OBIEKT TECHNICZNY
pojecie pierwotne, każdy dowolny wytwór cywilizacji technicznej człowieka
Eksploatacja-jest to ciąg działań procesów i zjawisk związanych z
wykorzystywaniem obiektów technicznych przez człowieka.
Użytkowanie-jest to wykorzystywanie obiektów technicznych zgodnie z ich
przeznaczeniem i właściwościami funkcjonalnymi.
Obsługiwanie-jest to przywracanie obiektowi technicznemu wymaganych
właściwości funkcjonalnych przez wykonywanie przeglądów, regulacji,
konserwacji, napraw i remontów.
Likwidacja-problem likwidacji obiektu technicznego powinien być brany pod
uwagę na etapach jego projektowania, wytwarzania i eksploatacji.
Recycling- jest to takie podejście do likwidacji, które wskazuje na możliwość
powtórnego wykorzystania poszczególnych części, czy też materiałów
odzyskanych z likwidacji obiektów.
POTRZEBA NAUKI O EKSPLOATACJI
1) Konstruktor i technolog nie zawsze dostrzegają w pełni złożone
problemy eksploatacji.
2) Zgodnie z zasadą ekonomiczności należy ekonomicznie konstruować,
wytwarzać i eksploatować urządzenia.
3) Eksploatatora urządzenia nie wykształci się ucząc go tylko konstrukcji i
technologii.
PRZEDMIOT TEORII EKSPLOATACJI
Eksploatacja- to ogół zdarzeń, zjawisk, działań i procesów jakim podlega i w
jakich uczestniczy dane urządzenie od chwili zakończenia jego procesu
wytwarzania, aż do jego likwidacji. Eksploatacja zajmuje się stosowaniem
wszelkich urządzeń przez człowieka.
Teoria eksploatacji (eksploatyka)- powstała dzięki prakseologii, teorii systemów
oraz teorii układów względnie odosobnionych, czyli cybernetyce.
Wyróżniamy eksploatyki szczegółowe:
-eksploatykę maszyn technologicznych
-eksploatykę samochodów, itp.
Opisowy model eksploatacyjny- jest przedstawiony w danym języku
etnicznym oraz co najmniej za pomocą pewnych symboli rysunkowych.
Formalny model eksploatacyjny- jest to taki model eksploatacyjny, który jest
przedstawiony w języku logiki formalnej i teorii mnogości.
Matematyczny model eksploatacyjny- jest to model eksploatacyjny ujmujący
istotne zależności ilościowe, który jest przedstawiony w języku matematyki.
Pragmatyczny model eksploatacyjny- jest to taki model eksploatacyjny, który
przedstawiony jest w języku decydenta danego fragmentu modelowanej
rzeczywistości eksploatacyjnej.
Powiązania teorii eksploatacji z innymi dziedzinami nauki.
1
PROCES TECHNICZNY I JEGO SKA
ADOWE
Proces techniczny- jest to całokształt działań mających na celu zmianę stanu
przedmiotu, w trakcie którego należy obmyślić i wytworzyć urządzenie
przydatne do realizacji celów działań, obmyślić i zorganizować użytkowanie
urządzeń, a także zapewnić niezbędne środki podtrzymujące ich działanie, aż do
osiągnięcia postawionych zadań. Proces techniczny ma na celu przekazywanie
urządzeniom wielu złożonych czynności wykonywanych dotąd przez człowieka.
Proces projektowy to działanie techniczne związane z opracowaniem wymagań
i warunków technicznych modelu urządzenia, a także sprawdzenie słuszności
założeń projektowych i możliwości osiągnięcia wymagań technicznych oraz
przeprowadzenie badań, dokumentacji technicznej i prototypu urządzenia.
Proces wytwórczy, są to działania techniczne związane z zaplanowaniem
produkcji, przygotowaniem technicznym bazy produkcyjnej, wytworzeniem
urządzenia oraz oceną jakości urządzenia.
