Eksploatacja (maitenance, operation) - zespół wszystkich działań technicznych i organizacyjnych, mających na celu umożliwienie obiektowi wypełnianie wymaganych funkcji, włącznie z koniecznym dostosowaniem do zmian warunków zewnętrznych
Eksploatacja
Na eksploatację składają się dwa działania
1. Użytkowanie
2. obsługiwanie
Skuteczność eksploatacji maszyny zależy od:
twórcy założeń projektowych, a jego praca i praca następnych uczestników procesu powstawania urządzenia jest ostatecznie weryfikowana w procesie jej użytkowania.
Wszyscy uczestnicy procesu powstawania maszyny (obiektu) mogą wiernie wypełniać swoje zadania lub w przypadkach nieprzestrzegania założeń zniweczyć nawet najlepszy pomysł i wysiłek poniesiony na jego wykonanie.
Eksploatacja maszyny jest to złożone działanie (system działań) ;
Użytkownika ,obsługi.
Przez obsługiwanie rozumiemy tu dbałość o jej właściwy stan techniczny. Koszty eksploatacji
Badania na rynkach UE wskazują na duży udział wydatków na utrzymanie obiektów technicznych takich jak: maszyny i urządzenia, budynki,
infrastruktura techniczna (sieci energetyczne, przyłącza wodne i kanalizacyjne itp.), organizacja.
Sięgają do 5% wartości sprzedaży, co stanowiło trzykrotną wartość inwestycji i 18% wartości księgowej dotychczasowego majątku.
Eksploatacja Jest to złożone działanie mające na celu utrzymanie maszyny - urządzenia - obiektu we właściwym stanie technicznym - produkcyjnym, po przez jej - ich obsługiwanie ,obsługiwanie jest to utrzymywanie jej we właściwym stanie technicznym
Trwałość - Spośród wielu cech maszyny można wyróżnić takie, które są mierzone okresem trwałości:
Trwałość techniczna maszyny , Trwałość technologiczna maszyny, Trwałość ekonomiczna, Trwałośc normatywna, Trwałość księgowa
Okresy eksploatacji
W okresie realnego „istnienia” maszyny będą okresom trwałości towarzyszyć okresy eksploatacji: Rzeczywisty ,Planowany ,Księgowy ,Kalkulacyjny ,Optymalny Wszystkie mają początek w tym samym czasie - początek eksploatacji - zainstalowanie, uruchomienie, wdrożenie
Trwałość techniczna
Cecha maszyny mierzona okresem trwania stanu technicznego umożliwiającego jej właściwe użytkowanie (eksploatację) wg zasad przyjętych w okresie jej użytkowania Kończy się zużyciem fizycznym, technicznie nie jest możliwe przywrócenie jej poprzednich zdolności - klasy jakości:
Stan zdatności, Klasa gotowości technicznej, Klasa niezawodności, Klasa bezpieczeństwa.
Trwałość określona jest na etapie projektowania przez konstruktora, trudna do oszacowania dla całej maszyny,
na trwałość składają się t.t części składowych maszyny
TT Maszyny nie jest równa TT Części Składowych (zespołów)
części zamienne
Trwałość technologiczna
Cecha maszyny mierzona okresem użytkowania aż stanie się zbędną . opisanie tego stanu zależy od opisującego tę cechę eksploatatora maszyny (względność tej cechy). Powstaje przez porównanie jej cech z cechami innej maszyny stan względny dla innego eksploatatora dana maszyna może nie mieć przekroczonej t technologicznej pracując u nowego użytkownika jej t technologiczna naliczana jest od nowa
Trwałość ekonomiczna
Własność mierzona okresem utrzymywania się jej
względna - odnoszona do rynku podobnych maszyn, lub odnosząca się do wartości na rynku produktów przez nią wywarzanych (zdolność prod.)
Zanik tej cechy - zużycie ekonomiczne przejawia się:
Utratą dotychczas wystarczającej atrakcyjności rynkowej wytwarzanej na niej
Trudność odsprzedaży pomimo ceny niższej od wartości księgowej
Końcem okresu trwałości ekonomicznej jest moment czasu, w którym nie znajduje ona nabywców, po za wartością jako złom
Trwałość normatywna
Własność która określana jest na podstawie zdolności do produkcji bez zagrożenia: Życia obsługi Środowiska Mienia
Dobierana jest tak aby w okresie eksploatacji poziom ryzyka związanego z wystąpieniem sytuacji awaryjnej był na poziomie akceptowalnym. Nad maszyną sprawowany jest instytucjonalny nadzór, do przestrzegania tego normatywu zobowiązany jest
Trwałość księgowa
Własność mierzona okresem umorzenia wartości brutto maszynyWłasność mierzona okresem umorzenia wartości brutto
określa ja norma prawna - zróżnicowana jest ze względu na rodzaj maszyny, (stopa amortyzacji) Norma podaje wybór dla eksploatatora w postaci rodzaju przyjętego do rozliczenia odpisu amortyzacyjnego: Podwyższenie stopy - przyspieszenie amortyzacji - wg zasady amortyzacji degresywno Obniżenie - spowolnienie amortyzacji - wg zasady amortyzacji liniowej Obniżenie - spowolnienie amortyzacji - wg zasady amortyzacji liniowej
Ma wpływ na wymiar podatku dochodowego, kształtanie się ceny produktu na rynku, tempo odnowy parku
Okresy eksploatacji
Rzeczywisty okres - upływa wraz z utratą przez maszynę trwałości normatywnejRzeczywisty okres - upływa wraz z utratą przez maszynę trwałości
Kończy go podjęcie przez eksploatatora decyzji o:
Niepodejmowaniu naprawy
Złomowaniu - porzuceniu
Okresy eksploatacji
Planowany okres eksploatacji - okres przewidywany,
kończy się wraz z:
Całkowitą utratą trwałości maszyny
Pozbyciem się jej (likwidacja - złomowanie, sprzedaż, wydzierżawieniem, odstąpieniem) Pozbyciem się jej (likwidacja - złomowanie, sprzedaż, wydzierżawieniem, odstąpieniem)
Okresy eksploatacji
Księgowy okres eksploatacji
Upływa ostatniego dnia miesiąca w którym postawiono urządzenie w stan likwidacji (stan zakończenia użytkowania maszyny może być wcześniejszy niż zdjęcie jej z ewidencji środków trwałych - likwidacja księgowa)
Wyznaczanie okresu eksploatacji
Z punktu widzenia kosztów i efektów okres eksploatacji maszyny możemy określić jako moment w którym zrównają się sumy odpisów amortyzacyjnych z wartością księgową urządzenia
przy założeniu że amortyzacja jest liniowa można wyznaczyć ten okres ze wzoru (p - stopa procentowa kapitałowa, s - stopa amortyzacji)
ln.1.p/s./ln.1.0,01p.
Wyznaczanie okresu eksploatacji Optymalizacja okresu eksploatacji może być prowadzona wg kryteriów: Przeciętnego rocznego zysku z wykorzystania maszyny
Przeciętnej rocznej produktywności eksploatowanej maszyny (stosunek efektu do poniesionych kosztów)
Przeciętnego rocznego kosztu eksploatacji
należy dążyć do tego aby okresy planowane i optymalne były tożsame i powinny zawierać się w okr. trw. Normatywnej
Wyznaczanie okresu eksploatacji
Trwałość technologiczna z punktu widzenia eksploatatora mogła by przekraczać trwałość planowaną. Rzeczywisty okres eksploatacji powinien być równy optymalnemu bez względu na okres trwałości księgowej. Okres trwałości optymalnej powinien odpowiadać trwałości normatywnej.
