PROVOZ, ÚDRŽBA A OPRAVY SILNIČNÍCH VOZIDEL

Transkript

1 PROVOZ, ÚDRŽBA A OPRAVY SILNIČNÍCH VOZIDEL Miroslav Tesař Pardubice 2012 Tyto studijní materiály vznikly za finanční podpory Evropského sociálního fondu a rozpočtu České republiky v rámci řešení projektu OP VK CZ.1.07/2.2.00/ Virtuální vzdělávání v dopravě.

2 2 Název: Provoz a údržba silničních vozidel Autor: Miroslav Tesař Vydání: první, 2012 Počet stran: 74 Náklad: 50 Studijní materiály pro studijní obor : Dopravní prostředky silniční vozidla, Dopravní fakulta Jana Pernera Jazyková korektura: nebyla provedena. Tyto studijní materiály vznikly za finanční podpory Evropského sociálního fondu a rozpočtu České republiky v rámci řešení projektu Operačního programu Vzdělávání pro konkurenceschopnost. Název: Virtuální vzdělávání v dopravě Číslo: CZ.1.07/2.2.00/ Realizace: Vysoká škola báňská Technická univerzita Ostrava/Univerzita Pardubice Miroslav Tesař Vysoká škola báňská Technická univerzita Ostrava, Univerzita Pardubice ISBN:

3 3 POKYNY KE STUDIU Provoz, údržba a opravy silničních vozidel Pro uvedený předmět, studovaný v 5. Semestru bakalářského studia oboru Dopravní prostředky silniční vozidla jste obdrželi studijní balík obsahující: integrované skriptum pro kombinované studium obsahující i pokyny ke studiu, přístup do e-learningového portálu obsahující doplňkové videozáznamy, <CD-ROM s doplňkovými videozáznamy. Prerekvizity Pro studium této opory se předpokládá znalost na úrovni absolventa předmětu Konstrukce silničních vozidel I a II. Cílem učební opory Cílem studijní opory je zvýšení kvality, flexibility a atraktivnosti vzdělávání v oblasti technických předmětů za účelem zvýšení konkurenceschopnosti absolventů na trhu práce. Účelem je poskytnout studentům specifickou nabídku základních znalostí z technických předmětů zaměřených na oblast dopravy. Na předkládaný základ mají studenti jednodušší navázání svých budoucích teoretických, tak i praktických znalostí. Takto lze tedy klasifikovat studijní oporu jako jeden z možných kroků pro zkvalitnění teoretických znalostí absolventů technicky zaměřených vysokých škol. Pro koho je předmět určen Modul je zařazen do bakalářského studia oboru Dopravní prostředky silniční vozidla studijního programu Dopravní technologie a spoje, ale může jej studovat i zájemce z kteréhokoliv jiného oboru. Skriptum se dělí na části, kapitoly, které odpovídají logickému dělení studované látky, ale nejsou stejně obsáhlé. Předpokládaná doba ke studiu kapitoly se může výrazně lišit, proto jsou velké kapitoly děleny dále na číslované podkapitoly a těm odpovídá níže popsaná struktura.

4 4 Při studiu každé kapitoly se můžete setkat s následujícími informačními symboly: Čas ke studiu: xx hodin Na úvod kapitoly je uveden čas potřebný k prostudování látky. Čas je orientační a může vám sloužit jako hrubé vodítko pro rozvržení studia celého předmětu či kapitoly. Někomu se čas může zdát příliš dlouhý, někomu naopak. Jsou studenti, kteří se s touto problematikou ještě nikdy nesetkali a naopak takoví, kteří již v tomto oboru mají bohaté zkušenosti. Cíl: Informuje o tom, co je nejpodstatnější v dané části a co nového Vám studium přinese. Výklad Následuje vlastní výklad studované látky, zavedení nových pojmů, jejich vysvětlení, vše doprovázeno obrázky, tabulkami, řešenými příklady, odkazy na animace. Shrnutí pojmů Na závěr kapitoly jsou zopakovány hlavní pojmy, které si v ní máte osvojit. Pokud některému z nich ještě nerozumíte, vraťte se k nim ještě jednou. Otázky Pro ověření, že jste dobře a úplně látku kapitoly zvládli, máte k dispozici několik teoretických otázek. Úlohy k řešení Bude zadána úloha k samostatnému řešení, která Vám umožní lépe pochopit podstatu studovaného problému. Klíč k řešení Výsledky zadaných příkladů i teoretických otázek jsou uvedeny v závěru učebnice v Klíči k řešení. Používejte je až po vlastním vyřešení úloh, jen tak si samokontrolou ověříte, že jste obsah kapitoly skutečně úplně zvládli.

