Cosa succede quando le apparecchiature meccaniche si guastano? Dall'usura ai guasti improvvisi, la comprensione di questi guasti è fondamentale per mantenere l'efficienza e la sicurezza. Questo articolo approfondisce le cause, i criteri di giudizio e le classificazioni dei guasti meccanici, fornendo indicazioni sul loro impatto sulle operazioni e su come gestirli in modo efficace. Leggendolo, si acquisiranno le conoscenze necessarie per identificare i potenziali problemi prima che diventino costosi, garantendo il funzionamento regolare e sicuro dei macchinari.
Nel corso dell'utilizzo di un'apparecchiatura meccanica, è inevitabile che si verifichino usura, rottura, corrosione, fatica, deformazione, invecchiamento e altre situazioni che causano il degrado delle prestazioni dell'apparecchiatura e la perdita delle funzioni specificate o addirittura delle capacità produttive.
Questo fenomeno di degrado delle prestazioni dell'apparecchiatura e di perdita di funzioni specifiche si chiama "guasto" o "malfunzionamento".
In generale, "guasto" e "malfunzionamento" sono sinonimi. Tuttavia, in senso stretto, secondo la norma GB 3187-1994, "il malfunzionamento si riferisce al prodotto che perde la sua funzione specificata, spesso indicato come guasto per i prodotti riparabili".
Il significato di fallimento è stato chiarito in precedenza, tuttavia il fallimento non può essere determinato solo da una sensazione intuitiva e deve basarsi su alcuni criteri di giudizio.
In primo luogo, è necessario chiarire quale sia la "funzione specificata" che il prodotto mantiene, o in che misura la perdita della funzione del prodotto sia considerata un fallimento.
Alcune funzioni specificate sono molto chiare e non danno adito a interpretazioni diverse, come il danneggiamento del cilindro del motore che costringe a fermarsi per le riparazioni.
A volte è difficile determinare la funzione specificata, soprattutto quando il guasto si forma a causa di una funzione gradualmente decrescente; ad esempio, se l'usura del motore supera un certo limite, si aggraverà l'usura, causando una riduzione della potenza e un aumento del consumo di carburante; quando si verifica questa situazione, si può considerare un guasto.
Tuttavia, è difficile determinare il limite di usura durante l'uso, come nel caso del motore citato in precedenza: se il carico viene ridotto, l'olio di lubrificazione viene aumentato, un motore con una certa usura può ancora continuare a malapena a essere utilizzato e potrebbe non essere considerato un guasto, il che richiede la definizione di standard in anticipo.
In secondo luogo, nel determinare se si tratta di un guasto, è necessario analizzarne anche le conseguenze, soprattutto per verificare se il guasto influisce sulla produzione del prodotto e sulla sicurezza delle attrezzature e delle persone.
Oltre a utilizzare qualsiasi non conformità con i limiti consentiti specificati nei parametri tecnici come criterio di giudizio per il fallimento, dobbiamo anche considerare se si verificheranno conseguenze inaccettabili del fallimento se il lavoro continua in questo stato.
Pertanto, quando si giudica il fallimento di un prodotto, non dipende solo dalla "funzione specificata" del prodotto, ma è necessario considerare anche le conseguenze del fallimento.
In generale, il guasto di un prodotto si riferisce a: in condizioni specifiche, non è in grado di completare le funzioni specificate; in condizioni specifiche, uno o più parametri di prestazione non possono essere mantenuti entro i limiti superiori e inferiori specificati; quando il prodotto lavora all'interno dell'intervallo di sollecitazioni specificato, provoca varie cricche, perdite, usura, ruggine, danni e altri stati in parti o componenti meccanici.
Prodotti diversi hanno standard di valutazione dei guasti diversi e il punto di partenza del lavoro di ricerca è diverso, quindi anche i guasti definiti sono diversi ed è difficile unificarli. Tuttavia, all'interno dello stesso reparto utente, dovrebbero esistere standard unificati.
