrónicowania eksploatacyjnych waciwoci urzdze mechanicznych tego
samego typu.ledzenie rozkadu przypadkowoci tych cech jest domen
diagnostyki kontrolnej , stanowicej ostatnie ogniwo caego - jak i
czstkowych procesówwytwarzania. Jej wyni- kiem jest
zakwalifikowanie badanego obiektu do klasy zdatny lub niezdatny,
ale take oddziaywanie na te elementy procesu wytwarza- nia, które
spowodoway niepodane odchylenia. Naley eliminowa z dalszego montau
wadliwe zespoy i tymsamymprzyczyni si do podniesienia jakoci maszyn
i do obniki kosztówich wytwarzania.
121
Zadaniem diagnostyki procesów technologicznych jest czuwanie nad
prawidow ich realizacj przez odpowiednie oddziaywanie na ukady
sterujce. Moe by ona realizowana po przerwaniu procesu lub w sposób
cigy, w trakcie procesu. Diagnostyka ta obejmuje, poza sprawdzaniem
poprawnoci pracy samych maszyn i czuwaniem nad przebiegiem
realizowanych na nich procesów, take funkcjonowanie urzdze
peryferyjnych i ukadów sterowania. Oprócz potrzeby mody- fikacji i
aktualizacji technicznych danych sterujcych w systemach pro-
dukcyjnych, diagnozowanie procesu jest istotne z uwagi na optymalne
dopasowanie pracy systemu do uwarunkowa organizacyjnych. Ma to na
celu wykluczenie niepodanych zdarze w procesie obróbki.
Nadzorowanie tego procesu jest czci obwodu regulacji, który
umoliwia oddziaywanie na jego przebieg
122
urzdzeniu jako caoci, okrelonemu zespoowi lub czci, - zapobiega
nieoczekiwanym awariom przez uprzedzajce przerwanie
procesu uytkowania maszyny, - stosowa ekonomiczny system remontów
technicznie uzasadnionych, - prowadzi racjonaln gospodark czciami
zamiennymi, - zwikszy bezpieczestwo i niezawodno uytkowania
maszyn.
123
Struktura urzdzenia jest opisana wielkociami jak: wymiary, odle-
goci, luzy midzy elementami, wielko napicia. Zbiór ten to zbiór
parametrówstrukturalnych, oznaczanych przez: U = {ui : i = 1 ...
n}. Parametry struktury nowego urzdzenia maj okrelone wartoci,
które w trakcie pracy ulegn zmianie. Na ogó nie mona wykorzystywa
parametrówstrukturalnych do oceny stanu technicznego, poniewa nie
ma moliwoci ich zmierzenia bez demontau obiektu. Tej wady nie
posiadaj parametry zaliczane do grupy parametrówwyjciowych.
Maszyny realizuj procesy, które dzieli si na robocze i towarzyszce.
Procesy te mona opisa wielkociami, które w odrónieniu od wielkoci
strukturalnych nazywa si parametrami wyjciowymi i oznacza: S = {sj
: j = 1 ... n}. Wikszo realizowanych przez maszyn procesów jest
uzalenionych od technicznego stanu urzdzenia. Mona zatem stwierdzi,
e:
124
- atwomierzenia.
125
Moliwe typy zmian parametrów wyjciowych pokazano na rysunku. Jak
wida nie wszystkie parametry speniaj warunki by uzna je za
parametry diagnostyczne.
126
W badaniach diagnostycznych wyrónia si cztery stany w jakich moe
znale simaszyna: Moe ona by technicznie sprawna, niesprawna,
zdatna, niezdatna.
Zagadnienie mona zinterpretowa analizujc zmiany parametru struktury
jak na rys. a) lub przedstawi rachunkiem zbiorów (rys. b)
stan sprawnoci techn. stan niesprawnoci techn.
pa ra
m et
r st
ru kt
ur y
warto dopuszcz.
stan zdatnoci
127
czujników i urzdze dodatkowych, - metod uogólnionej analizy
informacji - sygnay charakteryzujce
parametry struktury u1, u2, ... un grupy elementów obiektu
rejestruje si za pomoc jednego przetwornika.
Metody te przedstawiono graficznie poniej.
128
Przetworniki - d1, d2 ... dn, informuj o war- toci parametrów
diagnostycznych zespoów z1, z2, ... zn. Rejestro- wane wielkoci
parametrów s1, s2, ... sn, podlegaj wzmocnieniu do i trafiaj do
czonu porównujcego.
Procedury realizowane w metodzie syntezy
sygnaów diagnostycznych
129
Parametry struktury u1, u2, ... un grupy elementów obiektu
rejestruje si za pomoc jednego przetwornika d. Po wzmocnieniu sygna
s', zawierajcy uogólnion informa- cj o stanie techni- cznym
obiektu, kie- rowany jest do ana- lizatora, pozwala- jcego wyodrbni
z niego najbardziej charakterystyczne skadowe.
