1
1. Na jakich założeniach bazują statystyczne, techniczne i statystyczno-ekonomiczne metody planowania
zapasów?
Metody statystyczne bazują na założeniu, że procesy eksploatacyjne powtarzają się cyklicznie.
Metody techniczne bazują na obliczaniu wskaźników zapasów na podstawie technicznych charakterystyk
użytkowanych maszyn (np. normatywne zużycie paliwa, trwałość łożyska) i założonej intensywności eksploatacji w
planowanym okresie.
Metody techniczno-ekonomiczne są połączeniem metod statystycznych, technicznych i ekonomicznych. Metodami
tymi ustala się ekonomiczną wielkość partii dostaw, która powinna być taka, aby dla rzeczywistych wielkości zużycia,
możliwości transportowych i magazynowych oraz określonych właściwości materiału, zapewnić minimalny koszt
związany z zaopatrzeniem.
2. Jakie założenia przyjmuje się w metodzie planowania zapasów Wilsona? Od czego zależy wielkość
optymalnej partii dostawy?
1) zużycie zakupywanego asortymentu jest stałe i niezmienne w czasie,
2) wielkość jednorazowej dostawy q (odnowienie resursu materiałowego) jest stała w całym rozpatrywanym okresie,
3) koszt jednorazowej dostawy k
z
(np. w zł.) jest stały i niezależny od wielkości partii dostawy q dostarczanego
towaru (jest to np. koszt zamówienia i transportu), K
z
– koszt dostaw w okresie T,
4) koszt zakupu (np. w zł.) Q jednostek towaru jest niezależny od częstości dostaw i wynosi C (jest to np. koszt Q ton
węgla przy założonej, stałej cenie 1 tony węgla),
5) koszt magazynowania k
m
(np. zł/czas•jednostka miary) jednostki towaru jest stały, zaś całkowity koszt
magazynowania K
m
jest proporcjonalny do ilości jednostek towaru w magazynie i do czasu magazynowania,
6) koszt zaopatrzenia, zwany też kosztem zapasu K jest sumą kosztu zakupu C, kosztu dostaw K
z
(koszt dostawy +
koszt zakupu Q jednostek towaru) i całkowitego kosztu magazynowania K
m
,
7) kolejne dostawy towaru następują w jednakowych odstępach czasu ,
8) średni zapas
z
w magazynie
3. Na wykresie „liczba części - czas” przedstawić ideę metody „dwóch pojemników”. Od czego zależy zapas
minimalny w tej metodzie?
z
zapas
z(t )
0
z
min
0
t
z1
t
zd1
t
d1
t
z2
t
zd2
t
1
2
zd3
t
1
q
2
q
3
q
d2
t
pojemnik II
pojemnik I
max
z3
t
q = q = q
1
2
3
= z - z
max
min
1
2
=
=
n
d3
t
Zapas minimalny zależy od maksymalnego dziennego zapotrzebowania i najdłuższego czasu oczekiwania na dostawę,
od chwili złożenia zamówienia
4. Na wykresie „liczba części - czas” przedstawić ideę metody „stałej długości cyklu zamawiania”. Od
czego zależy zapas maksymalny w tej metodzie?
zapas
zd1
t
zd2
t
zd3
t
1
q
2
q
3
q
z
max
Tc
Tc
Tc
z 1
z 2
z 3
zd4
t
z
4
q
4
q = z - z
1
max
1
q = z - z
2
max
2
q = z - z
3
max
3
q = z - z
4
max
4
2
Zapas maksymalny zależy od maksymalnego dziennego zapotrzebowania na dany asortyment, długości przyjętego
cyklu zamawiania, różnicy między maksymalnym i minimalnym okresem oczekiwania na dostawę
5. Do jakiej grupy metod zalicza się i na czym polega metoda ABC planowania zapasów?
W metodzie tej uwzględnia się dwa kryteria podziału zapasów:
- udział danego asortymentu w ogólnej ilości i wartości zapasów
- częstotliwość dokonywania zamówień.
Idea metody polega na tym, że całość zapasów dzieli się na trzy grupy A, B i C i dla każdej z tych grup prowadzi się
odrębny cykl zamówień, np. indywidualny dla jednej grupy części ze zbioru A, a zbiorowy dla różnorakich
wprawdzie, ale drobnych i tanich części z grupy C.
6. Założenia i korzyści stosowania metody JIT (dokładnie na czas).
Koncepcja ta zakłada dostarczanie materiałów i części w ściśle określonych ilościach, dokładnie w czasie kiedy
firma ich potrzebuje. System taki można stosować dla dostaw wewnątrz zakładu jak i dla dostaw zewnętrznych.
Główne założenia i zarazem zalety tej metody to:
- brak zapasów,
- krótkie cykle realizacji zamówienia,
- mała ilość dostarczanych materiałów i części,
- wysoka jakość produkcji.
korzystne efekty:
- redukcja zapasów materiałów i środków o 50 do 70%,
- redukcja zapasów wyrobów gotowych o ponad 30%,
- skrócenie cyklu produkcyjnego o około 40%,
- synchronizacja zaopatrzenia z produkcją w granicach 4 godzin do 2 dni,
- wzrost produktywności o 25%,
- wzrost poziomu obsługi klienta.
7. Wyjaśnić na czym polega a) przegląd techniczny, b) remont bieżący, c) remont średni, d) remont
kapitalny.
Przeglądy techniczne mają na celu określenie zakresu najbliższego remontu i ewentualne podjęcie decyzji o
konieczności jego natychmiastowego przeprowadzenia. Przeglądy nie powinny eliminować maszyny z użytkowania
dłużej niż na jedną zmianę, i o ile to możliwe, przeprowadza się je na trzeciej zmianie.
Remont bieżący polega na wymianie szybko zużywających się części (pasków klinowych, wymianie uszczelnień,
naprawie instalacji elektrycznej itp.). Remont bieżący nie wymaga zwykle poważniejszego demontażu maszyny i
przeprowadzany jest na miejscu jej pracy.
Remont średni też prowadzi się zwykle na miejscu pracy maszyny, choć ma on już znacznie szerszy zakres. Jego
koszt może sięgać do 30% wartości remontowanego obiektu. W przypadku obrabiarek w zakres remontu średniego
wchodzić będzie między innymi regeneracja stołów roboczych, par prowadnicowych, wymiana zużytych łożysk,
wpustów, okładzin hamulców, sprzęgieł, regulacja luzów, przesmarowanie bezobsługowo smarowanych węzłów
tarcia.
Naprawa główna, czyli remont kapitalny maszyn stacjonarnych wiąże się zwykle ze zdjęciem maszyny z
fundamentów i całkowitym jej demontażem. W przypadku obrabiarek jego efektem jest nie tylko wymiana lub
regeneracja zużytych części układu strukturalnego obrabiarki, ale również jej modernizacja, oraz wymiana lub
naprawa współpracujących z nią układów pomocniczych. Po remoncie kapitalnym dokonuje się odbioru
technicznego maszyny, która powinna odpowiadać normom ustalonym dla nowej maszyny. Koszt remontu
kapitalnego nie powinien przekroczyć 70% wartości nowej, równoważnej pod względem wydajności i możliwości
technologicznych maszyny. O bardziej szczegółowej analizie opłacalności remontu kapitalnego będzie jeszcze
mowa w dalszej części opracowania.
8. Remonty planowo-zapobiegawcze. Główne zasady i sekwencja czynności konserwacyjno-remontowych
dla cyklu remontowego obrabiarek.
Opiera się on na czterech głównych zasadach:
a) przestrzeganie norm prawidłowego użytkowania maszyn i wykonanie w czasie użytkowania niezbędnych czynności
konserwacyjnych,
3
b) wykonanie remontów po określonej z góry liczbie godzin pracy i w kolejności wynikającej z przyjętego cyklu
remontowego,
c) ustalenie i wykonanie rzeczowego zakresu planowanych remontów tak, aby przywracały one maszynie pierwotny
resurs pracy,
d) ustalenie statystycznych normatywów remontowych, tak pod względem zakresu robót, ich pracochłonności, jak i
kosztu - jako wielkości wyjściowych przy ustalaniu planu remontów.