Z punktu widzenia projektanta należy dążyć do tego aby trwałość techniczna nadawana produktowi odpowiadała trwałości normatywnej i okresowi optymalnemu eksploatacji.
Nieliniowa stopa amortyzacji
Jeżeli przyjmiemy model geometryczno- degresywny
gdzie: N- okres użytkowania,gdzie: N- okres użytkowania,gdzie: N- okres użytkowania,
R- wartość urządzenia po zakończeniu użytkowania, R- wartość urządzenia po zakończeniu użytkowania,
WP- wartość początkowa urządzenia (zakupu). WP- wartość początkowa urządzenia (zakupu).
Wartość
Netto na koniec okresu oblicza się ze wzoru:
npWPWN´=
gdzie: n- okresy użytkowania (eksploatacji)gdzie: n- okresy użytkowania (eksploatacji)gdzie: n- okresy użytkowania (eksploatacji)
NWPRp=
Niezawodność urządzenia
niezawodność (dependability)- zespół właściwości, które opisują gotowość obiektu i wpływające na nią: nieuszkadzalność, obsługiwalność i zapewnienie środków obsługi. Termin niezawodność jest używany tylko do ogólnego nieliczbowego opisu. Niezawodność urządzenia (cd)Niezawodność urządzenia (cd)
Niezawodność- bez dodatkowych określeń jest rozumiana jako niezawodność techniczna
Niezawodność obiektu jest to jego zdolność do spełnienia stawianych mu wymagań. Wielkością charakteryzującą zdolność do spełnienia wymagań może być prawdopodobieństwo ich spełnienia ich spełniania.
Def.: Niezawodność obiektu jest to prawdopodobieństwo spełnienia przez obiekt stawianych mu wymagań Charakteryzując obiekt za pomocą jego do pracy można zapisać definicję niezawodności w następujący sposób: „Niezawodność obiektu jest to prawdopodobieństwo, że wartości parametrów określających istotne właściwości obiektu nie przekroczą w ciągu okresu zdatności (0, t)dopuszczalnych granic w określonych warunkach obiektu"
Niezawodność eksploatacji
Utrzymanie ciągłej zdolności produkcyjnej w zadanym czasie.
Niezawodność operacyjna
Niezawodność człowieka zaangażowanie„właścicielstwoObszar wzajemnego oddziaływania; człowiek obiekt
Obsługiwalność obiektu Technicznego - Konstruowanie wg niezawodności wielozadaniowość skracanie czasu obsługi
Niezawodność obiektu Technicznego - strategia i skuteczność eksploatacj zwiększenie średniego czasu do uszkodzenia
Niezawodność procesu eksploatacja zgodna z dokumentacją projektową eksploatacja zgodna z dokumentacją projektową rozumienie procedur i procesów
Niezawodność operacyjna
Skuteczność eksploatacji
Stopień przystosowania maszyny, urządzenia do określonego zadania
Jakość eksploatacji
Wyrażana jest poprzez współczynnik gotowośc
Tu - okres użytkowania
T - okres eksploatacji
To- czas obsługiwania (czas wykrycia uszkodzenia i wykonania naprawy)
Strategie eksploatacji
Cele firmy dotyczą:
zadań produkcyjnych i wykorzystywania posiadanych obiektów technicznych,
bezpieczeństwa ludzi, mienia, organizacji i środowiska naturalnego,
gotowości technicznej obiektów eksploatacji, ich niezawodności i wartości,
zakresu i zasad ich odnowy.
Strategie eksploatacji
UŻYTKOWANIE OBIEKTU DO USZKODZENIA
Podejmowanie napraw lub wymian obiektów, ale dopiero po wystąpieniu ich uszkodzenia. Prace te są wykonywane często pod presją oczekujących zadań produkcyjnych, w możliwie krótkim czasie, często w godzinach nadliczbowych, nocą.
EKSPLOATACJA WG RESURSU TECHNICZNEGO
Podstawową kategorią jest tu resurs techniczny, zróżnicowany ze względu na rodzaj obiektu, jego znaczenie w procesie produkcyjnym i zagrożenie stwarzane przez jego eksploatację. Resurs to zasób możliwości użytkowania obiektu do kolejnej okresowej planowanej obsługi technicznej.
TEROTECHNOLOGIA inżynieria eksploatacji
Powiązanie zarządzania, finansowania, inżynierii i innych stosowanych w odniesieniu do obiektów technicznych działań praktycznych, ukierunkowanych na minimalizację kosztów eksploatacji tych obiektów.
planowanie eksploatacji obiektów technicznych,
analiza kosztów w całym okresie eksploatacji obiektu technicznego,
zarządzanie angażujące jednostki organizacyjne przedsiębiorstwa w szerszym zakresie niż to było stosowane dotychczas
EKSPLOATACJA WG RESURSU DIAGNOSTYCZNEGOEKSPLOATACJA WG RESURSU DIAGNOSTYCZNEGOEKSPLOATACJA WG RESURSU DIAGNOSTYCZNEGOEKSPLOATACJA WG RESURSU DIAGNOSTYCZNEGO
Resurs diagnostyczny to zasób możliwości użytkowania obiektu do kolejnej okresowej planowanej obsługi diagnostycznej.
Dopiero w jej wyniku, wypracowanej diagnozie, dokonuje się obsługi technicznej, i to tylko w niezbędnym zakresie. Zmierza się tu do tego, aby w treści diagnozy zawarte były elementy predykcji stanu technicznego diagnozowanego obiektu.
EKSPLOATACJA UKIERUNKOWANA NA NIEZAWODNOŚĆ OBIEKTU - RCM
Istotę podejścia niezawodnościowego ilustruje siedem następujących podstawowych pytań:
Jakie funkcje spełnia obiekt techniczny i jakie odpowiadają im standardy osiągów (np. wydajności, klasy jakości produktu, obsługi klienta, kosztu eksploatacji, bezpieczeństwa, odpadu) w kontekście bieżących zadań produkcyjnych? Jak obiekt może zawieść w spełnianiu funkcji?
Co może być przyczyną każdego z uszkodzeń funkcjonalnych?
Jakie mogą być skutki każdego z tych uszkodzeń?
Jakie znaczenie ma każde z tych uszkodzeń?
Co można zrobić, aby zapobiec każdemu z tych uszkodzeń?
Co powinno być zrobione, gdy nie można znaleźć odpowiedniego działania zapobiegawczego?
Strategie eksploatacji
EKSPLOATACJA UKIERUNKOWANA NA NIEZAWODNOŚĆ OBIEKTU - RCM (cd)
Względem innych zasad eksponuje się korzyści stosowania podejścia RCM, spośród następujących: większe zintegrowanie działań na rzecz bezpieczeństwa i ochrony środowiska,
lepsze osiągi operacyjne,
niższy koszt utrzymania obiektu,
dłuższy czas użytkowania kosztownych obiektów,
większa motywacja pracowników.
Podejście RCM wiąże się z eksploatacją obiektów technicznych wg resursu diagnostycznego, z uzasadnionym założeniem, że resurs ten zależy nie tyle od intensywności uszkodzeń, co od okresu od ujawniania się potencjalnego uszkodzenia do rzeczywistego uszkodzenia..
Strategie eksploatacji
ZARZĄDZANIE JAKOŚCIĄ - TQMZARZĄDZANIE JAKOŚCIĄ - TQM
Podejście TQM obejmuje całe przedsiębiorstwo i opiera się na określonych i zapisanych standardach oraz na traktowaniu każdego (z przedsiębiorstwa i spoza) jako klienta. Zarządzanie jakością jest objęte standardami PN-ISO 9000-9004, a cel tego zarządzania skupia się na produkcie i jego odbiorcy. Tym samym standardy te lokalizują eksploatatora obiektu technicznego bądź jako producenta, bądź jako odbiorcę obiektu.
