Was passiert, wenn Ihre mechanische Ausrüstung ausfällt? Von Verschleiß bis hin zu plötzlichen Ausfällen - das Verständnis dieser Ausfälle ist entscheidend für die Aufrechterhaltung von Effizienz und Sicherheit. Dieser Artikel befasst sich mit den Ursachen, Beurteilungskriterien und Klassifizierungen mechanischer Ausfälle und bietet Einblicke in die Auswirkungen auf den Betrieb und den effektiven Umgang mit ihnen. Durch die Lektüre erhalten Sie das nötige Wissen, um potenzielle Probleme zu erkennen, bevor sie sich zu kostspieligen Problemen entwickeln, und so einen reibungslosen und sicheren Betrieb Ihrer Maschinen zu gewährleisten.
Im Laufe der Nutzung mechanischer Geräte ist es unvermeidlich, dass Verschleiß, Bruch, Korrosion, Ermüdung, Verformung, Alterung und andere Situationen auftreten, die dazu führen, dass die Leistung der Geräte nachlässt und sie ihre spezifizierten Funktionen oder sogar ihre Produktionsfähigkeit verlieren.
Dieses Phänomen der Verschlechterung der Geräteleistung und des Verlusts bestimmter Funktionen wird als "Ausfall" oder "Fehlfunktion" bezeichnet.
Im Allgemeinen werden die Begriffe "Ausfall" und "Fehlfunktion" synonym verwendet. Streng genommen bezieht sich jedoch nach GB 3187-1994 "Fehlfunktion" auf den Verlust der spezifizierten Funktion des Produkts, was bei reparierbaren Produkten oft als "Ausfall" bezeichnet wird.
Die Bedeutung des Scheiterns wurde oben bereits erläutert, doch kann das Scheitern nicht allein durch ein intuitives Gefühl bestimmt werden, sondern muss auf bestimmten Beurteilungskriterien beruhen.
Erstens muss geklärt werden, was die "spezifizierte Funktion" ist, die das Produkt aufrechterhält, oder inwieweit der Verlust der Produktfunktion als Fehler angesehen wird.
Einige angegebene Funktionen sind sehr eindeutig und werden nicht zu unterschiedlichen Auffassungen führen, wie z. B. ein Motorzylinderschaden, der einen Stopp für eine Reparatur erforderlich macht.
Manchmal ist es schwierig, die spezifizierte Funktion zu bestimmen, vor allem, wenn das Versagen aufgrund einer allmählich abnehmenden Funktion auftritt. Wenn beispielsweise der Motorverschleiß einen bestimmten Grenzwert überschreitet, verschlimmert sich der Verschleiß, die Leistung nimmt ab, der Kraftstoffverbrauch steigt, und wenn diese Situation eintritt, kann sie als Versagen betrachtet werden.
Es ist jedoch schwierig, die Grenze des Verschleißes im Betrieb zu bestimmen, wie bei dem oben erwähnten Motor, wenn die Last verringert und das Schmieröl erhöht wird, kann ein Motor mit einem bestimmten Verschleiß gerade noch weiter verwendet werden und darf nicht als Ausfall betrachtet werden, was die Festlegung von Normen im Voraus erfordert.
Zweitens müssen bei der Feststellung, ob es sich um ein Versagen handelt, auch die Folgen des Versagens analysiert werden, vor allem um festzustellen, ob das Versagen die Produktherstellung und die Sicherheit von Geräten und Personen beeinträchtigt.
Als Beurteilungskriterium für ein Versagen wird nicht nur die Nichteinhaltung der festgelegten zulässigen Grenzwerte in den technischen Parametern herangezogen, sondern es muss auch geprüft werden, ob unannehmbare Versagensfolgen eintreten, wenn die Arbeiten in diesem Zustand fortgesetzt werden.
Bei der Beurteilung von Produktfehlern kommt es daher nicht nur auf die "spezifizierte Funktion" des Produkts an, sondern es müssen auch die Folgen des Fehlers berücksichtigt werden.
Im Allgemeinen bedeutet Produktversagen, dass das Produkt unter bestimmten Bedingungen die angegebenen Funktionen nicht erfüllen kann; dass ein oder mehrere Leistungsparameter unter bestimmten Bedingungen nicht innerhalb der angegebenen Ober- und Untergrenzen gehalten werden können; dass das Produkt, wenn es innerhalb des angegebenen Belastungsbereichs arbeitet, verschiedene Risse, Lecks, Verschleiß, Rost, Schäden und andere Zustände in mechanischen Teilen oder Komponenten verursacht.
Verschiedene Produkte haben unterschiedliche Standards für die Fehlerbeurteilung, und der Ausgangspunkt der Forschungsarbeit ist unterschiedlich, so dass auch die definierten Fehler unterschiedlich sind und es schwierig ist, sie zu vereinheitlichen. Innerhalb ein und derselben Benutzerabteilung sollten jedoch einheitliche Standards gelten.