In conclusione, nel determinare i criteri di valutazione dei guasti, occorre seguire i seguenti principi: non può perdere la sua funzione in condizioni d'uso; i criteri di giudizio dei guasti "si determinano in base alle prestazioni accettabili"; i diversi prodotti possono essere misurati in base ai principali indicatori di prestazione del prodotto.
Secondo la norma GB 3187-82, la modalità di guasto si riferisce alla "manifestazione del guasto del prodotto (malfunzionamento)".
Le modalità di guasto si ottengono attraverso i sensi umani o gli strumenti di misura.
Quando si fa una ricerca generale sul guasto del prodotto, spesso si parte dal fenomeno del guasto e poi si scopre la causa del guasto attraverso il fenomeno, quindi è necessario chiarire le modalità di guasto del prodotto a vari livelli funzionali.
Le modalità di guasto delle apparecchiature meccaniche e dei loro componenti possono essere suddivise grossolanamente nelle seguenti categorie:
Nella gestione della manutenzione delle apparecchiature meccaniche e nell'analisi dei guasti, è fondamentale comprendere e padroneggiare le classificazioni dei guasti. Questo aiuterà a chiarire i concetti fisici dei vari guasti e ad affrontarli in modo sistematico.
I metodi di classificazione dei guasti variano in base agli obiettivi della ricerca.
1) In base alla natura delle faglie, si dividono in faglie naturali e faglie indotte dall'uomo.
I guasti indotti dall'uomo sono causati da azioni intenzionali o non intenzionali degli utenti della macchina.
2) In base alla posizione dei guasti, essi vengono classificati in guasti globali e localizzati.
La maggior parte dei difetti si verifica nelle parti più deboli del prodotto, che devono essere rinforzate o modificate strutturalmente.
3) In base alla tempistica dei guasti, vengono classificati in periodo di rodaggio, periodo di utilizzo normale e periodo di usura.
Durante il ciclo di vita del prodotto, la probabilità che si verifichino guasti è soprattutto durante il periodo di usura.
4) In base al tasso di occorrenza dei guasti, i guasti vengono suddivisi in guasti improvvisi e progressivi.
I guasti improvvisi sono caratterizzati dall'assenza di segni rilevabili prima del guasto del componente. Ad esempio, i componenti possono sviluppare cricche da deformazione termica a causa dell'interruzione della lubrificazione, oppure possono verificarsi rotture di componenti a causa di un uso improprio della macchina o di un sovraccarico. I guasti improvvisi derivano da vari fattori avversi e da influenze esterne inaspettate e il loro verificarsi è imprevedibile e non legato al tempo di utilizzo.
I guasti progressivi, invece, sono il risultato del graduale deterioramento di alcune parti della macchina, che porta i loro parametri di prestazione a superare l'intervallo consentito. La maggior parte dei guasti delle apparecchiature meccaniche rientra in questa categoria. Le cause di questi guasti sono strettamente legate all'usura del materiale del prodotto, alla corrosione, alla fatica e al creep. Questi guasti si verificano nelle ultime fasi della durata di vita effettiva di un componente, durante il periodo di usura, e possono essere prevenuti. La probabilità che tali guasti si verifichino è legata al tempo di funzionamento della macchina.
Esiste una connessione tra guasti improvvisi e progressivi. Si può dire che tutti i guasti sono progressivi, poiché i cambiamenti nelle cose seguono un processo che va dal cambiamento quantitativo al cambiamento qualitativo.
5) I guasti vengono classificati in guasti non correlati e correlati in base alla loro correlazione.
I guasti non correlati sono quelli che non sono causati dal guasto di altre parti della macchina. I guasti correlati, invece, sono quelli causati dal guasto di altri componenti.
Ad esempio, l'adesione di un cuscinetto dell'albero motore in un motore a causa di un'interruzione dell'alimentazione dell'olio è un guasto correlato. Tuttavia, se un guasto nel meccanismo di fasatura delle valvole del motore non è correlato a un guasto nei componenti della trasmissione, viene classificato come guasto non correlato.
6) In base alle caratteristiche esterne, i guasti vengono suddivisi in visibili e nascosti.
I guasti visibili sono quelli osservabili a occhio nudo, come le perdite di olio o di acqua. Al contrario, i guasti nascosti sono quelli non facilmente visibili, come la rottura di una valvola del motore.