W systemie PZR podstawowe znaczenie planistyczne i organizacyjne ma cykl remontowy, który jest okresem
między dwoma remontami kapitalnymi, lub od zainstalowania nowej maszyny do pierwszej jej naprawy głównej.
Długość cyklu T
CR
oblicza się wychodząc z nominalnej trwałości (t
n
), przewidzianej dla danej maszyny. Dla wielu
typów obrabiarek wynosi ona 24.000 h, co odpowiada okresowi 11 lat pracy na jednej zmianie, z uwzględnieniem
postojów na remonty. Długość cyklu remontowego T
CR
będzie zwykle odmienna od nominalnej trwałości t
n
9. Na czy polega system remontów inspekcyjno-zapobiegawczych? Zalety i wady.
System SIZ polega na zwiększeniu liczby planowych czynności kontrolno-pomiarowych, konserwacyjnych i
regulacyjnych, zwanych inspekcjami zapobiegawczymi. Mogą one nawet być przeprowadzane w rytmie
cotygodniowym.
Zaletą tego systemu jest podejmowanie decyzji o konieczności remontu na podstawie wyników badań
inspekcyjnych, co redukuje do minimum zaistnienie nieprzewidzianych awarii. Unika się też w tym systemie
remontów przedwczesnych, technicznie nieuzasadnionych.
Wadą systemu jest duża pracochłonność i konieczność zapewnienia stosownych przestojów inspekcyjnych,
zakłócających proces produkcyjny. Nie we wszystkich branżach system ten znalazł zastosowanie.
10. System remontów poprzeglądowych. Procedura postępowania.
System remontowy SRP stosuje się głównie w zakładach przemysłowych o ruchu ciągłym (hutnictwo, przemysł
chemiczny). Zapewnia on ciągłość bezawaryjnego ruchu maszyn oraz odpowiednie przygotowanie organizacyjne i
techniczne do wykonania remontu w jak najkrótszym czasie.
System SRP polega na okresowej weryfikacjno- remontowej kontroli maszyn i wymianie w czasie remontu
kompletnych zespołów lub podzespołów. Procedura postępowania w tym systemie jest następująca:
1. Na podstawie informacji od operatora maszyny, lub pochodzącej z badań diagnostycznych, wykonanych przez
stosowne służby, typuje się maszynę do przeglądu.
2. W czasie przeglądu określa się zakres i rodzaj niezbędnych działań profilaktyczno-remontowych, dokonując
jedynie drobnych napraw.
3. Maszynę dalej się użytkuje, przygotowując w tym czasie niezbędne części zamienne i materiały do remontu oraz
podejmuje odpowiednie przygotowania organizacyjne dla jego sprawnego przeprowadzenia, ustalając między
innymi z zainteresowanymi służbami termin remontu.
4. Remont poprzeglądowy polega na szybkiej wymianie zakwestionowanych w czasie przeglądu kompletnych
zespołów. Wymianę tą dokonuje się w miejscu pracy maszyny. Wymieniane mogą też być inne zespoły lub części,
niż te które ustalono w trakcie przeglądu, o ile taka konieczność wyniknie w trakcie remontu.
5. Poza maszyną przeprowadza się weryfikację i remont wymienionych części, podzespołów i zespołów, co ma na
celu przygotowanie ich jako zapasu do następnych remontów.
11. Na jakich założeniach opiera się system remontów modułowych, na czym polega jego stosowanie?
System SMR wymaga przeprowadzenia rozległych badań eksploatacyjnych, pod kątem niezawodności złożonych
obiektów technicznych, które tym systemem remontowym mają być objęte. Wychodzi się przy tym z założenia, że o
niezawodności decyduje na ogół niezbyt liczna grupa elementów. Podzespół lub zespół zawierający taki element
nazwano modułem. opiera się na założeniu że:
- znany jest rozkład prawdopodobieństwa czasu poprawnej pracy istotnych niezawodnościowo elementów,
wchodzących w skład danego modułu,
- koszty i straty związane z remontem prewencyjnym są mniejsze od kosztów i strat ponoszonych przy remoncie
poawaryjnym,
- czas remontu, polegający na wymianie modułu jest krótszy niż czas samej naprawy, regeneracji, lub regulacji
uszkodzonego modułu.
Stosowanie go będzie polegało na:
- wytypowaniu maszyn, które mają nim być objęte,
- zidentyfikowaniu w tych maszynach istotnych niezawodnościowo elementów i statystyczne wyznaczenie ich
charakterystyk niezawodnościowych,
- sporządzenie harmonogramu remontów modułowych, przy założonym prawdopodobieństwie poprawności działania
modułów,
4
- kontrolowaniu realizacji remontów i stanu zapasu części (zespołów) zamiennych.
12. Gdzie wykonuje się remonty kapitalne (pod względem organizacyjnym)? Czy różnią się tak
przeprowadzone remonty?
- w zakładzie producenta maszyny. Dostarczoną do remontu maszynę rozbiera się na części, które poddawane są
selekcji, regeneracji lub złomowaniu. Części odpowiadające normom technicznym oraz te po regeneracji, uzupełnione
o nowe części, wcześniej złomowanych elementów, wchodzą na linię montażu i posłużą do budowy nowej maszyny.
Pracochłonność i koszty remontu są stosunkowo niskie. Maszyna po wykonaniu remontu musi spełniać warunki jej
odbioru technicznego (WOT), takie same jak maszyna nowa.
- w specjalistycznych bazach remontowych. Każda niemal branża przemysłowa tworzy dla potrzeb remontowych
użytkowanych w tej branży maszyn, specjalistyczne bazy remontowe, zorganizowane pod kątem ściśle określonych
typów maszyn np. bazy remontowe tokarek, frezarek itp. Potrzebne do remontu części zamienne powinny być
dostarczone przez producenta (ów) remontowanych maszyn i tylko w ostateczności mogą być wytwarzane we
własnym zakresie.
Współczesne, przemysłowe metody remontu maszyn, połączone są z reguły z ich modernizacją. W miejsce napędów
stopniowych i konwencjonalnego sterowania, montuje się napędy bezstopniowe i sterowanie numeryczne. Zwiększa
się też stopień automatyzacji, przez integrowanie z maszyną prostych manipulatorów. Zakłady remontowe bazują na
WOT-ach producenta remontowanej maszyny, udzielając takiej samej gwarancji jaka obowiązuje dla nowej maszyny.
Zapewniają też one serwis gwarancyjny i pogwarancyjny, a także prowadzą szkolenie personelu użytkownika.
- wykonywane przez wydziały remontowe zakładów przemysłowych. Wydziały takie są nastawione na remonty
kapitalne wszystkich typów maszyn i urządzeń, pracujących w danym zakładzie. Remonty wykonuje się w technologii
produkcji jednostkowej, a w mniejszych zakładach nawet systemem rzemieślniczym. Efektywność i koszty remontów
kapitalnych przy takich uwarunkowaniach w danym zakładzie zależą w dużym stopniu od typizacji maszyn.
13. Ekonomiczna opłacalność remontu kapitalnego według granicznej wielkości maszyn niezamortyzowanych.
1. K
p
W
n
2. K
p
K
m
i oczywiście
K
m
W
n
Zatem maksymalna wartość nakładów na remont kapitalny może co najwyżej być równa nie zamortyzowanej części
Wp.
R = 1 - n/t
n
określa się mianem współczynnika ekonomicznej opłacalności remontu nie zamortyzowanych maszyn.
Remont kapitalny będzie opłacalny gdy różnica
K = K
m
- K
p
będzie dodatnia.
14.