Proces operacyjny to działanie techniczne związane z programowaniem
eksploatacji nowego urządzenia, zorganizowaniem i realizowaniem jego
użytkowani, a także oceną użytkowania w systemie eksploatacji oraz
utrzymaniem lub odtworzenie stanu zdatności urządzenia.
Schemat podziału procesu operacyjnego.
Proces zarządzania PZ, to cykl działań związanych ze zbieraniem informacji
potrzebnych do programowania, realizowania i oceniania eksploatacji oraz
polegający na podejmowaniu stosownych decyzji.
Proces eksploatacji, to cykl zdarzeń związanych z wykorzystaniem przez ludzi
urządzeń sprawnych w celu zaspokojenia potrzeb społeczno-gospodarczych oraz
działań niezbędnych przy postępowaniu z urządzeniami niesprawnymi w celu
odtworzenia ich sprawności.
Proces użytkowania, to cykl zdarzeń związany z działaniem sprawnych
urządzeń technicznych, a także zdarzenia związane z kontrolą zmiany stanu
technicznego urządzeń.
Proces obsługiwania obejmuje zdarzenia i operacje związane z kontrolą,
utrzymywaniem lub odtwarzaniem stanu zdatności urządzenia.
2
A
AC
CUCH DZIAA
ANIA (Model prakseologiczny łańcuch działania)
x
y z
pośrednik
Podmiot przedmiot
(narzędzie)
(sprawca) (tworzywo)
A
ańcuch działania- jest to uporządkowana trójka elementów działających, z
których pierwszy spełnia funkcję podmiotu (sprawcy), który znając cel inicjuje
działanie. Drugi pełni role pośrednika (narzędzia), które pośredniczy w
działaniu. Trzeci zaś pełni role przedmiotu (tworzywa), na którym jest
zlokalizowany cel działania. ^�=�<� x, y, z >�
Przykłady łańcuchów:
-operator obrabiarki + obrabiarka z oprzyrządowaniem + przedmiot obrabiany
-pracownik remontowy + narzędzia remontowe + remontowana obrabiarka
Warunki, które musza być spełnione:
1.Podmiotami działania mogą być tylko ludzie lub zespoły ludzkie.
2.Pośrednikami działania mogą być ludzie lub urządzenia.
3.Przedmiotami działania mogą być ludzie lub urządzenia.
PODZIAA
A
AC
CUCHÓW DZIAA
ANIA
Wyróżniamy łańcuchy proste i złożone:
A
ańcuchy proste-wszystkie ogniwa łańcucha występują w liczbie pojedynczej,
jeżeli nie to mamy łańcuch złożony.
P- zbiór uniwersalny; C- zbiór ludzi i zespołów ludzkich; U- zbiór urządzeń i
grup urządzeń; R- zbiór reszty; k, m, n- obiekty działające należące do zbioru P
Relacja użytkowania- mówimy, że obiekt k użytkuje obiekt m (k �! m) wtedy i
tylko wtedy, jeżeli istnieje ze�P, że trójka uporządkowana elementów k, m, z
tworzy łańcuch działania. (k Ż� m) �� V (<� k,m, z >�=�^�)
z��P
Relacja obsługiwania- mówimy, że obiekt k obsługuje obiekt m wtedy i tylko
wtedy, gdy istnieje takie y należące do zbioru P, że trójka uporządkowana
elementów k, y, m stanowi łańcuch działania. (k �� m) �� V (<� k, y, m >�=� ^�)
y��P
Relacja eksploatowania- mówimy, że k eksploatuje m wtedy i tylko wtedy gdy
k użytkuje m lub k obsługuje m. (k explm) �� (k Ż� m)v(k �� m)
Przykłady łańcuchów działania:
- robotnik doglądający dwóch obrabiarek
3
OTOCZENIE A
AC
CUCHA DZIAA
ANIA
MIKROOTOCZENIE
MAKROOTOCZENIE
linie łączące informacyjne
linie łączące zasileniowe
A
ącza informacyjne, na wejściu- rozkazy i polecenia dla przedmiotu, na
wyjściu- sprawozdania i meldunki
A
ącza zasileniowe, na wejściu-materiały i energia, na wyjściu- energia i
materiały przetworzone.