Standardy te zalecają m.in.; producentowi - prowadzenie “badań zdolności procesu w celu stwierdzenia potencjalnej efektywności procesu oraz kontrolę i obsługiwanie urządzeń produkcyjnych, a w tym - “ustanowienie programu obsług zapobiegawczych w celu uzyskania pewności co do ciągłej zdolności procesu”;
PODEJŚCIE PROPRODUKTYWNOŚCIOWE - TPMPODEJŚCIE PROPRODUKTYWNOŚCIOWE - TPM
Podejście to jest ukierunkowane na zapewnienie możliwie wysokiej całkowitej produktywności przedsiębiorstwa, przede wszystkim dzięki dbałości załogi o wykorzystanie czasu zaangażowania maszyn
Zasada ta opiera się na:
aktywnej roli pracowników i ich pracy zespołowej,
nieustających innowacjach i usprawnieniach,
kreowaniu satysfakcji klientów i rywalizacji o rynek,
dążeniu do osiągów wyznaczonych jako tzw. klasa światowa,
współzawodnictwie w obniżaniu kosztów,
promowaniu pomyślności w kategoriach zwycięstwa,
“odchudzaniu produkcji”, “odchudzaniu produkcji”,
punktualności dostaw (akurat na czas). punktualności dostaw (akurat na czas).
TPM
PODEJŚCIE LOGISTYCZNEPODEJŚCIE EKSPLOATACYJNE
Przyszłość w zarządzaniu zasobami techniki
wzrost wymagań co do bezpieczeństwa ludzi i ochrony środowiska przyrodniczego, wzrost znaczenia czynnika czasu i punktualności w produkcji i dystrybucji dóbr i usług,
upowszechnianie się elastycznych systemów produkcji, a w odniesieniu do przedsiębiorstw portowych - jeszcze bardziej elastycznych systemów usługowych,
wzrost mechanizacji i automatyzacji produkcji,
zintensyfikowanie oferowania na rynku coraz to nowych generacji obiektów,
wzrost zainteresowania rynku nabywców obiektami odpowiednio długo zachowującymi swoją relatywnie wysoką wartość,
wzrost odpowiedzialności za eksploatację obiektów technicznych,
presja rynku na obniżanie kosztów własnych produkcji,
presja instytucji rządowych i pozarządowych na wzrost produktywności eksploatacji i użytkowe zagospodarowanie odpadu,
Maszyna technologiczna
Narodziny obiektu maszyny technologicznej
Postanowienia kodeksu pracy w zakresie certyfikacji oraz deklaracji zgodności maszyn i urządzeń technicznych
Art. 217:
§1. Producent, importer, dystrybutor urządzeń technicznych, które podlegają obowiązkowi zgłaszania do certyfikacji na znak bezpieczeństwa i oznaczania tym znakiem, jest obowiązany wydać deklarację zgodności tych wyrobów z normami wprowadzonym do obowiązkowego stosowania oraz wymogami określonymi właściwymi przepisami
§2. Niedopuszczalne jest wyposażanie stanowisk pracy w maszyny i inne urządzenia techniczne, które nie uzyskały wymaganego certyfikatu na znak bezpieczeństwa i nie zostały oznaczone tym znakiem, zgodnie z odrębnymi przepisami, albo nie posiadają deklaracji zgodności, o której mowa w §1.§
Dyrektywy Nowego Podejścia
Zharmonizowanie praw dotyczących przepisów bezpiecznego użytkowania maszyn na terenie państw członkowskich UE
Dyrektywy Nowego Podejścia
Określają zasadnicze wymagania dotyczące ochrony zdrowia i bezpieczeństwa, które powinny być spełnione, aby wyrób nią objęty można było uznać za bezpieczny
Dyrektywy Nowego Podejścia
Dyrektywy określają sposoby jakimi może być dowodzona zgodność wyrobu z „zasadniczymi wymaganiami
Dyrektywy Nowego Podejścia
WYROBY SPEŁNIAJĄCE WYMAGANIA DYREKTYW NOWEGO PODEJŚCIA POWINNY NOSIĆ OZNAKOWANIE CE
Dyrektywa Maszynowa 98/37/WE
Jedna z Dyrektyw Nowego Podejścia Cel: Zapewnienie aby na terenie UE były umieszczane i dopuszczane do eksploatacji wyłącznie maszyny bezpieczne
Dyrektywa Maszynowa 98/37/WE historia Dyrektyw Parlamentu Europejskiego i Rady Europy
89/392/EWG - zbliżenie prawa dotyczącego maszyn89/392/EWG
91/368/EWG - uzupełnienie o Dyrektywę o zagrożeniach związanych z mobilnością maszyn i podnoszenia ładunków
94/44/EWG - uzupełnienie o zagrożenia wynikające z podnoszenia osób i pracy w kopalniach, wymogi dla urządzeń bezpieczeństwa
Dyrektywy Maszynowe historia Dyrektyw Parlamentu Europejskiego i Rady Europ
Ujednolicony tekst 98/79/WE z dn. 27.10.1998 r.
Traktat akcesyjny RP wprowadza okres przejściowy na wdrożenie ww Dyrektyw do prawa polskiego do dn. 31.12.2005 r.
Maszyna (1)
# Zespół sprzężonych części lub elementów składowych, z których przynajmniej jeden jest ruchomy, wraz z odpowiednimi elementami uruchamiającymi, obwodami sterowania, zasilania, połączonych wspólnie w celu określonego zastosowania, w szczególności do przetwarzania, obróbki, przemieszczania lub pakowania materiałów
# Zespół maszyn, które w celu osiągnięcia wspólnego efektu końcowego zostały zestawione i są sterowane w taki sposób, aby działały jako zintegrowana całość,
# Wymienne wyposażenie modyfikujące funkcje maszyny, które jest wprowadzane do obrotu z przeznaczeniem do zamontowania przez operatora do maszyny lub szeregu różnych maszyn albo do ciągnika, o ile wyposażenie to nie stanowi części zamiennej lub narzędzia
Maszyna (2)
„Zespół wzajemnie połączonych części lub elementów” - wyklucza pojedyncze elementy, z wyjątkiem tych które są uważane za elementy bezpieczeństwa
„Części/podzespoły muszą być wzajemnie połączone” w gotowej do użytku maszynie. Nie wyklucza to dostawy maszyny rozmontowanej, ale zarówno demontaż (u producenta) jak i montaż (u odbiorcy) nie może powodować zagrożeń
„Jedna część (element) musi wykonywać ruch” spowodowany źródłem energii zewnętrznej (e. elektryczna - zasilenie sieciowe lub akumulatorowe), lub zakumulowanej energii mechanicznej (sprężyna, zbiornik ciśnieniowy sprężonego powietrza, obciążniki)
„Maszyna powinna być przeznaczona do określonego zastosowania” - maszyny nieskompletowane, niedziałające nie są objęte tymi uregulowaniami.
Maszyna (3)
To również wymienne wyposażenie modyfikujące funkcję jakiejś maszyny o ile nie jest to część zamienna.
To uściślenie zapewnia umieszczanie na rynku UE bezpiecznego wyposażenia, które może być nabywane celem zwiększenia funkcjonalności maszyny podstawowej. Jako, że samo to wyposażenie nie jest objęte Dyrektywą.