5 5 CD-ROM Informace o doplňujících animacích, videosekvencích apod., které je možné si vyvolat z CD-ROMu nebo je lze nalézt na e-learningovém portálu Virtuálního vzdělávání v dopravě na: Další zdroje Seznam použité literatury, www odkazů apod., pro zájemce o dobrovolné rozšíření znalostí popisované problematiky. Zajímavost k tématu Text obsahující různé doplňkové informace, které více či méně souvisí s tématem. Různé poznatky z praxe, nebo zajímavosti ze vzniku daného oboru či objevu, nebo jiné informace ze zákulisí uvedené problematiky. Úspěšné a příjemné studium s tímto učebním textem Vám přeje autor. Miroslav Tesař

6 6 OBSAH 1 ÚVOD DO PŘEDMĚTU ZÁKLADNÍ POJMY Úvodní slovo do problematiky Základní pojmy Dílčí vlastnosti spolehlivosti a jejich ukazatele DEGRADACE STROJNÍCH CELKŮ Základní pojmy Druhy opotřebení Únavové opotřebení Erozivní opotřebení Adhezívní opotřebení Vibrační opotřebení Abrazivní opotřebení Kavitační opotřebení Korozivní opotřebení Otlačení Deformace Trhliny Vliv prostředí na degradační projev PODSTATA DIAGNOSTIKY PŘI ÚDRŽBĚ Základní pojmy s vazbou na diagnostickou analýzu Diagnostický systém Základní druhy diagnostických systémů Systémy testové diagnostiky, tzv. OFF-LINE; Systémy funkční (provozní) diagnostiky, tzv. ON-LINE; Expertní systém Technologie údržby ROZPOZNÁVÁNÍ V DIAGNOSTICE NA ZÁKLADĚ DIAGNOSTICKÉHO SIGNÁLU Diagnostické signály a jejich zpracování Rozpoznávání v diagnostice TECHNICKÁ DIAGNOSTIKA A JEJÍ FYZIKÁLNÍ PODSTATA Vibrodiagnostika... 50

7 Aktivní univerzální diagnostické metody Vibrační metody pro zjišťování skutečného technického stavu valivých ložisek Termodiagnostika Kontaktní metody měření teploty a teplotních polí Bezkontaktní měření teplot a teplotních polí Akustická diagnostika Ultrazvuková diagnostika Tribotechnická diagnostika DIAGNOSTIKA A ÚDRŽBA SPALOVACÍCH MOTORŮ Výkon motoru Přímé metody měření výkonu spalovacího motoru Měření výkonu spalovacího motoru na motorové brzdě Měření výkonu na válcové zkušebně Snímání průběhu spalovacího tlaku ve válcích motoru Metody nepřímého měření výkonu Stanovení výkonu metodou vypínání válců Měření úhlového zrychlení a zpomalení motoru... 72

8 8 Předkládaný učební text slouží pouze jako vodítko k usnadnění studia. Text je určen pro posluchače kombinované formy studia a v žádném případě nenahrazuje přednášky, kde budou příslušná témata rozebrána do větší hloubky. Posluchači jsou povinni se seznámit s doporučenou a s povinnou literaturou.