Jakie dodatkowe kryteria należy uwzględnić przy obliczaniu opłacalności remontu kapitalnego?
a) połączenie remontu kapitalnego z możliwością modernizacji obiektu,
b) stopień moralnego zużycia maszyny,
c) stopę inflacyjną,
d) wartość likwidacyjną maszyny,
e) wykorzystanie maszyny zgodnie z przeznaczeniem,
f) organizacyjno-techniczny poziom gospodarki konserwacyjno-remontowej.
15. Na czym polega, opracowana w Anglii, uproszczona metoda oceny opłacalności remontu kapitalnego?
Metoda ta opracowana i stosowana w Anglii polega na rejestracji rocznych kosztów utrzymania Ko obiektu i
dodawaniu ich do kosztu nabycia maszyny W
p
, co pozwala, w dowolnym czasie od rozpoczęcia użytkowania
maszyny, na określenie przeciętnych rocznych kosztów utrzymania K
op
. Jeżeli bieżące koszty utrzymania K
o
(n)
zrównają się z przeciętnym, rocznym kosztem utrzymania K
op
(n), to dalsza eksploatacja maszyny staje się
nieopłacalna.
Lista 3
16. Regeneracja przez zamianę par kojarzonychMetoda ta nie polega na regeneracji części w ścisłym tego słowa
znaczeniu. Stosowana jest do elementów współpracujących ze sobą w dokładnie skojarzonych parach, o niewielkich
rozmiarach, których czynne powierzchnie zużywają się równomiernie. Należą do nich elementy rozdzielaczy w
pneumatycznych i hydraulicznych układach sterowania, tłoczki pomp wtryskowych, elementy toczne łożysk i par
prowadnicowych itp. U podstaw tej metody leży kojarzenie parami współpracujących ze sobą elementów, dla
zapewnienia określonej - zwykle bardzo małej - wartości luzu. Selekcję części dokonuje się w zbiorach elementów
tworzących parę.
5
17. Regeneracja przez stosowanie wymiarów remontowych
Stosowanie wymiarów remontowych polega na odtworzeniu poprzez obróbkę mechaniczną prawidłowych
kształtów, tego samego rodzaju pasowania oraz chropowatości powierzchni, przy jednoczesnej zmianie wymiaru
nominalnego, ważnej funkcjonalnie pary roboczej - np. tłoka i otworu w cylindrze. Wymiary remontowe nadaje się
nowym częściom zamiennym (np. tłokom) oraz częściom zdemontowanym podczas remontu zespołu. Zużytą
powierzchnię poddaje się obróbce skrawaniem, w wyniku której element otrzymuje nowy wymiar, nazywany
wymiarem remontowym - będzie on mniejszy dla czopów lub większy w przypadku otworów od wymiaru
nominalnego części oryginalnej. W praktyce stosowane są wymiary remontowe znormalizowane i swobodne.
Znormalizowane stosuje się do elementów typowych takich jak tłoki, wały, sworznie, tuleje, panewki itp. Wymiary
remontowe swobodne stosuje się do elementów nietypowych, montowanych z indywidualnie dopasowywanych
części.
Przed zakwalifikowaniem elementu do regeneracji należy dokonać dokładnych jego oględzin i pomiarów.
18. Regeneracja z zastosowaniem elementów dodatkowychNajczęściej stosuje się elementy dodatkowe
kompensujące zużycie. Są to przeważnie tulejki (rys.8.2), ale mogą nimi być również listwy, nakładki, a także
nieregularne fragmenty części. Łączenie tych elementów z częścią regenerowaną przeprowadza się za pomocą
wtłaczania, połączenia skurczowego, spawania, nitowania i połączenia gwintowego.
Tulejowaniem można regenerować czopy, otwory i otwory gwintowane. Grubość tulejki określa się nie tyle z uwagi
na wielkość zużycia ile z uwzględnieniem jej wytrzymałości na zgniot pod wpływem sił stosowanych do jej
wtłoczenia w otwór lub osadzenia na czopie
Dodatkowe elementy połączeniowe stosuje się również w przypadku usuwania skutków pęknięć, odłamań, gdy rodzaj
materiału ogranicza stosowanie innych metod regeneracji. Jedną z najstarszych metod likwidacji skutków pęknięć w
niespawalnych elementach metalowych jest szycie
Znacznie trudniejszą technologicznie metodą likwidacji skutków pęknięć jest stosowanie pierścieniowych i kotwico-
wych elementów zaciskowych, których efektywność można podwyższyć stosowaniem różnego typu klejów
Przy regeneracji pęknięć na korpusach grubościennych stosuje się łączenie wkładkami segmentowymi typu
METALOCK, wykonanymi z miękkiej stali, podatnej na odkształcenia plastyczne, uzyskującej po obróbce
młotkowaniem dobre właściwości mechaniczne. Połączenia silnie obciążone lub takie, które mają się cechować dobrą
szczelnością, wymagają stosowania wkładek typu MASTERLOCK lub METALACE.
19. Regeneracja z zastosowaniem obróbki plastycznej
Zastosować ją można wyłącznie do regeneracji części maszyn wykonanych z plastycznych metali. Polega ona na
wywołaniu takiego stanu naprężenia w regenerowanym elemencie, który spowodowałby przekroczenie granicy
plastyczności, a tym samym płynięcie materiału w kierunku zużytej powierzchni i przywrócenie jej pierwotnego
kształtu, kosztem ubytku tego materiału w strefach mniej istotnych, gdzie ubytek nie przekreśla dalszego wypełnienia
funkcji przez daną część.
Do metod obróbki objętościowej zaliczamy: spęczanie, rozpieranie, roztłaczanie, wyciąganie i zwężanie. Podane
obok na rys.8.6 schematy przedstawiają istotę każdej z w/w. metod.
Do metod regeneracji poprzez obróbkę plastyczną zalicza się również prostowanie i gięcie. Można je wykonywać na
zimno lub na gorąco, statycznie lub dynamicznie. Regenerację tego typu stosuje się najczęściej do przedmiotów
cienkościennych Popularna metodą regeneracji polegającej na obróbce plastycznej jest nagniatanie. W procesie
nagniatania uzyskuje się zmianę wymiaru, utwardzenie, a także zwiększenie gładkości powierzchni
Popularna metodą regeneracji polegającej na obróbce plastycznej jest nagniatanie. W procesie nagniatania uzyskuje
się zmianę wymiaru, utwardzenie, a także zwiększenie gładkości powierzchni. Przeprowadza się je za pomocą kulek,
rolek, wałków, trzpieni lub śrutu.
20 Regeneracja przez klejenie i kitowanie oraz nanoszenie warstw na zimno
Materiały kompozytowe wykorzystuje się jako materiały łączące elementy, do uzupełniania ubytków, powłoki w
węzłach tarcia oraz powłoki narażone na erozyjno-korozyjne działanie czynników agresywnych. Dostarczane są na
rynek w dozownikach bliźniaczych lub w zestawie obejmującym dwa pojemniki. W jednym znajduje się materiał
bazowy, w drugim utwardzacz.
Typowe zastosowania materiałów kompozytowych to:
- naprawa pękniętych korpusów, bloków, pokryw, zbiorników,
- uszczelnienie przecieków w instalacjach wodnych, powietrznych, technologicznych,
- regeneracja zużytych czopów wałów i wybitych gniazd łożyskowych,
6
- uzupełnianie ubytków oraz uszczelnianie odlewów,
- odbudowa zużytych erozyjnie i korozyjnie elementów maszyn i instalacji (korpusy pomp, zawory, wirniki),
regeneracja rowków wpustowych,
- uszczelnianie złączy zbiorników i spoin, osadzanie tulei (panwi),
- regeneracja zużytych połączeń gwintowych, usuwanie wżerów erozyjnych i korozyjnych
Regeneracja metodami klejenia lub nanoszenia warstw na zimno
charakteryzują się niezwykłą prostotą z uwagi na to, że przeprowadzić je można w temperaturze otoczenia, w
dowolnym warsztacie lub miejscu pracy maszyny.
