Эй, разве машины не должны изнашиваться?

Старое выражение гласит, что смерть и налоги - единственная уверенность в жизни. Некоторые предполагают, что то же самое относится и к технике. Мы знаем, что если машина приносит прибыль, с этой прибыли взимаются налоги. А как насчет смерти? Неизбежна ли машинная смертность?

Давайте посмотрим поближе. По словам почетного профессора Массачусетского технологического института Эрнеста Рабиновича, машины теряют свою полезность по трем причинам:устаревание, аварии и ухудшение качества поверхности.

Несомненно, устаревание является фундаментальным фактором развития техники и технологий. Старое должно уступить место новому. Однако некоторые изобретения имеют длительный жизненный цикл - например, пресс-масленка. Его дизайн мало изменился с тех пор, как Оскар Зерк изобрел его в начале 1920-х годов, но до сих пор широко используется. С другой стороны, автомобиль динамичен и находится в постоянном движении. В то время как классические автомобили живут вечно, большинство автомобилей устаревают задолго до того, как станут функционально неработоспособными.

Несчастные случаи и другие формы действий человека также могут подвергнуть машину неминуемой опасности. Две идентичные машины, работающие в одинаковых рабочих условиях, но управляемые двумя разными людьми, могут демонстрировать разную надежность и срок службы. Несходства обычно вызваны оператором (человеком). Неудачи человеческого агентства также относятся к ошибкам при проектировании и производстве машин.

Третья причина, по которой машины теряют свою полезность, связана с миром трибологии (изучение износа, трения и смазки). Он описывает это как деградацию поверхности, которую можно разделить на химическую деградацию (коррозию) и механическое повреждение. На защиту внутренних поверхностей машины от химического повреждения (20 процентов) в значительной степени влияют контролируемые условия. Рассмотрите следующие причины химического повреждения и возможность их контроля или вмешательства при техническом обслуживании:

• Смазочные материалы с неэффективными или поврежденными ингибиторами коррозии барьерной пленки.
• Смазочные материалы, склонные к быстрому окислению (образование кислоты).
• Картерные смазки с нарушенным запасом щелочности (нейтрализующие кислоты)
• Увеличенные интервалы замены масла.
• Загрязнение масла водой и / или кислотами из рабочей среды.
• Неконтролируемый рост биологического заражения
• Влажное свободное пространство в резервуарах, отстойниках и других отсеках для смазки.
• Высокие рабочие температуры
• Неправильное использование химически агрессивных противозадирных присадок.
• Неправильная консервация хранящегося или отложенного оборудования и ненадлежащая защита от влаги и коррозионных агентов.
• Смазочные материалы, несовместимые с уплотнениями, технологическими химикатами, машиностроением или обработкой поверхности.

Механическое разрушение поверхности подразделяется на истирание, усталость и адгезию. Давайте рассмотрим эти режимы износа, которые примерно соответствуют 50 процентам причин, по которым машины выводятся из эксплуатации. В частности, давайте рассмотрим, в какой степени это разрушение можно контролировать или остановить.

Эрнест Рабинович из Массачусетского технологического института обрисовал причины, по которым машины теряют свою полезность.

Двухкомпонентное истирание

Возможно, от 20 до 30 процентов абразивного износа приходится на двухчастный износ. В этом случае две поверхности скользят друг относительно друга, например вал, вращающийся внутри неподвижного опорного подшипника. Неровности (высокие точки) более твердой поверхности (вала) имеют тенденцию вспахивать или выдавливать более мягкую поверхность, как напильником.

Можно ли это контролировать? Не во всех случаях, но, вероятно, в большинстве случаев это возможно. Все, что нужно, - это образование достаточной масляной пленки. Это может быть встроено в машину, например, путем правильного выбора конфигурации и размера подшипника. Рабочая температура и вязкость смазочного материала, а также толщина ударной пленки. Важные механические условия, такие как несоосность, дисбаланс, перегрузка, запуск всухую и внезапные выбеги, также играют жизненно важную роль и, как правило, поддаются контролю.

Трехкомпонентное истирание

Когда твердое инородное тело помещается между двумя поверхностями в относительном скользящем движении, может возникнуть более серьезная и обычная форма разрушения поверхности. Это инородное тело представляет собой твердую частицу в общем диапазоне размеров толщины масляной пленки. Эти частицы, как правило, невидимые невооруженным глазом, потенциально могут быть очень разрушительными.

Частица нужного размера может действовать как микроскопический режущий инструмент, создавая борозды на противоположной поверхности. Однако, в отличие от двухчастичного абразивного истирания, при котором мягкая поверхность играет жертвенную роль, при трехкомпонентном истирании частица может наносить одинаковые повреждения как твердым, так и мягким поверхностям. Некоторые исследователи полагают, что трёхкомпонентное истирание является причиной до 80 процентов всего износа оборудования.

Можно ли контролировать трёхчастное истирание? Абсолютно. Подавляющее большинство микроскопических частиц происходят из наземной пыли, ранее переносившейся по воздуху. Когда загрязняющие вещества, переносимые воздухом, попадают в машину и смешиваются с маслом или консистентной смазкой, человеческий фактор не работает. Это человеческая сила, потому что эти частицы аварийной бригады не входят в исходную ведомость материалов машины. Они допускали попадание внутрь во время работы, часто из-за небрежного обращения и плохого обслуживания. Со временем масло может превратиться в хонинговальный состав, а не в смазочную среду.