Granicę otoczenia przyjmuje się najczęściej w zależności od istotnego w danym
badaniu punktu widzenia w sposób arbitralny.
Otoczenie łańcucha jest charakteryzowane przez parametry:
-kinematyczne (ciśnienie, temperatura, wilgotność, ruch powietrza, itp.)
-dynamiczne (prędkość, przyspieszenie, itp.)
-związane z inżynierią środowiska pracy (hałas zapylenie, oświetlenie, drgania,
promieniowanie)
-socjopsychologiczne (więzi międzyludzkie, motywacje ludzi, itp.) -inne
Relacje między otoczeniami dwóch łańcuchów.
1.O1 =� O2 -otoczenia są identyczne
2.O1 � O2 -otoczenia są identyczne geometrycznie
3.O1 ~ O2 -otoczenia są równoczesne
4. O1 <� O2 -otoczenia się poprzedzają w czasie, O1 poprzedza w czasie O2
5. O1 ^� O2 -współużyteczność otoczeń, otoczenie O1 łańcucha jest
współużyteczne z otoczeniem O2 łańcucha drugiego wtedy i tylko wtedy gdy
O1 poprzedza w czasie O2 i otoczenia te są identyczne genetycznie.
(�O1 ^� O2 )� �� [�(�O1��O2 )�Ł� (�O1 � O2 )�]�
6.O1 ^�O2 - współzależność otoczeń
Otoczenie O1 jest współzależne z otoczeniem O2 wtedy i tylko wtedy, gdy
działanie w otoczeniu O1 jest równoczesne z działaniem w otoczeniu O2 i
otoczenia te są identyczne.
(�O1 ^�O2 )� �� [�(�O1~ O2 )�Ł� (�O1 =� O2 )�]�
4
UKA
AD DZIAA
ANIA (U)
Układem działania nazywamy parę uporządkowaną, której pierwszym
elementem jest łańcuch działania drugim zaś otoczenia tego łańcucha działania.
Układ działania
Z
Y
X
O
U =�<� L, O >�
Relacje między układami działania:
1) Relacja współużyteczności  układ działania U jest współużyteczny z
1
układem działania U wtedy i tylko wtedy, gdy łańcuchy działania tych
2
układów są współużyteczne lub otoczenie tych łańcuchów jest
współużyteczne.
(�U1 ^� U )� �� [�(�L1 ^� L2 )��� (�O1 ^� O2 )�]�
2
2) Współzależność układów  układy działania U i U są współzależne wtedy
1 2
i tylko wtedy, gdy łańcuchy działania tych układów są współzależne lub
otoczenia tych łańcuchów są współzależne.
(�U1 ^�U )� �� [�(�L1 ^�L2 )��� (�O1 ^�O2 )�]�
2
Układy wyróżnione:
U(�k)�=� L(�k)�,O - zapis uogólniony układu wyróżnionego
k =� m (maszyna)
U(�m)�=� L(�m)�,O
q  rola pełniona przez m ��rozkład obiektu m
U (�m)�=� Lq (�m)�, O
q
Układy działania mogą być proste i złożone analogicznie jak łańcuchy działania.
5
KALENDARZ PROCESU DZIAA
ANIA
kalendarzem H procesu P nazywamy taką trójkę uporządkowaną, której
pierwszym elementem jest zbiór numerów czynności M, drugim zbiór chwil
rozpoczęcia czynności q�,trzecim zbiór przedziałów czasu trwania czynności T
danego procesu.
H =� M,q�,T
Każda czynność procesu określona jest w kalendarzu H trójką m,Vm ,tm są to
współrzędne czynności w kalendarzu procesu.
Kalendarz procesu można przedstawić na trzy sposoby:
1. Przez podanie tablicy wartości współrzędnych poszczególnych
czynności:
m 1 2 ...... n-1 n
Vm V1 V2 Vn-�1 Vn
......
tm t1 t2 tn-�1 tn
......