Kitowanie polega na uzupełnianiu lub wypełnianiu ubytków materiałowych za pomocą substancji, mającej
właściwość trwałego łączenia się z materiałem regenerowanej części. Stosowane ono jest do poprawy szczelności
skorodowanych połączeń kołnierzowych, wżerów na powierzchniach prowadnicowych lub kraterów będących
efektem wad odlewniczych na częściach maszyn. Materiały służące do przeprowadzania tego typu regeneracji to
najczęściej wieloskładnikowe kompozyty tworzone na podstawie żywic epoksydowych, poliestrowych i
poliuretanowych.
Do metod regeneracji na zimno można zaliczyć także wszelkie metody galwanicznego uzupełniania ubytków,
spowodowanych procesami zużycia ściernego. Są to metody kosztowne, wymagające uprzedniego przywrócenia
regenerowanej części pożądanego kształtu geometrycznego, najczęściej na drodze obróbki mechanicznej.
21. Regeneracja przez spawanie i napawanie
Obie metody są niezwykle rozpowszechnione z uwagi na ich prostotę, wydajność, niskie koszty, dostępność energii
elektrycznej i urządzeń. W spawaniu, a zwłaszcza napawaniu, stosuje się specjalne dodatki stopowe, pozwalające na
uzyskiwanie napoin o wymaganych właściwościach. Szeroko rozpowszechnione jest napawanie regeneracyjne
elektrodami proszkowymi zużywających się szybko części maszyn górniczych i drogowych. Aby zmniejszyć
naprężenia termiczne, towarzyszące napawaniu stosuje się napawanie elektrowibracyjne lub napawanie
elektroimpulsowe.
Do metod regeneracji na gorąco zalicza się również napawanie plazmowe polegające na nakładaniu powłok
regeneracyjnych przy użyciu generatora strumienia plazmy (p. rys.8.10), napylającego stopiony proszek metalowy lub
stopiony metal drutu wprowadzanego do łuku plazmy, na zużytą powierzchnię części maszynowej.
Temperatura łuku plazmowego wynosi 18.000 - 24.000 K, a proszek metalowy o granulacji 0,06 - 0,3 transportowany
jest do palnika argonem płynącym poprzez dyszę 3
22 Metalizacja natryskowa i napawanie elektrowibracyjne
Napawanie plazmowe często jest utożsamiane z metalizacją natryskową (natryskiwaniem cieplnym), która polega na
tym, że roztopiony materiał powłokowy w postaci drutu lub proszku pod działaniem strumienia sprężonego powietrza
lub gazu obojętnego, zostaje rozpylony w pistolecie metalizacyjnym na drobne cząstki, które w stanie ciekłym lub
plastycznym, padając na odpowiednio przygotowaną powierzchnię sczepiają się z nierównościami tej powierzchni
podlegając gwałtownemu stygnięciu. Proces natryskiwania cieplnego prowadzi się z użyciem specjalnych pistoletów.
Proces regeneracji elementów metodą metalizacji natryskowej obejmuje trzy fazy: przygotowanie powierzchni,
natryśnięcie warstwy metalu, obróbkę mechaniczną. Przygotowanie powierzchni polega na nadaniu jej wymaganego
kształtu, wymiarów i chropowatości jak i na zapewnieniu odpowiedniej jej czystości. Stosuje się obróbkę skrawaniem,
odtłuszczanie, piaskowanie i śrutowanie. Dla zwiększenia powierzchni przylegania natryskiwanej warstwy do detalu
stosuje się nacinanie gwintu tzw. szarpanego, moletowanie, obróbkę „jaskółczego ogona” itp. Należy mieć na uwadze
także zabezpieczenie natryskiwanej powierzchni przed jej odwarstwieniem
Powłoki natryskiwane cieplnie mają szereg cennych zalet:
- są bardzo twarde i niejednorodne pod względem chemicznym (tlenki),
- są porowate, co podnosi walory tribologiczne tych powłok,
- są odporne na obciążenie zmęczeniowe i korozję.
23Napawanie elktrowibracyjne
Elektroda w postaci drutu zwiniętego na bębnie wysuwana jest za pomocą podajnika . Ślizg wykonuje ruch
impulsowy dla uzyskania kontaktu z elektrodą i jest podłączony do dodatniego bieguna źródła prądu 5, napawany
przedmiot zaś do ujemnego. W periodycznie powstającym i zanikającym łuku elektrycznym drut stapia się i płynny
metal osadza się na napawanym przedmiocie w postaci cienkiej warstwy. Periodyczne zbliżanie i oddalanie elektrody
jest wywołane za pomocą wibratora mechanicznego lub elektromagnetycznego. Proces napawania może zachodzić w
powietrzu, w atmosferze gazu ochronnego, w emulsji wodnej lub pod topnikiem. Proces napawania zachodzi
cyklicznie a pojedynczy cykl składa się ze zwarcia elektrody z napawanym przedmiotem, oderwania elektrody,
wytworzenia krótkotrwałego łuku oraz przesunięcia elektrody w celu dokonania ponownego zwarcia.
7
24. Przedmiot i zadania diagnostyki technicznej
Do zasadniczych zadań diagnostyki technicznej zaliczać się zatem będzie:
- ustalenie, klasyfikowanie i badanie niesprawności obiektów oraz symptomów ich występowania,
- opracowanie metod i aparatury do mierzenia parametrów diagnostycznych,
- ocenę stanu technicznego obiektów na podstawie zmierzonych parametrów diagnostycznych i porównanie ich z
wyznaczonymi wcześniej wartościami granicznymi,
- ustalenie charakteru i zakresu czynności profilaktycznych, lub resursu poprawnej pracy.
25. Współzależność procesów mierzenia, diagnozowania i nadzorowania
okresowe pozyskiwanie i gromadzenie mniej lub bardziej przetworzonych wyników pomiarowych (tabele, wykresy),
to mamy do czynienia z procesem mierzenia zwanym monitorowaniem
Jeżeli na podstawie wyników monitorowania przeprowadzi się stosowną ich analizę, polegającą zazwyczaj na
porównaniu zmierzonych wielkości ze znanymi wzorcami i na tej podstawie dokona klasyfikacji stanu badanego
obiektu, to mamy już do czynienia z procesem zwanym diagnozowaniem.Jeżeli w wyniku przeprowadzonej
diagnozy, stosowne układy logiczne automatycznie podejmują właściwe decyzje, dotyczące zarówno maszyny jak i
realizowanego przez nią procesu, to mamy do czynienia z procesem nadzorowania
26. Aspekty diagnostyczne w procesie konstruowania maszyn
Projekty współczesnych maszyn powinny również uwzględniać potrzebę prowadzenia okresowych diagnozowań, np.
w czasie przeglądów i napraw, środkami uniwersalnymi i specjalistycznymi. Bardzo przydatne dla użytkowników
maszyn jest opracowanie na etapie konstruowania odpowiedniej dokumentacji dotyczącej sposobu diagnozowania
obiektu w okresie jego eksploatacji. Dotyczy to również wzorców i określenia wartości dopuszczalnych i granicznych
dla wybranych parametrów diagnostycznych. Przykładem efektów „diagnostycznego myślenia” w procesie
projektowania może być współczesny serwis diagnostyczny w branży motoryzacyjnej. W specjalistycznych stacjach
diagnostycznych sprzęga się, wbudowane w nowoczesnych silnikach samochodowych, środki diagnozowania z
elektroniczną aparaturą, współpracującą z systemem komputerowego przetwarzania wyników z pomiarów
diagnostycznych, co wyklucza wszelki subiektywizm w ocenie stanu badanego obiektu.
