Эксплуатация и обслуживание технологического оборудования

Р. М. Хусаинов, Р. М. Хисамутдинов, А. Р. Сабиров





                ЭКСПЛУАТАЦИЯ И ОБСЛУЖИВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ




Учебное пособие













Москва Вологда «Инфра-Инженерия» 2023

УДК 621.9.06
ББК 34.6
     Х98



Рецензенты:
доктор технических наук, профессор, профессор кафедры материалов, технологий и качества Набережночелнинского института (филиала) федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего образования «Казанский (Приволжский) федеральный университет»
Астащенко Владимир Иванович;
кандидат технических наук, главный конструктор ООО «Сатурн» Гавариев Ренат Вильсорович

     Хусаинов, Р. М.
Х98       Эксплуатация и обслуживание технологического оборудования :
      учебное пособие / Р. М. Хусаинов, Р. М. Хисамутдинов, А. Р. Сабиров. -Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2023. - 232 с. : ил., табл.
           ISBN 978-5-9729-1544-6

           Рассмотрены основные принципы системы эксплуатации технологического оборудования, направленные на поддержание его работоспособного состояния и поддержание эффективности его применения. Внимание обращено на разъяснение теоретических предпосылок к применению отдельных мероприятий по эксплуатации, а также на конкретные рекомендации и методы выполнения этих мероприятий. Проанализированы вопросы ввода оборудования в эксплуатацию, содержания и организации мероприятия по техническому обслуживанию и ремонту, диагностирования оборудования, применения различных стратегий технического обслуживания и ремонта, в том числе ТРМ, применения цифровых технологий к эксплуатации оборудования.
           Для студентов машиностроительных специальностей. Может быть полезно специалистам, занимающимся вопросами технической эксплуатации металлорежущего станка.

УДК 621.9.06
ББК 34.6









ISBN 978-5-9729-1544-6

     © Хусаинов Р. М., Хисамутдинов Р. М., Сабиров А. Р., 2023
     © Издательство «Инфра-Инженерия», 2023
                            © Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2023

ОГЛАВЛЕНИЕ


ВВЕДЕНИЕ........................................................7
1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ СИСТЕМЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО
ОБОРУДОВАНИЯ....................................................9
  1.1. Общие положения.........................................9
  1.2. Повышение эффективности оборудования....................9
  1.3. Обеспечение качества изготавливаемых изделий...........10
  1.4. Основные положения организации эксплуатации оборудования.10
  1.5. Требования промышленной безопасности при эксплуатации оборудования................................................11
  2. НАДЕЖНОСТЬ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ.................16
  2.1. Основные термины в теории надежности...................17
  2.2. Показатели надежности..................................18
   2.2.1. Показатели безотказности............................19
   2.2.2. Показатели ремонтопригодности.......................21
   2.2.3. Показатели долговечности............................23
   2.2.4. Комплексные показатели надежности...................24
  2.3. Надежность технологических систем........................25
   2.3.1. Оценка надежности технологических систем по показателям производительности...........................................26
   2.3.2. Оценка надежности технологических систем по показателям качества....................................26
   2.3.3. Оценка надежности технологических систем по величине затрачиваемых ресурсов на производство продукции...........28
   2.3.4. ОЕЕ - комплексный показатель надежности технологических систем.....................................28
  2.4. Анализ отказов в элементах технологической системы.....31
   2.4.1. Инструментальная подсистема.........................36
   2.4.2. Оборудование........................................38
   2.4.3. Приспособление......................................40
   2.4.4. Система управления..................................41
   2.4.5. Система подачи смазочно-охлаждающих технологических средств (СОТС).......................................................42
3. КОНСЕРВАЦИЯ, УПАКОВКА И ТРАНСПОРТИРОВКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ...................................43

