Wiadomości wstępne

 

 

Wprowadzenie

Zastosowanie maszyn do produkcji przemysłowej wpłynęło nie tylko na rodzaj pracy wykonywanej przez robotników, ale w istotnym stopniu wywołało skutki socjalne oraz wywarło silny wpływ na przyrodę otaczającą człowieka.

       Maszyna jej działanie i system sterowania powinny być dostosowane do człowieka Sposób obsługi maszyny, szybkość jej ruchów, rozmieszczenie rękojeści i pedałów, oświetlenie pozycja ciała obsługującego mają duży wpływ na dokładność i tempo pracy, jak również na zmęczenie obsługującego. Związki pomiędzy człowiekiem i maszyną ujmują dziedziny wiedzy zwane bioniką, ergonomią i antropometrią.

    Bioniką nazywa się dziedzinę wiedzy zajmującą się wyzyskaniem w technice (automatyce, mechanice) praw i układów dotyczących organizmów żywych.

    Ergonomią nazywa się dziedzinę wiedzy dotyczącą dostosowania urządzeń technicznych do cech fizycznych i psychicznych człowieka.

    Antropometria to mierzenie zasadniczych wymiarów i określanie kształtów ciała ludzkiego, tak dla celów analiz naukowych, jak i dla dostosowania wymiarów maszyn do przeciętnych wymiarów ludzi.

I.  Klasyfikacja maszyn

 

        Człowiek, dążąc do poprawy warunków bytu, do coraz pełniejszego i łatwiejszego zaspokojenia swoich potrzeb materialnych, zaczął posługiwać się narzędziami, mechanizmami, a w końcu maszynami. Maszyna jest wytworem człowieka przeznaczonym do zamiany energii lub do wykonywania pracy użytecznej kosztem energii. Maszyny do zamiany energii różnej postaci na energię mechaniczną nazywamy silnikami. Maszyny do wykonywania pracy użytecznej nazywamy maszynami roboczymi.

Stosownie do źródła i nośnika energii przetwarzanej na energię mechaniczną rozróżniamy:

— silniki cieplne, wyzyskujące energię kinetyczną cząstek gazu cieplejszego od otoczenia

— silniki hydrauliczne lub wodne, wyzyskujące energię kinetyczną i energię ciśnienia cieczy

— silniki wiatrowe lub pneumatyczne, wyzyskujące e kinetyczną i energię ciśnienia gazów

— silniki elektryczne zasilane energią elektryczną.

       Stosownie do rodzaju pracy wykonywanej przez maszynę roboczą można wyróżnić:

— maszyny energetyczne, przetwarzające energię mechaniczną na inny rodzaj energii (np. sprężarki, prądnice elektryczne),

— maszyny wytwórcze przetwarzające materię (np. obrabiarki, prasy, kombajny),

— maszyny transportowe dla ciał stałych (przenośniki, dźwigi), cieczy (pompy, ejektory), gazów (wentylatory, dmuchawy) oraz uniwersalne (samochody, samoloty, koleje).

II. Systemy maszynowe w górnictwie

        W górnictwie w coraz szerszym zakresie stosuje się maszyny, dzięki którym zwiększa się wydajność i wydobycie oraz poprawia warunki bezpieczeństwa pracy.

       Praca w kopalniach odkrywkowych węgla brunatnego, piasków, itp. jest już w pełni zmechanizowana przy użyciu ciężkich czerparek, koparek, zwałowarek oraz przenośników.

       W kopalni podziemnej w pełni zmechanizowanej można wyróżnić następujące systemy maszynowe:

1. Maszyny i urządzenia do urabiania, ładowania, odstawy i obudowy w przodkach eksploatacyjnych. Są to w związku z ciągłym przemieszczaniem się przodków maszyny przesuwne lub kroczące.

