Практическая работа специальности 15.02.05. «Техническая эксплуатация оборудования в торговле и общественном питании»

Практическая работа  1

Анализ факторов, воздействующих на работоспособность машины. Определение методов их устранения

Цель работы: знать факторы влияющие на работоспособность машины и их определение, методы технического диагностирования.

Что необходимо выполнить студенту для получения зачета

Изучить данную методическую разработку.

Выполнить конспект.

Защитить практическую работу

Общие сведения по изучаемой теме

Машиной называется устройство, созданное человеком и выполняющее механические движения для преобразования энергии, материалов и информации с целью полной замены или облегчения физического и умственного труда человека, увеличения его производительности.

«Основное назначение» содержит сведения о выполняемых образцом функциях и его прямом назначении, которые приводятся в названии оборудования, в его технической документации или инструкции по применению.

 «Область применения» объединяет данные о возможностях использования оборудования на предприятиях. Учет этого фактора при выборе оборудования, как правило, не вызывает затруднений так как четко определен в его технической характеристике. Некоторые затруднения возникают при выборе оборудования общетехнического назначения (сварочное оборудование, металлорежущие станки и др.), которое производится заводами различных отраслей.

«Специализация» включает в себя данные, характеризующие возможность использования оборудования для выполнения работ по одному или нескольким агрегатам одного или нескольких типов автомобилей, одного или нескольких типов. По существу специализация оборудования является более дифференцированной характеристикой области применения. При выборе оборудования приходится считаться с тем, что, хотя узкоспециализированные образцы повышают качество выполняемых с их помощью работ и производительность труда, их применение способствует в то же время существенному расширению номенклатуры образцов, удорожанию парка оборудования, увеличению стоимости его обслуживания и ремонта. Оно обеспечивает получение необходимого эффекта только при достаточной суточной (годовой) загрузке.

«Стоимость» характеризует первоначальную стоимость оборудования, расходы на его эксплуатацию, обслуживание и ремонт. Этот фактор имеет значение главным образом при выборе дорогостоящего оборудования. Стоимость оборудования может служить решающим фактором оценки рентабельности его применения на предприятии при выборе сложных стендов и станков.

«Надежность и работоспособность» характеризуют безотказность работы оборудования, трудоемкость и сложность операций по устранению и предупреждению возникновения отказов (неисправностей) и предотказных состояний.

«Габариты» содержат характеристики общих размеров оборудования и потребности в производственных площадях для его установки. Фактор имеет значение для крупногабаритных стационарных образцов.

«Удобство эксплуатации» характеризуется степенью сложности конструкции и использования оборудования, потребностью в рабочих высокой квалификации.

Приведенные выше факторы позволяют более обстоятельно анализировать местные условия производства и сделать обоснованный выбор соответствующего оборудования. Понятно, что наиболее глубокому анализу факторы подвергаются при выборе сложного, дорогостоящего оборудования.

Можно выделить ряд основных факторов, которые условно делят на две группы:

· субъективные, которые во многом зависят от деятельности человека (выбор схемного и конструктивного решения при проектировании машины, выбор элементов и материалов, организация рациональной системы ремонтов и техобслуживания в период эксплуатации и т.п.);

· объективные (неблагоприятное влияние внешней среды, связанное с климатическими, методологическими, биологическими, физико-химическими и другими воздействиями).

Кроме того, все факторы, влияющие на надежность, делят на факторы, увеличивающие ее и уменьшающие. К первым, повышающим безотказность и долговечность, относятся выбор надежных элементов, резервирование, облегчение режимов эксплуатации, теплозащита, герметизация, виброизоляция, оптимизация схем и конструкций, автоматизация контроля параметров. К параметрам, снижающим надежность оборудования, можно отнести объективные факторы (температуру, давление, радиацию, старение, изнашивание) и субъективные (недоработки схем и конструкций, неоптимальный режим работы, нарушение технологии изготовления, нарушение правил эксплуатации).

Анализ работы оборудования показывает, что потеря работоспособности является следствием одновременного воздействия случайных, внезапных повреждений и постепенных процессов изнашивания и старения деталей оборудования.

