Отказ механического оборудования: Концепции и критерии оценки

I. Определение неудачи

В процессе эксплуатации механического оборудования неизбежно возникают такие явления, как износ, поломка, коррозия, усталость, деформация, старение и другие, которые приводят к снижению производительности оборудования и утрате им заданных функций или даже производственных возможностей.

Такое явление, как снижение производительности оборудования и потеря заданных функций, называется "отказ" или "неисправность".

В общем, "отказ" и "неисправность" - это синонимы. Однако, строго говоря, согласно GB 3187-1994, "неисправность означает потерю изделием своей заданной функции, часто называемую отказом для ремонтируемых изделий".

II. Критерии оценки неудач

Значение неудачи было разъяснено выше, однако неудача не может быть определена только интуитивным чувством и должна быть основана на определенных критериях оценки.

Во-первых, необходимо уточнить, что такое "заданная функция", которую поддерживает продукт, и в какой степени потеря функции продукта считается неудачей.

Некоторые указанные функции очень понятны и не вызовут разночтений, например, повреждение цилиндра двигателя, вынуждающее остановиться для ремонта.

Иногда бывает сложно определить заданную функцию, особенно когда отказ образуется из-за постепенного снижения функции, например, если износ двигателя превышает определенный предел, это усугубляет износ, вызывает снижение мощности, увеличивает расход топлива, и когда такая ситуация возникает, ее можно считать отказом.

Однако определить предел износа в процессе эксплуатации довольно сложно, как и в вышеупомянутой ситуации с двигателем, если нагрузка снижается, смазочное масло увеличивается, двигатель с определенным износом все равно может продолжать использоваться и не считаться неисправным, что требует установления стандартов заранее.

Во-вторых, при определении того, является ли это отказом, необходимо также проанализировать последствия отказа, главным образом, чтобы выяснить, влияет ли отказ на производство продукции, оборудование и личную безопасность.

Помимо того, что в качестве критерия отказа используется несоблюдение установленных допустимых пределов в технических параметрах, мы также должны рассмотреть вопрос о том, будут ли иметь место неприемлемые последствия отказа, если работа будет продолжена в таком состоянии.

Поэтому при оценке отказа продукта необходимо учитывать не только его "заданную функцию", но и последствия отказа.

В общем случае под отказом изделия понимается: при заданных условиях оно не может выполнять заданные функции; при заданных условиях один или несколько параметров работы не могут поддерживаться в заданных верхнем и нижнем пределах; при работе изделия в заданном диапазоне напряжений возникают различные трещины, утечки, износ, ржавчина, повреждения и другие состояния механических частей или компонентов.

Разные продукты имеют разные стандарты оценки отказов, и отправная точка исследовательской работы отличается, поэтому определяемые отказы также отличаются, и их трудно унифицировать. Однако в рамках одного отдела пользователей должны существовать единые стандарты.

В заключение следует отметить, что при определении критериев оценки отказов необходимо придерживаться следующих принципов: Он не может потерять работоспособность в условиях эксплуатации; критерии оценки отказов "определяются в соответствии с приемлемой производительностью"; различные продукты могут быть измерены в соответствии с основными показателями производительности продукта.

III. Классификация уровней отказов механического оборудования

1. Режим отказа

Согласно GB 3187-82, под режимом отказа понимается "проявление отказа (неисправности) изделия".

Режимы отказов получают с помощью человеческих органов чувств или измерительных приборов.

При общем исследовании отказа продукта мы часто начинаем с явления отказа продукта, а затем выясняем причину отказа через явление, поэтому необходимо выяснить режимы отказа продукта на различных функциональных уровнях.

Виды отказов механического оборудования и его компонентов можно условно разделить на следующие категории:

• Тип повреждения - Разрыв, растрескивание, трещины, пробой спекания, короткое замыкание, изгиб, чрезмерная деформация, точечная коррозия, плавление.
• Тип деградации - старение, порча, ухудшение изоляции, ухудшение качества масла, отслоение, коррозия, ранний износ.
• Loose Type - ослабление, отпадение, отпаивание.
• Тип неправильной регулировки - Неправильный зазор, неправильный расход, неправильное давление, неправильный ход, неправильный звук, неправильная подсветка.
• Тип блокировки и утечки - блокировка, адгезия, загрязнение, негладкость, утечка масла, просачивание масла, утечка воздуха, утечка воды.
• Вся машина и подсистема - Нестабильная работа, ненормальная работа, функциональный отказ, затрудненный запуск, недостаточная подача топлива, нестабильные обороты холостого хода, общий шум при сборке, отклонение тормозов.

2. Классификация неисправностей

При управлении техническим обслуживанием механического оборудования и анализе неисправностей очень важно понять и освоить классификацию неисправностей. Это поможет прояснить физические концепции различных неисправностей и систематически их устранять.

Методы классификации неисправностей зависят от целей исследования.

1) По характеру разломов они делятся на природные и антропогенные.

Человеческие неисправности возникают в результате преднамеренных или непреднамеренных действий пользователей оборудования.

2) В зависимости от местоположения неисправностей они делятся на общие и локализованные.

Большинство дефектов возникает в самых слабых местах изделия, и эти места следует усилить или конструктивно изменить.

3) По времени возникновения неисправностей они делятся на период эксплуатации, период нормального использования и период износа.

На протяжении всего жизненного цикла изделия вероятность возникновения неисправностей в основном приходится на период износа.

