Разработка методов повышения долговечности электролита для микродугового оксидирования (часть 2)

Анализ видов энергии и защиты

Так же установка использует химическую энергию – появляющуюся в результате взаимодействия электролита и оксидируемой детали в процессе электролиза.

Как видно установка использует три вида энергии [1]:
– электрическую;
– тепловую;
– химическую.

От вредоносного влияния электроэнергии всю установку защищают предохранители источника питания.

От вредоносного влияния тепловой энергии установку защищает циркуляция электролита, и системы его принудительного охлаждения такие как:
– миксер-мешалка;
– система барботажа;
– двойное дно с системой водяного охлаждения;
– теплоотводящие радиаторы на ванне.

От негативного воздействия химической энергии (коррозии) установку защищают:
– противоэлектрод (расходный материал);
– коррозионностойкие материалы из которых сделаны ванна (при её наличии) и насос.

Насос и источник питания в свою очередь имеют свой заложенный производителем ресурс, и снабжены руководством по эксплуатации. При соблюдении правил использования и плановой диагностике их ресурс можно рассчитать на перед и в необходимый момент просто заменить, или необходимо иметь комплект запасных частей для быстрого ремонта.

Можно утверждать, что основные «постоянные» элементы установки имеют высокие значения всех показателей надежности (безотказность, долговечность ремонтопригодность и сохраняемость), что позволяет говорить о высокой надежности установки в целом.

Уязвимость электролита

Таким образом при соблюдении правил эксплуатации установки самым уязвимым местом является её главный расходный материал – рабочая жидкость – электролит.

Согласно информации от компетентных специалистов долговечность использования электролита без потери качества оксидирования составляет 2,5…3 месяца (65…90 дней) с момента приготовления раствора.

Однако при условии нормального режима эксплуатации и соблюдении техпроцесса (что само-собой подразумевается), а конкретно – при недопущении перегрева электролита выше нормальных значений 20…40 °C можно продлить срок использования электролита в 2…4 раза.

Способы и методы повышения долговечности электролита и всей системы в целом, так как электролит является самым ненадежным элементом системы мы и будем разрабатывать.

3. Способы повышения долговечности электролита

Так как электролит – это раствор дистиллированной воды и «активного вещества», то необходимо обеспечить его чистоту, то есть обеспечить защиту от попадания в электролит загрязнителей.

Для этого необходимо установить на резервуар с электролитом непрозрачную герметичную крышку, в которой необходимо предусмотреть окно с крышечкой для проверки уровня электролита в резервуаре, которая будет препятствовать попаданию в электролит пыли и грязи, а также будет препятствовать его естественному испарению и влиянию света.

Так как электролит нельзя перегревать, то необходимо установить датчик, измеряющий температуру электролита в зоне оксидирования и выводящий результаты измерения оператору установки по оксидированию.

А также установит системы обеспечивающие отвод тепла:
– миксер-мешалка – выравнивает температуру электролита во всём объеме резервуара;
– система барботажа – выравнивает температуру электролита во всём объеме резервуара, а также охлаждает его;
– двойное дно с системой водяного охлаждения – охлаждение резервуара с электролитом;
– теплоотводящие радиаторы на ванне – охлаждение резервуара с электролитом.

Кроме того, необходимо предусмотреть систему отключения подачи тока от источника питания.

Так как электролит является главным расходным материалом, то согласно основным концепциям теории надежности необходимо иметь резерв компонентов электролита на предприятии [6]. Это способ повышает не только долговечность, но и безотказность работы системы.

4. Расчет числовых значений надежности

Проведем расчет числовых характеристик долговечности и безотказности.

Расчет показателей долговечности.

Средняя наработка на отказ – отношение суммарной наработки восстанавливаемого объекта к математическому ожиданию числа его отказов в течение этой наработки.

Рассчитаем среднюю наработку на отказ (Тср) по формуле (1):
Тср = 2112 / 3 = 704 часа.

Рассчитаем средний ресурс (Тр) по формуле (2):
Тр = (20240 + 21120 + 22300) / 3 = 21220 часов.

Рассчитаем средний срок службы по формуле (3):
Тсл = (40480 + 42240 + 44600) / 3 = 42440 часов.

Коэффициенты надежности

Коэффициент технического использования (Кт.и) – характеризует долю времени нахождения объекта в работоспособном состоянии относительно общей продолжительности эксплуатации.

Рассчитаем по формуле (4):
Кт.и = 0,97 / (0,97 + 0,12 + 0,05) = 0,851.

Коэффициент планируемого применения (Кп.п) – это доля периода эксплуатации, в течении которого объект недолжен находится на техническом обслуживании или ремонте.

Рассчитаем по формуле (5):
Кп.п = 0,97 / (0,97 + 0,12 + 0,05) = 1,211.

Расчеты показали, что система будет исправна и работоспособна 85% времени.

Заключение

В результате выполнения расчётно-графической работы проведен анализ технической системы «установка для микродугового оксидирования» на соответствие требованиям надежности. В результате анализа выявлены элементы системы, обладающие недостаточной надежностью, а именно главный расходный материал – электролит.

Предложены методы и способы повышения долговечности использования электролита, что способствует повышению общей безотказности и надежности системы.

Произведен расчет числовых значений показателей надежности, в том числе комплексные показатели надежности.

Список литературы

1. Царёв, А.М. Надежность и диагностика технологического оборудования : учеб. пособие / А.М. Царёв. – Тольятти: Изд-во ТГУ, 2013. – 128 с.: [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://dspace.tltsu.ru/bitstream/123456789/379/1/%D0%A6%D0%B0%D1%80%D0%B5%D0%B2%201-32-13.pdf (Дата обращения 15.12.2019 г.).
2. Сундарон Э.М. Система менеджмента качества: Учебное пособие. Ч.1. – Улан-Уде: Изд-во ВСГТУ, 2007. 180 с. ISBN 5-8923-223-7. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://window.edu.ru/resource/578/48578/files/mtdukm70.pdf (Дата обращения 15.12.2019 г.).
3. Курс лекций по теории надежности. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://edu.penzgtu.ru/mod/folder/view.php?id=45228 (Дата обращения 16.12.2019 г.).
4. Климкина О.А., Майборода В.А. Разработка прогрессивных технологических процессов обработки изделий из алюминиевых сплавов на основе метода микродугового оксидирования // Современные технологии в машиностроении : сб. статей XIX Междунар.научн.-практ. конф. – Пенза: ПДЗ, 2015. – С.47-52.
5. Майборода В.А, Филатов П.М., Чуфистов О.Е. Способы получения мдо-покрытий на внутренних поверхностях изделий из алюминиевых сплавов // Всероссийская научно-практическая заочная конференция с международным участием (25 ноября 2018 года): сборник научных трудов /отв. ред. проф. Н.И. Веткасов. – Ульяновск: УлГТУ, 2018. – С. 192–195.
6. Курс лекций. Надежность и диагностика технологических систем. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://docplayer.ru/67192574-Kurs-lekciy-nadezhnost-i-diagnostika-tehnologicheskih-sistem.html (Дата обращения 17.12.2019 г.).