2.Przy pomocy harmonogramu:
2. Przedstawienie na płaszczyz
nie czasowej
Proces jest wielotaktowy, jeżeli można go rozłożyć na powtarzające się, co
pewien czas takty (cykle). Proces taki opisuje wielotaktowy kalendarz procesu
działania:
5
4
3
2
1
T2
T1 T3 T4
Dla pojedynczego taktu możemy zapisać także:
HS =� M ,q�S ,TS �� ( kalendarz pojedynczego taktu)
S
H =� H1, H2 ,....Hn �� ( kalendarz całego procesu wielotaktowego)
Proces jest stochastyczny (losowe), gdy chociaż jeden element jego kalendarza
jest zmienną losową.
W praktyce eksploatacyjnej mamy do czynienia z procesami stochastycznymi.
Proces jest deterministyczny, jeżeli posiada kalendarz o wszystkich zmiennych
ściśle określonych.
6
POJ
CIE URZ
DZENIA, PODZIAA
EKSPLOATACYJNY URZ
DZEC

Cechy ogólne urządzeń:
1. Funkcjonuję zgodnie z prawami fizyki
2. Są celowym wytworem człowieka z materii nieożywionej
3. Mają określone przeznaczenie
4. Ulegają uszkodzeniom i najczęściej wymagają obsługi
5. Mają skończoną żywotność
6. Przechodzą w swojej historii, przez co najmniej trzy fazy
o konstrukcji
o wytwarzania
o eksploatacji
7. Mogą być ulepszane
8. Mogą szkodzić człowiekowi
Urządzenie mechaniczne (maszyna)  jest to obiekt techniczny zawierający
mechanizm lub zespół mechanizmów we wspólnej obudowie służący do
przetwarzania energii lub wykonania określonej pracy mechanicznej. Cechą
charakterystyczną każdej maszyny jest ruch jej części w skutek działania na niej
sił lub momentów.
PODZIAA
EKSPLOATACYJNY URZ
DZEC

a) Zasadnicze i pomocnicze
b) Przewoz
ne i stacjonarne
c) Jednokrotnego i wielokrotnego użytku
d) Naprawialne i nienaprawialne
e) Urządzenia zasileniowe, urządzenia informacyjne
f) Urządzenia jednofunkcyjne, urządzenia wielofunkcyjne (kombajny)
Mechaniczne, elektryczne, elektroniczne, itp.
Urządzenia mechaniczne
(maszyny)
urządzenia
przetworniki pracy
urządzenia silniki
technologiczne
transportowe mechanicznej
energii
obrabiarki
dz
wignice
naturalnej
mechaniczno-
walcarki
przenośniki
energii
elektryczne
kruszarki
samochody
wtórnej
mechaiczno-
kombajny
pompy
hydrauliczne
rolnicze
mechaniczno-
pneumatyczne
7
TARCIE
jest to zespół zjawisk wywołujących opór podczas przemieszczania stykających
się ze sobą ciał stałych. Jest to tzw. tarcie zewnętrzne.
Rodzaje tarcia
ze względu
ze względu ze względu
na rodzaj
na rodzaj na cechy
ruchu
styku ruchu
suche
spoczynkowe
ślizgowe
płynne
ruchowe krętne(wiertne)
graniczne
toczne
mieszane
Tarcie suche Tarcie graniczne
(brak smarowania) a,b - warstwy graniczne
a
b
Tarcie mieszane Tarcie płynne
pełne
rozdzielenie
a - mikroklin
filtrem
smarowy
olejowym o
b - warstwy
a
grubości h
graniczne
c - styk suchy
c
b
8
ZUŻYCIE, A ZUŻYWANIE
Zużywanie  jest to proces zmiany stanu części, węzła kinematycznego,
zespołu lub maszyny, w wyniku którego następuje utrata ich właściwości
użytkowych.
Zużycie  określa stan części, węzła kinematycznego, zespołu lub całej maszyny
na określonym etapie procesu zużywania.
