Основные причины снижения работоспособности технологического оборудования в процессе эксплуатации
Анализом состояния технических систем на всех этапах их эксплуатации занимается такое научное направление как триботехника (подраздел трибологии). Сам процесс проведения исследований и выведения закономерностей получил название трибоанализа.
Он заключается в определении факторов, характеризующих исходное состояние системы (сюда относят исходные значения модуля упругости, твердости поверхности, обычно по Бринелю, шероховатости и вязкости смазочного материала), режимов взаимодействия сопряженных поверхностей (величина нагрузки, концентрация абразивных частиц в месте контакта, как функция от времени и др.), факторов, характеризующих конечные параметры системы (те же самые, что и в начале).
Целью проведения трибоанализа является разработка методов по увеличению надежности, работоспособности, долговечности механизмов, снижению затрат на их техническое обслуживание и ремонт, а не выявление причин поломок и неисправностей, что является лишь промежуточной целью. Тем не менее, знание причин отказов позволяет эффективно бороться с ними.
Основные закономерности
Любая сложная техническая система состоит из множества подсистем, узлов, агрегатов и деталей, надежность ее функционирования напрямую зависит от надежности каждого звена. В теории даже существует правило, согласно которому общая надежность системы определяется как произведение соответствующих характеристик каждого звена. Другими словами, достаточно внести сюда всего дин слабый элемент, и отказ становится неизбежным.
При этом момент отказа является случайной величиной, а сама поломка рассматривается как переход одного из элементов из одного своего состояния в другое. В ходе проведения трибоанализа необходимо исследовать каждое сопряжение независимо, и в совокупности с другими системами. Например, износ трущихся деталей тем выше, чем хуже обработка их поверхностей (больше высота микронеровностей поверхностей), что однозначно определяется при рассмотрении конкретного сопряжения, и в то же время, чем больше абразивных частиц в смазке, тем выше износ. Но количество частиц не определяется однозначно параметрами соприкасающихся деталей.
Таким образом, работоспособность всей системы зависит от количества ее элементов и связей между ним. Говорят о возможных состояниях технической системы, каждое из которых однозначно определяется совокупностью возможных состояния элементов и связей между ними. Например, при наличии всего 10 элементов, и двух возможных состояний каждого из них (работоспособного и неработоспособного) количество возможных состояния сборочной единицы достигает 1000. Разумеется, это приводит к появлению бесчисленного количества возможных причин отказов.
Основные причины выхода из строя
К основным причинам выхода из строя элементов деталей машин и механизмов (обычно поломка возникает даже не во всей детали, например, в зубчатой передаче из строя выходят отдельные зубья, в системе «поршень – цилиндр» головка поршня) относят изнашивание. На его счет приходится до 80% отказов, поэтому в случае возникновения поломки в первую очередь проверяют трущиеся поверхности.
На практике, причиной выхода из строя (перехода в предельное состояние) может стать износ, смятие. Тип повреждения зависит от характера взаимодействия сопряженных деталей.