Definicje i pojęcia
Wytwórca Osoba lub firma, która przyjmuje odpowiedzialność za projekt i wykonanie maszyny , lub osoba na którą przeniósł odpowiedzialność w formie umowy wytwórca Osoba która zmienia zamierzony sposób użytkowania maszyny poprzez np. modernizację - przejmuje odpowiedzialność za dalsze działanie maszyny
Definicje i pojęcia
Upoważniony przedstawiciel
Działający w państwach UE - osoba lub firma formalnie wyznaczona przez wytwórcę do działania w jego imieniu wyłącznie do obowiązków narzuconych mu przez Dyrektywę. Nie może on samowolnie wprowadzać zmian do maszyny.
Umieszczenie na rynku
Pierwsze udostępnienie na rynku maszyny wytworzonej w UE, lub pochodzącej z innego kraju na sprzedaż, z zamiarem dystrybucji lub użytkowania na terenie UE
Oddawanie do użytku
Odnosi się do pierwszego użycia maszyny przez użytkownika
Wymagania ogólne
Maszyny mogą być umieszczane na rynku UE jeżeli:
Spełniają zasadnicze wymagania w zakresie ochrony zdrowia i bezpieczeństwa,
Została przeprowadzona właściwa procedura oceny zgodności,
Została wydana deklaracja zgodności WE lub deklaracja wytwórcy
Została oznakowana znakiem CE
Są bezpieczne
Wymagania Dyrektywy Maszynowej
Zostały sprecyzowane w załączniku obejmującym zasadnicze wymagania w zakresie ochrony zdrowia i bezpieczeństwa.
Część pierwsza:
Zasady bezpieczeństwa kompleksowego
Materiałów używanych do budowy
Oświetlenia
Urządzeń ułatwiających manipulowanie maszyną
Sterowania
Ochrony przed zagrożeniami mechanicznymi
Własności osłon i urządzeń ochronnych,
Ochrony przed innymi zagrożeniami: elektryczność, temperatura, hałas, drgania, wybuch, pożar, promieniowanie, wyposażenie laserowe, pyły i gazy, potknięcie, poślizgnięcia się upadek.
Konserwacji
Wskaźników
Wymagania Dyrektywy Maszynowej
W części drugiej dodatkowe wymagania dotyczące:
Maszyn dla przemysłu spożywczego
Przenośnych maszyn ręcznych lub prowadzonych ręką
Maszyn do obróbki drewna
Trzecia część
Wymagania zapobiegające zagrożeniom wynikłym z przemieszczania się maszyn
Pozostałe 4,5,6 dotyczą zagadnień nie związanych z problematyką wytwarzania i eksploatacji urządzeń technologicznych przemysłu maszynowego. Praca pod ziemią, podnoszenie osób, podnoszenie i przenoszenie.
Normy zharmonizowane
Normy opracowane i ustanowione przez europejskie instytucje normalizacyjne (CEN, CENLEC, ETSI) na podstawie mandatu Komisji UE, a precyzujące w całości lub częściowo zasadnicze wymagania bezpieczeństwa zawarte w Dyrektywie
Pełne zastosowanie tych norm daje przywilej tzw. domniemania zgodności z zasadniczymi wymaganiami bezpieczeństwa Dyrektywy.
Normy zharmonizowane
Daje ten przywilej, jeżeli chociaż w jednym kraju członkowskim dana norma została przyjęta
Przywilej domniemania zgodności
Jest to prawo uznawania maszyny za zgodną z zasadniczymi wymaganiami bezpieczeństwa Dyrektywy , jeżeli wytwórca wykonał maszynę w całkowitej z nią zgodności Jest to prawo uznawania maszyny za zgodną z zasadniczymi wymaganiami bezpieczeństwa Dyrektywy , jeżeli wytwórca wykonał maszynę w całkowitej z nią zgodności
Nie zwalnia z wykonania procedury oceny zgodności, np. procedury uproszczonej
Wytwórca ma nie tylko zapewnić zgodność z norami zharmonizowanymi, ale ma obowiązek szczegółowo udokumentować tę zgodność.
Wymagania w stosunku do dokumentacji
Rysunek zestawieniowy maszyny wraz ze schematami obwodów sterowania
Rysunki szczegółowe wraz z dołączonymi obliczeniami, wynikami badań, niezbędne w celu sprawdzenia maszyny z zasadniczymi wymaganiami dotyczącymi ochrony zdrowia i bezpieczeństwa.
Wykaz zasadniczych wymagań Dyrektywy Maszynowej które zostały zastosowane podczas projektowania maszyny.
Wykaz norm które zostały zastosowane podczas projektowania maszyny. Wykaz norm które zostały zastosowane podczas projektowania maszyny.
Wykaz innych specyfikacji technicznych które zostały zastosowane podczas projektowania maszyny.
Opis metod zastosowanych do wyeliminowania zagrożeń stwarzanych przez maszynę. Opis metod zastosowanych do wyeliminowania zagrożeń stwarzanych przez maszynę.
Na życzenie wytwórcy - wszelkie raporty techniczne lub świadectwa uzyskane od kompetentnych jednostek lub laboratoriów.
Jeżeli wytwórca deklaruje zgodność z norma zharmonizowana, która tego wymaga, wszelkie sprawozdania techniczne podające wyniki wszystkich badań przeprowadzonych zgodnie z wyborem wytwórcy, przez samego wytwórcę albo jednostkę kompetentną lub kompetentne laboratorium.
Egzemplarz instrukcji obsługi maszyny
Wytyczne dla instrukcji obsługi
Zestaw minimalnych informacji instrukcji obsługi
Nazwa i adres wytwórcy Nazwa i adres wytwórcy Nazwa i adres wytwórcy
Oznakowanie CE ( załącznik III Dyrektywy) Oznakowanie CE ( załącznik III Dyrektywy)
Oznaczenie serii lub typu, numer fabryczny (jeżeli się stosuje) Oznaczenie serii lub typu, numer fabryczny (jeżeli się stosuje)
Rok budowy Rok budowy
Jeżeli dotyczy, informacje o serwisie np. adres importera, adresy warsztatów naprawczych
Zakres zastosowania maszyny
Opis stanowiska roboczego, które mogą zajmować operatorzy
Instrukcja bezpiecznego oddawania do eksploatacji i bezpiecznego użytkowania
Instrukcja bezpiecznego przemieszczania (z podaniem masy maszyny i jej różnych części, jeśli mają być zazwyczaj transportowane osobno)
Instalowanie
Montaż i demontaż
Uzbrojenie, w koniecznych przypadkach podstawowa charakterystyka narzędzi, które mogą być stosowane w maszynie.
Utrzymanie ruchu włącznie z pracami naprawczymi i usuwaniem zakłóceń w przebiegu pracy.
Konieczne informacje do opanowania obsługi Konieczne informacje do opanowania obsługi
Jeżeli konieczne: zasadnicze dane o narzędziach, które mogą być zamontowane w maszynie.
Czy są opisane niedopuszczalne sposoby użytkowania maszyny?
Języki.
Czy jest instrukcja obsługi od producenta albo jego przedstawiciela w języku kraju zastosowania
Czy zostanie dostarczony oryginał instrukcji obsługi włączenia do ruchu, w języku kraju przeznaczenia
odmiennie instrukcja serwisowa dla personelu fachowego, który odmiennie instrukcja serwisowa dla personelu fachowego, który podlega producentowi albo jego przedstawicielowi w UE, w języku zrozumiałym dla tego personelu?
Plany i schematy.