Procedury realizo- wane w metodzie analizy sygnaów
diagnostycznych
130
W badaniach diagnostycznych wyrónia si dwie fazy postpowania: -
faza I - dotyczy kontroli stanu czyli diagnozowania ogólnego, oraz
- faza II, - w której lokalizuje si uszkodzenie, co ju jest
diagnozowa-
niemszczegóowym. Celem pierwszego etapu jest stwierdzenie czy
maszyna jako cao moe wypenia zaoone funkcje. Negatywny wynik
diagnozy ogólnej (etap I) wymaga lokalizacji uszko- dzenia, co
umoli- wiaj metody szcze- góowe (II etap)
131
Diagnostyka wibroakustyczna Najczciej stosowanymi czujnikami w
diagnostyce maszyn s czujniki do pomiaru drga. Z ich pomoc rozwina
si i coraz powszechniej dzi jest stosowana wibroakustyczna
diagnostyka maszyn. Rozwój tej dziedziny wspieraj cechy oraz zalety
sygnau wibroakustycznego, z których najwaniejsze to: - dua pojemno
sygnau i szybko przekazywania informacji, - uzyska go mona bez
demontau maszyny, - w czasie normalnej jej pracy, - a nawet w
sposób bezdotykowy. Wad jest trudno w rozszyfrowaniu informacji
niesionej przez sygna wibroakustyczny. Znalezienie odpowiedniego
klucza do interpretacji sygnau, oraz metod jego analizy, jest
gównym celem i podmiotem naukowej metody diagnostyki
wibroakustycznej.
132
Stopie zuycia ma- szyny znajduje bez- porednie odbicie w
intensywnoci i cha- rakterze generowa- nych drga. Badajc w
regularnych odst- pach czasu poziomi charakter tych drga mona
przewidzie wystarczajco wczenie, rodzaj uszkodzenia maszyny i podj
we waciwym czasie stosownerodki zaradcze. Pod wzgldem poziomu drga
i tempa przebiegu procesówzuycia wystpuj pomidzy poszczególnymi
maszynami rónice, jednak ogólny ich przebieg mona scharakteryzowa
wykresemjak wyej.
133
Powszechnie uywane w diagnostyce wibroakustycznej s czujniki
sejsmiczne do pomiaru prdkoci ruchu drgajcego oraz czujniki
piezoelektryczne do pomiaru przyspiesze. Te ostatnie zwane te
akcelerometrami stay si w ostatnich latach typem najczciej
stosowanym, z uwagi na takie zalety jak: - szeroki zakres
czstotliwoci i dynamiki a wic dua uniwersalno, - mae rozmiary
czujników, nie zawierajcych czci ruchomych, - niezawodno i
niewraliwo na przemysowe warunki zastosowa. Najprostsza metoda
diagnostyki wibroakustycznej polega na okreso- wym mierzeniu sygnau
emitowanego przez obiekt. Chodzi przy tym wycznie o okrelenie
poziomu wibracji i porównywanie uzyskanych wartoci, z okrelonymi
dla danej maszyny normami i wzorcami. Podstawow zasad jest
przestrzeganie niezmiennych warunkóww jakich dokonywane s
pomiary.
134
Jeeli niezbdne s informacje o stanie poszczególnych elemen- tów lub
zespoów obie- ktu to mona je uzyska z analizy widmowej sygnau
wibroakusty- cznego, która umoliwia zlokalizowanie uszko- dzenia i
ledzenie intensywnoci jego narastania w czasie eksploatacji
maszyny. Jako przykad przedstawiono widmo prdkoci drga powstae w
wyniku analizy sygnau wibroakustycznego zdjtego z jednostopniowego
reduktora. Zobrazowano na nim pi czstotliwoci, dla których uzyskano
maksimum prdkoci drga.
135
Przypisanie maksi- mum drga danemu elementowi lub zespoowi mona
uzyska w wyniku analizy jego kinema- tyki. Jako przykad
przeanalizowano uszkodzenia bieni zewntrznej (defekt 1) i
wewntrznej (defekt 2) kulkowego oyska skonego (schemat na rysunku).
Czstotliwoci drga wywoane tymi defektami mona wyznaczy drog
obliczeniow jak poniej.
136
Prdko liniowa koszyka jest dwa razy mniej- sza ni prdko bieni
wewntrznej, czyli
Prdko ktowa koszyka jest zatem równa
i jest powizana z czstoci impulsu zalenoci
skd mona obliczy czsto fz impulsu dla jednej kulki w oysku
za dla „i” kulek w oysku czsto ta wyniesie:
Jeli wystpi defekt „2” na bieni wewntrznej to czsto fw impulsu dla
„i” kulek wyniesie:
137
W praktyce stosuje si aparatur diagnostyczn: - specjalistyczn,
dostosowan do wymaga okrelonych przez konstruktora i uytkownika
maszyny - zwykle stacjonarna i cigy nadzór, - uniwersaln, jako
sprzt przenony lub mobilny, komple- towany w zalenoci od potrzeb w
zestawach, od wersji kieszon- kowej po kosztowne konfigu- racje z
komputerowym wspomaganiem analiz (rys.).
138
Najprostszy przyrzd do diagno- styki wibroakustycznej to steto-
skop, do dzi stosowany niekiedy w warsztatach. Szerokopasmowy
miernik wartoci szczytowych (Peak) i skutecznych (RMS)
przypieszenia lub prdkoci ruchu drgajcego (rys. obok) umoliwia
pomiar ilociowy wartoci redniej lub szczytowej. Jest szczególnie
przydatny do kontroli stanu oysk tocznych.