27. Diagnostyka kontrolna jakości wykonania
Śledzenie rozkładu przypadkowości tych cech będzie domeną diagnostyki kontrolnej, stanowiącej ostatnie ogniwo
całego - jak i cząstkowych procesów wytwarzania. Jej wynikiem będzie nie tylko zakwalifikowanie badanego obiektu
do klasy zdatny lub niezdatny, ale także oddziaływanie na te elementy procesu wytwarzania, które spowodowały
niepożądane odchylenia. Można tą drogą stosunkowo wcześnie eliminować z dalszego montażu wadliwe zespoły i
tym samym nie tylko przyczynić się do podniesienia jakości maszyn, ale również do obniżki kosztów ich
wytwarzania.
28. Diagnostyka procesów produkcyjnych
Diagnostyka procesowa jest wprost nieodzowna wszędzie tam gdzie pracują urządzenia bez - lub tylko z częściowym
nadzorem operatorskim. Przykładem takich maszyn są nowoczesne, elastyczne systemy produkcyjne, składające się z
wielu mechanicznych urządzeń i maszyn, sprzężonych ze sobą systemami transportu i sterowania. Diagnostyka ta
obejmuje, poza diagnozowaniem poprawności pracy samych obrabiarek i czuwaniem nad przebiegiem realizowanych
na nich procesów skrawania, także funkcjonowanie urządzeń peryferyjnych i układów sterowania.
Ma to na celu wykluczenie niepożądanych zdarzeń w przebiegu procesu obróbki. Nadzorowanie tego procesu jest tym
samym częścią obwodu regulacji, który umożliwia oddziaływanie w trybie on-line na przebieg całego procesu
wytwarzania. Możliwe jest dzięki temu zwiększenie dyspozycyjności środków produkcji jak i polepszenie jakości
wyrobów.
29. Diagnostyka eksploatacyjna
Zasadniczym celem diagnostyki eksploatacyjnej jest orzekanie o stanie technicznym maszyn i urządzeń poddanych
diagnozowaniu. Procesy użytkowania będą powodować wyczerpywanie się resursu sprawności technicznej i zdatności
do dalszej eksploatacji nawet najdoskonalszych maszyn. W wyniku stosowania ciągłych lub okresowych badań
diagnostycznych eksploatowanych maszyn, użytkownik może:
- śledzić i kontrolować przebieg procesów degradacyjnych,
- podejmować określone działania obsługowe mające na celu przywrócenie sprawności urządzeniu jako całości,
określonemu zespołowi lub części,
- zapobiegać nieoczekiwanym awariom przez uprzedzające przerwanie procesu użytkowania maszyny,
- stosować ekonomiczny system remontów technicznie uzasadnionych,
- prowadzić racjonalną gospodarkę częściami zamiennymi,
układy
8
- zwiększyć bezpieczeństwo i niezawodność użytkowania maszyn.
30. Parametry strukturalne i wyjściowe
Parametry struktury urządzenia w chwili wprowadzenia go do eksploatacji będą miały określone wartości, które w
trakcie pracy ulegną zmianie. Intensywność zmian wartości parametrów strukturalnych, uzależniona jest od jakości
projektowanej maszyny, jakości wykonania i użytych materiałów oraz od warunków pracy. W praktyce na ogół nie
można wykorzystywać parametrów strukturalnych do bezpośredniej oceny stanu technicznego, ponieważ zwykle nie
ma możliwości ich zmierzenia bez demontażu obiektu. Tej podstawowej wady nie posiadają parametry zaliczane do
grupy parametrów wyjściowych.
Pracujące maszyny i urządzenia realizują określone procesy, które możemy podzielić na robocze i towarzyszące.
Procesy te można opisać mierzalnymi wielkościami, które w odróżnieniu od wielkości strukturalnych nazywa się
parametrami wyjściowymi
Większość realizowanych przez maszynę procesów jest uzależnionych od technicznego stanu urządzenia. Wraz ze
zmianą tego stanu (zmianą parametrów strukturalnych), będą się zmieniać parametry wyjściowe, co umożliwia
pośrednią ocenę technicznego stanu urządzenia bez jego demontażu, nierzadko w czasie normalnej pracy.
31. Parametry diagnostyczne
Są to mierzalne parametry wyjściowe charakteryzujące procesy zachodzące podczas pracy maszyn, oraz te parametry
strukturalne, które można zmierzyć bez demontażu maszyny. Dla ustalenia stanu technicznego maszyny potrzebny jest
zwykle więcej niż jeden parametr diagnostyczny. W przypadku parametrów wyjściowych mogą to być takie jak:
- moc efektywna, moment obrotowy, zużycie paliwa w przypadku silników spalinowych, ciśnienie czynnika
roboczego w pompach, sprężarkach, układach hydraulicznych,
- temperatura, drgania, hałas, skład spalin itp., a także takie parametry strukturalne jak:
- luzy, bicie promieniowe, nieprostoliniowość i inne.
Parametr wyjściowy lub strukturalny może być uznany za parametr diagnostyczny, jeżeli posiada następujące cechy:
- jednoznaczność, co oznacza, że każdej wartości parametru strukturalnego, odpowiada tylko jedna, określona wartość
parametru wyjściowego.
- dostateczna szerokość pola zmian, czyli możliwie duża zmiana parametru wyjściowego, przy niewielkiej zmianie
parametru struktury, któremu ten parametr wyjściowy jest przypisany
- łatwość mierzenia.
32. Klasyfikacja technicznych stanów maszyn i urządzeń
Może ona być technicznie: sprawna, niesprawna, zdatna, niezdatna.
W praktyce eksploatacyjnej zaliczenie określonych, rzeczywistych stanów do odpowiednich klas może być
subiektywne. Wynika to między innymi z różnego przeznaczenia elementów struktury obiektu. Część z nich
warunkuje możliwość wykonania zasadniczych funkcji roboczych, a inne spełniają jedynie rolę pomocniczą. Często
możliwa będzie praca obiektu nawet wówczas, jeżeli niektóre z jego elementów będą w stanie niesprawności, a
nawet niezdatności.
33. Zasady wykorzystania sygnałów diagnostycznych
W przypadku prostych obiektów, sformułowanie diagnozy polega na porównaniu zmierzonej wartości jednego
lub kilku parametrów diagnostycznych z ustalonymi wartościami normatywnymi. Przykładem takiej diagnostyki
mogą być również tzw. badania odbiorcze maszyn, polegające na spełnieniu szeregu testów, ujętych zazwyczaj w
dokumentach, określanych jako "Warunki Odbioru Technicznego" (WOT). Diagnozowanie eksploatowanych maszyn
będzie polegało na porównywaniu zmierzonych wartości parametrów diagnostycznych z dopuszczalnymi lub
granicznymi wartościami, ustalonymi wcześniej dla diagnozowanej maszyny w formie określonych wzorców.
- metodę syntezy informacji, pochodzących ze znacznej liczby czujników i urządzeń
dodatkowych. Metoda ta zmusza do stosowania skomplikowanych układów
diagnostycznych. Odfiltrowane sygnały trafiają do urządzenia logicznego, w którym następuje synteza i postawienie
diagnozy. 7.
- metodę uogólnionej analizy informacji - przedstawioną schematycznie na rys.9.8, Polega ona na tym, że sygnały
chara
kteryzujące parametry struktury rejestruje się za pomocą jednego przetwornika. Sygnał kierowany jest do analizatora,
pozwalającego wyodrębnić z niego najbardziej charakterystyczne jego składowe.Wynik porównania jest podstawą do
postawienia diagnozy.
34. Wibroakustyczna diagnostyka eksploatacyjna maszyn
9
Najczęściej stosowanymi czujnikami w diagnostyce maszyn są czujniki do pomiaru drgań. Z ich pomocą rozwinęła
się i coraz powszechniej dziś jest stosowana wibroakustyczna diagnostyka maszyn. Wadą jest trudność w
rozszyfrowaniu informacji niesionej przez sygnał wibroakustyczny.Badając w regularnych odstępach czasu poziom i
charakter tych drgań, jesteśmy w stanie przewidzieć wystarczająco wcześnie, rodzaj uszkodzenia maszyny bądź jej
elementu i podjąć we właściwym czasie stosowne środki zaradcze.
