Eksploatacja – działania dotyczące technicznych i organizacyjnych
przedsięwzięć w zakresie użytkowania i obsługi.

W przedsiębiorstwach produkcyjnych działania w zakresie eksploatacji
podejmuje dział (komórka) utrzymania ruchu.

Rafał Talar

Eksploatacja -

Eksploatacja w przedsiębiorstwie produkcyjnym:

1. Sfera informacyjna (zarządzanie, kierowanie, organizacja,
„logistyka”)

2. Sfera techniki (uniwersalne procesy fizyczne, techniki diagnozowania i
rejestracji stanów maszyn i urządzeń, technologia napraw). Podstawowe
problemy: teoria połączeń, obsługa węzłów łożyskowych, obsługa
zespołów przeniesienia napędu (przekładnie zębate, pasowe,
łańcuchowe, sprzęgła, liny), technika uszczelnień, podstawy tribologii,
podstawy automatyki, podstawy elektrotechniki.

Rafał Talar

Eksploatacja -

Obiekty eksploatacji:

1.Obiekty eksploatacji w procesach produkcyjnych (głównie maszyny
urządzenia) obsługiwane są przeważnie przez wykwalifikowany personel
(niewłaściwe działania mogą doprowadzić do powstania poważnych
problemów).

2.Obiekty eksploatacji zakwalifikowane jako „konsumpcyjne”
przeznaczone dla osób niewykwalifikowanych muszą być zabezpieczone
przed niewłaściwą obsługą.

Rafał Talar

Eksploatacja -

Proces aparaturowy (ciągły)

Rafał Talar

Eksploatacja -

Proces przerywany (dyskretny)

Rafał Talar

Eksploatacja -

Korzyści płynące ze znajomość procesów zużywania i właściwości
środków smarujących w dziale utrzymania ruchu:

1. Możliwość ustalenia przyczyn powstania „awarii” maszyny lub
urządzenia. Dzięki temu można wdrożyć postępowanie, które
zapobiegnie powtórnym uszkodzeniom tego samego rodzaju.

2. Eksploatując systemy techniczne często zachodzi konieczność
zastąpienia zużytych środków smarujących nowymi - trzeba wiedzieć
jakimi. (ekologia, sprawność, kompatybilność)

3. W przypadku -, produkcja przebiega przez
wiele urządzeń i maszyn technologicznych, dostarczonych przez wielu
dostawców – każdy ma własne preferencje w doborze marki środków
smarujących i standardowych części zamiennych dla swojego urządzenia
lub maszyny.

4. Możliwość podjęcia skutecznych działań zapobiegawczych.

Koszty eksploatacyjne

Rafał Talar

Eksploatacja -

Koszty wymiany części uszkodzonych w wyniku oddziaływania procesów
tribologicznych:

1. kopalnia miedzi – ponad 30.000.000PLN/rok,

2. samolot F16 – 900PLN/h,

3. platforma wiertnicza (tylko łożyska) – 7.000.000 PLN/rok.

Dodatkowo dochodzą koszty zakupu i magazynowania części i zespołów
zapasowych.

Nadmierne koszty powstają w wyniku podejmowania niewłaściwych
decyzji.

Koszty eksploatacyjne

Rafał Talar

Eksploatacja -

Rodzaje tarcia

1.Statyczne (spoczynkowe)
2.Kinetyczne:

a. toczne,
b. ślizgowe:

- wewnętrzne,
- zewnętrzne,

c. ślizgowo-toczne:

- wewnętrzne,
- zewnętrzne.

Tarcie – rodzaje

Rafał Talar

Eksploatacja -

Tarcie suche (technicznie i fizycznie) występuje podczas kontaktu
wzajemnie poruszających się powierzchni bez pośrednictwa środków
smarujących.

Brak smarowania – tarcie suche

Rafał Talar

Eksploatacja -

Tarcie w systemach technicznych:

F(t)=µ(t)N → µ ≠ const

F(t) = f(N,t,A,T,v,…)

Ft – siła tarcia, N – obciążenie, t- czas, A- powierzchnia,

T- temperatura, v-prędkość

Mechanizmy zużywania

Rafał Talar

Eksploatacja -

Smarowanie – zamiana tarcia zewnętrznego w tarcie wewnętrzne

(graniczne, płynne, mieszane)

Mechanizmy zużywania

Rafał Talar

Eksploatacja -

Smarowanie

graniczne

ma

miejsce

przeważnie

podczas

wzajemnego przemieszczania się

powierzchni z niskimi

prędkościami.

Powierzchnie trące rozdzielane są przez warstwy graniczne środka
smarującego o zwiększonej lepkości.
Niska temperatura nie powoduje desorpcji cząsteczek z powierzchni
trących.
Dominuje umiarkowane zużycie ścierne.

W przypadku występowania „dużych” nacisków lub „wysokiej”
temperatury może dochodzić do aktywacji zużywania adhezyjnego
(zacierania).

Smarowanie graniczne

Rafał Talar

Eksploatacja -

Smarowanie graniczne

Rafał Talar

Eksploatacja -

Warstwy cząsteczek zadsorbowanych (fizycznie) na powierzchni trącej podczas
tarcia granicznego

Smarowanie graniczne

Rafał Talar

Eksploatacja -

Smarowanie

graniczne

w

obecności

olejów

z

dodatkami

przeciwzatarciowymi:

Powierzchnie trące rozdzielane są przez warstwy trwale na nich
utworzone w wyniku reakcji chemicznych (chemisorbcja) dodatków
do olejów.

Prawdopodobnie

jest

to

reakcja

polimeryzacji

łańcuchów

węglowodorów w obecności startych tlenków żelaza (czysta fizycznie
powierzchnia metalu jest katalizatorem).

Dodatkową

amorficzną

nierozpuszczalną

w

oleju

warstwę

rozdzielającą

tworzą

przeciwzatarciowe

dodatki

do

oleju

zawierające cynk oraz warstwy korozyjne wytworzone przez
działanie siarki pochodzącej z dodatków do olejów

Smarowanie graniczne

Rafał Talar

Eksploatacja -

Smarowanie płynne prowadzi do separacji powierzchni współpracujących
a tarcie wewnętrzne zachodzi w cieczy smarującej.

Rodzaje smarowania płynnego:

- Hydrodynamiczne w tym (Elastohydrodynamiczne).
- Gazodynamiczne.
- Hydrostatyczne.
- Gazostatyczne.

Występują układy mieszane Hydrostatyczne +Hydrodynamicze (np.: wały
korbowe).

Smarowanie płynne

Rafał Talar

Eksploatacja -

Smarowanie płynne prowadzi do separacji powierzchni trących a tarcie
wewnętrzne zachodzi w cieczy smarującej.

Zachodzi tylko w przypadku wzajemnego ruchu powierzchni z prędkością
powyżej 0,5m/s, w obecności dostatecznej ilości cieczy smarującej.
(również w łożyskach porowatych)

Charakteryzuje się niskimi wartościami współczynnika tarcia przeważnie
poniżej 0,01.

W dużym stopniu ogranicza zużycie ścierne i adhezyjne na zimno.

Może zachodzić w węzłach konforemnych i niekonforemnych z ruchem
obrotowym i postępowym.

Smarowanie płynne - hydrodynamiczne

Rafał Talar

Eksploatacja -

Grubość filmu olejowego zwiększa się wraz z lepkością oleju

η

i

prędkością względną v a maleje wraz ze wzrostem nacisku P .

Smarowanie płynne - hydrodynamiczne

Rafał Talar

Eksploatacja -

srednie

R

P

v

f

h

2

−

⋅

≈

)

(

η

Głównym ograniczeniem smarowania hydrodynamicznego jest prędkość
względna.

Zbyt mała prędkość względna prowadzi do zaniku smarującego filmu
olejowego i zatarcia węzła kinematycznego (lub nadmiernego ścierania).

Zbyt duża prędkość względna prowadzi przeważnie do przegrzania środka
smarującego i w efekcie do zatarcia węzła kinematycznego.

Smarowanie płynne - hydrodynamiczne

Rafał Talar

Eksploatacja -

Smarowanie elastohydrodynamiczne (EHL) zachodzi przeważnie w
węzłach niekonforemnych w obecności dużych nacisków jednostkowych.
Pod wpływem dużego nacisku powierzchnie stanowiące parę ślizgową
odkształcają się sprężyście. Odkształcenie sprężyste powoduje obniżenie
wartości nacisku jednostkowego i umożliwia powstanie smarującego
filmu olejowego dla określonej wartości prędkości względnej v.

Grubość filmu olejowego zawiera się w granicach od 0,1µm do 400 µm,
wartość współczynnik tarcia wynosi średnio 0,2 .

Smarowanie płynne - hydrodynamiczne

Rafał Talar

Eksploatacja -

Węzły

kinematyczne

w

których

zachodzi

smarowanie

elastohydrodynamiczne narażone są na zużycie zmęczeniowe (pitting)
zatarcie (zużycie adhezyjne), w mniejszym stopniu na ścieranie.

W czasie smarowania EHL olej ulega szybkiej miejscowej degradacji
względu na miejscowe występowanie dużych prędkości, temperatury,
ciśnienia.

Smarowanie płynne - hydrodynamiczne

Rafał Talar

Eksploatacja -

Smarowanie w większości węzłów kinematycznych (przekładnie zębate,
łożyska, ..) podlega więcej niż jednemu mechanizmowi. Często dwa lub
więcej mechanizmów jest aktywnych jednocześnie. W takim przypadku
zachodzi

smarowanie mieszane

. Jednocześnie mogą przebiegać

procesy tarcia suchego i granicznego lub płynnego i granicznego.

Procesy tarciowe mogą płynnie lub skokowo przechodzić jeden w drugi
podczas zmieniających się w czasie warunków eksploatacji obiektu
(rozruch, bieg stabilny, przeciążenia mechaniczne i termiczne,
degradacja środków smarowych).

Do zainicjowania tarcia mieszanego może dojść np.: w przypadku
obecności zanieczyszczeń o znacznych rozmiarach.

Smarowanie mieszane

Rafał Talar

Eksploatacja -