Жиркин Ю.В. Надежность, эксплуатация и ремонт металлургических машин. Учебник. Часть 2

Подождите немного. Документ загружается.

Ю.В.ЖИРКИН

_______________________________

НАДЁЖНОСТЬ,

ЭКСПЛУАТАЦИЯ

И РЕМОНТ

МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ

МАШИН (ЧАСТЬ 2)

Допущено Министерством образования Российской Федерации

в качестве учебника для студентов высших учебных заведений,

обучающихся по специальности «Металлургические машины

и оборудование» направления подготовки дипломированных

специалистов «Технологические машины и оборудование»

МАГНИТОГОРСК , 2005 г.

УДК 669.002.5-192(076)

Рецензенты:

Профессор, доктор технических наук, зав. кафедрой

«Автоматизированные металлургические машины и агрегаты»

МГТУ им. Э.Н.Баумана

Синицкий В.М.

Профессор, доктор технических наук, зав. кафедрой

«Машины и агрегаты металлургического производства» МИСиС

Чиченев Н.А.

Жиркин Ю.В. Надежность, эксплуатация и ремонт металлургиче-

ских машин: Учебник. Часть 2.- Магнитогорск: МГТУ, 2005. 118 с.

ISBN 5-89514-331-8

Рассмотрены вопросы теории надежности и ее применения при

эксплуатации металлургических машин. Решаются вопросы оптимизации

при планировании ремонтных работ. На многочисленных примерах пока-

зана возможность решения практических задач производства по поддер-

жанию оборудования в работоспособном состоянии.

Учебник предназначен для студентов, обучающихся по специаль-

ности 170300 «Металлургические машины и оборудование», может быть

полезен студентам других специальностей, изучающим вопросы надежно-

сти и эксплуатации машин и оборудования, а также инженерно-

техническим работникам, занимающимся техническим обслуживанием и

ремонтом механического оборудования металлургических заводов.

Оглавление

Часть 2. Эксплуатация и ремонт металлургических машин.... 5

Раздел 1. Эксплуатация металлургических машин ...................5

Глава 1. Система технического обслуживания и ремонта

металлургических машин....................................................6

1.1. Содержание системы TO и Р ...............................................8

1.2. Техническое обслуживание .................................................8

Глава 2. Восстановление работоспособности состояния машин ..8

2.1. Стратегии восстановлений ..................................................8

2.2. Стратегии восстановлений при внезапных отказах...........8

2.3. Восстановление при постепенных отказах.......................15

2.4. Восстановление на основе задания

лимита затрат ........17

2.5. Оценка эффективности принимаемых

решений при техническом обслуживании..........................19

Глава 3. Оценка предельного состояния изделия.........................21

3.1. Предельное состояние по степени

повреждения и по выходному параметру..........................23

3.2. Критерии оценки предельного состояния

по выходному параметру ....................................................23

3.3. Критерии предельного износа ...........................................23

Глава 4. Предельные износы в сопряжениях узлов трения .........25

4.1. Предельные износы по условию прочности....................25

4.2. Предельный износ

в подшипниках скольжения ...............29

4.3. Предельные углы перекоса в валковой

системе клети кварто...........................................................32

4.4. Предельный износ ролика транспортного рольганга ......37

4.5. Предельные износы, определяемые толщиной

упрочненного слоя ..............................................................42

4.6. Расчет допустимой величины износа детали, работающей

в паре трения с быстроизнашиваемой деталью ..............45

4.7. Обеспечение работоспособности соединений с натягом...50

Глава 5. Техническая диагностика ..................................................55

5.1. Технология диагностирования...........................................55

5.2. Методы диагностирования.................................................56

5.2.1. Вибродиагностика......................................................57

5.2.2. Виброакустическая диагностика...............................58

5.2.3. Бесконтактная тепловая диагностика......................59

Раздел 2. Ремонт узлов и деталей машин .................................61

Глава 1. Технологический процесс ремонта узлов........................61

Глава 2. Методы восстановления деталей ....................................64

2.1. Способы восстановления изношенных деталей..............64

2.2. Способы наращивания поверхностных слоев...................65

2.3. Способы восстановления поврежденных

деталей и корпусов .............................................................67