Abschließend ist zu sagen, dass bei der Festlegung von Kriterien für die Fehlerbeurteilung die folgenden Grundsätze beachtet werden sollten: Die Funktion darf unter Einsatzbedingungen nicht beeinträchtigt werden; die Kriterien für die Fehlerbeurteilung werden anhand der akzeptablen Leistung festgelegt; verschiedene Produkte können anhand der wichtigsten Leistungsindikatoren des Produkts gemessen werden.
Nach GB 3187-82 bezieht sich der Fehlermodus auf die "Erscheinungsform des Produktausfalls (Fehlfunktion)".
Fehlermöglichkeiten werden durch menschliche Sinne oder Messinstrumente ermittelt.
Bei der Erforschung von Produktfehlern geht man im Allgemeinen vom Phänomen des Produktfehlers aus, um dann über das Phänomen die Ursache des Fehlers zu ermitteln.
Die Ausfallarten von mechanischen Geräten und ihren Komponenten lassen sich grob in folgende Kategorien einteilen:
Bei der Instandhaltung und Fehleranalyse von Maschinen und Anlagen ist es wichtig, die Klassifizierung von Fehlern zu verstehen und zu beherrschen. Dies wird dazu beitragen, die physikalischen Konzepte der verschiedenen Fehler zu klären und sie systematisch anzugehen.
Die Methoden der Fehlerklassifizierung variieren je nach den Forschungszielen.
1) Je nach Art der Verwerfungen werden sie in natürliche und vom Menschen verursachte Verwerfungen unterteilt.
Vom Menschen verursachte Fehler werden entweder durch absichtliche oder unabsichtliche Handlungen der Maschinenbenutzer verursacht.
2) Anhand der Lage der Fehler werden sie in allgemeine und lokale Fehler unterteilt.
Die meisten Fehler treten an den schwächsten Stellen des Produkts auf, und diese Bereiche sollten verstärkt oder strukturell verändert werden.
3) Je nach Zeitpunkt der Fehler werden sie in Einfahrzeit, normale Nutzungszeit und Abnutzungszeit unterteilt.
Während des gesamten Lebenszyklus eines Produkts ist die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Fehlern vor allem während der Verschleißphase gegeben.
4) Je nach der Häufigkeit des Auftretens von Fehlern werden diese in plötzliche und progressive Fehler unterteilt.
Plötzliche Fehler sind dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Versagen eines Bauteils keine erkennbaren Anzeichen vorhanden sind. Beispielsweise können Teile aufgrund von unterbrochener Schmierung Risse durch Wärmeverformung entwickeln, oder es kann zu Bauteilbrüchen aufgrund von unsachgemäßem Maschineneinsatz oder Überlastung kommen. Plötzliche Fehler sind auf verschiedene ungünstige Faktoren und unerwartete äußere Einflüsse zurückzuführen, und ihr Auftreten ist unvorhersehbar und hängt nicht von der Nutzungsdauer ab.
Progressive Fehler hingegen entstehen durch die allmähliche Verschlechterung bestimmter Maschinenteile, so dass deren Leistungsparameter den zulässigen Bereich überschreiten. Die meisten Fehler bei mechanischen Anlagen fallen in diese Kategorie. Die Ursachen dieser Fehler stehen in engem Zusammenhang mit Materialverschleiß, Korrosion, Ermüdung und Kriechverhalten. Diese Fehler treten in den späteren Phasen der effektiven Lebensdauer eines Bauteils auf, während der Verschleißphase, und können verhindert werden. Die Wahrscheinlichkeit des Auftretens solcher Fehler hängt mit der Betriebsdauer der Maschine zusammen.
Es besteht ein Zusammenhang zwischen plötzlichen und progressiven Fehlern. Man kann sagen, dass alle Fehler progressiv sind, da die Veränderungen in den Dingen einem Prozess folgen, der von quantitativen Veränderungen zu qualitativen Veränderungen führt.
5) Die Fehler werden auf der Grundlage ihrer Korrelation in nicht verwandte und verwandte Fehler kategorisiert.
Unverbundene Fehler sind solche, die nicht durch das Versagen anderer Teile der Maschine verursacht werden. Im Gegensatz dazu sind zusammenhängende Fehler solche, die durch den Ausfall anderer Komponenten verursacht werden.
So ist beispielsweise das Verkleben eines Kurbelwellenlagers in einem Motor aufgrund einer Störung der Ölversorgung ein zusammenhängender Fehler. Wenn jedoch ein Fehler im Ventilsteuerungsmechanismus des Motors in keinem Zusammenhang mit einem Fehler in den Getriebekomponenten steht, wird er als nicht zusammenhängender Fehler eingestuft.
6) Anhand der äußeren Merkmale werden die Fehler in sichtbare und verborgene Fehler unterteilt.
Sichtbare Mängel sind solche, die mit bloßem Auge erkennbar sind, wie z. B. Öl- oder Wasserlecks. Versteckte Mängel sind dagegen solche, die nicht leicht zu erkennen sind, wie z. B. ein defektes Motorventil.
