기계 장비 고장: 개념 및 판단 기준

I. 실패의 정의

기계 장비를 사용하는 과정에서 마모, 파손, 부식, 피로, 변형, 노화 및 기타 상황이 발생하여 장비 성능이 저하되고 지정된 기능 또는 생산 능력을 상실하는 것은 불가피합니다.

장비의 성능이 저하되고 특정 기능이 손실되는 이러한 현상을 '고장' 또는 '오작동'이라고 합니다.

일반적으로 '고장'과 '오작동'은 동의어입니다. 그러나 엄밀히 말하면 GB 3187-1994에 따르면 "오작동은 제품이 지정된 기능을 상실하는 것을 말하며, 수리 가능한 제품의 경우 종종 고장이라고도 합니다."

II. 실패 판단 기준

위에서 실패의 의미를 명확히 설명했지만, 실패는 직관적인 느낌만으로 판단할 수 없으며 일정한 판단 기준에 따라 판단해야 합니다.

첫째, 제품이 유지하는 '특정 기능'이 무엇인지, 제품 기능의 상실을 어느 정도까지 고장으로 간주할 것인지 명확히 할 필요가 있습니다.

일부 지정된 기능은 매우 명확하며 수리를 위해 엔진 실린더가 손상되어 차량이 강제로 정지되는 것과 같이 다른 이해가 발생하지 않습니다.

예를 들어 엔진 마모가 일정 한계를 초과하면 마모를 악화시키고 출력 감소를 유발하며 연료 소비율을 증가시키는 등 점차적으로 기능이 저하되어 고장이 발생하는 경우와 같이 지정된 기능을 결정하기 어려운 경우가 있으며 이러한 상황이 발생하면 고장으로 간주 될 수 있습니다.

그러나 앞서 언급한 엔진 상황과 같이 사용 중 마모 한계를 판단하기 어렵고, 부하를 줄이고 윤활유를 늘리면 마모가 어느 정도 있는 엔진도 간신히 계속 사용할 수 있으며 고장으로 간주되지 않을 수 있으므로 사전에 기준을 설정해야 합니다.

둘째, 장애 여부를 판단할 때는 장애가 제품 생산과 장비 및 개인 안전에 영향을 미치는지 여부를 중심으로 장애의 결과도 분석해야 합니다.

기술 파라미터에서 지정된 허용 한계를 준수하지 않는 것을 실패의 판단 기준으로 삼는 것 외에도, 이러한 상태에서 작업을 계속할 경우 허용할 수 없는 실패 결과가 발생할지 여부도 고려해야 합니다.

따라서 제품 장애를 판단할 때는 제품의 '지정된 기능'에 따라 달라질 뿐만 아니라 장애로 인한 결과도 고려해야 합니다.

일반적으로 제품 고장이란 △지정된 조건에서 지정된 기능을 완료할 수 없음 △지정된 조건에서 하나 또는 여러 성능 매개 변수가 지정된 상한 및 하한 내에서 유지되지 않음 △제품이 지정된 스트레스 범위 내에서 작동할 때 기계 부품 또는 구성 요소에 다양한 균열, 누수, 마모, 녹, 손상 및 기타 상태를 유발하는 것을 말합니다.

제품마다 장애 판단 기준이 다르고, 연구 작업의 시작점이 다르기 때문에 정의된 장애도 달라 통일하기 어렵습니다. 하지만 같은 사용자 부서 내에서는 통일된 기준이 있어야 합니다.

결론적으로, 고장 판단 기준을 결정할 때 다음 원칙을 따라야 합니다: 사용 조건에서 기능을 잃을 수 없음; 고장 판단 기준은 "허용 가능한 성능에 따라 결정"; 제품의 주요 성능 지표에 따라 다른 제품을 측정 할 수 있습니다.

III. 기계 장비 고장 수준 분류

1. 실패 모드

GB 3187-82에 따르면 고장 모드는 "제품 고장(오작동)의 징후"를 의미합니다.

고장 모드는 사람의 감각이나 측정 기기를 통해 얻을 수 있습니다.

일반적으로 제품 고장을 연구할 때는 제품 고장 현상에서 시작하여 현상을 통해 고장 원인을 찾는 경우가 많으므로 다양한 기능 수준에서 제품의 고장 모드를 명확히 할 필요가 있습니다.

