Akademia górniczo – hutnicza

w Krakowie

Badania operacyjne i eksploatacyjne.

Projekt nr 1.

Temat:

Plan badań eksploatacyjnych

Wykonał:

Marcin Święs Gr. I Rok III

Studia niestacjonarne

Plan badań eksploatacyjnych zawiasów metalowych i zawiasów z tworzyw sztucznych.

1. Cel badania.

Celem przeprowadzonych badan jest wyznaczenie okresu adaptacji, normalnej pracy, okresu zużycia oraz określenie czy element można poddać regeneracji czy też wycofać z użytku.

Podczas tego badania zajmiemy się ważną grupą elementów konstrukcyjnych jaką niewątpliwie stanowią zawiasy. Podstawowymi cechami opisującymi charakter zawiasów są:

- wytrzymałość,

- łatwość montażu,

- odporność na korozje.

Gdy głównym wyznacznikiem produktu jest odporność na korozje, zawiasy wykonywane są z tworzywa sztucznego. Zastosowanie tworzyw sztucznych w produkcji zawiasów wcale nie oznacza, że nadają się one tylko do aplikacji o małych obciążeniach. Bardzo nowoczesny skład tworzywa z którego są wykonane jak i specjalna konstrukcja samych zawiasów powoduje że przenoszą one obciążenia identyczne do swoich metalowych odpowiedników. W skrajnych przypadkach obciążenie robocze takiego elementu może sięgać nawet 120-150kg na pojedynczy element, natomiast wartość obciążeń niszczących sięga nawet 300-400kg. Stosowanie zawiasów z tworzyw sztucznych ma jeszcze jedną przewagę nad metalowymi odpowiednikami, mianowicie łatwość montażu (przykręcanie), unikamy w ten sposób konieczności spawania.

Zawias metalowy (stal nierdzewna) Zawias z tworzywa sztucznego

1. Rodzaj planu badawczego.

Podczas przeprowadzania badania mierzyć będziemy tylko jedną wielkość, mianowicie średnice sworznia zawiasu. Pomiary wykonywać będziemy w momencie montowania, po 5000 i 100000 cyklach użytkowania, po czym porównamy wartości zmierzonych średnic i określimy zużycie w poszczególnych etapach pracy. Badanie wykonywanie będzie na elementach poddanych obciążeniu 80kg.

1. Ustalona liczba i sposób wyboru obiektów do badania.

Badanie polega na zmierzeniu stopnia zużycia elementu roboczego oraz określeniu czasu jego użytkowania. Do badania przeznaczono po jednym elemencie wykonanym ze stali nierdzewnej i z tworzywa sztucznego. Sposób wyboru elementów do badania nie opiera się na którejkolwiek z poznanych metod, gdyż badanie wykonujemy na pojedynczych elementach dostarczonych bezpośrednio przez producenta.

1. Określenie i utrzymanie stałych dla wszystkich obiektów warunków badań.

Elementu poddane badaniu montowane będą w inny sposób ( zawias metalowy będzie przyspawany, natomiast zawias z tworzywa sztucznego będzie przykręcony), jednak montaż odbędzie się w taki sposób aby naprężenia ich osadzeniem były takie same w obu przypadkach. Obciążenie robocze wynosi 80kg. Zawiasy zamocowane będą na wysokości 1m od podłoża.

1. Ustalić identyczny dla wszystkich obiektów sposób pomiaru badanych cech.

Pierwszy pomiar średnicy sworznia odbędzie się po zamocowaniu zawiasu, ale przed poddaniem go obciążeniu. Wynik zapisany zostanie w tabeli oraz porównany z wynikami pomiarów wykonanych po określonej liczbie cykli. Pomiar wykonany zostanie za pomocą mikromierza kabłąkowego o zakresie pomiarowym 0-25mm, z dokładnością pomiaru do 0,01mm. Pomiar będzie wykonywany przez jedną osobę.

1. Zaplanowanie metody rejestracji wyników.

Rejestracja otrzymanych wyników polega na bezpośrednim wpisaniu wartości wielkości mierzonej do przygotowanej tabeli.