Czy instrukcja obsługi zawiera konieczne opisy włączenia do eksploatacji, obsługi, kontroli, sprawdzania prawidłowego działania, plany i schematy potrzebne do przeprowadzania napraw, jak też wszystkie konieczne informacje, szczególnie związane z bezpieczeństwem?
Aspekty bezpieczeństwa instrukcja obsługi.
Aspekty bezpieczeństwa w materiałach prezentujących maszynę są zgodne z instrukcją obsługi.
Przepisy montażu i instalacji.
Czy instrukcja obsługi zawiera informacje dla zmniejszenia poziomu ciśnienia akustycznego i drgań (np. zastosowanie tłumików) rodzaj i masa fundamentu
Dane o poziomie hałasu.
Czy są podane następujące informacje o poziomie ciśnienia akustycznego powodowanego przez maszynę (faktyczny poziom albo uzyskany przy pomiarze identycznej maszyny)?
Równoważny poziom ciśnienia akustycznego na stanowisku pracy, skorygowany charakterystyką A, gdy przekracza on 70 dB(A); jeżeli poziom dźwięku nie przekracza 70 dB(A), należy to potwierdzić w instrukcji.
Szczytowa chwilowa wartość ciśnienia akustycznego na stanowisku pracy, skorygowana charakterystyką C, gdy przekracza ona 63 kPa, czyli 130 dB w stosunku do 20 uPa.
Poziom mocy akustycznej maszyny, w przypadku gdy równoważny poziom ciśnienia akustycznego na stanowisku pracy, skorygowany charakterystyka A, przekracza 85 dB(A)
Jeśli nie jest ustalone miejsce pracy obsługi, czy jest ustalone natężenie hałasu w odstępie 1 metra od maszyny i 1,60 metra ponad podłogą albo platformami obsługi? Podać należy największy poziom hałasu i punkty pomiarowe .
Czy producent zamieścił w instrukcji obsługi wszelkie niezbędne informacje dotyczące zasad stosowania maszyny w środowisku wybuchowym?
Maszyny stosowane w przemyśle spożywczym.
Czy instrukcja obsługi zawiera zalecenie środków myjących, dezynfekujących i płuczących oraz sposoby (nie tylko dla łatwo dostępnych części, ale też na wypadek, że jest konieczne czyszczenie części, do których jest dostęp niemożliwy albo niewskazany np. rurociągi) ?
Inne dane
Moc znamionowa w kW Moc znamionowa w kW
Masa w kg maszyny podczas pracy, dla najczęściej stosowanego układu maszyny,
Czy są podane następujące informacje o poziomie drgań powodowanego przez maszynę (faktyczny poziom albo uzyskany przy pomiarze identycznej)
Przy maszynach, które w zależności od oprzyrządowania pozwalają na różne zastosowania, musi wykonawca maszyny, na której wymienne oprzyrządowanie może być zamontowane, jak i wykonawca tego oprzyrządowania, podać konieczne informacje, aby zapewnić bezpieczną eksploatację
Wykład 3
FIZYCZNO-CHEMICZNE PODSTAWY EKSPLOATACJI MASZYN
TARCIE
Def.: Przez tarcie rozumiemy zespół zjawisk zachodzących między stykającymi się ciałami, wywoływany działaniem siły normalnej Pn dociskającej te ciała i siły stycznej P przemieszczającej lub usiłującej przemieścić te ciała .
Niszczenie części maszyn
Przyczyny utraty własności użytkowych maszyn i urządzeń:
Tarcie,
Odkształcenia plastyczne, zmęczeniowe powstające podczas eksploatacji,
Oddziaływanie środowiska (korozja, erozja i inne zjawiska chemiczne i elektrochemiczne występujące łącznie z tarciem)
Efekty zużywania części maszyn
Tarcie i towarzyszące mu zużywanie z reguły prowadzą do:
• pogorszenia jakości powierzchni części podlegających tarciu, co powoduje utratę przez nie właściwości użytkowych lub nawet konieczność wycofania z eksploatacji
• pęknięcia lub złamania części przy dostatecznie dużym osłabieniu przekroju prowadzącym zawsze do awarii
TARCIE - efekty negatywne
TARCIE
Straty energii
Zużywanie się trących powierzchni
Wzrost temperatury
Hałas i wibracje
Wydzielenie ciepła
TARCIE - efekty pozytywne
Mechanizmy, w których zasada działania wykorzystuje tarcie
sprzęgła tarciowe
hamulce
przekładnie cierne
napędy cięgnowe
Styk powierzchniowy
Kontakt ciał stykających się jest powierzchnią :
Nominalną - (obszar pokrycia), geometryczne wymiary powierzchni współpracujących,
Konturową - suma pól powierzchni obrysu rzeczywistych pól styku, (błędy kształtu, chropowatość), Rzeczywistą - pod wpływem odkształcenia spowodowanego obciążeniem.
Sn > Sk > SrSn
Styk powierzchniowy (cd)
Sprężysty gdy obciążenia oddziałujące mechanicznie na nierówności stykających się ze sobą powierzchni powodują tylko odkształcenia sprężyste
Plastyczny gdy co najmniej jedna ze stykających się nierówności została odkształcona plastycznie
Zjawiska towarzyszące współpracy powierzchni
Adhezja
Sczepianie
Zrastanie tarciowe
Oddziaływania mechaniczne mikronierówności:
Sprężyste
Plastyczne
Adhezja
Polega na sczepianiu się ze sobą mikroobszarów współpracujących ciał w wyniku oddziaływania fizycznego zachodzącego pomiędzy cząsteczkami tych obszarów.
Zjawisku temu mogą podlegać zarówno ciała stałe, jak i ciecze.
Adhezję powoduje wzajemne oddziaływanie powierzchniowych pól sił stykających się ciał
Siły adhezyjne Przyciągające oddziaływanie sił natury elektrycznej w strefie powierzchniowego styku CIAł
Elektrostatyczne Ładunki:
atomów, jonów, cząsteczek
Elektrodynamiczne Elektrostatyczne Drgania atomów
Pole sił elektrostatycznych stykających się ciał o budowie jonowej ma mniejszy zasięg niż pole sił elektrodynamicznych powierzchni ciał metalicznych lub ciał o budowie atomowej
Sczepianie
Jest to proces trwałego bezdyfuzyjnego połączenia stykających się mikroobszarów powierzchni współpracujących w warunkach tarcia ciał na pierwotnej granicy ich rozdziału w wyniku wiązania chemicznego Dla ciał metalicznych sczepianie następuje na skutek wiązania metalicznego
Zachodzi w temperaturze niższej od temperatury dyfuzji pomiędzy stykającymi się ciałami
Nie zależy od czasu
Powstaje na czystych metalicznych powierzchniach współpracujących ciał, na skutek zbliżania mikroobszarów na odległości działania sił międzyatomowych oraz pokonania bariery fizycznej wiązania metalicznego
Proces powstawania sczepień ciał metalicznych można podzielić na fazy:
Pierwsza - następuje usunięcie z obszaru styku zaadsorbowanych do metalu cząstek gazów, cieczy i zanieczyszczeń
Druga - następnie usunięta zostaje warstwa tlenków - przygotowane mikroobszary powierzchni współpracujących ciał przy odpowiednim zbliżeniu i po pokonaniu bariery fizycznej wiązania metalicznego ulegają sczepianiu.
Zrastanie tarciowe
Zjawisko polegające na trwałym połączeniu mikroobszarów powierzchni współpracujących w warunkach tarcia ciał w wyniku dyfuzji atomów przynajmniej jednego ciała przez pierwotną granicę rozdziału ciał
Występuje przy dużych odkształceniach plastycznych oraz w wysokiej temperaturze mikroobszarów powierzchni współpracujących ciał.