2. Maszyny i urządzenia do wykonywania wyrobisk przygotowawczych Są to maszyny samojezdne lub przesuwne; urządzenia odstawy muszą być dostosowane do pracy przy dość szybko prze suwającym się czole przodku (ok. 10 m/d).

3. Maszyny i urządzenia do transportu poziomego - przenośniki lub kolej kopalniana; w pewnych warunkach stosuje się transport wozami Oponowymi lub nawet samochodami

4. Maszyny do transportu pionowego — maszyny wyciągowe. Są to maszyny stacjonarne, które za pomocą lin przemieszczają prowadzone wzdłuż szybu naczynia wydobywcze z urobkiem, materiałami lub ludźmi. Na podszybiu i nadszybiu znajdują się odpowiednie urządzenia robocze, zabezpieczające i sygnalizacyjne.

5. Maszyny do sortowania, wzbogacania i odwadniania oraz transportu znajdujące się na powierzchni, w zakładzie przeróbczym. Są to maszyny stacjonarne.

6. Pompy do odwadniania wyrobisk podziemnych. Dla prawidłowej pracy kopalnia musi być odwadniana za pomocą pomp znajdujących się w wyrobiskach podziemnych.

7. Wentylatory stacjonarne dużej mocy. Znajdują się one na powierzchni przy szybach wentylacyjnych Prócz tego w chodnikach i innych wyrobiskach nie mających wentylacji okrężnej stosuje się przenośne wentylatory.

8. Maszyny i urządzenia do zasilania kopalni energią. Obecnie jest to energia elektryczna, która może być wykorzystana także do zasilania sprężarek powietrznych.

9. Maszyny i urządzenia związane z podsadzaniem wyrobisk. Podsadzka hydrauliczna, sucha, zescalona.

 

III. Eksploatacja maszyn i urządzeń

W dziale tym podane są terminy i określenia, którymi powinniśmy się posługiwać i je rozumieć co nie znaczy, że musimy je „wykuć na pamięć”.

1.    Wprowadzenie

Eksploatacja to użytkowanie i obsługa pojedynczego urządzenia (maszyny) lub grupy maszyn. Obejmuje organizacyjne, techniczne, ekonomiczne i społeczne zagadnienia dotyczące współdziałania ludzi i maszyn.

Podstawowym procesem w systemie eksploatacji maszyn jest użytkowanie. Jego efektywność zależy przede wszystkim od racjonalnego wykorzystania maszyn, ich właściwości technicznych, oszczędnego zużywania, organizacji procesu oraz wydajności pracy.

Właściwości techniczne maszyn, takie jak: funkcjonalność (zdolność do spełniania założonych funkcji), efektywność (wydajność), elastyczność (zdolność do realizacji wielu funkcji), stopień gotowości (trwałość i niezawodność) oraz jakość decydują o procesie użytkowania.

Sposób zaopatrywania w części zamienne i zespoły oraz właściwy serwis obsługowo — remontowy decydują o prawidłowym procesie obsługi.

Zasady eksploatacji opracowuje się na podstawie badań naukowych. Współczesne badania eksploatacyjne dotyczą m.in.:

• opisu, modelowania i udoskonalania obiektów i systemów eksploatacji,

• strategii odbudowy i przebudowy systemów eksploatacji (restrukturyzacja, odtwarzanie zasobu mocy produkcyjnych i obsługowych),

• przewidywania trwałości i niezawodności,

• zapewnienia sprawnego utrzymania ruchu, tzn. obsługi technicznej, remon tów, napraw, regeneracji i zaopatrzenia,

• ekonomiki użytkowania i obsługi. Oprócz rozwiązywania zagadnień technicznych, organizacyjnych i ekonomicznych, działalność naukowa dotyczy także edukacji eksploatacyjnej i ekologicznej oraz badań związanych z doskonaleniem stosunków międzyludzkich związanych z eksploatacją.