3

  3.1. Консервация и упаковка.....................................43
  3.2. Транспортирование станков..................................43
4. ПОДГОТОВКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ К ПУСКУ.............47
  4.1. Прием оборудования.........................................47
  4.2. Устройство помещений для металлорежущих станков............47
  4.3. Фундаменты под технологическое оборудование................49
   4.3.1. Назначение фундаментов..................................49
   4.3.2. Устройство фундаментов..................................49
   4.3.3. Ремонт и усиление фундаментов...........................51
  4.4. Установка и крепление оборудования на фундаменты...........52
   4.4.1. Виды фундаментов для отдельных станков..................52
   4.4.2. Установка станков автоматических линий на балочный фундамент......................................................53
   4.4.3. Крепление оборудования к фундаменту.....................54
  4.5. Виброизоляция оборудования.................................57
   4.5.1. Основные понятия........................................57
   4.5.2. Виброизолирующие опоры..................................59
   4.5.3. Виброизоляция с помощью индивидуальных фундаментов......60
  4.6. Выверка оборудования.......................................62
  4.7. Общая последовательность монтажа оборудования..............67
  4.8. Подготовка оборудования к первоначальному пуску............69
5. ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ.......................................80
  5.1. Ключевые моменты нормальной эксплуатации станков с ЧПУ.....80
  5.2. Уход за станками и устройствами ЧПУ........................81
   5.2.1. Техническое обслуживание, выполняемое основным производственным персоналом....................................82
   5.2.2. Техническое обслуживание с периодическим контролем, выполняемое специализированным персоналом......................83
   5.2.3. Техническая чистка......................................85
   5.2.4. Обслуживание по техническому состоянию..................88
   5.2.5. Работы по смазыванию оборудования (подробнее см. гл. 6).89
6. СМАЗКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ...........................91
  6.1. Назначение смазки..........................................91
  6.2. Смазочные материалы........................................93
   6.2.1. Жидкие смазочные материалы..............................93

4

   6.2.2. Пластичные смазочные материалы........................104
   6.2.3. Твердые смазочные материалы и покрытия элементов трения.111
  6.3. Системы смазки...........................................113
  6.4. Подбор смазки для конкретных механизмов..................132
   6.4.1. Выбор масел...........................................133
   6.4.2. Выбор пластичных смазок...............................137
  6.5. Организация работ по смазыванию..........................148
   6.5.1. Карта и схема смазывания..............................148
   6.5.2. Периодичность замены смазочных материалов.............149
   6.5.3. Замена смазок.........................................153
   6.5.4. Унификация смазочных материалов.......................153
   6.5.5. Меры безопасности при обращении со смазочными материалами ... 155
7. ДИАГНОСТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ.................156
  7.1. Основные понятия, цели и задачи диагностирования.........156
  7.2. Реализация диагностирования на металлорежущих станках....157
   7.2.1. Контроль готовности станка к работе...................159
   7.2.3. Оперативное узловое диагностирование..................162
   7.2.4. Диагностирование по результатам обработки.............164
  7.3. Испытания металлорежущих станков.........................165
   7.3.1. Испытания на геометрическую точность [23, 24].........165
   7.3.2. Испытания на точность позиционирования................166
   7.3.3. Испытания на точность отработки круговой траектории...168
   7.3.4. Испытания станков на статическую жесткость............171
   7.3.5. Испытания станков на виброустойчивость................172
   7.3.6. Определение тепловых деформаций станков...............173
   7.3.7. Оценка эксплуатационных характеристик станка..........175
   7.3.8. Значение испытаний для поддержания работоспособного состояния станков......................................................176
8. РЕМОНТ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ.........................179
  8.1. Основные положения.......................................179
  8.2. Организация ремонтов технологического оборудования.......181
  8.3. Ремонтный цикл...........................................183
  8.4. Категории ремонтной сложности............................185
  8.5. Модернизация технологического оборудования...............186