9 Úvod do předmětu základní pojmy 9 1 ÚVOD DO PŘEDMĚTU ZÁKLADNÍ POJMY Kapitola, kterou máme před, sebou se bude zabývat především základními pojmy, abyste se dovedli rychle orientovat v nastolené problematice. Současně je nutné znát odbornou terminologii, bez které by bylo řešení jakéhokoli problematiky nejednotné a velmi obtížné. Příprava na tutoriál Nutností ke studiu je znalost předmětů Konstrukce silničních vozidel I a II a částečně i z předmětu Spalovací motory. 1.1 Úvodní slovo do problematiky Čas ke studiu: 1 hodina Cíl: Po prostudování tohoto odstavce budete seznámeni s problematikou, se kterou se budete setkávat v následujícím studiu. Výklad Již od prvopočátku lidstva si lidé snaží namáhavou práci ulehčit. Za tímto účelem používali různé předměty a nástroje. V prvopočátcích se jednalo o jednoduché předměty, které se používaly, dokud nedošlo k jejich poškození. Vzhledem k nízké složitosti používaných předmětů byla jejich oprava jednoduchá. S postupem času lidé kladli stále vyšší nároky na ulehčení nejen fyzické námahy. Jedny z prvních složitých strojů, které potřebovaly speciální vlastní péči, byly parní lokomotivy. V prvopočátcích se o tyto stroje starali lidé, kteří je provozovali, jelikož právě oni dokonale znali zařízení a věděly, co je třeba na stroji opravit a co je třeba na nich promazat a dotáhnout. Postupem času se rodina parních lokomotiv stále rozrůstala a již jedna lokomotiva měla více než jednoho člena obsluhy, který ji proháněl po kolejích. V této době se objevily, jak se dalo předpokládat, první problémy se spolehlivostí lokomotiv. Tedy nastala doba, kdy bylo třeba vhodným způsobem sestavit plán péče o zařízení, v tomto případě o parní lokomotivu. V podstatě se jedná o prvopočátky péče o užívaný objekt. V tomto okamžiku se setkáváme s pojmy údržba, oprava a plán údržby. S rostoucím technickým pokrokem a stále zvyšujícími se nároky na spolehlivost užívaných technických zařízení. Proto bylo třeba odstranit potencionální poruchu ještě před svým potencionálním vznikem. Takovýto postup ve zjišťování technického stavu je možné realizovat za pomoci diagnostiky.

10 Úvod do předmětu základní pojmy 10 V následujících kapitolách předkládané publikace se můžete postupně seznámit s touto problematikou. A současně se podíváme na jednotlivé metody využívané při diagnostikování silničního dopravního prostředku a jeho konstrukčních skupin případně prvků. Tedy je možné popřát hodně zdaru v dalším studiu. S CHUTÍ DO TOHO A MINIMÁLNĚ PŮL JE HOTOVO!!! Shrnutí pojmů 1.1. Po seznámení se s úvodní problematikou byste měli být schopni již sestavit chronologický postup vývoje péče o technický objekt společně s uvedením příkladů. Otázky Co je to technické zařízení a jak se projevilo na lidském rozvoji? 2. Jak je možné pečovat o technický objekt? 1.2 Základní pojmy Čas ke studiu: 2 hodiny Cíl: Po prostudování tohoto odstavce budete umět Orientovat se v terminologii spojené s provozem vozidel. Orientovat se v terminologii spojené s údržbou a opravami vozidel. Orientovat se v terminologii spojené s diagnostikou vozidel. Definovat pojmy z oblasti provozu, údržby, oprav a diagnostiky nejen silničních vozidel. Umět se orientovat ve výše zmíněné problematice základní terminologie. Výklad Tak a nyní přistupujeme ke stěžejní kapitole. Sice se jedná o docela nezajímavou a monotónní oblast, ale bez jejího bezproblémového zvládnutí nemá smysl dále ve studiu předkládané knihy pokračovat. Spolehlivost výrobků je podle ČSN IEC 50(191) chápána jako termín popisující pohotovost ve spojení s činiteli, které ji ovlivňují. Těmito činiteli jsou:

11 Úvod do předmětu základní pojmy 11 bezporuchovost, udržovatelnost a zajištěnost údržby (obrázek 1.1). Obecněji můžeme spolehlivost definovat jako objektivní, obecnou a komplexní vlastnost objektu (např. vozidla), spočívající ve schopnosti plnit požadované funkce a to při zachování hodnot stanovených provozních ukazatelů v daných tolerančních mezích a v čase podle stanovených technických podmínek. Spolehlivost - Pohotovost udržovatelnost zajištěnost údržby bezporuchovost Obrázek 1.1 Vyjádření spolehlivosti dle ČSN v užším pojetí Pojmy k zapamatování Pohotovost je schopnost objektu být ve stavu schopném plnit požadovanou funkci v daných podmínkách, v daném časovém okamžiku nebo intervalu, za předpokladu, že jsou zajištěny požadované vnější podmínky. Bezporuchovost je schopnost objektu plnit požadovanou funkci v daném časovém období a za daných podmínek. Zajištěnost údržby je schopnost organizace poskytující údržbářské činnosti zajišťovat, dle požadavků v daných podmínkách, veškeré prostředky potřebné pro údržbu. Údržba je dána koncepcí údržby. Udržovatelnost je opět schopnost objektu v daných podmínkách užívání setrvat a to ve stavu nebo se vrátit do stavu, v němž může plnit požadovanou funkci. Podmínkou je, že se údržba provádí v daném rozsahu, za daných podmínek a používají se stanovené postupy a prostředky. Životnost je schopnost objektu plnit požadovanou funkci v daných podmínkách používání a údržby do mezního stavu.

12 Úvod do předmětu základní pojmy 12 technická je dána dobou spolehlivé a bezpečné činnosti základních částí vozidla. skutečná je dána dobou provozu (proběhem), kdy dojde k poruše, po které je obnova technicky nebo ekonomicky neúčelná. optimální je dána dobou provozu (proběhem), během níž je dosaženo maximálního ekonomického účinku. jmenovitá je dána dobou provozu (proběhem) po níž je oprávněn odpis (vyřazení) vozidla. morální je vymezena morálním zastaráním vozidla v závislosti na technickém pokroku. Mezní stav je takový hraniční stav, kdy při jeho překročení se přestává objekt využívat k účelu, ke kterému byl zhotoven. Mezní stav lze charakterizovat ukončením užitečného života, ekonomickou nebo technickou nevhodností, přechodem do stavu poruchového či jinými závažnými důvody. Mezní stav je uveden v grafické podobě na obrázku 1.2. Obrázek 1.2 Zobrazení mezního stavu Předmět sledování jak již z názvu je patrné, jedná se o předmět našeho zkoumání objekt nebo výrobek. Objektem je skutečný předmět, materiál nebo pozorovaná hodnota. Je-li objekt vyrobený, nazýváme jej výrobkem (např. vozidlo nebo jeho dílčí část aj.). Výrobek může mít povahu prvku, častěji ale mívá povahu soustavy. Prvek je samostatně uvažovaná část výrobku, (např. píst spalovacího motoru).

13 Úvod do předmětu základní pojmy 13 Soustava je souhrn několika společně pracujících prvků a je možné ji dle funkční struktury rozdělit na dílčí části jako jsou (Obrázek 1.3): hlavní skupiny představují nejvyšší funkční celky skupiny představují vyšší funkční celky, vytvořené montážně ze součástek, součástkových celků a podskupin, podskupiny představují funkční celky, vytvořené montážně ze součástí součástkové celky představují nejjednodušší celky, vytvořené z několika součástek, součásti nejde je z pohledu funkčnosti dále rozdělit Obrázek 1.3 Dekompozice (objektu) stroje Objekt (entita) je jakákoliv součást, zařízení, část systému, funkční jednotka, přístroj, systém, s kterým je možné se individuálně zabývat a řešit jej samostatně. neopravovaný objekt je takový objekt, u kterého po okamžiku výskytu poruchy nerealizujeme nápravu (návrat do funkčního stavu) u objektu končí jeho životnost. opravovaný objekt je takový objekt, u kterého po okamžiku výskytu poruchy realizujeme nápravu (návrat do funkčního stavu). Návrat do funkčního stavu můžeme i několikrát opakovat. U objektu nekončí jeho životnost a stále je užíván za svým účelem. Porucha je takový stav, kdy pozorovaný objekt neplní některý ze svých parametrů a to bez ohledu, zda se jedná o hlavní anebo vedlejší parametr. Parametr je měřitelná veličina, která popisuje technické, ekonomické nebo provozní vlastnosti objektu. Bezpečnost je stav, ve kterém je riziko ohrožení zdraví, života osob, životního prostředí nebo majetku omezeno na přijatelnou úroveň.

14 Úvod do předmětu základní pojmy 14 Úkol k řešení V tomto okamžiku se zkuste zamyslet, jak může být chápáno přijatelné riziko. Zamyslete se nad jednotlivými kategoriemi dopravních prostředků. 2. Představte si automobil. Rozdělte si jej na jednotlivé skupiny a podskupina a díly. Nyní se zamyslete a zkuste si jednotlivé komponenty rozdělit do funkčních kategorií. Odměna a odpočinek Nyní jste se seznámili se základními pojmy. Než se podíváme dále, dejte si krátkou přestávku a předchozí část si zopakujte. Jakmile se budete cítit opět ve formě, můžete přistoupit k následující části kapitoly. Pojmy k zapamatování Údržba je u nás obecně chápána jako kombinace všech organizačních, technických, řídících, kontrolních a administrativních činností, zaměřených na udržení objektu ve stavu nebo navrácení objektu do stavu, v němž může plnit svoji funkci. (takto obecně vymezená údržba = preventivní údržba + údržba po poruše); je prováděna uživatelem, provozovatelem, dodavatelem, výrobcem aj. doba údržby je časový interval, během něhož se na objektu provádí údržbářský zásah, včetně technických a logistických zpoždění. doba aktivní údržby doba údržby bez logistických a jiných zpoždění. pracnost údržby kumulovaná doba údržby při využití všech pracovníků pro daný údržbářský zásah, nebo během daného časového intervalu. administrativní zpoždění kumulovaná doba, během níž se na porouchaném objektu z administrativních důvodů neprovádí údržba po poruše.

15 Úvod do předmětu základní pojmy 15 logistické zpoždění kumulovaná doba, během níž se nemohou provádět údržbářské operace z důvodů nezbytného získání údržbářských prostředků. doba diagnostikování poruchy doba, během níž se provádí diagnostika poruchového stavu. doba lokalizace poruchy část doby aktivní údržby po poruše, během níž se provádí lokalizace poruchy. doba aktivní opravy část doby aktivní údržby po poruše, během níž se provádí odstranění poruchy. doba kontroly část doby aktivní údržby, během níž se provádí kontrola po ukončení opravy. Dílčí dělení údržbových úkonů je patrné z obrázku 1.4. Obrázek 1.4 Dělení údržby Vnitřní spolehlivost (inherentní spolehlivost) je považována za spolehlivost, kterou dá do vínku objektu jeho výrobce (kvalita návrhu, kvalita zpracování, výroby, ) Vnější spolehlivost je klasifikována jako spolehlivost uživatele. Je charakterizována jako spotřebovávání inherentní spolehlivosti uživatelem a zároveň vyjadřuje, jak je o objekt pečováno u uživatele. Poškození je považováno za narušení bezvadného stavu, tj. stavu, v němž objekt vyhovuje všem požadavkům stanoveným technickými podmínkami. Vada může být charakterizována jako změna nejčastěji technického stavu objektu, která není podstatná pro činnost objektu.

16 Úvod do předmětu základní pojmy 16 Porucha z vnitřní příčiny je taková porucha, která je způsobena vyčerpáním inherentní spolehlivosti. Porucha z vnější příčiny je taková porucha, která je způsobena vyčerpáním inherentní spolehlivosti. Příčinou vyčerpání inherentní spolehlivosti je zanedbání péče o objekt (vnější spolehlivost). Klasifikace poruch jedná se oblast, kde můžeme poruchy třídit do jednotlivých kategorií a dále jsme schopni je klasifikovat (popisovat jednotlivé poruchy). Časový průběh změn parametrů (obrázek 1.5) náhlá je taková porucha, které se projeví bez předešlého varování. Vzniká nejčastěji v důsledku vlivu vnějšího působení, které překračuje konstrukční možnosti prvku, se kterými nebylo předpokládáno v technických podmínkách. Od okamžiku prvotní signalizace poruchy až po její plný rozvoj (projevení v plném rozsahu) uplyne krátký časový interval <t ; t >. Častou příčinou jsou skryté materiálové či konstrukční závady. postupná (přechodná) je taková porucha, které se projeví s předešlým varováním. Od okamžiku prvotní signalizace poruchy až po její plný rozvoj, (projevení v plném rozsahu) uplyne relativně dlouhý časový interval, při kterém může být inicializovaný výskat poruchy odhalen, např. údržbářskými úkony. Vznikají jako důsledek degradačního procesu, dochází tak ke zhoršení počátečních vlastností prvku. Postupné poruchy se projevují u většiny součástí vozidel, jsou spojené s procesem koroze, křehnutí plastů, únavy materiálu, opotřebení. Interval <t ; t >. t okamžik inicializace poruchy; Obrázek 1.5 Klasifikace poruchy podle rozvoje v čase t, t, t okamžik dosažení mezního stavu

17 Úvod do předmětu základní pojmy 17 kombinovaná jedná se o kombinaci obou předešlých případů. Inicializace vzniku degradačního procesu má původ ve vnějším působení a rychlost degradace odpovídá vzniku postupné poruchy, interval <t ; t >. Rozsah poruchy nebo-li stupeň narušení provozuschopnosti úplná porucha následuje úplné vyřazení objektu z užívání. částečná porucha užívání objektu je částečně omezeno, není možné v plném rozsahu. Výskyt v čase jedná se o hodnocení dle toho, kdy se porucha objeví náhodná výskyt v čase je náhodný. systematická výskat v čase má charakter náhodný, ale při bližším zkoumání výskytu poruchy je možné nalézt určitou závislost. Vzájemný vztah hodnoceno podle závislosti mezi dvěma anebo více poruchami nezávislá (prvotní) jejímu výskytu nepředcházela žádná jiná závada, která by měla jakýkoli vliv na její výskyt. závislá (druhotná) jejímu výskytu předcházel vznik jiné závady, která měla bezprostřední vliv na výskyt sledované závady. Vnější projev je brán dle toho, jak je rozvoj poruchy a její výskyt patrný zjevná závada je patrná při běžném zkoumání. skrytá závada není patrná běžnými prostředky používanými ke zjišťování technického stavu. Dá se odhalit speciálními diagnostickými přístroji anebo zařízením. Následky klasifikace poruch podle následků, které daná porucha způsobila lehká hodnoceno na základě závažnosti, pro různé poruchy se může lišit. těžká hodnoceno na základě závažnosti, pro různé poruchy se taktéž může lišit jako v předešlém případě. Rozsah a charakter změn parametrů jedná se obvykle o kombinaci dvou kategorií havarijní je kombinací poruchy náhlé a úplné. degradační je kombinací poruchy postupné a částečné. Příčina klasifikace poruch na základě jevu a stavu, který poruchu způsobil konstrukční a projekční je dána oblastí z výroby, ovlivňuje ji výrobce.

18 Úvod do předmětu základní pojmy 18 výrobní a skladovací je dána kvalitou výroby. provozní a údržbová je dána způsobem provozu a realizací údržbových úkonů. vliv klimatických podmínek, obsluhy, stárnutí, opotřebení vliv vnějších i vnitřních faktorů. mechanismus opotřebení lom, koroze, trhlina, znečištění, propálení, deformace aj. Složitost odstranění klasifikace je dle náročnosti na odstranění (znalosti, sofistikovanost postupů a zařízení) jednoduchá relativně jednoduché odstranění za pomoci běžných opravárenských postupů a zařízení. složitá o poznání složitější odstranění jako v předchozím případě, neboje zapotřebí důmyslnějších opravárenských postupů a zařízení. Dvoustavový poruchový model ideální model technického stavu objektu. Jedná se o model, který výstižně charakterizuje provoz zařízení. V tomto modelu jsou hodnotou 1 označovány poruchové stavy a hodnotou 0 jsou označovány bezporuchové stavy (obrázek 1.6) O provozuschopný stav; 1 poruchový stav, t čas uvedení do provozu; t, t okamžik výskytu poruchy t*, t** okamžik uvedení do provozuschopného stavu Obrázek 1.6 Dvoustavový poruchový model Technická diagnostika viz. kapitola č. 3.

19 Úvod do předmětu základní pojmy 19 Shrnutí pojmů 1.2. Spolehlivost výrobků, Pohotovost, Bezporuchovost, Zajištěnost údržby, Udržovatelnost, Životnost, Mezní stav, Předmět sledování, Objektem, Prvek, Soustava, Objekt, Porucha, Parametr, Bezpečnost, Údržba, Vnitřní spolehlivost, Vnější spolehlivost, Poškození, Vada, Porucha z vnitřní příčiny, Porucha z vnější příčiny, Klasifikace poruch. Otázky Co je to údržba? 4. Co je to oprava? 5. Co je to porucha? Úkoly k řešení Zamyslete se nad pojmy, se kterými jste se setkali v předešlém textu a pro každý pojem si uveďte 3 až 5 příkladů z oblasti silničních vozidel. 1.3 Dílčí vlastnosti spolehlivosti a jejich ukazatele Čas ke studiu: 1 hodina Příprava na tutoriál Nutností ke studiu je znalost základů ze statistiky. Cíl: Po prostudování tohoto odstavce budete umět Orientovat se v oblasti údržby a oprav se zaměřením na využívání statistických nástrojů. Výklad Ukazatelé bezporuchovosti neopravovaných výrobků

20 Úvod do předmětu základní pojmy 20 Pravděpodobnost výskytu poruchy F(t) F ( t) ( t) n = = 1 R N n(t) počet výrobků, které měly poruchu do okamžiku t, ( t) N celkový počet výrobků na začátku sledování Pravděpodobnost výskytu bezporuchového provozu R(t) R ( t) ( t) n( t) N n = = 1 N Hustota pravděpodobnosti poruchy f(t) N ( t) df ( t) dn f ( t) = F ( t) = = ; dt Ndt F ( t) = f ( t) dt ; R( t) = 1 f ( t) dt = f ( t) Intenzita poruch λ(t) je to pravděpodobnost, že dojde k poruše výrobku za nekonečně malou časovou jednotku po daném okamžiku, s podmínkou, že do tohoto okamžiku nedošlo k poruše. λ ( t) Střední doba do poruchy t s = n t 0 ( N n( t) ) t Statistická hodnota střední doby do poruchy t* s se stanoví jako výběrový průměr naměřených dob do první poruchy t N * 1 s t i = N i= 1 t i doba do poruchy i-tého sledovaného výrobku t dt Zaručená doba bezporuchového provozu tα V praxi často potřebujeme zjistit, jaká je pro určitou pravděpodobnost α (dostatečně blízkou k jedné), zaručená doba provozu do první poruchy t a.