7) La gravità dei guasti è suddivisa in guasti completi e parziali.
La gravità di un guasto si misura in base alla possibilità di continuare a utilizzare il prodotto. Un guasto completo implica che le prestazioni del prodotto hanno superato un certo limite, causando la perdita totale della funzione designata. Un guasto parziale indica che le prestazioni del prodotto hanno superato un certo limite, ma non hanno perso completamente la funzione specificata.
8) I guasti sono classificati in quelli causati dalla progettazione, dal processo di produzione e dall'utilizzo.
Le ragioni di questi difetti sono da ricercare in errori di progettazione o di calcolo che determinano un'irragionevole struttura del prodottoCalcoli di resistenza o metodi di prova inadeguati, qualità del materiale inferiore alla norma, metodi di lavorazione inadeguati, precisione delle attrezzature di lavorazione inadeguata, assemblaggio non conforme ai requisiti tecnici, mancato rispetto delle procedure operative durante l'uso o mancata esecuzione di manutenzione, trasporto o stoccaggio secondo i requisiti tecnici.
9) In base alle conseguenze, i guasti possono essere classificati come fatali, gravi, generali e minori.
La gravità delle conseguenze di un guasto si riferisce principalmente al suo impatto sul gruppo, sul sistema, sulla macchina e sulla sicurezza delle persone. I guasti fatali mettono in pericolo l'apparecchiatura e la sicurezza delle persone, causano la rottamazione di parti importanti, comportano una perdita economica significativa o causano gravi danni all'ambiente circostante.
I guasti gravi possono causare gravi danni ai componenti principali, compromettere la sicurezza della produzione e non possono essere eliminati in breve tempo anche con parti sostituibili.
I guasti generici causano un calo delle prestazioni dell'apparecchiatura, ma non comportano gravi danni ai componenti principali e possono essere eliminati sostituendo le parti consumabili in breve tempo.
I guasti minori in genere non causano un calo delle prestazioni dell'apparecchiatura, non richiedono la sostituzione di parti e possono essere facilmente eliminati.
10) In base alle conseguenze, i guasti possono essere classificati in funzionali e parametrici.
I guasti funzionali sono quelli che impediscono al prodotto di svolgere la sua funzione, come ad esempio un riduttore che non ruota e non trasmette potenza, un motore che non si avvia o una pompa dell'olio che non fornisce olio.
I guasti dei parametri sono quelli che causano il superamento dei limiti consentiti dei parametri o delle caratteristiche del prodotto, come ad esempio il danneggiamento della precisione di lavorazione di una macchina o il mancato raggiungimento della velocità massima.
Quando si esegue un'analisi qualitativa o quantitativa dei guasti, è essenziale definire in anticipo i livelli di guasto. Solo così è possibile valutare l'impatto e le conseguenze di ciascuna modalità di guasto sul sistema.
In effetti, la classificazione dei livelli di guasto si basa essenzialmente sul principio dell'effetto delle conseguenze del guasto sul sistema. I guasti fatali sono tipicamente classificati come guasti di livello I, i guasti gravi come livello II, i guasti generali come livello III e i guasti minori come livello IV.
I fattori considerati nella classificazione dei livelli di guasto sono i seguenti:
In sintesi, la classificazione dei livelli di guasto deve tenere conto di fattori quali prestazioni, costi, ciclo, sicurezza, ecc. Questi includono l'impatto complessivo del guasto di un componente sulla sicurezza personale, sul completamento del compito, sulla perdita economica e su altri aspetti.
In qualità di fondatore di MachineMFG, ho dedicato oltre un decennio della mia carriera al settore della lavorazione dei metalli. La mia vasta esperienza mi ha permesso di diventare un esperto nei campi della fabbricazione di lamiere, della lavorazione, dell'ingegneria meccanica e delle macchine utensili per metalli. Penso, leggo e scrivo costantemente su questi argomenti, cercando di essere sempre all'avanguardia nel mio campo. Lasciate che le mie conoscenze e la mia esperienza siano una risorsa per la vostra azienda.
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