139
Wykrycie wady we wczesnym stadium, cznie z diagnoz i przewidze-
niem terminu awarii, wymaga zastosowania zestawu przyrzdów umo-
liwiajcego analiz czstotliwoci. Zestawy takie wyposaa si zwykle w
analizator i rejestrator sygnaów mierzonych. Uzyskane widma
porównuje si wzrokowo z wczeniej zarejestrowanymi widmami
odniesienia. Przy duej liczbie maszyn podlegajcych diagnozowaniu
uzasadnione jest stosowanie zestawu przenonego - wielociekowego
rejestratora sygnau i stacjonarnego, sprzonego z komputerem, anali-
zatora, mieszczcego si zwykle w laboratorium. Zaawansowane pro-
gramy komputerowe wspomagaj diagnostyk uszkodze i monitoro- wanie
trendów. Zarejestrowane na noniku sygnay diagnostyczne s odtwarzane
w pokoju pomiarowym a nastpnie poddane wskopasm- owej analizie
czstotliwoci i porównywane z wczeniej zdefiniowa- nymi widmami
odniesienia.
140
ekspertow. - Systemstwarza moliwoci okresowych bada
diagnostycznych
maszyn w czasie ich uytkowania, bez zakócania produkcji.
141
142
Maszyna, w kadej fazie „ycia” – fazie konstruowania, jej wytwarza-
nia, eksploatacji i po „technicznej mierci” – oddziaywa na
rodowisko. Ponadto do niszczenia rodowiska przyczynia si eskalacja
przemy- sowej dziaalnoci czowieka, prowadzcego czsto bezpardonow i
rabunkow gospodark zasobów naturalnych i mao ogldajcego si na
ekologiczne skutki swojej dziaalnoci. W tej krytycznej ju sytuacji
nadziej na zahamowanie dalszego procesu zanieczyszczania rodowi-
ska jest wzrost ekologicznej wiadomoci spoeczestw. Wan rol do
spenienia ma równie ustawodawca kreujcy podstawy prawne i okrelajcy
normy dopuszczalnego zanieczyszczania powietrza, wody czy gleby i
kary za ich przekraczanie. To wzajemne oddziaywanie spoeczestwa,
przemysu i rzdu, w dziaalnoci na rzecz ochrony rodowiska, pokazano
schematycznie na nastpnym rysunku.
143
Wzajemne oddziaywa- nie spoe- czestwa, przemysu i rzdu w ochronie
rodowiska
PODATKI, OPATY
UWZGL DNIENIE EKOLOGICZNYCH ASPEKTÓW PRZY TWORZENIU AKTÓW PRAWNYCH
I PLANÓW
GOSPODARCZYCH
144
Powszechnie nie zdajemy sobie czsto sprawy z tego, e w adnym ze
stosowanych w technice procesów smarowania, rodek smarowy nie
podlega „konsumpcji”. Odpady w procesach smarowania s nie do uni-
knicia, co pokazano na rys. Ich negatywny wpyw na rodowisko nie
budzi najmniejszych wtpliwoci. Rzecz w tym, aby by tego wiado- mym,
i uczyni wszystko by zminimalizowa te negatywne skutki.
145
146
Postp w dziedzinie inynierii materiaowej odnoszcy si tak do mate-
riaów konstrukcyjnych jak i rodków smarowych jest ogromny, std
inynierom brak czsto aktualnej informacji o moliwociach jakie w tym
zakresie istniej. Asortyment nowoczesnych materiaów konstru-
kcyjnych, materiaów na uszczelnienia, materiaów o wasnociach
samosmarujcych rozrasta si w szybkim tempie. Rozeznanie w tym
asortymencie wymaga stosowania systemów ekspertowych, które wyko-
rzystujc baz danych mog suy konstruktorom i uytkownikom ma- szyn
przy dokonywaniu waciwych wyborów. Równie w zakresie smarowania i
"filozofii smarowania" zaznaczyy si w ostatnich dziesi- cioleciach
znaczce zmiany. Impulsem bya teoria elastohydrodynami- cznego (EHD)
smarowania oraz wiadomo ekologiczna i zwizane z ni zaostrzenie
przepisów ochrony rodowiska. Ewidentne s korzyci skpego smarowania,
lecz napotyka si na opory jego wdraania.
147
Zbiór tradycyjnych materiaów konstrukcyjnych z kadym niemal rokiem
powiksza si o nowe syntetyczne materiay i kompozycje materiaowe,
bdce wytworem wspóczesnej inynierii materiaowej. Znajduj one coraz
szersze zastosowanie, midzy innymi z uwagi na korzystne ich relacje
w stosunku do rodowiska. Specyficzn grup materiaów konstrukcyjnych
stanowi rodki smarowe, zuywane w duych ilociach zarówno przez
przemys jak i przez indywidualnych uytkowników maszyn. Dua cz tych
rodków w powanym stopniu zanieczyszcza rodowisko, stanowic powany
problem ekologiczny. Najbardziej rozpowszechnione s smary pynne
(oleje smarowe). Drug pod wzgldempopularnoci grup s smary
plastyczne. W mniejszymstopniu rozpowszechnione s smary stae.
Najrzadziej stosuje si smary gazowe.
148
Podstawowym kryterium waciwego doboru oleju jest lepko. W Polsce
obowizuje ISO 3448, której odpowiada polska norma PN 78/C - 96098,
wyodrbniajca 18 klas lepkoci oznaczanych kodem literowo- cyfrowym
od VG2 do VG1500 (Viscosity Group), w którym liczba po symbolu
okrela lepko kinematyczn oleju w temperaturze 40°C, wyraan w mm2/s
(cSt). Lepko wynika z równania napre stycznych Newtona pomidzy
dwoma warstwami cieczy, gdzie η jest lepkoci dynamiczn wyraan w
Pa·s (puaz), v – rónica prdkoci warstw cieczy, y – odlego midzy
nimi. W oznaczaniu klasy oleju i w badaniach oysk stosuje si wielko
zwan lepkoci kinematyczn, która jest stosunkiem lepkoci dynamicznej
do gstoci i wyraa si w stokesach. Powszechnie uywa si cSt
(centistokes = mm2/s)
τ η= dv
Poza lepkoci wan, z technicznego punktu widzenia, waciwoci oleju
jest zmiana tej lepkoci wraz ze zmian temperatury. Jest ona
okrelana liczbowo przez wskanik lepkoci WL. Im wiksza liczba tego
wskanika tym mniejsza zmiana lepkoci w funkcji zmian temperatury.