7) Die Fehlerschwere wird in vollständige und partielle Fehler unterteilt.
Der Schweregrad eines Fehlers wird an der Möglichkeit gemessen, das Produkt weiter zu verwenden. Ein vollständiger Fehler bedeutet, dass die Leistung des Produkts einen bestimmten Grenzwert überschritten hat, was zu einem vollständigen Verlust der vorgesehenen Funktion führt. Ein teilweiser Fehler bedeutet, dass die Leistung des Produkts einen bestimmten Grenzwert überschritten hat, es aber seine vorgesehene Funktion nicht vollständig verloren hat.
8) Die Fehler werden unterteilt in solche, die durch die Konstruktion, den Produktionsprozess und die Nutzung verursacht werden.
Gründe für diese Fehler sind Konstruktions- oder Berechnungsfehler, die zu einer unangemessenen ProduktstrukturUngeeignete Festigkeitsberechnungen oder Prüfverfahren, mangelhafte Materialqualität, ungeeignete Bearbeitungsmethoden, unzureichende Präzision der Bearbeitungsgeräte, Montage, die nicht den technischen Anforderungen entspricht, Nichteinhaltung von Betriebsverfahren während der Verwendung oder nicht den technischen Anforderungen entsprechende Wartung, Transport oder Lagerung.
9) Anhand der Folgen können Fehler in tödliche, schwere, allgemeine und leichte Fehler eingeteilt werden.
Die Schwere der Folgen eines Fehlers bezieht sich in erster Linie auf die Auswirkungen auf die Baugruppe, die Anlage, die Maschine und die persönliche Sicherheit. Fatale Fehler gefährden die Ausrüstung und die Sicherheit von Personen, führen zur Verschrottung wichtiger Teile, haben erhebliche wirtschaftliche Verluste zur Folge oder verursachen schwere Umweltschäden.
Schwerwiegende Fehler können zu schweren Schäden an den Hauptkomponenten führen, die Produktionssicherheit beeinträchtigen und auch mit austauschbaren Teilen nicht in kurzer Zeit behoben werden können.
Allgemeine Fehler führen zu einem Leistungsabfall der Geräte, haben aber keine schwerwiegenden Schäden an den Hauptkomponenten zur Folge und können durch den Austausch von Verschleißteilen in kurzer Zeit behoben werden.
Geringfügige Fehler führen in der Regel nicht zu einem Leistungsabfall der Geräte, erfordern keinen Austausch von Teilen und können leicht behoben werden.
10) Anhand der Folgen können Fehler auch in Funktions- und Parameterfehler eingeteilt werden.
Funktionsfehler sind solche, die das Produkt daran hindern, seine Funktion zu erfüllen, wie z. B. ein Getriebe, das sich nicht dreht und keine Kraft überträgt, ein Motor, der nicht anspringt, oder eine Ölpumpe, die kein Öl liefert.
Parameterfehler sind solche, die dazu führen, dass die Parameter oder Merkmale des Produkts die zulässigen Grenzen überschreiten, wie z. B. eine Maschine, die ihre Bearbeitungsgenauigkeit beschädigt oder ihre Höchstgeschwindigkeit nicht erreicht.
Bei der Durchführung einer qualitativen oder quantitativen Analyse von Fehlern ist es unerlässlich, die Fehlerebenen im Voraus zu definieren. Nur so lassen sich die Auswirkungen und Folgen der einzelnen Fehlerarten auf das System beurteilen.
Die Klassifizierung der Fehlerstufen beruht im Wesentlichen auf dem Prinzip der Auswirkungen der Fehlerfolgen auf das System. Tödliche Ausfälle werden in der Regel als Stufe I eingestuft, schwere Ausfälle als Stufe II, allgemeine Ausfälle als Stufe III und geringfügige Ausfälle als Stufe IV.
Die Faktoren, die bei der Klassifizierung der Fehlerstufen berücksichtigt werden, sind die folgenden:
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass bei der Klassifizierung der Fehlerstufen Faktoren wie Leistung, Kosten, Zyklus, Sicherheit usw. berücksichtigt werden sollten. Dazu gehören die umfassenden Auswirkungen von Komponentenausfällen auf die persönliche Sicherheit, die Erfüllung von Aufgaben, wirtschaftliche Verluste und andere Aspekte.
Als Gründer von MachineMFG habe ich mehr als ein Jahrzehnt meiner Karriere der metallverarbeitenden Industrie gewidmet. Meine umfangreiche Erfahrung hat es mir ermöglicht, ein Experte auf den Gebieten der Blechverarbeitung, der maschinellen Bearbeitung, des Maschinenbaus und der Werkzeugmaschinen für Metalle zu werden. Ich denke, lese und schreibe ständig über diese Themen und bin stets bestrebt, in meinem Bereich an vorderster Front zu bleiben. Lassen Sie mein Wissen und meine Erfahrung zu einem Gewinn für Ihr Unternehmen werden.
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