Ewentualne błędy które mogą pojawić się podczas pomiaru mogą byś spowodowane złym doborem przyrządu pomiarowego (zbyt mała dokładność) lub bezpośrednio przez osobę wykonującą pomiar.

1. Opracowanie statystyczne wyników i wyznaczenie szukanych charakterystyk.

Rodzaj elementu badanego	Pomiar przed obciążeniem d	Pomiar po 5000 cykli pracy d1	Pomiar po 100000 cykli pracy d2
Sworzeń metalowego zawiasu d=9.96mm	d=9.96mm	d1=9.88mm	d2=9.23mm
Sworzeń zawiasu z tworzywa szt. d=7.97mm	d=7.97mm	d1=7.91mm	d2=7.45mm

Wyznaczenie szukanych charakterystyk:

Zużycie sworznia po 5000 cykli pracy:

d_z=d-d₁=9.96-9.88=0.08mm – dla zawiasu metalowego

d_z=d-d₁=7.97-7.91=0.06mm – dla zawiasu z tworzywa sztucznego

Zużycie sworznia po 100000 cykli pracy:

d_z=d-d₂=9.96-9.23=0.65mm – dla zawiasu metalowego

d_z=d-d₂=7.97-7.45=0.52mm – dla zawiasu z tworzywa sztucznego

1. Wyciągnięcie wniosków końcowych i ich wykorzystanie w procesach decyzyjnych eksploatacji elementów.

Zawiasy to ważne elementy konstrukcyjne najczęściej pracujące pod obciążeniem.

Elementy te pracują w różnych warunkach i z różną częstotliwością, co powoduje stopniowe zużywanie się współpracujących części. Najbardziej podatnym elementem na zużycie jest sworzeń zawiasu. Podczas cyklu pracy (otwieranie i zamykanie np. drzwi) jest on poddawany tarciu z górną częścią zawiasu ( w przypadku badanego zawiasu metalowego) lub ze współpracującymi częściami 9 badany zawias z tworzywa sztucznego). Zawias po zamontowaniu i poddaniu go obciążeniu potrzebuje okresu adaptacji, tzn. okresu w którym współpracujące części ulegną „dotarciu” , a naprężenia powstałe w wyniku obciążenia zawiasu znikną. Aby naprężenia zostały usunięte przyjmuje się że średnica sworznia musi zmniejszyć się o ok. 0.05mm. Czas adaptacji zależy od materiału z jakiego wykonany jest zawias i tak dla zawiasów metalowych jest on nieznacznie krótszy niż dla zawiasów wykonanych z tworzyw sztucznych, co potwierdza drugi pomiar w przeprowadzonym badaniu. Krótszy okres adaptacji zawiasu metalowego niekorzystnie wpływa na jego żywotność, ponieważ zużycie sworznia po określonej ilości cykli pracy jest większe niż w przypadku zawiasu z tworzywa sztucznego. Inaczej mówiąc zawias z tworzywa sztucznego posiada większą odporność na tarcie niż zawias metalowy, co potwierdzają wyniki przeprowadzonego badania.

Zawiasy metalowe są tańsze w produkcji niż ich odpowiedniki z tworzywa sztucznego. Dlatego też jeżeli dążymy do minimalizacji kosztów, a miejsce w którym zamontowane mają być zawiasy nie wymaga żeby były to zawiasy wykonane z tworzywa sztucznego należy zamontować zawiasy metalowe, które po okresie adaptacji należy nasmarować (np. smar ŁT-40), przez co tarcie między współpracującymi elementami zmniejszy się. W ten sposób zwiększymy okres normalnej pracy bez znaczącego wzrostu kosztów.

Zawiasy to elementu konstrukcyjne, które zazwyczaj nie są poddawane regeneracji ponieważ jest to nieopłacalne dla użytkownika. Dlatego też po zauważeniu pierwszych oznak zużycia się zawiasu należy zawias zdemontować i wycofać z użytku.

Dalsze użytkowanie zawiasu grozi zniszczeniem elementu bezpośrednio współpracującego z zawiasem jak i w szczególnych przypadkach zagraża bezpieczeństwu osób znajdujących się w otoczeniu połączonych za pomocą zawiasu elementów.