Мероприятия по обеспечению надежности машин в условиях холодного климата

22.01.2021 Надежность НО: Лекция 5: Мероприятия по обеспечению надежности машин в условиях холодного климата Лекция 5 Мероприятия по обеспечению надежности машин в условиях холодного климата Условия эксплуатации горнодобывающих машин в районах Сибири и Севера Развитие нефтяной промышленности в районах Сибири, Дальнего Востока и Севера выявили проблему повышения надежности эксплуатируемых там машин и механизмов, подвергающихся постоянному воздействию низких температур и других факторов холодного климата. Влияние этих факторов обуславливает снижение надежности машин в зимнее время на 15–20 %, увеличение трудозатрат на техобслуживание и ремонты, сокращение срока службы техники и оборудования. Низкий уровень технической готовности машин (Кг=0,8÷0,9) в большинстве случаев компенсировался увеличением парка действующих машин, что приводило к росту основных фондов, снижению экономической эффективности работы машин и оборудования. Кроме непосредственного влияния низких температур на работу машин (до минус 60˚ С), необходимо учитывать наличие вечной мерзлоты, полярной ночи, снежную целину, сложный рельеф с вмерзшимися валунами и обломками скальных пород, необходимость хранения машин в полярную пургу. Для периода переменных температур – оттаявший слой грунта на мерзлом основании, заболоченную поверхность тундры. Были разработаны система стандартов по климатическому районированию страны, технические требования к изделиям в исполнении для холодного климата («ХЛ»), указаны способы обеспечения надежности машин в экстремальных условиях. Требования по обеспечению надежности и работоспособности изделий Для обеспечения надежности и работоспособности изделий в исполнении для холодного климата должен быть осуществлен комплекс мероприятий при их проектировании. Это специальные, конструктивные решения, повышение прочности и износостойкости, поправки к системе допусков и посадок, применения морозостойки материалов, специальные технологии сварки, термообработки, защитных покрытий и т. д. Например, основные узлы машин должны проектироваться с учетом всех факторов и условий эксплуатации, отмеченных выше. При этом – двигатели внутреннего сгорания должны быть готовы для работы под нагрузкой при температуре минус 40 ˚С за 30 мин, при минус 60˚С – за 45 мин. Кожухи и капоты должны оснащаться теплоизолирующими и теплорегулирующими устройствами, защищать от проникновения снежной пыли. Кабины машин должны быть теплоизолированы, обеспечивать необходимый воздухообмен, нагревательные устройства создавать температуру не ниже 10 ˚С. Пневматические системы должны снабжаться устройствами, предотвращающими замерзание в них влаги и конденсата. Системы смазки должны быть централизованными. В гидравлических системах должна применяться низкотемпературная рабочая жидкость. В системах охлаждения двигателей внутреннего сгорания – специальные низкотемпературные жидкости. Электрическая проводка и кабели должны иметь морозостойкое и влагостойкое изоляционное и защитное покрытие, выполняться только медными проводами. edu.sakhgu.ru/mod/lesson/view.php?id=11235&pageid=2800 1/3 22.01.2021 Надежность НО: Лекция 5: Мероприятия по обеспечению надежности машин в условиях холодного климата При компоновке изделий следует стремиться к максимальной взаимозаменяемости сборочных единиц и агрегатов. При расчете допусков и посадок учитывается температурное изменение посадок, разность коэффициентов линейного расширения материалов и увеличенный перепад рабочих температур соединений. В виду того, что линейные размеры и технические характеристики машин в исполнении для холодного климата остаются идентичными с машинами для умеренного климата по технологическим соображениям компенсацию допусков и посадок производят за счет сокращения допуска вала, сохраняя допуск отверстия. Требования к материалам изделий В качестве материалов для изготовления стальных конструкций применяют стальной прокат без дополнительной термообработки, но только из спокойной стали, или из стали, стабилизированной алюминием марки 0,8Ю. Стальной прокат после термической обработки, проводимой потребителем, рекомендуется различных марок, в зависимости от толщины сквозной прокаливаемости и требуемого предела прочности. Термообработка заключается в закалке и отпуске при температуре 200˚С для сталей из содержания хрома и 500 – 600˚С для сталей без него. Для конструкций из труб и сварных металлоконструкций рекомендуются низколегированные стали типа 0,9Г2С и 10ХСНД. Стальные отливки следует применять только после термообработки: нормализация, закалка – отпуск. Для сварных соединений следует применять автоматическую и полуавтоматическую сварку, в том числе в среде углекислого газа под флюсом. Для снижения влияния концентраторов напряжения обработку деталей давлением следует проводить в горячем состоянии 900 – 1100˚С. Охлаждение деталей до 300˚С следует проводить в печи, интенсивное охлаждение не допускается. Для резинотехнических изделий, работающих в воздушной среде, коэффициент морозостойкости по эластичному восстановлению после 30 % сжатия при минус 60˚С должен быть не менее 0,2. Степень сжатия герметизирующих прокладок должна быть 15–35 %. Температура хрупкости резинотехнических изделий должна быть не выше минус 60˚С. Изделия из пластмасс должны выполняться из специальных фторопластов, полиолефинолов, полистерольных пластиков, поливинилоцетатных и пенопластов, пластиков на основе эфиров целлюлозы, полиамидов, слоистых материалов. Нефтепродукты для изделий, предназначенных для эксплуатации в холодном климате, должны быть с улучшенными низкотемпературными свойствами. Бензины применять с повышенным октановым числом, с температурой помутнения не выше минус 60˚С. Дизельное топливо с цетановым числом не менее 50 и температурой застывания не выше минус 60˚С. Трансмиссионные масла не должны застывать при температурах минус 40 – 50˚С и содержать противоизносные присадки. Гидравлические и тормозные амортизаторные жидкости не должны замерзать при температуре минус 60˚С. Значения вязкости рабочей жидкости, определяющие нижний предел ее применения и обеспечивающие минимально необходимую прокачиваемость не должны превышать: edu.sakhgu.ru/mod/lesson/view.php?id=11235&pageid=2800 2/3 22.01.2021 Надежность НО: Лекция 5: Мероприятия по обеспечению надежности машин в условиях холодного климата 4500 – 5000 сСТ – для шестеренных насосов при 600 об/мин; 3500 – 4500 сСТ – для пластинчатых насосов при 1250 об/мин; 1800 – 2000 сСТ –для аксиально-поршневых насосов. Пневмоколесные шины должны иметь повышенную прочность на разрыв, повышенную стойкость к истиранию, температуру хрупкости не менее минус 60˚С. Требования к испытаниям и документации Головные и опытные образцы изделий в исполнении для холодного климата должны пройти испытания в экстремальных условиях их последующей эксплуатации. Гарантийный срок службы изделий должен быть не меньше чем у изделий для умеренного климата. Руководство по эксплуатации изделий должно быть дополнено разделами, содержащими особенности ухода и эксплуатации за системами отопления, охлаждения, технического обслуживания, хранения и консервирования машин, монтажа и демонтажа в условиях холодного климата, а также дополнительными требованиями по технике безопасности и перечнем возможных повреждений и отказов в работе специальных систем и узлов, способами их устранения. Для машин, оборудованных двигателями внутреннего сгорания должны быть дополнительные разделы по подготовке всех систем двигателя к пуску и пуск при низких температурах, уходу за аккумуляторами и тормозной системой, а также перечнем допускаемых к применению горюче-смазочных материалов и присадок к ним, охлаждающих рабочих жидкостей. edu.sakhgu.ru/mod/lesson/view.php?id=11235&pageid=2800 3/3