Глава 3. Ремонт деталей общего назначения ...............................69

3.1. Валы и оси ............................................................................69

3.2. Зубчатые колеса ..................................................................70

3.3. Базовые детали...................................................................73

Глава 4. Сборка типовых узлов .......................................................77

4.1. Способы сборки узлов и соединений................................77

4.2. Сборка резьбовых соединений..........................................78

4.3. Сборка соединений с гарантированным натягом ............80

4.4. Сборка узлов

с подшипниками качения............................82

4.5. Сборка подшипников скольжения .....................................84

Глава 5. Сборка редукторов ............................................................86

5.1. Регулировка цилиндрических зацеплений .......................86

5.2. Регулировка конических зацеплений ................................87

5.3. Регулировка червячных зацеплений.................................88

5.4. Регулировка глобоидных зацеплений...............................90

Раздел 3. Основы монтажа оборудования................................93

Глава 1. Геодезическое обоснование монтажа .............................93

Глава 2. Способы установки оборудования ...................................95

2.1. Установка оборудования на плоских подкладках ............97

2.2. Установка оборудования на регулируемых

по высоте элементах ...........................................................98

2.3. Бесподкладочный

способ установки оборудования........99

Глава 3. Способы выверки оборудования......................................99

3.1. Оптико-геодезический метод .............................................99

3.2. Инструментальный метод ................................................102

3.3. Центровка валов ...............................................................103

Глава 4. Монтаж типовых узлов и оборудования ........................105

4.1. Монтаж прокатной клети ..................................................105

4.2. Монтаж многоопорных трансмиссионных валов............107

4.3. Монтаж централизованных систем смазывания............112

Библиографический список ...........................................................116

Часть 2. ЭКСПЛУАТАЦИЯ И РЕМОНТ

МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ МАШИН

Раздел 1. Эксплуатация металлургических машин

Глава 1. Система технического обслуживания и ремонта

металлургических машин

1.1. Содержание системы ТО и Р

Время с момента пуска машины до её списания или прекра-

щения выполнения ею основных функций определяет время экс-

плуатации машины.

Для металлургических, как правило, уникальных, металло-

ёмких и дорогостоящих машин время эксплуатации составляет де-

сятилетия, и

поэтому поддержание их в работоспособном состоя-

нии длительное время является сложной инженерной задачей.

Период эксплуатации машины включает:

- время работы машины с выполнением заданных функций;

- простои машины;

- ремонт машины.

Период непрерывной работы машины ограничен моментом

времени, при достижении которого параметры работоспособного

состояния машины выходят за допустимый уровень.

В этом случае

необходимо вмешательство в работу систе-

мы, т.е. техническое обслуживание, направленное на получение

максимального эффекта от её эксплуатации. В задачах техниче-

ского обслуживания воздействовать на объект, т.е. управлять объ-

ектом, можно выбором сроков проведения ТО и глубиной восста-

новления. Глубина восстановления и сроки проведения этого вос-

становления определяют вид

и характер восстановительных ра-

бот. Восстановительную работу называют плановой, если извес-

тен момент начала её проведения, и внеплановой в противном

случае. Если в начале восстановительной работы система была

работоспособной, то такую восстановительную работу называют

предупредительной, если же система была неработоспособной, то

работу называют аварийной.

Для поддержания работоспособного состояния оборудова-

ния осуществляется

комплекс организационно-технических меро-

приятий, получивших название системы технического обслужива-

ния и ремонтов (ТО и Р).

Система ТО и Р включает:

- внутрисменное техническое обслуживание (ТО) и проведе-

ние профилактических осмотров оборудования эксплуата-

ционным и дежурным персоналом службы механика произ-

водственных цехов;

- техническое обслуживание ремонтным и эксплуатационным

персоналом в межремонтные периоды и подготовку плано-

вых ремонтов;

- выполнение плановых ремонтов и испытаний оборудова-

ния;

- систематическое совершенствование и модернизацию обо-

рудования.