기계 장비와 그 구성품의 고장 모드는 크게 다음과 같은 범주로 나눌 수 있습니다:

• 손상 유형 - 파손, 균열, 균열, 소결 고장, 단락, 굽힘, 과도한 변형, 구멍 부식, 용융.
• 열화 유형 - 노화, 열화, 절연 열화, 유질 열화, 박리, 부식, 조기 마모.
• 느슨한 유형 - 느슨해짐, 떨어짐, 납땜 제거.
• 부적절한 유형 - 부적절한 간격, 부적절한 흐름, 부적절한 압력, 부적절한 스트로크, 부적절한 소리, 부적절한 조명.
• 막힘 및 누수 유형 - 막힘, 접착, 오염, 매끄럽지 않음, 기름 누출, 기름 누출, 공기 누출, 누수 등. 막힘, 접착, 오염, 매끄럽지 않음, 기름 누출, 공기 누출, 누수.
• 전체 기계 및 하위 시스템 - 불안정한 성능, 비정상적인 기능, 기능 고장, 시동 어려움, 연료 공급 부족, 불안정한 공회전 속도, 전체 조립 소음, 브레이크 편차.

2. 결함 분류

기계 장비 유지보수 및 고장 분석을 관리할 때는 결함의 분류를 이해하고 숙달하는 것이 중요합니다. 이를 통해 다양한 결함의 물리적 개념을 명확히 하고 체계적으로 문제를 해결할 수 있습니다.

결함 분류 방법은 연구 목적에 따라 다릅니다.

1) 단층의 성격에 따라 자연 단층과 인위적 단층으로 나뉩니다.

사람이 유발한 오류는 기계 사용자의 의도적이거나 의도하지 않은 행동으로 인해 발생합니다.

2) 단층의 위치에 따라 전체 단층과 국부 단층으로 분류합니다.

대부분의 결함은 제품의 가장 약한 부분에서 발생하며, 이러한 부분은 보강하거나 구조적으로 수정해야 합니다.

3) 고장 발생 시점에 따라 침입 기간, 정상 사용 기간, 마모 기간으로 분류합니다.

제품 수명 주기 동안 결함이 발생할 확률은 대부분 마모 기간에 발생합니다.

4) 장애 발생률에 따라 장애는 갑작스러운 장애와 점진적인 장애로 나뉩니다.

갑작스러운 결함은 부품 고장 전에 감지할 수 있는 징후가 없다는 특징이 있습니다. 예를 들어, 윤활 중단으로 인해 부품에 열 변형 균열이 발생하거나 부적절한 기계 사용 또는 과부하로 인해 부품 파손이 발생할 수 있습니다. 갑작스러운 고장은 다양한 부작용과 예기치 않은 외부 영향으로 인해 발생하며, 그 발생은 예측할 수 없고 사용 시간과 무관합니다.

반면에 점진적 결함은 특정 기계 부품의 점진적인 성능 저하로 인해 성능 매개변수가 허용 범위를 초과하여 발생하는 결함입니다. 대부분의 기계 장비 결함이 이 범주에 속합니다. 이러한 결함의 원인은 제품 재료의 마모, 부식, 피로, 크리프와 밀접한 관련이 있습니다. 이러한 결함은 구성 요소의 유효 수명 후반부, 마모 기간 동안 발생하며 예방할 수 있습니다. 이러한 결함의 발생 확률은 기계의 작동 시간과 관련이 있습니다.

갑작스러운 결함과 점진적인 결함 사이에는 연관성이 있습니다. 사물의 변화는 양적 변화에서 질적 변화로 이어지는 과정을 따르기 때문에 모든 결함은 점진적이라고 할 수 있습니다.

5) 결함은 상관관계에 따라 관련 없는 결함과 관련 있는 결함으로 분류됩니다.

관련 없는 결함은 기계의 다른 부품의 고장으로 인해 발생하지 않은 결함을 말합니다. 반면 관련 결함은 다른 구성 요소의 고장으로 인해 발생하는 결함입니다.

예를 들어, 오일 공급 장애로 인한 엔진의 크랭크 샤프트 베어링 접착은 관련 결함입니다. 그러나 엔진의 밸브 타이밍 메커니즘의 결함이 변속기 구성품의 결함과 관련이 없는 경우 관련 없는 결함으로 분류됩니다.

6) 외부 특성에 따라 결함은 보이는 결함과 숨겨진 결함으로 나뉩니다.

눈에 보이는 결함은 기름이나 물이 새는 것과 같이 육안으로 관찰할 수 있는 결함입니다. 반대로 보이지 않는 결함은 엔진 밸브 고장처럼 쉽게 눈에 띄지 않는 결함입니다.