4) По скорости возникновения неисправности делятся на внезапные и прогрессирующие.

Внезапные неисправности характеризуются отсутствием обнаруживаемых признаков перед выходом компонента из строя. Например, в деталях могут образоваться тепловые деформационные трещины из-за прекращения смазки, или разрушение компонентов может произойти из-за неправильной эксплуатации машины или перегрузки. Внезапные неисправности возникают из-за различных неблагоприятных факторов и неожиданных внешних воздействий, а их появление непредсказуемо и не связано со временем эксплуатации.

Прогрессирующие неисправности, с другой стороны, являются результатом постепенного износа определенных частей машины, в результате чего их рабочие параметры выходят за пределы допустимого диапазона. Большинство неисправностей механического оборудования относится к этой категории. Причины этих неисправностей тесно связаны с износом материала изделия, коррозией, усталостью и ползучестью. Эти неисправности возникают на поздних стадиях срока службы компонента, в период износа, и их можно предотвратить. Вероятность возникновения таких неисправностей зависит от времени эксплуатации оборудования.

Существует связь между внезапными и прогрессирующими неисправностями. Можно сказать, что все неисправности прогрессируют, поскольку изменения в вещах происходят по принципу от количественных изменений к качественным.

5) Неисправности делятся на несвязанные и связанные на основе их корреляции.

К несвязанным неисправностям относятся те, которые не вызваны отказом других частей машины. С другой стороны, связанные неисправности - это неисправности, вызванные отказом других компонентов.

Например, залипание подшипника коленчатого вала в двигателе из-за сбоя в подаче масла - это связанная неисправность. Однако если неисправность механизма изменения фаз газораспределения двигателя не связана с неисправностью компонентов трансмиссии, она классифицируется как несвязанная неисправность.

6) По внешним признакам неисправности делятся на видимые и скрытые.

Видимые неисправности - это те, которые видны невооруженным глазом, например, утечки масла или воды. И наоборот, скрытые неисправности - это те, которые не так легко заметить, например, сломанный клапан двигателя.

7) По степени серьезности неисправности делятся на полные и частичные.

Серьезность неисправности определяется возможностью дальнейшего использования изделия. Полная неисправность означает, что производительность изделия превысила определенный предел, что привело к полной потере заданной функции. Частичная неисправность означает, что производительность изделия превысила определенный предел, но оно не полностью утратило свою заданную функцию.

8) Неисправности делятся на те, которые вызваны конструкцией, производственным процессом и использованием.

Причинами таких дефектов являются ошибки в проектировании или расчетах, приводящие к необоснованному структура продуктаНеподходящие расчеты на прочность или методы испытаний, некачественный материал, неподходящие методы обработки, недостаточная точность обрабатывающего оборудования, сборка, не соответствующая техническим требованиям, несоблюдение процедур эксплуатации во время использования, несоблюдение технического обслуживания, транспортировки или хранения в соответствии с техническими требованиями.

9) В зависимости от последствий, неисправности можно классифицировать как фатальные, серьезные, общие и незначительные.

Серьезность последствий неисправности в первую очередь относится к ее влиянию на сборку, систему, машину и личную безопасность. Фатальные неисправности ставят под угрозу оборудование и личную безопасность, приводят к утилизации основных деталей, наносят значительный экономический ущерб или наносят серьезный вред окружающей среде.

Серьезные неисправности могут привести к серьезным повреждениям основных компонентов, повлиять на безопасность производства и не могут быть устранены за короткое время даже при использовании заменяемых деталей.

Общие неисправности приводят к снижению производительности оборудования, но не приводят к серьезным повреждениям основных компонентов и могут быть устранены заменой расходных деталей в короткие сроки.

Незначительные неисправности обычно не вызывают снижения производительности оборудования, не требуют замены деталей и могут быть легко устранены.

10) По последствиям неисправности также можно разделить на функциональные и параметрические.

Функциональные неисправности - это те, которые не позволяют изделию выполнять свою функцию, например, редуктор не вращается и не передает энергию, двигатель не запускается или масляный насос не подает масло.

Параметрические неисправности - это те, при которых параметры или характеристики продукта выходят за допустимые пределы, например, станок нарушает точность обработки или не достигает максимальной скорости.

3. Классификация уровней отказов

При проведении качественного или количественного анализа отказов очень важно заранее определить уровни отказов. Только так можно судить о влиянии и последствиях каждого вида отказа для системы.

Фактически, классификация уровней отказов - это применение принципа влияния последствий отказа на систему. Фатальные отказы обычно классифицируются как отказы I уровня, серьезные - II уровня, общие - III уровня, а незначительные - IV уровня.

При классификации уровней отказов учитываются следующие факторы:

1. Степень травматизма или смертности работников или населения, вызванная отказом компонента.
2. Повреждение самого изделия, вызванное отказом компонентов.
3. Неспособность оборудования выполнять свою основную функцию или выполнять задачи после отказа компонента, т.е. степень влияния на выполнение заданной функции.
4. Стоимость, трудозатраты и время простоя, необходимые для восстановления работоспособности после отказа компонента, т.е. сложность и продолжительность ремонта.
5. Экономический ущерб, вызванный потерей работоспособности оборудования после отказа компонента, т.е. воздействие на систему.

В целом, классификация уровней отказов должна учитывать такие факторы, как производительность, стоимость, цикл, безопасность и т.д. Они включают в себя комплексное воздействие отказа компонента на личную безопасность, выполнение задачи, экономические потери и другие аспекты.