RODZAJE ZUŻYWANIA CZ
ŚCI MASZYN
Zużywanie części maszyn
Rodzaje
korozyjne
mechaniczne korozyjno-mechaniczneu
zużywania:
tarcie
korozja
korozja
Zjawiska i
przekroczenie
chemiczna
naprężeniowa
procesy
wytrzymałości
określające korozja
korozja
mechanizm doraz
nej
elektro-chemiczna zmęczeniowa
zużywania
lub
korozja-erozja
zmęczeniowej
Nigdy nie występuje tylko jeden rodzaj zużywania, ale z reguły jeden dominuje
i dlatego od niego pochodzi nazwa występującego zużycia.
Zużywanie ścierne  proces niszczenia warstw wierzchnich elementów
współpracujących ze sobą w wyniku skrawającego, rysującego, bruzdującego i
ścinającego oddziaływania nierówności ich powierzchni lub cząstek ciał stałych,
np. ścierniwa i produktów zużywania znajdujących się między tymi
powierzchniami.
Zużywanie przez sczepianie I-go rodzaju (adhezje)  proces intensywnego
niszczenia powierzchni części maszyn podczas tarcia objawiający się
plastycznym odkształceniem wierzchołków nierówności, pojawieniem się
lokalnych sczepień obu powierzchni oraz niszczeniem powstałych sczepień
przez odrywanie cząstek metal. Objawia się przy stosunkowo niewielkich
prędkościach względnych i dużych naciskach.
9
Zużywanie przez sczepianie II-go rodzaju (cieplne) - proces intensywnego
niszczenia powierzchni metali wywołany nagrzaniem strefy tarcia do
temperatury zmiękczenia metalu. Występuje w warunkach dużych nacisków i
dużych prędkości względnej.
Zużywanie w wyniku utleniania  polega na tworzenie się i niszczeniu
warstewek tlenków na kontaktujących się powierzchniach. Jest to najmniej
intensywny i najbardziej pożądany rodzaj zużywania.
Scuffing  rodzaj zużywania, na który składają się procesy zużywania ściernego
i adhezyjnego. Bardzo intensywny i niekorzystny proces.
Zużywanie prze łuszczenie (spaliny)  jest procesem o charakterze
dynamicznym zmęczeniowym występującym przy braku lub niedostatku smaru i
polega na tworzeniu i rozprzestrzenianiu się mikropęknięć prowadzących to
oddzielania cząstek od podłoża. Występuje w kołach zębatych i łożyskach.
Zużywanie gruzełkowe (pitting) - jest to proces o charakterze dynamicznym
zmęczeniowym występującym przy tarciu tocznym w obecności smaru. Polega
na tworzeniu i rozprzestrzenianiu mikropęknięć prowadzących to oddzielania
cząstek od podłoża, a czynnikiem wspomagającym jest rozłupywanie
mikroszczelin w wyniku dynamicznego działania klinów smarowych.
Fretting  zużywanie ścierno-korozyjne (korozja tarciowa) występuje
najczęściej w warunkach ruchu postępowo zwrotnego kontaktujących się
powierzchni oraz przy intensywnie korodującym środowisku.
Ogólny przebieg procesów zużywania części maszyn
1-Z
2-%
3-I
2
3
1
4
I t
II III
Przebieg zużycia w skutek tarcia współpracujących części:
1  zużycie
2  nośność powierzchni
3  intensywność zużywania
4  zużycie przy tarciu tocznym
I  okres docierania
II  okres normalnej pracy
III  okres zużywania katastroficznego
Z  zużycie
I  intensywność zużywania
10
SMAROWANIE
1. Smarowanie  jest to wprowadzenie substancji smarującej między trące
powierzchnie oraz związane z tym procesem przekształcenie tarcia suchego w
tarcie płynne lub mieszane.