W przeciwieństwie do sczepiania zrastanie tarciowe zachodzi w temperaturze wyższej od temperatury początku szybkiej dyfuzji metalu łatwiej dyfundującego i zależy od czasu.
Skłonność do zrastania materiałów współpracujących elementów maszyn zależy głównie od ich rozpuszczalności oraz szybkiej dyfuzji lub samodyfuzji w stanie stałym.
Pary metali wzajemnie rozpuszczalnych i tworzących roztwory stałe charakteryzują się znaczną skłonnością do zrastania tarciowego, a powstałe zrosty wykazują dużą wytrzymałość mechaniczną.
Ścięcie połączenia w obszarze zrostu występuje w przypadku nadtopienia obu pierwotnych metali, gdy w momencie względnego przesunięcia ciał nie wystąpiło dostateczne obniżenie temperatury zrostu, co jest uzależnione głównie od warunków tarcia.
Mechaniczne oddziaływania towarzyszące współpracy mikronierówności powierzchni ciał będących w ruchu
czysto sprężyste odkształcenia nierówności,
plastyczne odkształcenia nierówności.
Charakter i skutki tego oddziaływania zależą od:
rodzaju i stanu materiału warstwy wierzchniej obu stykających się ciał,
struktury geometrycznej obu współpracujących powierzchni
warunków, w jakich zachodzi współpraca tych powierzchni
Czysto sprężyste odkształcenia nierównośc i
Dla ciał idealnie sprężystych
Obciążenie styku jest takie, że powstałe w jego wyniku naprężenia w żadnym przekroju nierówności nie przekraczają granicy sprężystości
Po zaniku obciążenia (kontaktu) stan mikronierówności jest taki jak przed obciążeniem
Groźne jest wielokrotne obciążanie - (zmęczenie) może prowadzić do oderwania mikronie równości
Plastyczne odkształcenia nierówności
Współpraca materiałów charakteryzujących się zdolnością do odkształceń plastycznych, jeżeli: naprężenia w przekrojach nierówności przekraczają granicę plastyczności, ale nie przekraczają wytrzymałości na ścinanie lub zginanie.
Plastyczne odkształcenia nierówności
W zależności od wartości granicy plastyczności obu stykających się materiałów i wartości naprężeń w przekrojach nierówności odkształceniom plastycznym może podlegać jedna lub obie nierówności.
Na skutek wzajemnego zahaczania nierówności następuje ich spłaszczenie w wyniku płynięcia materiału w kierunku ruchu względnego stykających się ciał.
Jeżeli naprężenia w dowolnym przekroju nierówności przekroczą wytrzymałość materiału, to w zależności od charakteru obciążenia nastąpi ścięcie nierówności lub jej oderwanie od warstwy wierzchniej.
Skutki plastycznego odkształcenia nierówności
wygładzenie powierzchni i umocnienia warstwy wierzchniej współpracujących ciał
szybki wzrost chropowatości powierzchni i niszczenie warstwy wierzchniej:
bruzdowanie,
rysowanie
mikroskrawanie
Rodzaje tarcia
TARCIE
wewnętrzne
Powstaje podczas wzajemnego przemieszczania elementów ciała w jego wnętrzu
Powstaje w obszarze styku dwu ciał stałych - przemieszczających się wzajemnie
Wynika z istnienia sił kohezji i zależą swobody przemieszcza nia się cząsteczek
Najmniejsze dla gazów,
ciecze, ciała stałe największe
zewnętrzne
Wynikają z oddziaływa- sił adhezji, bez udziału czynnika smarującego oraz w wyniku oddziaływania mechanicznego
mikronierówności - siły spójności ze względu na
rodzaj styku : suche, płynne, graniczne, mieszane
rodzaj ruchu : spoczynkowe, ruchowe, ślizgowe, toczne
cechy ruchu ślizgowe krętne (wiertne)toczne
Tarcie spoczynkowe
Tarcie spoczynkowe (statyczne) występuje w przypadku, gdy dwa ciała nie przemieszczają się względem siebie. Tarcie spoczynkowe równa się sile, jakiej należy użyć, aby wprowadzić w ruch jedno ciało względem drugiego
Tarcie ruchowe (kinetyczne)
Tarcie ruchowe (kinetyczne) występuje w przypadku, gdy dwa ciała przemieszczają się względem siebie, ślizgając się lub tocząc po sobie. Siła tarcia przeciwstawia się wówczas ruchowi, stwarzając opory tarcia.
Tarcie toczne (potoczyste)
Tocząca się rolka wywiera nacisk na płytę i ją odkształca. Wypadkowa reakcji podłoża P jest przesunięta w kierunku ruchu o wartość f - wymiarowy współczynnik tarcia tocznego
Tarcie toczne (potoczyste)(2)
W przypadku odkształcenia sprężystego w zależności od kształtu stykających się powierzchni pole styku może mieć kształt eliptyczny lub liniowy Wielkości naprężeń mogą w strefie styku przekraczać granicę plastyczności to w takim przypadku mamy do czynienia ze złożonym przypadkiem występowania tarcia:
zewnętrznego ślizgowego - na granicy rozdziału ciał zewnętrznego ślizgowego - na granicy rozdziału ciał
wewnętrznego - w odkształcanej objętości ciała wewnętrznego - w odkształcanej objętości ciała
Tarcie toczne (potoczyste)(3)
Na wartość oporu tarcia tocznego mają wpływ:
• opory wywołane poślizgami na powierzchni styku toczących się elementów
• opory związane ze zjawiskiem histerezy sprężystej
• opory związane z molekularnym oddziaływaniem współpracujących powierzchni
• opory związane z przemieszczaniem zanieczyszczeń znajdujących się na powierzchniach współpracujących elementów
Tarcie ślizgowe
Jest to taki rodzaj tarcia przy którym różnica prędkości obu ciał w punkcie styku jest większa od zera
Tarcie ślizgowe przeciwdziała przesuwaniu się względem siebie stykających się powierzchni współpracujących elementów. Może wystąpić w ruchach:
postępowym,
postępowo-zwrotnym
obrotowym
obrotowo-zwrotnym
wiertnym.
T=µ*NT=µ*NT=µ*NT-siła tarcia;
N - siła docisku (normalna)
µ- współczynnik tarciaµ- współczynnik tarcia
Tarcie ślizgowe (krętne)
Prędkości względne punktów przemieszczających ciał są różne i wprost proporcjonalne do odległości od chwilowego punktu obrotu
Tarcie suche
Tarcie suche występuje wtedy, gdy między współpracującymi powierzchniami nie ma żadnych ciał obcych, np. smaru, tlenków, wody . Nagrzewa do wysokiej temperatury warstwę wierzchnią części trących, prowadząc do znacznego spadku wytrzymałości i wzrostu intensywności zużywania, a w skrajnych przypadkach do zatarcia
Tarcie suche
technicznie
fizycznie
Tarcie fizycznie suche występuje wówczas, gdy trące powierzchnie elementów maszyn są fizycznie i chemicznie czyste, czyli gdy powierzchnie metalowych części maszyn są pozbawione warstw tlenków i błonek adsorpcyjnych.
Tarcie technicznie suche występuje, gdy współpracują ze sobą nie smarowane powierzchnie części maszyn (np. okładziny cierne - bęben hamulcowy).
Tarcie technicznie suche może być również wynikiem nieprawidłowej eksploatacji lub uszkodzenia układu smarowania, w węzłach tarcia występuje wówczas brak czynnika smarującego, powodując zatarcia.
Tarcie płynne
Tarcie płynne występuje, gdy powierzchnie tarcia są rozdzielone przez warstwę smaru w postaci cieczy lub gazu.
Tarcie zewnętrzne elementów zostaje zastąpione tarciem wewnętrznym zachodzącym pomiędzy warstwami czynnika smarującego
Wartość współczynnika tarcia płynnego, (a więc i opory ruchu) jest wielokrotnie mniejsza od współczynnika tarcia suchego, co jest wynikiem braku mechanicznego oddziaływania rozdzielonych od siebie nierówności współpracujących powierzchni. Wartość współczynnika tarcia zależy od: grubości warstwy cieczy smarującej,
Lepkości cieczy smarującej,
prędkości względnej.
Dla olejów płynnych waha się ona w granicach 0,08-0,0005.
Procesy zużycia elementów maszyn podczas tarcia płynnego przebiegają z mniejszą intensywnością niż podobne procesy w przypadku innych rodzajów tarcia
Tarcie półpłynne
Tarcie półpłynne występuje wtedy, gdy powierzchnie mają małą liczbę punktów styku, a powierzchnie trące nie są dostatecznie zasilone smarem.
Warstwa smaru nie jest wówczas ciągła, tarcie płynne zaś występuje w pewnych obszarach powierzchni tarcia, a mianowicie w łożyskach ślizgowych.
Tarcie półsuche
Tarcie półsuche występuje podczas dużych nacisków i przy małej prędkości obwodowej, pomimo że smar znajduje się częściowo między powierzchniami trącymi, które mają wiele punktów styku.
Zachodzi ono zwykle w czasie rozruchu urządzenia, zmiany kierunków obrotów wału, współpracy kół zębatych, skrawania metali, przeciągania drutu.
Tarcie mieszane
Tarciem mieszanym nazywamy zjawisko występowania różnych rodzajów tarcia na powierzchni styku trących elementów z wyodrębnionymi mikroobszarami styku (np. w jednym mikroobszarze styku występuje tarcie suche, a w pozostałych mikroobszarach tarcie graniczne).
Tarcie graniczne
Tarcie graniczne powstaje wówczas, gdy powierzchnie trące są pokryte smarami zawierającymi substancje powierzchniowo czynne. Smary te tworzą na powierzchni smarowanego elementu warstwy wyjątkowo odporne na duże naciski i odznaczają się skłonnością do trwałego przyczepiania się do powierzchni trących, co zapobiega powstawaniu tarcia suchego nawet przy nieciągłym dopływie smaru.
Tarcie graniczne występuje w większości mechanizmów w okresie ich docierania, kiedy nie usunięte nierówności przerywają klin smarowy.
W takich skojarzeniach, gdzie tarcie graniczne jest dominujące, należy stosować specjalne smary tworzące trwałe warstwy graniczne.
Tarcie a eksploatacja
W procesie eksploatacji urządzeń mechanicznych ze względu na konieczność utrzymania dostatecznie dużej trwałości i zapobieżenia nadmiernemu zużyciu, bardzo ważne jest dążenie do zmiany tarcia suchego na inne, najlepiej płynne.
W tym celu należy odpowiednio użytkować urządzenia mechaniczne oraz prawidłowo wykonywać czynności smarownicze z zastosowaniem zalecanych smarów.
W wyniku takiego działania zmniejsza się intensywność zużycia oraz liczba nieprzewidzianych awarii (zatarć), a wydłużają się okresy bezusterkowej pracy urządzeń.
Wykład 4
Zużywanie części maszyn
Warunki pracy mechanizmów
Tarcie: ślizgowe toczne
Rodzaje tarcia : suche płynne mieszane graniczne
obciążenie
środowisko :temperatura korozyjność zapylenie
Jakość eksploatacji : J. obsługiwaniaJ. Użytkowania Jakość mat. Eksploatacyjnych
Zużywanie mechanizmów
Zużywanie - proces zmian stanu części, węzła kinematycznego, zespołu czy całej maszyny, w których wyniku następuje utrata ich właściwości użytkowych.
Zużywanie mechaniczne wskutek tarcia występuje najczęściej w tych miejscach, gdzie dwie poruszające się ruchem względnym części stykają się ze sobą, przenosząc obciążenie
Tarcie powoduje ścieranie materiału ze współpracujących powierzchni, co prowadzi do zmiany wymiarów części, które decydują o prawidłowości działania mechanizmu. Tarcie ślizgoweZużywanie mechaniczne
Podstawowe części mechanizmów podlegających tarciu
łożyska ślizgowe poprzeczne pracujące w ruchu obrotowym
łożyska ślizgowe poprzeczne pracujące w ruchu przegubowo-zwrotnym
prowadnice pracujące w ruchu posuwisto-zwrotnym
przekładnie zębate(tarcie ślizgowo-toczne)
łożyska toczne pracujące w kierunkach poprzecznych i wzdłużnych
Zużywanie mechaniczne
Tarcie
Wzrost temperatury
zmiany struktury
warstwy wierzchniej
spadek twardości i wytrzymałości
ubytki materiału
zmiany właściwości warstwy wierzchniej
wzrost chropowatości,
tworzenie rys,
powstawanie pęknięć
Zużywanie mechaniczne
Quasi-statyczne - ubytek materiału z powierzchni następuje przez cały czas trwania procesu
Dynamiczne - w warstwie wierzchniej przez pewien czas pracy elementu maszyny zauważa się jedynie zmiany jakościowe, jak zgniot czy narastanie mikropęknięć, a zauważalny ubytek materiału zaczyna występować po bardzo długim okresie oddziaływania tarcia
Zużywanie ścierne
Zużywanie ścierne jest to proces niszczenia warstw wierzchnich w wyniku:
skrawającego,
bruzdującego,
rysującego
ścinającego
oddziaływania nierówności ich powierzchni lub cząstek ciał obcych (ścierniwa) i produktów ich zużycia znajdujących się pomiędzy tymi powierzchniami.
Proces zużywania ściernego wywołuje zjawiska elementarne, które składają się na technicznie dostrzegalny rodzaj zużywania:
• mikroskrawanie
• rysowanie
• ścinanie nierówności
• odrywanie nierówności,
• bruzdowanie
Mikroskrawanie to zjawisko wykrawania bruzdy w materiale elementu przez występ elementu współpracującego lub ziarno ścierne. Polega ono na:
wgłębianiu się w materiał, wgłębianiu się w materiał,
odcinaniu materiału przez ostre krawędzie elementu podczas ruchu względnego,
spiętrzaniu odciętego materiału przed elementem i okresowym odrywaniu spiętrzonego materiału.
Mikroskrawaniu sprzyja twardość elementu większa od twardości ścieranego materiału, ostry kąt wierzchołkowy oraz ostre krawędzie na jego powierzchniach bocznych.
Rysowanie polega na tworzeniu rysy w materiale elementu przez przemieszczający się występ elementu współpracującego lub ziarno ścierne, częściowo wskutek skrawania, częściowo przez odsuwanie materiału na boki. Jest to zjawisko pośrednie między mikroskrawaniem a bruzdowaniem
Proces zużywania ściernego jest typowy dla tarcia suchego. Jego intensywność jest bardzo duża. W czystej formie występuje ono rzadko, np. w przegubach gąsienicy pojazdów gąsienicowych lub podczas tarcia organów roboczych maszyn ziemnych o skrawany grunt. Powierzchnia tarcia przypomina powierzchnię po szlifowaniu zgrubnym, jest czysta, nie wykazuje śladów sczepień ani głębokiego wyrywania. Warstwa wierzchnia jest odkształcona zazwyczaj jedynie sprężyście
Ścinanie nierówności występuje wówczas, gdy wartość siły niezbędnej do ścięcia występu jest mniejsza od wartości oporu odkształcenia (odgięcia) współdziałającego występu lub mniejsza od wartości oporu jego przemieszczenia w elemencie współpracującym.