Условия эксплуатации. Требования к объектам оп­ределяются условиями их эксплуатации и обслуживания. В первую очередь следует выделить две основные группы воз­действия на технические объекты: механические и климати­ческие. Кроме них возможны и другие воздействия: химиче­ские, биологические, радиационные, магнитные, электриче­ские, электромагнитные и др. Для надежного функциони­рования механизмов, узлов и деталей необходимо обеспечить стойкость изделий к механическим, климатическим и дру­гим воздействиям.

Механические воздействия, связанные с эксплуатаци­ей и транспортировкой, включают в себя нагрузки, вибрации, удары. Инерционные нагрузки при движении могут достигать больших величин и должны учитываться в расчетах на прочность. 

Стойкость к вибрации определяется вибропрочностъю и виброустойчивостъю. Вибропрочностъ характеризуется способностью конструкции противостоять разрушающему действию вибра­ции в заданных диапазонах частот и оставаться работоспособ­ной после длительного действия вибрации. Виброустройчивость характеризуется сохранением работоспособности кон­струкции в условиях вибрационных нагрузок. Так, при транспортировке и работе механизмов его элементы испыты­вают вибрацию, которая опасна тем, что при ее воздействии происходит отвинчивание резьбовых деталей агрегатов и ме­ханических узлов. Отвинчивание устраняется с помощью обя­зательного стопорения, применяемого на автоматизированных линиях, автомобилях, судах и других изделиях.

Климатические воздействия характеризуются сле­дующими компонентами: температурой, давлением, влажно­стью, грязью и пылью. Требование стойкости к измене­нию температур определяется необходимостью сохране­ния механических характеристик материала и вязкости жидкостей. В процессе эксплуатации на машины и их элемен­ты могут действовать высокие и низкие температуры. Низкие температуры приводят к хладоломкости. Материал и свар­ные швы с понижением температуры становятся хрупкими и легко разрушаются при циклическом и ударном нагружении. Пригодность материала по этому показателю определяется ударной вязкостью KCU - отношением работы разруше­ния надрезанного образца к площади поперечного сечения в месте надреза. Диапазон температур внешней среды пр308и экс­плуатации технических объектов в России обычно не превы­шает +60...-60 °С. Следует отметить, что в случае ударного или циклического нагружения некоторые металлы нельзя ис­пользовать даже при установленной отрицательной темпера­туре -60 °С. Это относится, например, к зубчатым колесам из стали 45, ударная вязкость которой снижается с 50 Дж/см² при t = 20 °С до 10...20 Дж/см² при t = -60 °С. В промышлен­ности для изготовления деталей машин обычно применяются конструкционные стали с KCU > 5...10 Дж/см² и крайне редко - материалы с KCU < 2 Дж/см². При высоких прочностных требованиях к конструкции - металлические детали, подвергающиеся ударному нагружению (например, элементы передач), должны иметь в диапазоне рабочих температур ударную вязкость не ниже 50...100 Дж/см². Диапазон эксплу­атационных температур следует учитывать и при подборе смазочных и неметаллических материалов. Так, смазочный материал при низких температурах становится более вяз­ким или загустевает. Например, ЦИАТИМ-221 загустевает при t = -60 °С, а ВНИИНП-284 при t = -110 °С. Загустение смазочного материала нарушает нормальную работу механиз­мов, поэтому они не должны использоваться при температу­рах, ниже указанных в технических условиях. Резиновые шайбы, используемые в мягких амортизаторах, при пониже­нии температуры вначале резко увеличивают жесткость, а при t = -60 °С становятся хрупкими. Пластмассы при сильном ох­лаждении могут терять эластичность и также становятся хрупкими. Для полимерных материалов опасны резкие изме­нения температуры, приводящие к их разрушению. Детали ряда машин в процессе эксплуатации подвергаются интенсив­ному нагреву. В результате понижается прочность деталей (уменьшается предел прочности и предел выносливости) и мо­жет появиться ползучесть. Она характеризуется непрерывной пластической деформацией при длительном нагружении. 

Теплостойкость таких элементов обеспечивается правиль­ным подбором материалов, а при необходимости и путем спе­циальных исследований и последующих мероприятий. Изме­нение температуры также приводит к изменению зазоров в подвижных соединениях, что связано с различными коэф­фициентами линейного расширения различных материалов элементов или с неравномерным нагревом.