Dla nieuszlachetnianych olejów mineralnych wynosi ona 70-80, dla
powszechnie stosowanych olejów silnikowych 90-130, a dla
syntetycznego oleju silikonowego a 500. Rozpatrujc proces
smarowania w aspekcie ekologicznym wane s równie, poza waciwociami
technicznymi rodków smarowych, ich toksyczno dla czowieka i
rodowiska,rakotwórczo i mutagenno oraz cecha, na któr zwraca si
coraz wiksz uwag, zwana biodegradowalnoci.
150
Najwaniejsz, z punktu widzenia ochrony rodowiska waciwoci oleju
technicznego jest jego biodegradowalno. Biodegradowalno jest to
zdolno oleju (zwizków chemicznych) do rozkadu w obecnoci tlenu na
dwutlenek wgla i wod w wyniku aktywnoci mikroorganizmów. Znanych i
stosowanych jest na wiecie kilka testów oceny biodegradowalnoci.
Najwaniejsze z nich zebrano w tabeli poni- ej. Metoda CEC-L33-A-93
(dawniejsza CEC-L33-T-82) jest najstarsza i najbardziej
rozpowszechniona. Doskonalona na przestrzeni lat, obo- wizuje w
wikszoci krajów europejskich. W roku 1993 uruchomiono j w
Instytucie Technologii Nafty w Krakowie. Oznaczenie stopnia rozkadu
polega na pomiarze, metod analizy w podczerwieni, stenia
wglowodorów badanej próbki na starcie i po upywie 21 dni. Równo-
legle badaniu poddawane s dwie substancje kalibracyjne, odpowiada-
jce niskiemu i wysokiemu stopniowi biodegradacji.
151
152
153
Toksyczno rodków smarowych okrela si w czterostopniowej skali
szkodliwoci dla wody. Europejski system klasyfikacji pochodzi z w
Niemiec i definiuje cztery klasy szkodliwoci rodków smarowych dla
wody (Wassergefährdungsklassen), z których klasa:
WGK 0 - rodek ogólnie nie zagraajcy wodom, WGK 1 - sabo zagraajcy
wodom, WGK 2 - zagraajcy wodom, WGK 3 - mocno zagraajcy
wodom.
Przypisanie klasy WGK nie jest wynikiem trzech testów: - testu
toksycznoci dla ssaków - testu toksycznoci dla ryb, - testu
toksycznoci dla bakterii.
Wypadkowa liczba szkodliwoci obliczana jest ze wzoru: LS =
(LS1+LS2+LS3)/3
154
Rakotwórczo wywouj w rodkach smarowych midzy innymi
wielopiercieniowe wglowodory aromatyczne (WWA), zawarte zwykle w
olejach mineralnych, stanowicych 80% stosowanych w wiecie produktów
smarowych. Udzia WWA w mineralnych olejach smaro- wych wynika ze
sposobu rafinacji frakcji ropy naftowej, z której wytwarzane s te
oleje. Dla okrelenia rakotwórczoci i mutagennoci rodków smarowych,
przeprowadza si kosztowne i dugotrwae testy, które podzieli mona na
dwie grupy: - Testy in-vivo prowadzone na ywych ssakach,
przebywajcych w
kontakcie z badanym produktem smarowym. - Testy in-vitro
przeprowadzane na wyizolowanych kulturach komórek
ssaków lub na koloniach bakterii, na poziomie biologiczno-moleku-
larnym.
155
Stosowane w przemyle oleje smarowe skadaj si z oleju bazowego i
licznych dodatków uszlachetniajcych. Podstawowym, jak dotd,
skadnikiem rodków smarowych tak pynnych jak i plastycznych s oleje
mineralne. Przodujc pozycj zawdziczaj one niskiej stosunko- wo
cenie i opanowanej technologii rafinacji. Maa trwao termooksy-
dacyjna, niekorzystna charakterystyka temperaturowo-lepkociowa i
dua odparowalno nie pozwalaj ich stosowa powyej temperatur od 90 do
120°C. W zestawie- niu z innymi olejami wy- glda to jak w tabeli
obok.
Rodzaj oleju Biodegradowalno w % Dopuszczalna temp. w °C
estry oleju rzepakowego 90-100 50 - 60(80)
oleje mineralne 20-30 90 - 120
polietylenoglikole (PEG) 90 150
polialkoholowe estry arom. 0-20 200 - 240
156
Oleje pochodzenia organicznego, aktualnie stanowi zaledwie okoo 1%
w ogólnym bilansie, zaczynaj jednak odgrywa coraz wiksz rol i to co
najmniej z dwóch zasadniczych powodów: - uzyskiwane z surowców
odnawialnych, nie uszczuplaj zasobów ziemi, - s biodegradowalne i
mniej zanieczyszczaj rodowisko. Najtaszym olejem organicznym jest
olej rzepakowy. Naturalny olej rzepakowy zbudowany jest z czstek
trójglicerydów, trójestrów, glicery- ny i kwasów tuszczowych. W
procesach zwanych transestryfikacj uzyskuje si przetworzone formy
naturalnego oleju rzepakowego w postaci glicerynowych estrów kwasów
karboksylowych wyszych rzdów. Mimo wielu jeszcze wad stosowane s
jako domieszki (do 3%) do olejów napdowych dla silników
wysokoprnych, jako oleje smarowe do pi spalinowych, w kolejnictwie,
w maszynach drogowych, rolniczych, jako oleje do form w
budownictwie.