5

9. ОРГАНИЗАЦИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ И РЕМОНТА....................................................189
  9.1. Корректирующее обслуживание...........................189
  9.2. Предупредительное обслуживание........................189
   9.2.1. Периодическое обслуживание.........................189
   9.2.2. Обслуживание по состоянию..........................192
   9.2.3. Обслуживание по надежности.........................197
   9.2.4. Обслуживание, основанное на анализе рисков - RBM...197
  9.3. Всеобщее обслуживание оборудования (ТРМ)..............200
  9.4. Документация для организации ТОиР оборудования........208
10. ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ ДЛЯ ОРГАНИЗАЦИИ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ И РЕМОНТА..........................210
  10.1. Общие положения......................................210
  10.2. Применение MES-систем для контроля состояния и обслуживания оборудования...............................................214
  10.3. Системы мониторинга технологического оборудования....215
   10.3.1. Общие положения...................................215
   10.3.2. Структура системы мониторинга (на примере Winnum).218
   10.3.3. Функции системы мониторинга технологического оборудования (на примере АИС «Диспетчер»)..............................219
  10.4. Управление ТОиР в рамках «Индустрии 4.0».............223
Литература...................................................226

6

ВВЕДЕНИЕ


    Согласно [1], эксплуатацией техники в общем смысле, и технологического оборудования, в частности, называется стадия жизненного цикла изделия, на которой реализуется, поддерживается и восстанавливается его качество. Эксплуатация изделия включает в себя, в общем случае, использование по назначению, транспортирование, хранение, техническое обслуживание и ремонт. Как следует из определения, важное значение имеет не только функционирование техники, но и обеспечение ее работоспособности. В том же стандарте вводится понятие технической эксплуатации - это часть эксплуатации, включающая транспортирование, хранение, техническое обслуживание и ремонт изделия.
    В данной книге рассматривается именно техническая эксплуатация станочных систем металлообрабатывающего производства, а именно организация и выполнение комплекса мероприятий, направленных на сохранения парка металлообрабатывающих станков в работоспособном состоянии в течении всего срока службы.
    Под технологическим оборудованием, согласно [2], понимается средство технологического оснащения, в котором для выполнения определенной части технологического процесса размещают материалы или заготовки, средства воздействия на них, а также технологическую оснастку. В данной книге основное внимание уделяется технической эксплуатации одного из видов технологического оборудования - металлорежущим станкам. Металлорежущий станок (МРС) - это технологическое оборудование для обработки резанием заготовок путем снятия стружки с целью получения деталей заданной формы и размеров. В данной книге не рассматриваются устройство, наладка и другие вопросы использования металлорежущего станка по назначения. Она целиком посвящена именно вопросам технической эксплуатации. Поэтому при изучении станков, эта книга должна быть изучена после рассмотрения вопросов использования станков по назначению.
    Современный металлорежущий станок с ЧПУ представляет собой комплекс из механических, гидравлических, пневматических, электрических и электронных устройств, с единой системой управления, характеризующийся высокой конструктивной сложностью, точностью, стоимостью. Чем выше стоимость станка, тем большее значение приобретает его долговечность, безотказность и длительное сохранение точностных показателей. Очевидно, основной задачей рациональной эксплуатации металлорежущих станков с устройствами ЧПУ является обеспечение длительной и безотказной обработки на них деталей о заданной производительностью, точностью и качеством обработки при минимальных затратах и потерях производства, связанных с функционированием станков.
    Решение этой задачи требует соблюдения правил установки и технической эксплуатации металлорежущих станков и поставляемых с ними устройств числового программного управления, включающих широкий круг вопросов, связанных с:
    а) устройством помещений для установки станков и устройств ЧПУ;
    б) устройством оснований и монтажом станков и устройств ЧПУ;

7

    в)  работой на станках с устройствами ЧПУ;
    г)  уходом за станками и устройствами ЧПУ;
    д)      надзором за состоянием станков с ЧПУ и их оснований, помещениями, эксплуатацией станков и устройств ЧПУ и уходом за ними;
    е)  своевременным техническим обслуживанием и ремонтом;
    ж)  правильной организацией вышеперечисленных мероприятий.