7) 장애 심각도는 전체 장애와 부분 장애로 구분됩니다.

결함의 심각도는 제품을 계속 사용할 수 있는 가능성으로 측정됩니다. 완전 결함은 제품의 성능이 특정 한계를 초과하여 지정된 기능을 완전히 상실했음을 의미합니다. 부분 결함은 제품의 성능이 특정 한계를 초과했지만 지정된 기능을 완전히 상실하지는 않았음을 나타냅니다.

8) 결함은 설계, 생산 공정 및 사용으로 인한 결함으로 분류됩니다.

이러한 결함의 원인으로는 설계 또는 계산 오류로 인한 불합리한 제품 구조부적절한 강도 계산 또는 시험 방법, 표준 이하의 재료 품질, 부적절한 가공 방법, 부적절한 가공 장비 정밀도, 기술 요구 사항을 충족하지 못하는 조립, 사용 중 작동 절차를 준수하지 않거나 기술 요구 사항에 따라 유지 보수, 운송 또는 보관을 수행하지 않은 경우.

9) 결과에 따라 결함은 치명적, 심각한, 일반, 경미한 결함으로 분류할 수 있습니다.

결함의 결과의 심각성은 주로 조립, 시스템, 기계 및 개인 안전에 미치는 영향을 나타냅니다. 치명적인 결함은 장비와 개인의 안전을 위협하고, 주요 부품을 폐기해야 하며, 상당한 경제적 손실을 초래하거나 주변 환경에 심각한 해를 끼칩니다.

심각한 결함은 주요 구성 요소에 심각한 손상을 초래하고 생산 안전에 영향을 미칠 수 있으며 교체 가능한 부품으로도 단시간에 제거할 수 없습니다.

일반적인 결함은 장비 성능 저하를 유발하지만 주요 구성 요소에 심각한 손상을 초래하지 않으며 단시간 내에 소모품을 교체하여 제거할 수 있습니다.

경미한 결함은 일반적으로 장비 성능 저하를 일으키지 않고 부품 교체가 필요하지 않으며 쉽게 제거할 수 있습니다.

10) 결과에 따라 오류는 기능 오류와 매개변수 오류로 분류할 수도 있습니다.

기능적 결함이란 감속기가 회전하여 동력을 전달하지 못하거나 엔진이 시동되지 않거나 오일 펌프가 오일을 공급하지 못하는 등 제품이 제 기능을 수행하지 못하는 것을 말합니다.

매개변수 오류는 기계의 가공 정밀도가 손상되거나 최대 속도에 도달하지 못하는 등 제품의 매개변수 또는 특성이 허용 한계를 초과하는 오류를 말합니다.

3. 실패 수준 분류

장애에 대한 정성적 또는 정량적 분석을 수행할 때는 장애 수준을 미리 정의하는 것이 필수적입니다. 그래야만 각 장애 모드가 시스템에 미치는 영향과 결과를 판단할 수 있습니다.

사실 장애 수준을 분류하는 것은 본질적으로 장애 결과가 시스템에 미치는 영향의 원칙을 적용하는 것입니다. 치명적인 장애는 일반적으로 레벨 1 장애, 심각한 장애는 레벨 2, 일반적인 장애는 레벨 3, 경미한 장애는 레벨 4로 분류합니다.

장애 수준을 분류할 때 고려하는 요소는 다음과 같습니다:

1. 구성 요소 고장으로 인한 근로자 또는 대중의 부상 또는 사망 정도.
2. 구성 요소 오류로 인한 제품 자체의 손상.
3. 구성 요소 고장 후 장비가 기본 기능을 수행하지 못하거나 작업을 수행할 수 없는 상태, 즉 지정된 기능을 완료하는 데 미치는 영향의 정도입니다.
4. 구성 요소 장애 후 기능을 복구하는 데 필요한 비용, 인건비 및 다운타임, 즉 수리의 난이도와 기간입니다.
5. 구성 요소 장애 후 장비 기능 상실로 인한 경제적 손실, 즉 시스템에 미치는 영향입니다.

요약하면, 장애 수준의 분류는 성능, 비용, 주기, 안전 등과 같은 요소를 고려해야 합니다. 여기에는 구성 요소 고장이 개인 안전, 작업 완료, 경제적 손실 및 기타 측면에 미치는 종합적인 영향이 포함됩니다.