157
- Oleje syntetyczne tworzy grupa olejówuzyskiwanych na drodze
syntezy chemicznej. Wyróniaj si one dobr charakterystyk lepkociow,
stabilnoci termooksydacyjn i ma odparowalnoci, co umoliwia ich
zastosowanie do smarowania wzów tarcia, w których wystpuj wysokie
temperatury. Najbardziej popularne z grupy olejów syntetycznych s -
oleje estrowe. Otrzymuje si je midzy innymi z surowcówpochodzenia
rolinnego. Nie podlegaj one hydrolizie, nawet w podwyszonych
temperaturach i nie s rozpuszczalne w wodzie. Ta ostatnia cecha
ogranicza migracj oleju w gruncie, co tymsamym zapobiega skaeniu
wód gruntowych. W porównaniu z naturalnym olejemrzepakowymoleje
estrowe maj nisz temperatur krzepnicia. Oleje estrowe znajduj
zastosowanie w szczególnoci jako oleje bazowe do sporzdzania
smarówplastycznych, "konstruowanych" pod okrelone potrzeby.
158
Syntetyczne oleje estrowe maj szereg cennych zalet: - mieszaj si z
innymi olejami i niemal wszystkimi dodatkami
uszlachetniajcymi, - maj dobre wasnoci smarne, - nisk odparowalno,
a s przy tym trudnopalne, - nie wykazuj lub maj niewielk toksyczno,
- dobra biodegradowalno (84% ale nie wszystkich estrów), - maj du
trwao termooksydacyjn (wyduone okresy wymiany
oleju), - naturalny brak skonnoci do pienienia, - nie pozostawiaj
osadów i nagarów, - maj bardzo dobre wasnoci w niskich
temperaturach, - dobre wasnoci antykorozyjne, - dobr filtrowalno
(znacznie lepsz ni oleje rzepakowe).
159
Oleje poliglikolowe. Grupa olejów syntetycznych o zrónicowanych
waciwociach. Wszystkie charakteryzuje niska temperatura krzepni-
cia i korzystna charakterystyka ν = f(T). Wskanik WL (VI) =
150-270. Gsto 0,9-1,1 g/ml. Lepko od 20-40 cSt/40°C, szeroki zakres
temperatur od -50 do + 200°C, odporno na starzenie i maa odparo-
walno umoliwiaj nawet piciokrotne wyduenie okresu wymiany oleju.
Nie wolno ich miesza z olejami mineralnymi. S agresywne w stosunku
do lakierów, uszczelnie konwencjonalnych, a nawet alumi- nium, nie
powinny by stosowane w otwartych ukadach smarowania. Oleje
silikonowe stosuje si w zakresie temperatur od -50 do 250°C. Maj b.
dobr charakterystyk ν = f(T) i du odporno na starzenie. S
nieprzydatne do smarowania wzów silnie obcionych. Z racji niskiej
temperatury krzepnicia stosuje si je w technice kosmicznej i
lotniczej, jako oleje bazowe do sporzdzania
smarówplastycznych.
160
161
konsystencji NLGI PN-72/C-04095
00 400-430 powyej 395 prawie pynny jce w temperaturze poko-
0 355-385 350-390 wyjtkowo mikki jowej wasnoci cieczy
1 310-340 305-345 bardzo mikki smary plastyczne w
2 265-295 260-300 mikki konsystencji wazeliny
3 220-250 215-255 rednio mikki
4 175-205 170-210 rednio twardy smary plastyczne „twarde”
5 130-160 125-165 twardy o wasnociach zblionych
6 85-115 80-120 bardzo twardy do wasnoci wosku
162
Drug wan cech smaru jest rodzaj zagszczacza. Do zagszczania oleju
stosuje si najczciej zwizki metali: glinu, litu, sodu, wapnia, baru
lub tzw. myda kompleksowe. Mog to by take substancje nieorganiczne
typu grafit, dwusiarczek molibdenu lub bentonit. Pojawiaj si te
smary plastyczne syntetyczne, sporzdzane na bazie olejów i
zagszczaczy syntetycznych np. mocznikowych. Najczciej mydo
zagszczajce powstaje jako reakcja: –kwas tuszczowy + wodorotlenek
lub tlenek metalu = mydo + woda. Na przykad:kwas 12-
hydroksystearynowy + tlenek litu = 12-hydroksystearynian litu +
woda. Wan, z punktu widzenia uytkownika, cech smaru plastycznego
jest temperatura jego kroplenia. Mona uzna j za temperatur
topnienia smaru. W przeciwiestwie do olejów, smary plastyczne
niemal w caoci przechodz z procesów smarowania (wzów tarcia)
dorodowiska, a s to iloci - okoo 1000 ton rocznie dla Dolnegolska i
np. 35.000 ton dla Niemiec.
163
- naturalnych, rzepakowych olejów estrowych (trójglicerydy), -
syntetycznych estrów, - olejów glikolowych.