8

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ СИСТЕМЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ


            1.1. Общие положения


    Согласно [1], системой эксплуатации называется совокупность изделий, средств эксплуатации, исполнителей и устанавливающей правила их взаимодействия документации, необходимых и достаточных для выполнения задач эксплуатации. Являясь элементом организационной структуры промышленного предприятия, система эксплуатации должна быть нацелена на выполнение главных целей промышленного предприятия - удовлетворение рыночного спроса произведенной продукцией и получение на этой основе прибыли. Для выполнения этих целей технологическое оборудование предприятия должно обеспечить:
    •  выпуск продукции в заданном количестве,
    •  выпуск продукции заданного качества.
    Для получения прибыли необходимо минимизировать себестоимость продукции. Применительно к системе эксплуатации, это означает свести к минимуму издержки, связанные с функционированием оборудования.
    Таким образом, система эксплуатации технологического оборудования должна строиться исходя из главного своего назначения - обеспечение эффективности работы оборудования, то есть обеспечения работоспособного состояния всей технологической системы при заданной производительности и заданном качестве выпускаемой продукции. Исходя их этого, главными целями системы эксплуатации технологического оборудования являются:


            1.2. Повышение эффективности оборудования


    Под эффективностью оборудования понимается максимальная его отдача (выпуск продукции с надлежащим качеством) при минимальных затратах на его эксплуатацию. Достижение данной цели предполагает решение следующих задач:
    • сведение к минимуму потерь из-за:
      -  поломок элементов технологической системы;
      -  переналадки;
      -        остановки при запуске и выпуске продукции при подготовке оборудования к работе, а также из-за брака;
      -  остановок в работе, холостых ходов, простоев;
      -        снижения скорости вследствие износа оборудования, действия вредных процессов;
      -  доработок - исправления брака;
      -  плановых простоев для технического обслуживания и ремонта;
    •  уменьшения материальных затрат за весь срок службы;
    •  устранения потерь, связанных с дефектами и браком.

9

            1.3. Обеспечение качества изготавливаемых изделий



    Для обеспечения качественной продукции оборудование должно сохранять свои показатели точности в заданных пределах. Для этого необходимо решать следующие задачи:
    •  регулярно проводить мониторинг оборудования (см. гл. 8);
    •  своевременно выявлять и устранять неисправности;
    •      выполнять мероприятия технического обслуживания, направленные на сохранение точности в плановом порядке;
    •      выполнять мероприятия по техническому обслуживанию и ремонту оборудования согласно принятой стратегии технического обслуживания и ремонта (см. гл. 9);


            1.4. Основные положения организации эксплуатации оборудования


    Эксплуатация технологического оборудования должна осуществляться в соответствии с требованиями правил технической эксплуатации, правил промышленной безопасности, требованиями соответствующих ГОСТ и СНиП, а также руководств по эксплуатации конкретного оборудования.
    Правильная эксплуатация оборудования предусматривает применение следующих организационных и технических мероприятий:
    •      разработка должностных и производственных инструкций для эксплуатационного персонала;
    •      правильный подбор и расстановка кадров - выполнять наладку станков, их техобслуживание и ремонт должны только специалисты соответствующей квалификации;
    •      обучение всего персонала. До назначения на самостоятельную работу или при перерыве в работе более одного года, эксплуатационный персонал должен пройти обучение на рабочем месте. После чего он должен пройти стажировку в течение не менее 2 недель под руководством опытного специалиста. Должны быть предусмотрены проверки знаний и умений персонала: первичная - перед допуском к самостоятельной работе, очередная - раз в год для оперативного и оперативно-ремонтного персонала;
    •      содержание оборудования в исправном состоянии путем постоянного соблюдения правила эксплуатации и проведения технического обслуживания и ремонта. Для этого необходимо:
      -        содержать оборудование в исправности, чистоте, своевременно смазывать, устранять неисправности, предупреждать возможность их появления;
      -        соблюдать установленный режим работы;
      -        немедленно останавливать оборудование при проявлении признаков неисправностей, ведущих к выходу оборудования из строя, создающих опасность для здоровья и жизни или ведущих к значительным экономическим потерям;