1.    Fazy istnienia obiektu technicznego

Obiektem technicznym nazywa się każdy dowolny wytwór cywilizacji technicznej. Są nimi: samochód, obrabiarka, budynek, most, droga, długopis, książka, kartka papieru itp. Przyjmuje się, że powstaniu obiektu technicznego towarzyszy pięć podstawowych faz:

• sformułowanie potrzeby

• konstruowanie

• wytwarzanie

• eksploatacja

• likwidacja— w tym powtórne przetwarzanie (recykling).

Najważniejsza jest faza eksploatacji— obiekt techniczny (maszyna) realizuje wówczas cele, dla których został zaprojektowany i wytworzony. Faza ta obejmuje czas od chwili zakończenia produkcji (wytworzenia) do likwidacji obiektu. Podczas eksploatacji ujawniają się wszystkie wcześniej popełnione błędy, będące przyczynami uszkodzeń. Uszkodzenia mogą też powstać w wyniku zużycia, korozji, starzenia itp. eksploatowanych elementów oraz niewłaściwego użytkowania obiektów technicznych. Problemy właściwej eksploatacji urządzeń stanowią odrębną dziedzinę zagadnień praktycznych, natomiast kształtowanie właściwości eksploatacyjnych jest zadaniem konstruktorów.

2.    Eksploatacja

Eksploatacja to ciąg działań, procesów i zjawisk związanych z wykorzystywaniem obiektów technicznych przez człowieka. Celem tych działań jest zaspokajanie potrzeb związanych pośrednio lub bezpośrednio z jego potrzebami życiowymi. W procesie eksploatacji wyodrębnia się cztery rodzaje działań: użytkowanie, obsługiwanie, zasilanie oraz zarządzanie.

Użytkowanie to wykorzystywanie obiektu technicznego zgodnie z jego przeznaczeniem i właściwościami funkcjonalnymi.

Obsługiwanie to utrzymywanie obiektu w stanie zdatności oraz przywracanie mu wymaganych właściwości funkcjonalnych dzięki przeglądom, regulacjom, konserwacji, naprawom i remontom.

 Zasilanie polega na dostarczaniu do obiektu materiałów (masy), energii oraz, zwłaszcza w odniesieniu do urządzeń sterowanych numerycznie, informacji.

Zarządzaniem nazywamy procesy planistyczno-decyzyjne (dotyczące planowania działań i podejmowania decyzji) oraz sprawozdawczo-analityczne (dotyczące opracowywania sprawozdań i ich analizy).

 

3.    Dokumentacja techniczno-ruchowa maszyn i urządzeń

 Dokumentacja techniczno-ruchowa (DTR), zwana również paszportem maszynowym, jest opracowywana dla każdego urządzenia lub maszyny i powinna zawierać:

          charakterystykę techniczną i dane ewidencyjne,

          rysunek złożeniowy,

          wykaz wyposażenia normalnego i specjalnego,

          schematy kinematyczne, elektryczne i pneumatyczne,

          schemat funkcjonowania,

          instrukcję użytkowania,

          instrukcję obsługi,

          instrukcję konserwacji i smarowania,

          instrukcję bhp,

          normatywy remontowe,

          wykaz części zamiennych,

          wykaz faktycznie posiadanego wyposażenia,

          wykaz załączonych rysunków,

          wykaz części zapasowych.

 

4.    Obsługa maszyn i urządzeń

Obsługa to czynności związane z podtrzymywaniem lub przywracaniem obiektowi technicznemu jego zdatności użytkowej.

Urządzenia mechaniczne mogą być naprawialne lub nienaprawialne.

Wymagane wartości wielkości fizycznych urządzeń naprawialnych opisujących ich stan można zachować w okresie użytkowania, aż do wystąpienia uszkodzenia, między kolejnymi uszkodzeniami oraz aż do osiągnięcia przez urządzenia stanu granicznego. Konstruując urządzenia z góry przewiduje się okresowe odtwarzanie ich zdatności do pracy. Remontowanie polega na wykonaniu czynności przywracających urządzeniu wymagane parametry oraz pożądane cechy niemierzalne.