Odrywanie nierówności występuje zazwyczaj przy zahaczaniu się występów elementów pary ciernej, z których co najmniej jeden jest wykonany z materiału o budowie niejednorodnej (najczęściej o strukturze wielofazowej)
Bruzdowanie polega na wgłębieniu się występu elementu w materiał elementu współpracującego i na plastycznym wyciskaniu w nim bruzd podczas ruchu względnego (nie powoduje ubytku materiału).
Proces może się zakończyć wyjściem występu elementu z zagłębienia, albo jego odkształceniem lub ścięciem po zetknięciu z bardziej wytrzymałym obszarem materiału.
Zużywanie adhezyjne
Termin zużywanie adhezyjne jest terminem umownym, gdyż samo zjawisko adhezji nie powoduje zużycia. Przyjmuje się, że zużywanie adhezyjne jest wynikiem łącznego oddziaływania takich procesów jak;
• sczepianie tarciowe•
zrastanie tarciowe.
Zużywanie adhezyjne I rodzaju niskotemperaturowe
Zużywanie przez sczepianie I rodzaju (adhezyjne) jest procesem intensywnego niszczenia powierzchni części maszyn podczas tarcia, wyrażającym się plastycznym odkształceniem warstwy wierzchniej. Pojawiają się przy tym miejscowe sczepienia (połączenia) metaliczne obu powierzchni trących oraz następuje ich niszczenie "z odrywaniem cząstek metalu". Powierzchnia tarcia charakteryzuje się rysami zużywania, których kierunek odpowiada kierunkowi ruchu i tarcia. Po zbliżeniu się odkrytych występów nierówności powierzchni na odległość działania sił międzyatomowych następuje ich sczepianie lub zrastanie tarciowe, a następnie ścinanie tych połączeń. Procesowi temu towarzyszy niezbyt wysoka temperatura trących się elementów i stąd mówi się o zgrzewaniu na zimno. W jego wyniku następuje:
zwiększenie chropowatości,
powstawanie głębokich wyrw na powierzchniach elementów połączone z nalepianiem cząstek metalu,
umocnienie warstwy wierzchniej elementów, umocnienie warstwy wierzchniej elementów,
obniżenie ich wytrzymałości zmęczeniowej. obniżenie ich wytrzymałości zmęczeniowej.
Skuteczną metodą przeciwdziałającą zachodzeniu tego typu tarcia jest obfitsze smarowanie.
Zużywanie adhezyjne II rodzaju cieplne
Zużywanie przez sczepianie II rodzaju (cieplne) zachodzi podczas intensywnego niszczenia powierzchni metali wskutek tarcia ślizgowego i jest wywołane nagrzaniem stref tarcia do temperatury zmiękczenia metalu. Cechy charakterystyczne:
powierzchnia tarcia jest bardzo chropowata,
warstwa wierzchnia zostaje wyraźnie odkształcona na dużą głębokość, powierzchnia tarcia ma kolor srebrny lub często ciemnoniebieski, co świadczy o wysokiej temperaturze warstwy wierzchniej.
Taki wygląd powierzchni wskazuje na brak odpowiedniego doprowadzenia smaru oraz na zbyt częste i długotrwałe przeciążenia prowadzące do udziału tarcia suchego
Zużycie cieplne przebiega w trzech stadiach:
• w zakresie temperatury tarcia od około 900 K dla stali nieznacznie zmniejsza się wytrzymałość metalu; proces charakteryzuje się stykowym sczepianiem i niszczeniem miejsc sczepień, powierzchnia tarcia jest pokryta naderwaniami metalu
• w temperaturze nieco wyższej proces cechuje się namazywaniem i przyklejaniem rozmazanego metalu
• w zakresie temperatury topnienia powyżej 1670 K dla stali cała warstwa wierzchnia metalu staje się płynna, jest rozmazywana i wygniatana z pary roboczej na zewnątrz
Zużywanie - utlenianie
Zużywanie w wyniku utleniania występuje zarówno w tarciu ślizgowym, jak i tocznym i jest typowe dla części obficie smarowanych.
Zużywaniu przez utlenianie podczas tarcia tocznego towarzyszy zawsze zużywanie zmęczeniowe. Powierzchnia tarcia charakteryzuje się: Zużywaniu przez utlenianie podczas tarcia tocznego towarzyszy zawsze zużywanie zmęczeniowe. Powierzchnia tarcia charakteryzuje się:
dużą czystością, jest z reguły błyszcząca, pokryta dość dużymi, nawet błyszczącymi plamami o różnej barwie, od srebrnej do jasnoniebieskiej lub jasnobrunatnej.
warstwa wierzchnia jest odkształcona nieznacznie.
Podczas zużywania przez utlenianie intensywność zużycia jest nieduża. Proces ten występuje powszechnie w urządzeniach mechanicznych, szczególnie w przypadku tarcia granicznego.
Ten rodzaj zużywania jest najbardziej pożądany; w związku z tym należy dążyć do wyeliminowania zużywania przez sczepianie i tworzyć warunki sprzyjające zużywaniu przez utlenienie.
Zużywanie przez łuszczenie (spalling)
Ma charakter dynamiczny, zmęczeniowy, typowym dla tarcia tocznego przy braku lub niedostatku smaru. Polega na stopniowym narastaniu naprężeń w warstwie wierzchniej - tworzenie i rozprzestrzenianie się mikropęknięć prowadzących do odpadnięcia cząstki od podłoża: powstają kratery i wżery pozostałe po wypadnięciu cząstek z warstwy wierzchniej.
Pierwsze mikropęknięcie pojawia się w miejscu największego wytężenia materiału wynik wielokrotnego działania maksymalnych naprężeń stycznych. Powstają kolejne. W wyniku ich łączenia płatki materiału oddzielają się, pozostawiając płaskostożkowe wgłębienia
Powierzchnia tarcia nie wykazuje śladów mikroskrawania i między wżerami pozbawiona jest śladów ścierania. Procesowi łuszczenia towarzyszą procesy utleniania odsłoniętego materiału warstwy wierzchniej
Zużywanie gruzełkowe (pitting)
Rodzaj zużywania wyniku tarcia tocznego w obecności smaru. Charakteryzuje się większą w porównaniu z łuszczeniem intensywnością oddzielania materiału - rozłupywanie mikroszczelin występujących na powierzchniach elementów w wyniku dynamicznego działania klinów smarowych.
W strefach styku elementów czynnik smarujący jest wciskany pod dużym ciśnieniem w mikroszczeliny materiału. Przetaczanie się po nich współpracującego elementu tocznego powoduje zamykanie szczelin z równoczesnym odkształceniem materiału, a co za tym idzie, ogromny wzrost ciśnienia czynnika smarującego zamkniętego w szczelinie.
Powierzchnia tarcia wykazuje ślady wyrwań z reguły o kształcie koła, dość gęsto rozłożonych na powierzchni tarcia. Między wgłębieniami powierzchnia tarcia jest gładka i nie wykazuje śladów sczepień adhezyjnych.
Kratery pittingowe (miejsca wyrwań) są niebezpieczne; tworzą one karby i mogą być źródłem powstania pęknięć zmęczeniowych. Pitting występuje najczęściej w łożyskach tocznych, napędach krzywkowych i przekładniach zębatych.