21 Úvod do předmětu základní pojmy 21 R( t a ) = a Je-li např. α = 0,75, je t a časový úsek provozu charakterizovaný tím, že na konci tohoto úseku zůstává 75 % výrobků provozuschopných. Ukazatelé bezporuchovosti opravovaných výrobků Zajímáme se o ně po jejich první poruše. Parametr hustoty obnovy (proudu poruch) z(t) (obrázek 1.7) Obrázek 1.7 Parametr hustoty obnovy Střední doba mezi poruchami T s Je to střední hodnota provozní doby (proběhu) mezi dvěma po sobě následujícími poruchami. T t n N * c 1 s ( t) = = t i i= 1 n Součinitelé pohotovosti Mezi základní ukazatele opravitelnosti mimo jiné patří: střední doba opravy, pravděpodobnost opravy, hustota pravděpodobnosti opravy,

22 Úvod do předmětu základní pojmy 22 intenzita oprav, součinitel neodkladnosti oprav, součinitel složitosti oprav. Udržovatelnost je vlastnost objektu (vozidla), spočívající ve způsobilosti k předcházení a zjišťování poruch předepsanou údržbou. Je popsána: střední doba údržby, pravděpodobnost provedení údržby, intenzita údržby, součinitel údržby, četnosti údržby. Skladovatelnost je možné při použití statistických nástrojů určit následující parametry: střední dobu skladovatelnosti, Gamma-procentní dobu skladovatelnosti, parametr hustoty obnovy při skladování, pravděpodobnost skladovatelnosti, nákladová funkce skladovatelnosti. Shrnutí pojmů 1.3. Udržovatelnost, Součinitelé pohotovosti, Střední doba mezi poruchami, Parametr hustoty obnovy, Ukazatelé bezporuchovosti, Zaručená doba bezporuchového provozu, Intenzita poruch, Střední doba do poruchy, Hustota pravděpodobnosti poruchy, Pravděpodobnost výskytu bezporuchového provozu, Pravděpodobnost výskytu poruchy, Skladovatelnost Otázky Co je to střední doba do poruchy, jak se vypočítá? 8. Co je to pravděpodobnost bezporuchového stavu? 9. Co je to pravděpodobnost poruchy? 10. Jaký platí vztah mezi pravděpodobností bezporuchového stavu a pravděpodobností poruchy?

23 Úvod do předmětu základní pojmy 23 Úkoly k řešení Zamyslete se nad rozdílem uplatnění statistického nástroje u opravovaných a neopravovaných objektů. 12. Pojednejte o automobilu z pohledu opravovaného a z pohledu neopravovaného objektu. Vyjmenujte co nejvíce příkladů a snažte se dané problematice porozumět i z pohledu tvorby dvoustavového modelu. Další zdroje Kapitola byla zpracována podle následující literatury: STODOLA, Jiří. Provoz, údržba a opravy vozidel I.. Pardubice : Pardubice : Univerzita Pardubice, LÁNSKÝ, M.: MAZÁNEK, J.: Diagnostika a informační diagnostické systémy I. PARDUBICE : UNIVERZITA PARDUBICE, S.