2. Zadania (funkcje) smarów :
- zmniejszenie oporów tarcia oraz zmniejszenie strat energii i zużywania
tarciowego
- zmywanie i usuwanie zanieczyszczeń ze współpracujących powierzchni
- ochrona powierzchni przed korozją
- odprowadzanie ciepła z obszaru tarcia
- amortyzacja drgań i obciążeń uderzeniowych
- zmniejszenie luzów w połączeniach ruchowych
3. Rodzaje tarcia:
I. Ze względu na przeznaczenie:
- smary płynne silnikowe (oleje silnikowe)
- smary płynne przekładniowe
- smary płynne wrzecionowe
- smary maziste do łożysk ślizgowych i tocznych
- smary specjalne
II. Ze względu na konsystencję:
- smary płynne (ciecze, gazy)
- smary maziste
- smary stałe, np. grafit, dwusiarczek molibdenu [MoS2], mikka
III. Ze względu na pochodzenie:
- smary mineralne (produkty otrzymywane z ropy naftowej lub węgla)
- smary organiczne (tłuszcze)
- smary syntetyczne
4. Cechy smarów:
I. Gęstość:
m g kg
�� ł�
V� =� lub�� 3 ł� - cecha fizyczna smarów
3
ę�cm ś� ę�m ś�
V
�� �� �� ��
II. Lepkość: jest to miara tarcia wewnętrznego, jest to opór wewnętrzny
spowodowany tarciem cząsteczek substancji podczas ich przesuwania wobec
siebie.
III. Penetracja: jest to głębokość na jaką pogrąża się w smarze mazistym
znormalizowany stożek penetratora w ściśle określonych warunkach obciążenia.
IV. Smarność: jest to cecha systemowa, wskazująca na zdolność do tworzenia
warstw granicznych, czyli zdolność do trwałego przylegania do powierzchni ciał
stałych na skutek przyciągania cząsteczkowego.
V. Temperatura krzepnięcia: określa dolną granicę stosowania smaru
płynnego jako czynnika smarującego.
11
 VI. Temperatura skroplenia i topnienia: (dotyczy smarów mazistych) jest to
temperatura, w której ze stopniowo ogrzewanego smaru wydzieli się pierwsza
kropla w formie płynnej; jest to górna granica stosowania smaru mazistego.
VII. Temperatura krytyczna: to temperatura, w której warstwy graniczne
tracą swe zdolności do trwałego sczepiania się z powierzchnią metalową.
VIII. Temperatura zapłonu: to najniższa temperatura, w której badany
produkt, ogrzewany w ściśle określonych warunkach wydziela ilość pary
wystarczającą do wytworzenia z powietrzem mieszaniny zapalającej się przy
zbliżeniu płomienia.
IX. Starzenie: to skłonność do utraty początkowych właściwości fizyczno-
chemicznych w miarę upływu czasu.
5. Sposoby smarowania:
I. Smarowanie hydrostatyczne (HS)  polega na rozdzieleniu
współpracujących powierzchni przez wytworzenie tzw. poduszki smarnej,
odpornej na przerywanie, zapobiegającej występowaniu styku suchego oraz
zdolnej do wytworzenia odpowiednich sił unoszących
równoważących nacisk normalny. Występuje w przypadku małych prędkości
względnych elementów węzła kinematycznego oraz małych i średnich
nacisków. Stosuje się w łożyskach ślizgowych wzdłużnych i poprzecznych.
Rozróżnia się smarowanie hydrostatyczne  medium smarującym jest olej oraz
aerostatyczne  medium smarującym jest gaz (najczęściej powietrze).
II. Smarowanie hydrodynamiczne (HD)  polega na tworzeniu się warstwy
smaru (klina smarowego) mającego zdolności unoszenia i rozdzielania trących
po sobie ciał stałych w wyniku powstawania w warstwie smaru ciśnień
hydrodynamicznych. Klin smarowy jest wytwarzany przez pompujące działanie
czopa wirującego w panewce. Smarowanie hydrodynamiczne ma miejsce w
warunkach dużych prędkości względnych oraz małych i średnich nacisków.
III. Smarowanie elastohydrodynamiczne (EHD)  smarowanie to zachodzi
głównie w łożyskach tocznych i przekładniach zębatych w warunkach bardzo
dużych obciążeń stykowych i powyżej pewnej prędkości względnej
współpracujących powierzchni. Stykające się powierzchnie odkształcają się
sprężyście.
12