10

      -         контролировать работу оборудования имеющимися средствами диагностики;
      -         не допускать перегрузок, исключать вредное влияние работающего оборудования на окружающую среду;
    •      организация учета и анализа неисправностей, причин их возникновения, разработка мероприятий по их профилактике;
    •      выполнение предписаний органов Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору (Ростехнадзора).
    В систему эксплуатации технологического оборудования входят следующие мероприятия (рис. 1):
    1)  консервация и упаковка;
    2)  транспортировка;
    3)  монтаж;
    4)  испытания;
    5)  пусконаладочные работы;
    6)      снабжение оборудования заготовками, инструментом, оснасткой, смазкой, СОЖ, сжатым воздухом;
    7)  активное наблюдение и диагностика технологических систем;
    8)  техническое обслуживание;
    9)  ремонт;
    10)  модернизация.


            1.5. Требования промышленной безопасности при эксплуатации оборудования


    При эксплуатации технологического оборудования должны неукоснительно соблюдаться правила охраны труда и промышленной безопасности. В промышленную безопасность входят мероприятия по созданию наиболее благоприятных условий дли сохранения здоровья работников, исключение несчастных случаев и травматизма. Местные органы Ростехнадзора в пределах возложенных на них функций по надзору и безопасным ведением работ в промышленности обеспечивают соблюдение установленных правил, норм н инструкций по охране труда и промышленной безопасности. Соблюдение надзорных функций по охране труда и промышленной безопасности на промышленных предприятиях возложено непосредственно на руководителей подразделений при методическом руководстве инженера по безопасности предприятия.
    Основными задачами по охране труда и промышленной безопасности являются:
    •  защита работников от загазованности (запыленности);
    •  выполнение требований по освещению помещений;
    •  защита от шума и вибрации;
    •  выполнение требований по электробезопасности.


11

                                  Система технической эксплуатации технологического оборудования
I

Техническое обслуживание

________I
Техническое обслуживание, выполняемое основным производственным персоналом и другими функциональными службами

Техническое обслуживание с периодическим контролем (ТОГК), выполняемое специ-ализированым персоналом

Работы по смазыванию оборудования, выполняемые специализированным персоналом

Техническое освидетельствование

Обслуживание по техническому состоянию

___[ZZ
Поддержание нормальных уело вий в помещениях. в кото рых установлено оборудование











Капит. ремонт оборудования с модернизацией

Демонтаж (монтаж) оборудования

           Рис. 1. Система эксплуатации технологического оборудования металлообрабатывающего производства