24 Degradace strojních celků 24 2 DEGRADACE STROJNÍCH CELKŮ Čas ke studiu: 2 hodiny Cíl: Po prostudování tohoto odstavce budete umět Orientovat se v jednotlivých druzích opotřebovávání. Budete znát příčiny vzniku opotřebení. Budete znát projevy daných opotřebení. Příprava na tutoriál Nutností ke studiu je znalost základů z konstrukce technického zařízení a současně je nutná znalost z oblasti fyziky. Výklad Při každém užívání objektu (vozidla) dochází k jeho opotřebovávání, které se projevuje změnou původních technických parametrů. V prvotním časovém intervalu po uvedení do provozu dochází obvykle ke krátkodobému zlepšení parametrů, tento stav se nazývá záběh. S rostoucím časem užívání dochází k negativní změně původních parametrů. Jedná se o opotřebovávání, které může vézt až ke vzniku poruchy, případně negativně ovlivní provozní vlastnosti objektu. Mimo vlastní opotřebování vlivem užívání objektu dochází k jeho znehodnocování také působením okolního prostředí. Snahou konstruktérů i provozovatele vozidla je především opotřebení zamezit, či jej alespoň snížit. Za tímto účelem musí být objekt vhodně navrhnut a musí být také správným postupem udržován. Souhrn všech působících vlivů a dějů na užívaný objekt se nazývá mechanismus poruch. Kapitola, kterou máme před, sebou se bude zabývat především základními principy a mechanismy, které vedou k poškozování a opotřebování strojních součástí. To, že nějaký prvek či subsystém přestane plnit svoji funkci, nebývá náhoda, ale jedná se o důsledek určitých procesů, které označujeme rámcově jako degradační procesy.

25 Degradace strojních celků Základní pojmy Pojmy k zapamatování Funkční plocha část povrchu součásti, která je ve vzájemném styku s funkční plochou jiné součásti nebo se zpracovávaným materiálem. Vznik poškození nastává při vzájemném přibližování povrchů, kdy se na materiálu porušují ochranné vrstvy (adsorpční i oxidová) a tím na materiál působí okolní prostředí, případně se materiály dostávají do přímého kontaktu. Probíhají elektrochemické reakce, dále pak vznikají mikrospoje, které se v důsledku vzájemného pohybu rozrušují a dochází k oddělování částic materiálu. Opotřebení je nežádoucí změna povrchu, rozměru nebo vlastností tuhých těles. Je způsobená vzájemným působením funkčních povrchů nebo povrchu a média, které je schopno opotřebení vyvolat. Dle ČSN se opotřebení dělí na 6 základních skupin: únavové, erozivní, adhezívní, vibrační, abrazívní, kavitační. Shrnutí pojmů 2.1. Opotřebení, poškození, funkční plocha Otázky Co je to opotřebení? 14. Jaké jsou možnosti vzniku poškození? Úlohy k řešení Zamyslete se, jaké existují funkční plochy u pístové skupiny spalovacího motoru. Dále se zamyslete, jakému opotřebení podléhají.

26 Degradace strojních celků Druhy opotřebení Únavové opotřebení Únavové opotřebení vzniká při postupném kumulování poruch a to v povrchové vrstvě funkčních ploch. Tedy můžeme říci, že při opakujícím časově proměnném namáhání povrchové vrstvy vzniká tvorba zárodků povrchových a podpovrchových trhlin. Trhliny se šíří, spojují do té podoby, až začnou uvolňovat částice materiálu z povrchu vznik důlků, proto také někdy označení dolíčkovité opotřebení Erozivní opotřebení Erozivní opotřebení vzniká dopadem hmotné částice obsažené v proudícím médiu (plyn, kapalina) na povrch funkční plochy. Pokud má částice při dopadu dostatečnou energii, tak v závislosti na úhlu dopadu může způsobit vytlačení nebo oddělení materiálu z funkční plochy. Pro tento způsob opotřebení je charakteristické oddělování materiálu účinkem částic, nesených proudem kapaliny nebo plynu (čerpadla na znečištěné kapaliny, ventilátory). Druhou možností je způsobení opotřebení od částic samotné kapaliny, páry nebo plynu (plynové turbíny, náběžné hrany křídel letadel, ventily spalovacích motorů. Porušení materiálu je nerovnoměrné, výrazně zvlněné a materiál je poškozen i v prohloubeninách. Výsledný tvar opotřebení je dán charakterem částic, úhlem dopadu, vzájemnou rychlostí pohybu a materiálem funkční plochy Adhezívní opotřebení Je způsobeno relativním pohybem při současném a značném radiálním zatížení. Toto zatížení funkčních povrchů způsobí jejich vzájemný dotyk a tím i porušení povrchových vrstev. Následně dochází k čistému kovovému styku funkčních ploch a ke vzniku mikrosvarů a jejich následnému porušováním. Což vede k přenosu materiálu z jednoho povrchu na druhý, k uvolňování a vytrhávání částic materiálu. Tento proces ovlivňuje přítomnost maziva mezi funkčními povrchy. Intenzivní adhezívní opotřebení můžeme nazývat zadíráním. Typickým projevem poškození je jemný adhezívní oděr. Adhezívní opotřebení je možné pozorovat u kluzných ložisek.