35. Czujniki stosowane w diagnostyce wibroakustycznej
Z uwagi na szerokie pasmo drgań generowanych przez maszyny, rozciągające się od zera do kilku, a nawet kilkunastu
tysięcy Herzów, stosuje się przy ich mierzeniu czujniki do pomiaru:- przemieszczeń (d),- prędkości (v),-
przyspieszenia (a).
Różna zasada pracy ww. czujników predysponuje je do stosowania w określonych zakresach częstotliwości, w
których ich charakterystyki są najlepiej dopasowane (p. rys.9.11). Jeżeli np. wiadomo, że usterki wymagające
monitorowania objawiają się w zakresie niskich częstotliwości, to najkorzystniej jest wybrać do badań czujnik
mierzący przemieszczenia. Wyższe harmoniczne zwykle nie mieszczą się w ograniczonym zakresie dynamicznym
tych czujników, zawierających w swej strukturze części ruchome.
Powszechnie używane w diagnostyce wibroakustycznej są czujniki sejsmiczne do pomiaru prędkości ruchu
drgającego oraz czujniki piezoelektryczne do pomiaru przyspieszeń. Te ostatnie zwane też akcelerometrami stały się
w ostatnich latach typem najczęściej stosowanym, z uwagi na takie zalety jak:
- szeroki zakres częstotliwości i dynamiki co stanowi o ich dużej uniwersalności,
- małe rozmiary czujników, nie zawierających części ruchomych,
- niezawodność i niewrażliwość na przemysłowe warunki zastosowań.
36 Analiza widmowa sygnału wibroakustycznego
z analizy widmowej sygnału wibroakustycznego, która umożliwia zlokalizowanie uszkodzenia i śledzenie
intensywności jego narastania w czasie eksploatacji maszyny. Weźmy za przykład widmo prędkości drgań powstałe w
wyniku analizy sygnału wibroakustycznego zdjętego z jednostopniowego reduktora. Znając strukturę kinematyczną
maszyny i jej konstrukcję, można każdemu maksimum prędkości drgań przyporządkować źródło, które daną
częstotliwość generuje. Porównując kolejne widma, uzyskiwane w miarę upływu czasu użytkowania reduktora, można
śledzić postępujące zużycie określonego zespołu lub węzła.. Aby móc poprawnie orzekać o stanie technicznym
maszyny na podstawie widma jej drgań, trzeba znać właściwy poziom odniesienia, zależny od konstrukcji maszyny
oraz zadanej funkcji celu.
37. Podstawowe zestawy przyrządów stosowanych w diagnostyce wibroakustycznej
W praktyce stosuje się dwa typy aparatury diagnostycznej:
- specjalistyczną, dostosowaną do wymagań określonych przez konstruktora i użytkownika maszyny. Przewidziana
jest ona zwykle jako stacjonarna aparatura do ciągłego nadzoru dużych i ważnych maszyn.
- uniwersalną, jako sprzęt przenośny lub mobilny, kompletowany w zależności od potrzeb w zestawach, od
kieszonkowych niemal wersji począwszy, po kosztowne konfiguracje z komputerowym wspomaganiem analiz
diagnostycznych
Do najprostszych, nieelektronicznych przyrządów do diagnostyki wibroakustycznej zaliczają się stetoskopy, do dziś
stosowane w wielu serwisowych warsztatach
Bardziej nowoczesnym,
szerokopasmowy miernik wartości szczytowych (Peak) i skutecznych (RMS) przyśpieszenia lub prędkości ruchu
drgającego
38. Ekonomiczna efektywność diagnostyki
- Wydłużenie okresów międzyremontowych, nawet o 100% i więcej.
- Wyeliminowanie nieoczekiwanych awarii i strat wynikających ze skutków tych awarii.
- Zmniejszenie zapasów części zamiennych i kosztów napraw.
- Skrócenie czasu napraw dzięki wcześniejszemu rozpoznaniu ich zakresu.
- Obniżenie składek ubezpieczeniowych.
Oszczędności:
- Wydłużenie okresów międzyremontowych, nawet o 100% i więcej.
- Wyeliminowanie nieoczekiwanych awarii i strat wynikających ze skutków tych awarii.
- Zmniejszenie zapasów części zamiennych i kosztów napraw.
- Skrócenie czasu napraw dzięki wcześniejszemu rozpoznaniu ich zakresu.
- Obniżenie składek ubezpieczeniowych.
Lista 5
10
39 Czynniki determinujące ekologiczne konsekwencje działalności inżyniera-mechanika
40 Lepkość olejów smarowych
Podstawowym kryterium właściwego doboru oleju jest niewątpliwie jego lepkość. Od kilkunastu już lat
obowiązuje powszechnie stosowana na świecie norma ISO 3448, której odpowiada polska norma PN 78/C - 96098,
wyodrębniająca 18 klas lepkości oznaczanych kodem literowo-cyfrowym od VG2 do VG1500 (Viscosity Group), w
którym liczba po symbolu określa lepkość kinematyczną oleju w temperaturze 40C, wyrażaną w mm
2
/s (cSt).
Lepkość i właściwości użytkowe olejów silnikowych, stanowiących pod względem tonażu najbardziej znaczącą grupę
olejów smarowych, określa się wg odrębnych klasyfikacji przejętych z USA, a dotyczących lepkości (klasyfikacja
SAE J300MAR93) i jakości (klasyfikacja API).
41 Biodegradowalność
Najważniejszą, z punktu widzenia ochrony środowiska właściwością oleju technicznego jest jego
biodegradowalność. Cechą tą można najogólniej określić zdolność oleju (związków chemicznych) do rozkładu w
obecności tlenu na dwutlenek węgla i wodę w wyniku aktywności mikroorganizmów. Należy jednocześnie pamiętać,
że pojęcia "biodegradowalny" i "nietoksyczny" nie są równoważne. Środek nietoksyczny nie zawsze jest
biodegradowalny, podczas gdy środek toksyczny może być biodegradowalny.
Znanych i stosowanych jest na świecie kilka testów oceny biodegradowalności.
42 Toksyczność środków smarowych
Określa się ją powszechnie w czterostopniowej skali ich szkodliwości dla wody. Europejski system klasyfikacji
surowców i finalnych produktów pod kątem ich toksyczności zastał opracowany w Niemczech i definiuje cztery klasy
szkodliwości środków smarowych dla wody (Wassergefährdungsklassen), z których klasa:
WGK 0 - środek ogólnie nie zagrażający wodom
WGK 1 - słabo zagrażający wodom
WGK 2 - zagrażający wodom
WGK 3 - mocno zagrażający wodom.
Przypisanie klasy WGK nie jest wynikiem jednego testu, lecz podsumowaniem trzech oznaczeń:
- testu toksyczności dla ssaków
- testu toksyczności dla ryb,
- testu toksyczności dla bakterii
Każdy test kończy się określonym wynikiem liczbowym który można by w języku polskim nazwać "liczbą
szkodliwości" (LS), co odpowiadałoby niemieckiej nazwie. Wypadkowa liczba szkodliwości jest średnią
arytmetyczną wyników trzech niezależnych testów toksyczności, które podaje się w określonych granicach
liczbowych
43. Rakotwórczość (kancerogenność) i mutagenność
Wywołują ją w środkach smarowych między innymi wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA), zawarte
zwykle w olejach mineralnych, stanowiących 80% stosowanych w świecie produktów smarowych. Udział WWA w
mineralnych olejach smarowych wynika ze sposobu rafinacji frakcji ropy naftowej, z której wytwarzane są te oleje.