    Современный металлорежущий станок характеризуется большим содержанием и разнообразием подсистем и элементов с различным принципом работы и имеет различные источники энергоносителей: электрическую энергию с высоким напряжением, сжатый воздух, масло и СОЖ под давлением. Кроме того, он содержит различные компоненты (электронные, гидравлические), которые требуют квалифицированного обслуживания и которые легко выходят из строя при неумелом обращении. Поэтому при эксплуатации оборудования необходимо соблюдать правила техники безопасности с тем, чтобы, с одной стороны, избежать угрозы здоровью и жизни оператора и наладчика, с другой - не допустить выхода из строя элементов станка и системы управления.
    Техника безопасности при работе на станке включает в себя следующие положения:
    1.     Необходимо обеспечить достаточное рабочее пространство и свободный доступ к станку и периферийному оборудованию. Рабочий инструмент и другие предметы следует хранить в установленном месте. Они не должны загромождать рабочую зону. Рабочее место должно быть хорошо освещено.
    2.     Некоторые компоненты, расположенные в электрошкафу, в распределительных коробках и других местах, трансформатор, двигатель находятся под высоким напряжением. КАТЕГОРИЧЕСКИ ЗАПРЕЩАЕТСЯ дотрагиваться до этих деталей! Такие детали, как правило, закрываются ограждениями. Перед подачей напряжения следует убедиться, что все дверцы и защитные крышки установлены на свои места. Если необходимо снять дверцу или защитное ограждение, надо, прежде всего, выключить и заблокировать главный рубильник. Если станок не находится в работе, следует отключать питание станка на пульте управления, а также отключать главный рубильник. Исключением являются высокоточные станки, которые, чтобы не допустить изменения их температуры, при перерывах в работе не отключаются. Как правило, на станке имеется главный рубильник, контролирующий электропитание станка, устройства ЧПУ и вспомогательных механизмов, а также выключатели на устройстве ЧПУ и пульте оператора.
    3.     Перед проведением технического обслуживания внутри защитного ограждения станка следует отключать и блокировать главный рубильник. Если на станке работают несколько операторов, запрещается переходить к следующему действию, не проинформировав об этом всех операторов. При нарушении электроснабжения следует незамедлительно отключить главный рубильник.
    4.     Для предотвращения утечки тока, а также поражения электрическим током необходимо контролировать отсутствие повреждений изоляции электрических кабелей. Все кабели, проведенные по полу, должны быть защищены от попадания стружки во избежание короткого замыкания.
    5.     Необходимо знать расположение кнопки аварийного останова, и в случае возникновения аварийной ситуации иметь возможность немедленно нажать кнопку из любого положения.

13

    6.     Для предотвращения неправильной работы станка перед началом работы следует проверить положение и работоспособность всех переключателей на станке. Во время работы станка запрещается без надобности переключать выключатели.
    7.     Современные станки с ЧПУ снабжаются защитным (кабинетным) ограждением. Требуется соблюдать особую осторожность при проведении работ внутри ограждения станка: избегать травм от попадания стружки; не наступать на скользкие (из-за пролитой СОЖ) поверхности. Разрешается входить внутрь защитного ограждения станка только с целью проведения технического обслуживания и в этом случае следует сначала выключить главный рубильник или нажать кнопку аварийного останова, что гарантировало бы отключение станка. Запрещается открывать дверцы или снимать защитное ограждение при работе станка в автоматическом режиме. В случае повреждения дверцы станка, защитного ограждения или стеклянных секций следует немедленно остановить работу станка и заменить их. Несоблюдение этого требования может привести к тяжелым травмам, вызванным соскоком кулачков патрона или инструмента во время обработки.
    8.     Запрещается модифицировать станок, если это может привести к снижению безопасности его эксплуатации.
    9.     Во избежание несчастных случаев следует незамедлительно досуха вытирать разлитые масло, воду, СОЖ.
    10.     Использование легко воспламеняющихся смазочных веществ в качестве охлаждающих средств может стать причиной возгорания. При невозможности применения других методов охлаждения необходимо обеспечить рабочее место средствами пожаротушения. Не допускается проведение работ в отсутствие оператора при использовании горючих смазочных жидкостей. Те же требования безопасности предъявляются в случае обработки легко воспламеняющихся материалов, например, магниевых сплавов.
    11.     Не подвергать блок ЧПУ, пульт управления станком или электрошкаф сильному механическому воздействию. Для предотвращения попадания внутрь влаги, масла и стружки следует закрыть все дверцы и защитное ограждение блока ЧПУ, пульта управления станком, электрошкафа и распределительных коробок.
    12.     Системы управления допускают изменение параметров (скорости перемещения в ручном режиме, на быстром ходу и т. п.), однако, без серьезной необходимости запрещается изменять установки параметров. Обычно изменения затрагивают любую программу. При внесении изменений в настройки без полного их понимания возможно нестандартное срабатывание станка. При необходимости, перед тем как изменить значения, следует убедиться в безопасности введения подобных изменений. Рекомендуется также записать исходные значения, чтобы при необходимости их можно было восстановить.
    13.     Запрещается изменять положение концевых выключателей, ограничителей хода или блокировочных устройств станка, а также обходить или отключать электрические цепи блокировочной или аварийной защиты.

14