На работу машин также может оказывать влияние давле­ние. Элементы машин, работающие в вакууме, должны удов­летворять требованию стойкости к пониженному давлению. Низкое давление сильно влияет в основном на неметалличе­ские материалы, когда в вакууме происходит сублимация их компонентов. Наиболее заметно она проявляется у полимер­ных материалов, резин, смазочных материалов и антифрик­ционных покрытий, что необходимо учитывать при констру­ировании узлов с долговременным пребыванием в вакууме. Например, в космическом вакууме нужно использовать спе­циальную резину ИРП-1118. В вакууме на трущихся поверх­ностях деталей отсутствуют окисные пленки, поэтому возрас­тет коэффициент трения. Возникает опасность схватывания трущихся поверхностей, что вызывает их повреждения за­едание и задиры у зубчатых колес и подшипников скольже­ния. В ряде элементов конструкций (баках, трубопроводах) может иметь место высокое давление, которое также необхо­димо учитывать при проведении расчетов на прочность.

Влажность атмосферы вызывает коррозию металлов, разбухание и потерю прочности ряда неметаллов. Для устра­нения коррозии металлов следует проводить специальные мероприятия. Существуют следующие способы повышения кор­розийной стойкости металлов:

- применение антикоррозийных материалов (например, не­ ржавеющей стали 12Х18Н10Т);

- применение антикоррозийных покрытий - хромирование, анодировние, оксидирование, грунтовка, окраска и др.;

- использование специальной обработки для получения ме­нее шероховатой поверхности (шлифование, полирование), не устраняющей коррозию, но замедляющей ее развитие;

- покрытие поверхностей защитными смазками, что используется для деталей, расположенных внутри корпуса, при работе механизмов, а также при консервации деталей и уз­лов;

- заключение деталей в герметизированные объемы, исклю­чающие попадание влаги внутрь.

Особенно опасно сочетание влажности и высоких темпера­тур, наблюдающееся в приморских районах, в тропиках, где резко активизируются процессы коррозии.

Загрязнение деталей передач пылью, песком и другими твердыми частицами приводят к существенному увеличению износа трущихся частей. Для устранения абразивного износа передачи помещаются внутри корпуса, что исключает попада­ние твердых частиц внутрь. 

Износостойкость существенно влияет на долговечность работы механизмов. Износ является главной причиной выхода из строя машин (до 90%). Ежегод­ные расходы на обслуживание и восстановительный ремонт некоторых действующих машин превышают стоимость годо­вого выпуска новых машин. Износ передач обычно приводит к потере точности и увеличению динамических нагрузок, а ино­гда и к поломкам, особенно при длительной эксплуатации, ес­ли не производится техническое обслуживание и ремонт.

К другим факторам относится стойкость к химическому и биологическому воздействию. Стойкость к химическо­му воздействию должны иметь детали, работающие в аг­рессивных средах. Трубопроводы в этом случае должны из­готавливаться из материалов, не взаимодействующих с на­полняющими их жидкостями. Например, азотная кислота разъедает трубы из обычной стали и не разрушает нержавею­щую сталь 12Х18Н10Т. Стойкость к биологическому воздействию определяется тем, что некоторые насекомые и грызуны поедают элементы изделий из органических и изо­ляционных материалов. Возможно также появление плесе­ни, которая вызывает коррозию металлов и разложение неме­таллов.

Техническое диагностирование, проводимое с целью получения информации о реальном техническом состоянии технологического оборудования, наличии в нем повреждений, выявления причин и механизмов их возникновения и развития, может включать следующие виды работ:

1 - изучение эксплуатационно-технической документации;

2 - наружный и внутренний осмотры;

3 - оценку геометрической формы основных несущих элементов оборудования;

4 - толщинометрию;

5 - измерение твердости металла основных несущих элементов оборудования;

6 - неразрушающий контроль сварных соединений и основного металла;

7 - определение химического состава металла основных несущих элементов;

8 - оценку металлографических структур;

9 - вырезку пробы металла с целью его детального исследования;

10 - специальные виды контроля (например, АЭ-контроль, термография, тензометрирование и т.п.);

11 - поверочный прочностной расчет основных несущих элементов оборудования;

12 - испытание на прочность и плотность.

Список литературы

1 Драгилев А.И. Устройство и эксплуатация оборудования предприятий пищевой промышленности . - М.: Агропромиздат, 1988

2 Тартаковский М.А.  Устройство и эксплуатация оборудования предприятий пищевой промышленности . - М.: Агропромиздат, 1988