Zjawisko oddziaływania rakotwórczego jest przedmiotem poważnych badań, prowadzonych zarówno przez
producentów olejów bazowych jak i organizację IARC (Międzynarodowa Organizacja Badań Raka), będącą agendą
Naczelnej Organizacji Zdrowia przy ONZ.Dla określenia rakotwórczości i mutagenności środków smarowych,
przeprowadza się kosztowne i długotrwałe testy, które podzielić można na dwie grupy:
- Testy in-vivo prowadzone na żywych ssakach, w dłuższym okresie (nawet do dwóch lat) przebywających w
kontakcie z badanym produktem smarowym. Testy te pozwalają określić całość zjawisk hormonalnych i
immunologicznych zachodzących w organizmie zwierząt doświadczalnych (najczęściej myszy).
- Testy in-vitro przeprowadzane na wyizolowanych kulturach komórek ssaków lub na koloniach bakterii, na
poziomie biologiczno-molekularnym.
44. Dlaczego w smarowaniu nabiera znaczenia stosowania olejów roślinnych i syntetycznych
Oleje pochodzenia organicznego, aktualnie stanowią zaledwie 1% w ogólnym bilansie, zaczynają jednak
odgrywać coraz większą rolę i to co najmniej z dwóch zasadniczych powodów:
- bo uzyskiwane są z surowców odnawialnych, zatem nie uszczuplają naturalnych zasobów ziemi,
- są biodegradowalne i w mniejszym stopniu niż inne oleje zanieczyszczają środowisko.
Oleje syntetyczne tworzy liczna, wciąż rozrastająca się, grupa olejów uzyskiwanych na drodze syntezy chemicznej.
Wyróżniają się one dobrą charakterystyką lepkościową, stabilnością termooksydacyjną i małą odparowalnością, co
11
umożliwia ich zastosowanie do smarowania węzłów tarcia, w których występują wysokie temperatury. Najbardziej
popularne z grupy olejów syntetycznych są - oleje estrowe. Otrzymuje się je między innymi z surowców pochodzenia
roślinnego. Na obecnym etapie technologii olejów estrowych istnieje możliwość uzyskiwania dużej różnorodności
kompleksowych estrów w szerokiej gamie lepkości. Rozróżnia się:
- alifatyczne estry kwasu dwukarboksylowego,
- polialkoholowe estry,
- aromatyczne estry,
- kompleksowe estry.
Oleje estrowe nie podlegają hydrolizie, nawet w podwyższonych temperaturach i nie są rozpuszczalne w wodzie. Ta
ostatnia cecha ogranicza migrację oleju w gruncie, co tym samym zapobiega skażeniu wód gruntowych. W
porównaniu z olejem rzepakowym oleje estrowe mają niższą temperaturę krzepnięcia.
45 Smary plastyczne
Są to środki smarowe często błędnie nazywane smarami stałymi, gdy tymczasem są to substancje koloidalne,
składające się z oleju zagęszczonego mydłami i z licznych na ogół dodatków
uszlachetniających.
W nowoczesnej technice smarowniczej, smary plastyczne skutecznie wypierają smarowanie olejowe i to nawet w
takich maszynach i przypadkach, w których do niedawna było to nie do pomyślenia. Za przykład może tu posłużyć
smarowanie łożysk tocznych wysokoobrotowych wrzecion obrabiarek. Wzrost popularności i znaczenia smarów
plastycznych przypisać można również upowszechnianiu się idei skąpego smarowania, którą w sposób najprostszy, a
zarazem skuteczny można praktycznie zrealizować stosując tzw. smarowanie bezobsługowe smarem plastycznym w
czasie montażu określonego węzła tarcia
46 Smary stałe
Odmienną, niekonwencjonalną, ale odgrywającą coraz większą rolę grupę smarów tworzą ciała stałe o budowie
krystalicznej lub bezpostaciowej. Należą do nich takie substancje jak: grafit
- dwusiarczek molibdenu MoS2
- dwusiarczek wolframu WS2
- azotek boru
- proszki metali plastycznych (Ag, Au, Sn, Pb)
- proszki PTFE i innych tworzyw sztucznych
Pod względem ekologicznym smary tej grupy można uznać za neutralne, nie zanieczyszczające środowiska. Taka
kwalifikacja jest umotywowana spełnieniem przez nie niemal wszystkich kryteriów, jakie powinny cechować środki
smarowe, których przedostawanie się do środowiska nie powoduje w nim ujemnych skutków. Mechanizm działania
smarów stałych polega między innymi na tym, że "uzbrajają" powierzchnie, wypełniając mikronierówności, a tym
samym zwiększają rzeczywistą powierzchni nośną współpracujących elementów.
Smary stałe stosuje się w następujących postaciach:
- jako dodatki do olejów (2-3%) lub smarów plastycznych (do 10%) dla zapewnienia funkcji smarowniczych w
przypadku wystąpienia tarcia mieszanego, które mogło by być wynikiem dużych nacisków lub małej prędkości
względnej. Są to dodatki typu EP,
- jako pasty montażowe (duża gama past grafitowych i molibdenowych),
- sproszkowane substancje smarowe, do wcierania w uprzednio piaskowane powierzchnie,
- jako smary suche (lakiery), nanoszone na piaskowane lub fosforanowane powierzchnie aerosolem lub pędzlem, z
pomocą
szybko
odparowujących
rozpuszczalników
(powłoki
T-S-T,
co
oznacza
Tribo-System-
Trockenschmierstoffe, AF-Coating),
- jako pasty wysokotemperaturowe,
- jako powłoki galwaniczne,
- jako samosmarujące materiały konstrukcyjne (liczna i rozrastająca się szybko grupa materiałów).
47 Proekologiczne techniki smarowania
Stopień skażenia środowiska, wynikający ze stosowania określonej techniki smarowania jest tym większy im więcej
środków smarowych przedostanie się wprost lub pośrednio do środowiska w procesie smarowania maszyny. .Mało
obciążające środowisko, techniki smarowania to takie, w których:
- smarowanie odbywa się w układzie zamkniętym,
- stosuje się małe ilości środka smarowego,
- stosuje się oleje (smary) biodegradowalne, przyjazne środowisku,
- uzyskuje się maksymalną sprawność smarowanych węzłów (globalny aspekt energetyczny).
12
48. Racjonalność skąpego smarowania
Dwa ostatnie z wymienionych wyżej kryteriów, przyczyniły się w ostatnich kilkunastu latach do zasadniczej
rewizji dotychczasowych poglądów odnośnie do racjonalnego smarowania. Niepoślednią rolę odegrał również rozwój
teorii elastohydrodynamicznego (EHD) smarowania, która pozwoliła wyjaśnić wiele niemożliwych do
zinterpretowania, przy pomocy klasycznej teorii smarowania hydrodynamicznego (HD,) zjawisk w smarowanych
stykach Hertza. Pozwoliła ona również na określenie naukowej definicji skąpego smarowania.
Przez skąpe smarowanie należy rozumieć taki szczególny przypadek smarowania, w którym ilość środka
smarowego nie wystarcza, w warunkach pracy węzła tarcia, na wytworzenie się w stykach Hertza (łożyska toczne,
przekładnie zębate itp.) filmu smarowego o pełnej grubości, wynikającej z teorii EHD-smarowania.
Do techniki skąpego smarowania olejowego w układach otwartych, zalicza się:
- smarowanie mgłą olejową,
- smarowanie powietrzno-olejowe,
- smarowanie natryskowe.
49 Dziedziny oraz racjonalne zasady stosowania smarów plastycznych
Smary plastyczne stosuje się zarówno w budowie maszyn jak i w różnego rodzaju procesach technologicznych.
Bezsprzecznie dominującą dziedziną ich zastosowania jest smarowanie łożysk tocznych. Rozróżnia się przy tym dwie
techniki:
- smarowanie przewidujące dosmarowywanie węzłów tarcia w okresie ich eksploatacji,
- smarowanie bezobsługowe (for life lubrication), nie
przewidujące dosmarowywania.