Система

ТО и Р предусматривает четыре вида текущих пла-

новых ремонтов и капитальный ремонт.

Для доменных печей предусмотрены три вида капитальных

ремонтов: ремонт 3-го разряда, 2-го и 1-го разрядов.

Длительность и объем работ 3-го разряда определяется в

основном работами по замене засыпного аппарата.

Основным содержанием работ 2-го разряда является замена

огнеупорной кладки и

холодильников шахты доменной печи.

При ремонте 1-го разряда производится практически полная

замена шахты доменной печи и футеровки лещади.

На основе опыта эксплуатации металлургических агрегатов

системой ТО и Р предлагаются ремонтные циклы и их структуры

для конкретных металлургических машин.

Ремонтные циклы – это комплекс периодически повторяю-

щихся ремонтных работ между капитальными ремонтами. Струк-

туру ремонтного цикла определяет порядок чередования осмотров

и видов ремонта на протяжении ремонтного цикла.

1.2. Техническое обслуживание

Задачами ТО является замена деталей узлов, регулирова-

ние взаимного расположения деталей, затяжка крепежных соеди-

нений, смазывание узлов трения и т.д.

Решение задач техобслуживания включает:

- выбор стратегии техобслуживания;

- оценку потребности в

запасных частях;

- оценку эффективности принимаемых решений.

Оптимальной стратегией ТО оборудования будет та, которая

в конкретных условиях производства обеспечит:

- минимальную стоимость ТО;

- максимальную обеспеченность материальными ресурсами,

инструментом, оборудованием, персоналом, и т.д.;

- необходимый уровень надежности;

- оптимальное соотношение между стоимостью ТО и стои-

мостью ресурсов. Таким соотношением считается соотно-

шение 65/35.

Существующий системой ТО и Р регламентируется содер-

жание ТО, включающее:

- соблюдение “Правил технической эксплуатации” (ПТЭ);

- ведение технической документации (журнал приемки и

сда-

чи смен, агрегатный журнал) или занесение информации о

техническом состоянии оборудования в базу данных ком-

пьютера;

- выполнение обязанностей эксплуатационным, дежурным и

ремонтным персоналом;

- техническое диагностирование.

Внутрисменное техническое обслуживание, осуществляемое

дежурным и эксплуатационным персоналом, включает:

- наблюдение за работой оборудования закрепленных участ-

ков в соответствии с графиком;

- замену сменного

оборудования;

- устранение мелких неисправностей;

- затяжку крепежных соединений;

- содержание оборудования в чистоте и недопущение утечек

смазочных материалов.

Техническое обслуживание, осуществляемое ремонтным

персоналом, включает:

- осмотры оборудования в соответствии с ПТЭ и фиксацию

их результатов в журнале или компьютере;

- регулировочные и наладочные работы;

- устранение неисправностей на закрепленном оборудова-

нии;

- выявление

случаев нарушения ПТЭ и принятие мер к их

устранению;

- обеспечение нормальной работы централизованных сис-

тем смазывания;

- подготовку информации о содержании и объемах работ

плановых ремонтов;

- участие в подготовке и проведении ремонтов;

- контроль качества ремонтных работ, проводимых ремонт-

ными цехами и сторонними организациями;

- выполнение работ по совершенствованию и модернизации

оборудования.

Глава 2. Восстановление работоспособного состояния машин

2.1. Стратегии восстановлений

Поддерживание оборудования в работоспособном состоянии

требует определенных материальных и трудовых затрат. Уровень

этих затрат во многом определяется принятой стратегией восста-

новления работоспособного состояния машин.

Под стратегией восстановления понимается определенная

периодичность замен и уровень восстановления работоспособного

состояния. Будем различать минимальное и полное восстановле

ния. Минимальное восстановление подразумевает минимум за-

трат на устранение отказа.