ZAGSZCZACZ w iloci 5 -20%, z grupy: - myda metalowe (litowe(?),
wapniowe, litowo-wapniowe), - zagszczacze nieorganiczne (bentonity,
krzemian glinu, grafit,
tlenki i wodorotlenki metali np. tlenek cynku) - zagszczacze
organiczne (polimocznikowe, polimery), - aluminiowe myda
kompleksowe.
DODATKI w ilo ci 1 - 8% ( musz by biodegradowalne gdy ich udzia
przekracza 5%)
164
Smary stae Odmienn, niekonwencjonaln, ale odgrywajc coraz wiksz rol
grup smarów tworz ciaa stae o budowie krystalicznej lub
bezpostaciowej. Nale do nich takie substancje jak: - grafit -
dwusiarczek molibdenu MoS2 - dwusiarczek wolframu WS2 - azotek boru
BN - proszki metali plastycznych (Ag, Au, Sn, Pb) - proszki PTFE i
innych tworzywsztucznych
Mechanizm dziaania smarów staych polega midzy innymi na tym, e
"uzbrajaj" powierzchnie, wypeniajc mikronierównoci, a tym samym
zwikszaj rzeczywist powierzchni non wspópracujcych elementów.
165
Smary stae stosuje si w nastpujcych postaciach: - jako dodatki do
olejów(2-3%) lub smarówplastycznych (do 10%) dla zapewnienia
funkcji smarowniczych w przypadku wystpienia tarcia mieszanego,
które mogo by by wynikiem duych naciskówlub maej prdkoci wzgldnej.
S to dodatki typu EP, - jako pasty montaowe (dua gama past
grafitowych i molibdenowych), - sproszkowane substancje wcierane w
piaskowane powierzchnie, - jako smary suche (lakiery), nanoszone na
piaskowane lub fosforano-
wane powierzchnie aerosolemlub pdzlem, z pomoc szybko odparowujcych
rozpuszczalników,
- jako pasty wysokotemperaturowe, - jako powoki galwaniczne, - jako
samosmarujce materiay konstrukcyjne (liczna i rozrastajca si
szybko grupa materiaów).
167
Turcite-B produkuje si w postaci tam, sucych wyklejaniu powierz-
chni naraonych na cieranie (np. prowadnic, tulei itp.). Najlepsze
waciwoci tribologiczne wykazuje we wspópracy z bardzo twardymi (60
HRC lub 240 HB w przypadku eliwa) i gadkimi (Ra = 0,2 - 0,4 (0,8)
µm) powierzchniami. Zalety tego materiau to: - przesuw wolny od
stick-slipu (may, niemal stay wspóczynnik tarcia), - dua odporno na
zuy-
cie i dua trwao, - niewraliwo na zatarcie,
moe pracowa na sucho, - niewraliwy na zabrudze-
nia, - tumi drgania, tani.
169
170
Przez skpe smarowanienaley rozumie taki szczególny przypadek
smarowania, w którym ilo rodka smarowego nie wystarcza, w warunkach
pracy wza tarcia, na wytworzenie si w stykach Hertza (oyska toczne,
przekadnie zbate itp.) filmu smarowego o penej gruboci, wynikajcej
z teorii EHD-smarowania. Badania i praktyka przemysowa ostatnich
lat potwierdziy wielokrotnie, e takie smarowanie nie oznacza
przyspieszonego zuycia wzów tarcia, a w przypadku duych prdkoci
ruchu wzgldnego smarowa- nych powierzchni pozwala na znaczne
zwikszenie sprawnoci wysoko- obrotowych oysk tocznych. Przykadem
mog by przytoczone poniej wyniki zuycia skpo smarowanych oysk i
strat energii.
171
podawanego oleju
S tr
at y
m o
Moliwo i skuteczno smarowania oysk tocznych smarami plastycznymi
jest uwarunkowana: - konstrukcj samego oyska, - wartoci parametru
n·dm, charakteryzujcego prdko ruchu
powierzchni, - obcieniem oyska, - waciwociami samego smaru.
173
Reguy stosowania smarów plastycznych
W obszarze „I” zastosowanie znaj- duj smary ogólnego zastosowa-
nia. W obszarze „II” (due obci- enia) stosowa naley smary z
dodatkami typu EP. Obszar III to wysokie prdkoci obrotowe, dla-
tego tu znajduj zastosowanie sma- ry na bazie olejów
syntetycznych.
174
Konstruktorzy ksztatujc wzy oyskowe nie zawsze pamitaj o potrzebie
istnienia tzw. komór nadmiarowych, o regulatorach iloci smaru, o
skutecznym uszczelnieniu wza. Niedostateczn uwag powicaj zarówno
producenci jak i uytkownicy maszyn poprawnemu przeprowadzeniu tzw.
fazy rozruchowej, w czasie której nastpuje uoenie si smaru w
oysku.
komora nadmiarowa
do której moe by wycofany nadmiar smaru
175
Znaczenie i organizacja fazy rozruchowej Waciwe przeprowadzenie
fazy rozruchowej ma fundamentalne znaczenie dla dalszej pracy oyska
tocznego, w szczególnoci wówczas gdy musi ono pracowa z duymi
prdkociami obrotowymi. Faza rozruchowa to krótkotrwae okresy pracy
przedzielone dugimi zwykle okresami studzenia wza oyskowego. Zaleca
si kontrolowanie temperatury wza. Nie powinna ona przekracza 80C.