W zasadzie tylko ta ostatnia technika może być uznawana
za technikę skąpego smarowania, spełniającą w
całej rozciągłości podaną wcześniej definicję. Możliwość i skuteczność smarowania łożysk tocznych smarami
plastycznymi jest uwarunkowana:
- konstrukcją samego łożyska,
- wartością parametru ndm, charakteryzującego prędkość ruchu współpracujących powierzchni,
- obciążeniem łożyska,
- właściwościami samego smaru.
Faza rozruchowa to krótkotrwałe okresy pracy przedzielone długimi zwykle okresami studzenia węzła
łożyskowego. Jeżeli istnieje możliwość pracy z różnymi prędkościami, to wskazane jest w poszczególnych cyklach
fazy rozruchowej stopniowo zwiększać prędkość obrotową. Przykład poprawnie zorganizowanej fazy rozruchowej
pokazano na rysunku 10.11. Zaleca się kontrolowanie temperatury węzła w czasie trwania procesu układania się
smaru w łożysku. Nie powinna ona przekraczać 80C.
50. Smarowanie mgłą olejową
Taką technikę skąpego smarowania, stosowano w przeszłości przy smarowaniu wysokoobrotowych łożysk tocznych i
przekładni zębatych. Zasadniczą wadą tej metody jest brak możliwości ochrony otoczenia przed przedostawaniem się
do niego mgły olejowej, negatywnie oddziaływującej tak na człowieka jak i na samą maszynę.
51 Smarowanie powietrzno-olejowe (p-o)Jest ono stosunkowo młodą techniką, często utożsamianą ze smarowaniem
mgłą olejową. Wspólne obu technikom jest jednak tylko to, że mogą funkcjonować jedynie z pomocą sprężonego
powietrza. Na tym jednak podobieństwo się kończy, a pozostają istotne różnice.
Zasada pracy układów smarowania p-o
Zasada pracy takiego układu polega na tym, że przepływające w sposób ciągły w przewodach powietrze, "ciągnie"
olej podawany okresowo, w niewielkich ilościach, do przewodów rozprowadzających układu. Olej ten wolno, nie
mieszając się po drodze z powietrzem, przepływa po wewnętrznych ściankach rurek, w kierunku dyszy wylotowej,
gdzie dociera w formie mniej lub bardziej równomiernej mikrostrugi, rozbijanej w dyszy na nielotne mikrokrople,
kierowane na smarowane powierzchnie.
13
52 Porównanie właściwości technik smarowania p-o i mgłą olejową
Sprężone powietrze, stosowane w obu technikach, powinno być odwodnione i wolne od zanieczyszczeń stałych,
mogących mieć negatywny wpływ na trwałość smarowanych węzłów. Do zasadniczych zalet smarowania p-o,
pozytywnie odróżniającą tą technikę od smarowania mgłą olejową, należy zaliczyć to, że:
- nie generuje lotnych mikrocząstek oleju i tym samym nie zanieczyszcza środowiska,
- umożliwia 10-krotne zmniejszenie zużycia oleju,
- olej jest dostarczany do punktów smarowania w formie quasiciągłej mikrostrugi,
- układ jest prosty w konstrukcji oraz w montażu,
- sterowanie i nadzorowanie układu można realizować z dowolnym stopniem automatyzacji, łącznie z możliwością
wykorzystania techniki mikroprocesorowej.
Nawet w najbardziej surowych warunkach przemysłowych jakie np. panują w hutnictwie, od wielu już lat
technika smarowania p-o znajduje zastosowanie wszędzie tam gdzie dotąd stosowano smar plastyczny lub
smarowanie mgłą olejową.
53 Dziedziny zastosowania smarowania p-o
Choć technika smarowania p-o jest młodą, to znalazła ona już szerokie zastosowanie w wielu różnorodnych przy-
padkach, zarówno do smarowania węzłów tarcia w maszynach jak i do wspomagania procesów technologicznych. Jej
znaczenie docenili sami producenci łożysk tocznych (np. SKF czy japońska firma NSK), którzy w swojej ofercie
produkcyjnej proponują wyrafinowane często układy smarowania p-o. Historycznie najstarsze i pionierskie
zastosowanie tej techniki miało miejsce w branży hutniczej, na początku lat 70-tych, do smarowania łożysk tocznych,
pracujących w klatkach walcarek hutniczych. Przykład tak smarowanego węzła pokazano na rys. 10.20. W przypadku
tym, obok energo- i materiałooszczędnego smarowania chodziło w szczególności o wytworzenie nadciśnienia w
smarowanych węzłach, które miało je chronić przed przedostawaniem się do nich wody technologicznej i
zanieczyszczeń.
54. Rozbudowane układy smarowania p-o
Najmłodszą ze znanych koncepcji centralnej sieci smarowania p-o, zasilającej rozbudowane przestrzennie maszyny, z
dużą liczbą punktów smarowania.Olej i powietrze płynące z jednostki centralnej są rozdzielane w rozdzielaczu
głównym R
h
na kilka strug, które dalej są ponownie dzielone w kolejnych rozdzielaczach lokalnych. Cechą
charakterystyczną tego rozwiązania jest kaskadowy spadek ciśnienia na poszczególnych odcinkach sieci,
umożliwiający dzielenie mikrostrugi oleju w rozdzielaczach głównych i lokalnych, o dostosowanej do potrzeb liczbie
wyjść.
55. Opory ruchu łożysk tocznych w funkcji ilości przepływającego przez nie oleju
Systematyczne badania w tym zakresie zapoczątkował pod koniec lat 50-tych Palmgren. Z tego okresu pochodzi, do
dziś często cytowany w literaturze technicznej, wykres pokazany na rys10.29. Przedstawia on związek między ilością
oleju smarującego, przepływającego przez poprzeczne łożysko kulkowe, a oporami ruchu i temperaturą jego
pracy.Badania późniejsze, którymi objęto różne typy łożysk tocznych, pracujących w zróżnicowanych warunkach
pracy, potwierdziły i rozszerzyły obserwacje Palmgrena. Szczególnie wymowne są wyniki badań Schemela z
łożyskami stosowanymi do wrzecion obrabiarek. Wszystkie te badania dały zgodne, nie tylko pod względem
jakościowym ale i ilościowym wyniki, czego dowodem może być wykres przedstawiający je w bezwymiarowym
ujęciu względnym, pokazanym na rys.10.30. Jest oczywiste, że ilości oleju zapewniające maksymalną sprawność
energetyczną łożysk będą zróżnicowane dla poszczególnych typów łożysk, i to znacznie, o skali rozpiętości od około
1 (łożyska poprzeczne) do 1000 (łożyska wzdłużne).
56. Wpływ grubości filmu smarowego na straty energetyczne w łożyskach tocznych
Środek smarowy w czasie pracy łożyska tocznego podlega ciągłemu procesowi sprężania i rozprężania, wywołanemu
przez przetaczające się względem bieżni elementy toczne. Procesowi temu towarzyszy dyssypacja energii, wyrażająca
się zamianą energii mechanicznej na cieplną, traconą wskutek tarcia w cieczy smarowej rozdzielającej współpracujące
ze sobą powierzchnie, cieczy „uwięzionej" jak gdyby w stykach elementów tocznych z bieżniami. Nie ulega
wątpliwości, że wielkość tych strat zależy od grubości filmu, ponieważ ona determinuje ilość oleju podlegającego
ustawicznemu sprężaniu i rozprężaniu w stykach EHD, w których ciśnienia dochodzą do setek, a nawet tysięcy MPa.
57 Przykłady energetycznych efektów skąpego smarowania
Celowość stosowania smarowania skąpego jest uzasadniona nie tyle oszczędnością środków smarowych, co
oszczędnością energii, wynikającą ze zwiększenia sprawności skąpo smarowanych łożysk tocznych, sprzęgieł i
przekładni zębatych, w szczególności wysokoobrotowych układów napędowych. W takich zespołach maszynowych
jak wrzeciona obrabiarek, zysk energetyczny jest znaczący, co ma również swoje odbicie w polepszeniu stabilności
termicznej obrabiarek i podwyższonej dokładności prowadzonej na nich obróbki