Urządzenia mechaniczne nienaprawialne, np. żarówki, łożyska, przeguby kuliste, zawieszenia samochodów, rakiety, pociski kierowane, ze względów ekonomicznych, konstrukcyjnych, technologicznych lub innych, nie podlegają naprawie.

Każdemu rodzajowi maszyn i urządzeń można przyporządkować zbiór charakterystycznych rodzajów obsługi, które wynikają z przyjętego kryterium klasyfikacyjnego. Może nim być:

• czas występowania,

• krotność występowania,

• okresowość występowania,

• cel obsługi,

• stanu techniczny obiektu.

 

 

         Uwzględniając wymienione kryteria oraz zakres obsługi można wyróżnić jej następujące rodzaje:

• codzienną (OC),

• okresową (00) nazywaną też obsługą techniczną (OT), oznaczaną kolejny mi numerami, np.  nr 1, nr 2,..., OT-l, OT-2,...,

• gwarancyjną (OG),

• zabezpieczającą (konserwacyjną) (OZ),

• sezonową (OS),

• remont bieżący (RB),

• remont średni (RS),

• remont główny, kapitalny (RK),

• diagnostyczną (kontrola stanu) (OD),

• transportowanie (Tr),

• magazynowanie (przechowywanie) (Mg).

          

5.     Utrzymanie maszyn w ruchu

       Proces zużywania się jest różny, nawet dla tych samych maszyn (urządzeń), gdyż w dużym stopniu zależy on od charakteru i jakości użytkowania oraz zabiegów konserwacyjnych mających przede wszystkim przedłużyć trwałość obiektu, a więc i jego czas pracy. Czas pracy zależy od sprawności technicznej maszyny (urządzenia), co wiąże się z remontami, a zatem i z przestojami — przewidywanymi (planowanymi) i nieprzewidywanymi.

Przestoje planowane to świadome przerwanie użytkowania maszyny na podstawie planu remontów. Są one technicznie i ekonomicznie uzasadnione.

Przestoje nieplanowane to:

• nieprzewidziana przerwa w użytkowaniu maszyny spowodowana jej niesprawnością techniczną, potwierdzoną dużą liczbą braków nawet w całej produkcji;

• brak możliwości uruchomienia, brak ruchów roboczych itp.

        Ważna, lecz trudna do określenia, jest sprawność techniczna maszyny, gdyż zależy ona od rodzaju wyrobu (stosowanych tolerancji wymiarowych kształtu, dokładności obróbki), operacji, jaką wykonuje maszyna, procentu dopuszczalnych braków, przestrzegania zasad bhp itp.

         Maszyna jest technicznie sprawna i może pracować, gdy spełnia przypisaną jej funkcję z zachowaniem bezpieczeństwa pracy oraz wtedy, kiedy zużycie jednego elementu nie powodu je lawinowego niszczenia innych. Oznacza to, że wykonane operacje uważa się za dobre przy normalnym zużywaniu się narzędzi, energii, środków smarnych, gdy nie występują nietypowe objawy niesprawności (np. wycieki środków smarnych, nadmierne drgania, nietypowe szumy).

 

       W terminologii dotyczącej techniki obsługi istnieją trzy główne pojęcia:

·         przegląd techniczny,

·         naprawa,

·         remont.

Przegląd techniczny to podstawowa obsługa techniczna, która ze względu na wcześniej wymienione kryteria klasyfikacyjne może przyjmować formę obsługi: codziennej, okresowej, sezonowej, w zakresie docierania i gwarancyjnej. W jej ramach wykonuje się czynności obejmujące m.in. konserwację (np. czyszczenie, smarowanie), regulację, diagnostykę oraz profilaktykę. Celem przeglądu jest wykrycie i usunięcie niesprawności i uszkodzeń za pomocą regulacji lub elementarnej naprawy.