Przykad fazy rozruchowej poniej. Smarowanie bezobsugowe Jest to
takie smarowanie, które wyklucza potrzeb dodatkowego smarowania
wzów tarcia w okresie uytkowania maszyny (pomidzy remontami). Wzy
tarcia, najczciej oyska toczne, s przez producenta maszyny, zespou
lub wytwórc samych oysk tocznych, nasmarowane na cay okres ich
póniejszej eksploatacji.
176
Przykady oysk tocznych o budowie zamknitej typu ZZ, stosowanych w
oyskowaniu silników, sprztu AGD (np. bbny pralek) nie wymagajcych
troski uytkownika o ich dosmarowywanie.
178
smarem plastycznym na cay okres ich eksploatacji oraz przyrost
temperatury
w przedniej podporze w funkcji prdkoci obrotowej wrzeciona
(wspóczynnika szybkobienoci)
179
Jeeli konstrukcja wza tarcia, warunki jego pracy lub waciwoci
samego smaru nie zapewniaj podanej trwaoci, to konieczne jest
dosmarowywanie.
O potrzebie i czstotliwoci dosmarowywania decyduje wielko i prdko
obrotowa oyska, jego konstrukcja (wspóczynnik kt) i rodzaj smaru.
Wykres powyej informuje pogldowo jak trwao maj wielofunkcyjne smary
litowe i smary syntetyczne.
180
Wartoci wspóczynnika kt do okrelenia iloczynu ktndm dla wyznaczenia
trwaoci smaru z poprzedniego rysunku.
Rodzaj oyska kt Rodzaj oyska kt kulkowe jednorzdowe 0,9-1,1 walcowe
jednorzdowe 1,8-2,3
kulkowe dwurzdowe 1,5 walcowe dwurzdowe 2
k. skone jednorzdowe 1,6 walcowe pene (bez koszyka) 25
k. skone dwurzdowe 2 walcowe wzdune 90
k. skone wrzecionowe α=15° 0,75 igiekowe 3,5
k. skone wrzecionowe α=25° 0,9 stokowe 4
kulkowe czteropunktowe 1,6 barykowe 10
kulkowe wahliwe 1,3-1,6 barykowe wahliwe bez prowadz. 7-9
kulkowe wzdune 5-6 barykowe wahliwe z prowadz. 9-12
k. wzduno-skone dwurzdowe 14
181
Zasada pracy ukadu smarowania mg olejow Powietrze pynce przez zwk
(dysz Venturiego) zasysa olej ze zbiornika i rozbija go ma mae
lotne krople, trans- portowane do pun- któw smarowania.
Metoda ta bya tpiona z uwagi na zanieczyszczanie rodowiska, obecnie
wad t usunito i metoda ponownie przeywa rozkwit.
182
Smarowanie powietrzno- olejowe (p-o) Jest to moda technika, czsto
bdnie utosamian ze smaro- waniemmg olejow. Wspólne obu
technikomjest jednak tylko to, e mog funkcjonowa z pomoc spronego
powietrza. Na tymjednak podobiestwo si koczy, a pozostaj istotne
rónice. Schemat klasycznej struktury takiego ukadu poka- zano na
rys. obok
184
Zasada pracy takiego ukadu polega na tym, e przepywajce w sposób
cigy w przewodach powietrze, „cignie” olej podawany okresowo, w
niewielkich ilociach, do przewodów rozprowadzajcych ukadu. Olej ten
wolno, nie mieszajc si po drodze z powietrzem, przepywa po ciankach
rurek, w kierunku dyszy wylotowej, gdzie dociera w formie mniej lub
bardziej równomiernej mikrostrugi, rozbijanej w dyszy na nielotne
mikrokrople, kierowane na smarowane powierzchnie. Funda- mentalne
znaczenie dla poprawnego dozowania ma niezawodne dziaanie zaworów
zwrotnych, (rys. obok).
185
Do zasadniczych zalet smarowania p-o, pozytywnie odróniajc t
technik od smarowania mg olejow, naley zaliczy to, e: - nie
generuje lotnych czstek oleju i nie zanieczyszczarodowiska, -
umoliwia 10-krotne zmniejszenie zuycia oleju, - olej dopywa do
punktów smarowania w formie quasicigej
mikrostrugi, - ukad jest prosty w konstrukcji oraz w montau, -
sterowanie i nadzorowanie ukadu mona realizowa z dowolnym
stopniem automatyzacji. Koszt inwestycyjny techniki smarowania p-o
jest porównywalny z kosztem zakupu ukadów do smarowania mg olejow.
Koszt eksploatacyjny natomiast jest niszy, co wynika zarówno z
oszczdnoci oleju jak i mniejszego zuycia spronego powietrza.
186
Moda technika smarowania p-o znalaza ona ju szerokie zastosowanie
do smarowania wzów tarcia w maszynach jak i do wspomagania proce-
sów technologicznych. Historycznie zastosowanie tej techniki miao
miejsce w brany hutniczej, na pocztku lat 70-tych, do smarowania
oysk tocznych, pracujcych w klatkach walcarek hutniczych. Powyej
czop walca walcarki, oyska smaro-
wane olejem doprowadzanym technik p-o.
187
olejowego
188
W tym ukadzie sma- rowania p-o wyst- puje dwuprzewodowa sie
magistralna I i II co pozwala napdza okresowo lokalne pompy dozujce
(przewód I), czerpice olej z rónych zbiorników. Takie roz- wizanie
pozwala na stosowanie w jednym ukadzie rónych rodzajów oleju,
dobranych do potrzeb okrelonej grupy punktów smarowania.