Усталость

Усталость - это широкий термин, который может относиться к усталости при изгибе (например, зуба шестерни) на макроуровне или контактной усталости (например, точечной коррозии) в микромасштабе. Последнее является преобладающим случаем и обычно возникает в контактах качения, например на линии деления зубьев шестерен и в зоне нагрузки дорожек качения подшипников качения. Обычно он начинается с микропиттинга, а затем переходит к макропиттингу. Последней стадией будут большие разрушительные сколы.

Контактная усталость является максимальной, когда нагрузка сосредоточена на неровностях поверхности, выступах вмятин и там, где частицы перекрывают поверхности под нагрузкой. На усталость поверхности влияют многочисленные условия, включая шероховатость поверхности, твердость поверхности, вязкость, коэффициент вязкости жидкости, рабочие нагрузки и скорости, влажность и гранулометрический состав. За некоторыми исключениями, большинство этих условий находятся в сфере контроля либо на стадии проектирования машины, либо на стадии эксплуатации и технического обслуживания. Один крупный производитель подшипников качения заявил, что его подшипники могут иметь «бесконечный срок службы, если из масла удаляются частицы размером больше масляной пленки».

Клейкий износ

В отличие от поверхностной усталости, для возникновения которой требуется время, адгезивный износ может возникнуть немедленно. В тяжелых условиях граничного скольжения поверхности одинаковых металлов могут буквально свариваться точечной сваркой. Тяжелонагруженные, тихоходные машины наиболее подвержены адгезионному износу, особенно если поверхности скользят на значительное расстояние, создавая тепло от трения (например, большие зубья зубчатой ​​передачи).

Адгезионный износ, также известный как истирание и истирание, может быть наименее контролируемым по сравнению с контактной усталостью и истиранием. Чаще всего контролировать степень или скорость износа. Когда машины хорошо спроектированы, качественно изготовлены, правильно введены в эксплуатацию и эксплуатируются при номинальных нагрузках и скоростях, адгезионный износ обычно минимален. Однако при чрезмерно высоких нагрузках может возникнуть необходимость в применении поверхностно-активных присадок или твердых смазочных материалов.

Машины не просто умирают ... их убивают

Для некоторых машин пытаться остановить износ - все равно что бросить вызов силе тяжести. Мы не можем избежать неизбежного. Многие машины, возможно, уже находятся в режиме жизнеобеспечения - они слишком далеко зашли. Однако это только для некоторых машин, а не для всех. Большой процент смазываемых машин при нормальной эксплуатации может иметь бесконечный срок службы. В хорошем состоянии они менее подвержены износу и выходу из строя. Это связано с множеством только что обсужденных причин, связанных с окружающей средой и условиями эксплуатации, которым мы подвергаем поверхности нашей машины.

Вы, наверное, слышали слово «риск», определяемое как вероятность отказа, умноженная на его последствия. Когда дело доходит до надежности машины, последствия отказа могут быть не в пределах практического контроля, но вероятность отказа может быть.

В этой статье описывается жизненно важное влияние человеческого фактора на надежность машин. Частота неудач человеческого агентства обычно обратно пропорциональна таким факторам, как обучение, показатели производительности и культура надежности.

Подумайте об этом:некоторые профессионалы в области заводов считают, что при техническом обслуживании есть две проблемы:

1. Он не работает, потому что мы не работали над ним.
2. Он не работает, потому что мы над этим работали.

Несомненно, это парадокс обслуживания. Любой, кто занимается техобслуживанием, вероятно, испытал это на собственном опыте. И все же ответ на решение парадокса лежит внутри, просто переформулируя проблемы следующим образом:

1. Он сломан, потому что мы не знали, как его предотвратить. Или он сломался, потому что мы не знали, что он ломается, и поэтому не работали над этим.
2. Он сломался, потому что мы не знали, что он не ломается, и все равно работали над этим. Или он сломался, потому что мы не знали, как работа с ним может привести к его поломке.

«Мы не знали» - это обычная рабочая фраза. Подобно износу, им можно управлять, но только тогда, когда предпринимается инициатива по расширению возможностей обслуживающих организаций с помощью знаний.

Итак, нет, машины не должны изнашиваться. Тем не менее, они часто это делают. Если вы исследуете причину, вы, вероятно, обнаружите, что они действительно были убиты. Если вы проследите первопричину, вы, скорее всего, найдете дымящийся пистолет в руках одного или нескольких людей с благими намерениями (оператора, мастера, механика, инженера и т. Д.), Которые просто не знали ничего лучшего. P>

Джим Фитч, президент и старший технический консультант Noria Corporation, имеет богатый опыт «в окопах» в области смазывания, анализа масел, трибологии и расследований отказов оборудования. В его список клиентов входят такие компании, как Michelin, Timken, John Deere, Caterpillar, Duke Energy, International Paper, Cummins и U.S. Steel.