        Naprawa to obsługa umożliwiająca przywrócenie właściwości użytkowych uszkodzonym ogniwom lub pojedynczym zespołom (podzespołom) maszyny w wyniku regeneracji i/lub wymiany części zużytych.

        Remont dotyczy jednoczesnej naprawy wszystkich zespołów w maszynie lub ich wymiany. Wykonuje się go w celu usunięcia skutków zużywania się części maszyn lub urządzeń, aby nie dopuścić do nadmiernego ich zużycia, w następstwie którego następują awarie i wycofanie urządzenia z użytkowania. Terminy remontów są określone w wieloletnich i rocznych planach remontów, uzgodnionych z kierownikami działów produkcyjnych i pomocniczych.

        Konserwacją nazywa się czynności związane z czyszczeniem, smarowaniem, sprawdzaniem stanu technicznego i zabezpieczeniem eksploatacyjnym oraz pozostałe, wchodzące już w zakres obsługi obiektów technicznych o charakterze bieżącej konserwacji.

       Czyszczenie to jedna z czynności związanych z konserwacją i występuje w wielu fazach procesu odnowy. Obiekty techniczne są czyszczone już w czasie oddawania ich do eksploatacji. Wówczas usuwa się pozostałości zabezpieczeń antykorozyjnych i transportowych, części opakowań i pokryć ochronnych. Są one czyszczone również podczas użytkowania, (aby zanieczyszczenia nie przedostały się do obiegu smarowania, pomiędzy części współpracujące, powierzchnie styku itp.) oraz obsługi, tzn. w trakcie napraw i remontów. Czyszczenie wykonuje się zgodnie z opracowanymi przepisami technologicznymi regulującymi częstotliwość i zakresy czynności z tym związana oraz środki techniczne, którymi należy się posługiwać.

        Kolejną fazą częściowej odnowy obiektów technicznych jest smarowanie, zapobiegające zużywaniu elementów maszyn oraz zmniejszające straty energetyczne w wyniku obniżenia współczynnika tarcia. Technika smarowania polega na wprowadzeniu we właściwe miejsce odpowiednio dobranego środka smarnego. Podczas eksploatacji przestrzega się zaleceń instrukcji smarowniczych, opracowanych dla każdego obiektu przez producenta i dostarczonych łącznie z dokumentacją techniczno-ruchową.

    Do czynności konserwacyjnych zalicza się również te, których celem jest sprawdzenie stanu technicznego obiektu. Nieprawidłowości wykryte w czasie codziennej obsługi zapobiegają zużywaniu się części, umożliwiają korekcję i przywrócenie obiektu technicznego do normalnej pracy. Stan techniczny obiektu sprawdza się:

•przed rozpoczęciem eksploatacji (komisyjny odbiór obiektu i oddanie go do eksploatacji),

• przed rozpoczęciem i zaraz po zakończeniu pracy (zmianowe przekazywanie obiektu),

• podczas pracy; w znaczeniu eksploatacyjnym określa się te czynności jako procesy obsługi technicznej codziennej i sezonowej.

 

6.    Fazy technologiczne remontu

Oczyszczanie maszyn i urządzeń polega na usunięciu gromadzących się na zewnętrznychi wewnętrznych ich powierzchniach różnego rodzaju zanieczyszczeń. Oczyszczaniu podlegają całe urządzenia i maszyny przed ich demontażem. Po demontażu zwykle wymagane jest oczyszczanie zespołów, podzespołów i poszczególnych części. Dzięki temu jest możliwa ich weryfikacja. Oczyszczanie, zwłaszcza mycie, jest wykonywane również przed montażem i dotyczy zarówno części regenerowanych, jak i nowo wytworzonych.