189
Smarowanie natryskowejest znane i stosowane do smarowa- nia
otwartych przekadni zba- tych lub acuchowych oraz jako smarowanie
wspoma- gajce procesy technologiczne.
Smarowanie natryskowe to odmiana smarowania p-o, charakteryzujcego
si tym, e zarówno rodek smarowy, (olej lub smar plastyczny), jak i
powietrze dostarczane s do punktów smarowa- nia okresowo, a nie w
sposób cigy.
190
191
Energetyczne aspekty smarowania W kadym wle tarcia wystpuje
rozpraszanie (dyssypacja) energii, czyli zamiana energii
mechanicznej na energi ciepln. Na dyssypacj t skada si wiele
zjawisk przyczynowych, a straty energetyczne mog by spowodowane: -
stratami histerezy zarówno plastycznego jak i sprystego
odksztaca-
nia styku, pod wpywem obcienia przenoszonego przez wspópra- cujce
ze sob elementy,
- pokonywaniem si adhezji przeciwstawiajcych si wzgldnemu ruchowi
stykajcych si w wle powierzchni,
- stratami histerezy wynikajcej ze sprania i rozprania rodka
smarujcego, rozgraniczajcego wspópracujce ze sob
powierzchnie,
- koniecznoci pokonywania si cinania w warstwie filmu smarnego,
wystpujcych podczas wzgldnego ruchu smarowanych powierzchni.
192
wego w zale- noci od
warunków smarowania
193
Pod koniec lat 50-tych ubiegego wieku Palmgren opublikowa wykres
jak obok na rys. Przedstawia on zwizek midzy iloci oleju, prze-
pywajcego przez poprzeczne oy- sko kulkowe, a oporami ruchu i
temperatur pracy. Szczególnie wy- mowne s wyniki bada Schemela z
oyskami stosowanymi do wrzecion obrabiarek. Badania te day wyniki,
przedstawione w bezwymiarowym ujciu wzgldnym na kolejnym
rysunku.
194
rodek smarowy w czasie pracy oyska tocznego podlega cigemu
procesowi sprania i rozprania, wywoanemu przez przetaczajce si
wzgldem bieni elementy toczne. Procesowi temu towa- rzyszy zamiana
energii mechanicznej na ciepln. Wielko strat energii zaley od
gruboci filmu, poniewa ona okrela ilo oleju podlegajcego
ustawicznemu spraniu i rozpraniu w stykach EHD, w których cinienia
dochodz do setek, a nawet tysicy MPa.
195
Przykad efektów racjonalnego smarowania oysk tocznych –
walcowych poprzecznych i kulkowych wzdunych
196
Sprzga Nieuzasadnione w wielu przypadkach jest równie, a pomimo to
zalecane przez producentówwielopytkowych sprzgie ciernych, obfite
ich smarowanie, przez podawanie oleju na pytki sprzga od rodka
poprzez drony wa, na któryms one osadzone. Celemtakiego smarowania
jest przede wszystkimchodzenie trcych si powierzchni sprzga. W
rzeczywistoci skuteczno chodzenia jest niewielka, natomiast obfite
ich smarowanie jest przyczyn zwikszonych strat mocy. Sprzga w
maszynie mog pracowa jako zaczone, kiedy przenosz moment obrotowy,
lub jako rozczone. Analiza ukadu kinematycznego z nastpnego rysunku
prowadzi do wniosku,e zewntrzna i wewntrzna cz rozczonego sprzga
mog obraca si w przeciwnych kierunkach, co zwiksza wzgldn prdko ich
ruchu.
197
198
Wymowne wyniki wpywu „obfitoci” smarowania sprzgie na straty mocy w
ukadzie napdowym przedstawiono na poprzednimrysunku obok schematu
kinematycznego tokarki. W konkretnymprzypadku zastosowanie obfitego
smarowania odrodkowego („chodzenia”) sprzgie „1” i „2” oraz hamulca
wielopytkowego, w napdzie wrzeciona tokarki, powodowao straty
energetyczne na wale sprzgo- wym „1-1a” rzdu 1900W, a w
konsekwencji silne nagrzewanie si wrzeciennika. Po odciciu dopywu
oleju starty mocy w sprzgach osadzonych na tymwale spady do 100 W.
Gdy zastosowano smarowanie („chodzenie”) przez polewanie
olejemsprzgie i hamulca z zewntrz, zmierzone straty wynosiy
zaledwie 150W. Ten przykad wiadczy wymownie jak wielkie rezerwy
tkwi w technikach smarowania skpego.
199
Wpyw smarowania na straty energii w przekadniach zbatych Przekadnie
zbate stanowi najliczniejsz, po oyskach tocznych, grup wewntrznych
róde ciepa w wielu maszynach. Sposób smarowania kó zbatych ma
istotny wpywna sprawno energetyczn przekadni. Skadnikami bilansu
strat, zalenymi od smarowania, bd: - dyssypacja energii w warstwie
oleju w szczelinach midzyzbnych, - praca zwizana z wypieraniem
oleju z przestrzeni midzyzbnej, - praca przypieszania i odwirowania
oleju przez obracajce si koa, - praca zwizana z pokonywaniem oporów
brodzenia (smarowania
zanurzeniowe). W badaniach eksperymentalnych zebrano przekonywujce
wyniki, wskazujce na moliwo znacznego ograniczenia
hydrodynamicznych strat energetycznych, przez stosowanie skpego
smarowania przekadni wysokoobrotowych co obrazuje rysunek
poniej..
200