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.

PROCES TECHNICZNY I JEGO SKŁADOWE

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.

ŁAŃCUCH DZIAŁANIA (Model prakseologiczny łańcuch działania)

Łańcuch 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. *

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.

PODZIAŁ ŁAŃCUCHÓW DZIAŁANIA

Wyróżniamy łańcuchy proste i złożone:

Łańcuchy 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 z*P, że trójka uporządkowana elementów k, m, z tworzy łańcuch działania.
*)

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.
*)

Relacja eksploatowania- mówimy, że k eksploatuje m wtedy i tylko wtedy gdy k użytkuje m lub k obsługuje m.

Przykłady łańcuchów działania:

• 
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  robotnik doglądający dwóch obrabiarek

OTOCZENIE ŁAŃCUCHA DZIAŁANIA

linie łączące informacyjne

linie łączące zasileniowe

Łącza informacyjne, na wejściu- rozkazy i polecenia dla przedmiotu, na wyjściu- sprawozdania i meldunki

Łącza 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.
-otoczenia są identyczne

2.
-otoczenia są identyczne geometrycznie

3.
-otoczenia są równoczesne

4.
-otoczenia się poprzedzają w czasie,
poprzedza w czasie

5.
-współużyteczność otoczeń, otoczenie
łańcucha jest współużyteczne z otoczeniem
łańcucha drugiego wtedy i tylko wtedy gdy
poprzedza w czasie
i otoczenia te są identyczne genetycznie.

6.
- współzależność otoczeń

Otoczenie
jest współzależne z otoczeniem
wtedy i tylko wtedy, gdy działanie w otoczeniu
jest równoczesne z działaniem w otoczeniu
i otoczenia te są identyczne.

UKŁAD DZIAŁANIA (U)

Układem działania nazywamy parę uporządkowaną, której pierwszym elementem jest łańcuch działania drugim zaś otoczenia tego łańcucha działania.

Układ działania

Relacje między układami działania:

1. Relacja współużyteczności - układ działania
   jest współużyteczny z układem działania
   wtedy i tylko wtedy, gdy łańcuchy działania tych układów są współużyteczne lub otoczenie tych łańcuchów jest współużyteczne.

2. Współzależność układów - układy działania
   i
   są współzależne wtedy i tylko wtedy, gdy łańcuchy działania tych układów są współzależne lub otoczenia tych łańcuchów są współzależne.

Układy wyróżnione:

- zapis uogólniony układu wyróżnionego

(maszyna)

q - rola pełniona przez
rozkład obiektu

Układy działania mogą być proste i złożone analogicznie jak łańcuchy działania.

KALENDARZ PROCESU DZIAŁANIA

kalendarzem H procesu P nazywamy taką trójkę uporządkowaną, której pierwszym elementem jest zbiór numerów czynności M, drugim zbiór chwil rozpoczęcia czynności θ,trzecim zbiór przedziałów czasu trwania czynności T danego procesu.

Każda czynność procesu określona jest w kalendarzu H trójką
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
			......
			......

2.Przy pomocy harmonogramu:

2. Przedstawienie na płaszczyźnie 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













Dla pojedynczego taktu możemy zapisać także:


( kalendarz pojedynczego taktu)


( 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.

POJĘCIE URZĄDZENIA, PODZIAŁ EKSPLOATACYJNY URZĄDZEŃ

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

• konstrukcji

• wytwarzania

• 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.

PODZIAŁ EKSPLOATACYJNY URZĄDZEŃ

1. Zasadnicze i pomocnicze

2. Przewoźne i stacjonarne

3. Jednokrotnego i wielokrotnego użytku

4. Naprawialne i nienaprawialne

5. Urządzenia zasileniowe, urządzenia informacyjne

6. Urządzenia jednofunkcyjne, urządzenia wielofunkcyjne (kombajny)

Mechaniczne, elektryczne, elektroniczne, itp.




TARCIE

jest to zespół zjawisk wywołujących opór podczas przemieszczania stykających się ze sobą ciał stałych. Jest to tzw. tarcie zewnętrzne.










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 CZĘŚCI MASZYN




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.

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




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

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:


- cecha fizyczna smarów

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.

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.

5

z

x

y

przedmiot

(tworzywo)

pośrednik

(narzędzie)

Podmiot

(sprawca)

MAKROOTOCZENIE

MIKROOTOCZENIE

Z

O

X

Y

---