Demontaż to czynności związane z rozbiórką maszyn i urządzeń na zespoły, a zespołów na części. Niektóre proste urządzenia i maszyny można rozłożyć bezpośrednio na części. Podczas demontażu części zespolone rozdziela się w połączeniach rozłącznych. Niekiedy rozdziela się także połączenia nierozłączne. Demontaż należy wykonać w takim zakresie, aby ujawnić wszystkie miejsca zużycia i uszkodzenia wymagające remontu.

Weryfikacja części polega na określeniu ich zużycia oraz podjęciu decyzji co do ich dalszego użytkowania. Orzeczenia weryfikacyjne określają zakres remontu. Części maszyn uszkodzone lub nie w pełni sprawne oraz bez dostatecznego zapasu trwałości, a błędnie zakwalifikowane przez weryfikatorów jako dobre, zakłócają próby i regulacje po zakończonym remoncie. Takie nieujawnione uszkodzenia skracają okres użytkowania maszyn i urządzeń. Weryfikacja powinna jednak zapobiegać złomowaniu części nadających się jeszcze do wy korzystania lub takich, które będą sprawne po ich regeneracji.

Weryfikacja zespołów może się odbyć przed demontażem lub po odłączeniu zespołu — na oddzielnym stanowisku. Wyniki badań diagnostycznych przed demontażem mają wpływ na to, czy maszyna lub urządzenie zostanie zakwalifikowane do remontu, czy do dalszego użytkowania. Warunkiem prawidłowo przeprowadzonej weryfikacji jest dokładne oczyszczenie części (najczęściej umycie). Ze względu na rodzaj zanieczyszczeń, stosowane środki myjące oraz względy organizacyjne, oczyszczanie może być wieloetapowe.

Naprawa zespołów obejmuje wszystkie czynności przywracające im właściwości użytkowe. Zalicza się do nich rozłączanie, czyszczenie, weryfikację części, diagnostykę zespołu, naprawę i łączenie części.

Regeneracja części to przywracanie właściwości użytkowych częściom zużytym lub uszkodzonym. Może to mieć charakter obróbki kompleksowej, w wyniku której przywraca się częściom wymagany kształt, wymiary i właściwości umożliwiające dalsze ich użytkowanie. W innych przypadkach wystarczy wykonać określoną operację regeneracyjną, np. tulejowania lub obróbkę fragmentu części, ponieważ zużycie przeważnie obejmuje tylko powierzchnie robocze.

Montaż maszyn i urządzeń polega na składaniu części lub zespołów w zespoły wyższego rzędu lub w gotowy obiekt, stosując połączenia zarówno spoczynkowe jak
i ruchowe (rozłączne jak i nierozłączne). Niektóre proste urządzenia i maszyny są składane bezpośrednio z części.

W remontach maszyn szczególne znaczenie mają czynności przygotowania części do montażu. Zalicza się do nich: mycie, czyszczenie, dopasowywanie elementów kojarzonych
i renowacja powłok malarskich.

Główną czynnością montażową jest składanie, w wyniku którego następuje zespolenie podstawowych i pomocniczych baz części łączonych, z zachowaniem wymaganych luzów, wcisków i odległości między osiami. Montaż elementów małych i średnich powinien być łatwy i w zasadzie bez użycia przyrządów, pod warunkiem prawidłowego zorientowania elementów i wykonywania właściwych ruchów. Odpowiednią sztywność połączeń uzyskuje się, gdy części po złożeniu są mocowane. Po montażu wykonuje się regulację i kontrolę oraz inne prace wykańczające.

Badania i odbiór maszyn i urządzeń po remoncie umożliwiają sprawdzenie, czy uzyskano wymaganą zdatność użytkową oraz potwierdzenie zgodności zakresu i jakości robót.

Zebrał i opracował: Czesław Zając   2003 r.;, 2009 r.

 

IV.               Bibliografia

 

- S. LegutkoPodstawy eksploatacji maszyn i urządzeń” Warszawa 2004

- Antoniak J.  „Maszyny górnicze” Wydawnictwo „Śląsk”