Термин «стратегия восстановления» применим как к агрегату

или машине в целом, так и к ее составным частям. Применительно

к агрегату (машине) полное восстановление реализуется при капи-

тальном ремонте, минимальные восстановления – при текущих

ремонтах.

При текущих и аварийных ремонтах машин восстановление

их работоспособного состояния может осуществляться либо заме-

ной составной ее части (механизм, узел), в которой произошел от-

каз, либо заменой (восстановлением) непосредственно отказав-

шей детали. Тогда, применительно к механизму (узлу), в первом

случае используется термин «полное восстановление», во втором

случае – термин «минимальное восстановление», а термин «стра-

тегия восстановления» будет относится непосредственно

к меха-

низму (узлу).

Например, в соединении вал – зубчатое колесо заменяется от-

казавшая шпонка. В этом случае при замене шпонки происходит вос-

становление работоспособности узла, но не обеспечиваются исход-

ные показатели надежности узла. Восстановление исходных показа-

телей надежности предполагается при полной замене узла, т.е. при

полном восстановлении исходных показателей

надежности узла.

В процессе эксплуатации металлургического оборудования

требуется обеспечить минимум затрат на поддержание оборудо-

вания в работоспособном состоянии.

2.2. Стратегии восстановлений при внезапных отказах

Как правило, металлургические агрегаты являются агрегата-

ми непрерывного действия и большой производительности. Любой

отказ связан с большими потерями. Поэтому основой надежной

работы оборудования являются периодические остановки

на про-

филактическое техобслуживание и ремонты. В таких ситуациях

главной проблемой является планирование объема ремонтных

работ, т.е. какие узлы, детали менять в тот или иной ремонт, или

не менять, обеспечивая готовность замены в любой момент.

В качестве критерия для оценки стратегий восстановлений

принимается интенсивность затрат (средние затраты на восста-

новление в

единицу времени).

Рассмотрим возможные стратегии восстановлений примени-

тельно к оборудованию металлургических заводов.

Стратегия аварийных замен (стратегия - 1)

Система восстанавливается полностью только после отказа.

После полного восстановления показатели надежности системы

соответствуют ее исходному состоянию.

Рис.2.1. Схема стратегии аварийных замен:

, t

и t

– моменты отказов;

, l

и l

– наработки;

•

- полное восстановление

Для данного случая интенсивность затрат R определяется из

зависимости:

(

)

()

, (2.1)

где M(C) - математическое ожидание эксплуатационных затрат

в C

- м цикле;

M(L) - математическое ожидание наработок, имеющих про-

тяженность L

Стратегия плановых и аварийных полных замен (стратегия - 2)

Система в случае отказа подвергается полному аварийному

восстановлению, а в фиксированные моменты времени

=τ, 2τ, … nτ проводятся плановые замены.

τ 2τ nτ t

Рис.2.2. Схема стратегии – 2

Обозначим через С

и С

затраты, связанные соответственно

с плановыми и аварийными заменами, тогда интенсивность экс-

плуатационных затрат:

CC·H()

() ,

где H(τ) – математическое ожидание числа аварийных восстанов-

лений на интервале [0, τ].

Оптимальный межремонтный период:

CC·H()

C·h( )

где h(τ) = H

′

(τ) – плотность восстановлений.

Если существует оптимальный межремонтный период τ

, то

минимальная интенсивность эксплутационных затрат:

R(τ

) = h(τ

)

Стратегия полных плановых и аварийных минимальных замен

(стратегия - 3)

Система в моменты времени t

=τ, 2τ, … nτ планово восста-

навливается полностью. В случае отказа в межремонтный период

осуществляется минимальное восстановление системы.

Примем затраты на полное восстановление - С

, затраты на

минимальное восстановление – С

па

CC>>

τ 2τ nτ t

– минимальное восстановление

Рис. 2.3 . Схема стратегии –3

В среднем на календарный цикл [0,τ] приходится λ(τ) мини-

мальных восстановлений, определяемых из зависимости:

()

(t)dt;

Λτ λ

∫

(

)

(

)

ln P t .

Λτ

=−

Поэтому интенсивность затрат: