В данной работе рассматриваются вопросы обеспечения надежности технологического оборудования на примере установки для микродугового оксидирования (МДО). Проведен анализ показателей надежности системы, выявлен наиболее уязвимый элемент — электролит. Предложены технические решения по повышению его долговечности, включая системы охлаждения и защиты от загрязнений. Выполнен расчет числовых значений надежности, подтверждающий эффективность предложенных методов.
Титульный лист
МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Пензенский государственный технологический университет»
(ПензГТУ)
Кафедра «Технология машиностроения»
Дисциплина «Надежность и диагностика технологических систем»
Расчётно-графическая работа
по теме: «Разработка методов повышения долговечности электролита для микродугового оксидирования»
Вариант №1881
Выполнил: студент гр.18МТ1м Майборода В.А.
Проверил: к.т.н., доцент кафедры ТМС Чуфистов О.E.
Пенза, 2019 г
Оформление документа
Разраб. Майборода В.А.
ПензГТУ 4.15.04.05.1881 ПЗ
Листов 16
Лист 2
Каф. ТМС гр. 18МТ1м
Провер. Чуфистов О.Е.
Разработка методов повышения долговечности электролита для микродугового оксидирования
Пояснительная записка
Реферат
Пояснительная записка 16 страниц, 4 рисунка, 6 источников.
МИКРОДУГОВОЕ ОКСИДИРОВАНИЕ, УСТАНОВКА ДЛЯ МДО, КАЧЕСТВО, НАДЕЖНОСТЬ, ДОЛГОВЕЧНОСТЬ, ЭЛЕКТРОЛИТ
Целью выполнения расчетно-графической работы является разработка методов обеспечения повышения долговечности электролита для микродугового оксидирования.
В процессе выполнения данной работы были даны определения понятию «качество» и одному из его показателей – «надежности». Были описаны показатели надежности и состояния системы в целом, а также взаимосвязи между ними. Дано краткое описание процесса микродугового оксидирования (МДО) и установки (комплекса оборудования) для его (МДО) осуществления. Произведен анализ установки и расходных материалов на соответствие показателям надежности. Выявлен наиболее ненадежный элемент системы – расходный материал – электролит. Предложены методы и способы повышение показателей надёжности электролита и как следствие надежности системы в целом. Произведен расчёт показателей надежности, подтвердивший эффективность предложенных методов повышения надежности.
Содержание
Введение …………………………………………………………………………………………………………… 4
1. Надежность. Показатели надежности …………………………………………………………….. 5
2 Микродуговое оксидирование. Анализ его надежности …………………………………… 8
3 Способы повышения долговечности электролита для микродугового оксидирования ………………………………………………………………………………………………… 12
4 Расчет числовых значений надежности …………………………………………………………. 13
Заключение …………………………………………………………………………………………………….. 15
Список литературы …………………………………………………………………………………………. 16
Введение
Надежность – это свойство машины сохранять требуемые показатели качества в течение всего периода ее эксплуатации.
Обеспечение надежности технологического оборудования является главным фактором подготовленности техники и обслуживающего персонала к выполнению заявленных производственных программ, отвечающих требованиям как высокой производительности промышленного оборудования, так и увеличения уровня многономенклатурного производства выпускаемых изделий на основе организации эффективной системы технического обслуживания и ремонта.
Данная постановка характеризует:
1) стратегическую направленность развития современных технологий машиностроительного производства;
2) методы и способы достижения высокого качества изделий, обеспечения надежности и работоспособности оборудования [1].
Наука о надежности изучает закономерности изменения показателей качества технических устройств и систем, и, на основании этого разрабатывает методы, обеспечивающие с наименьшей затратой времени и средств необходимую продолжительность безотказной работы.
Надежность относится к числу основных показателей качества машины, она проявляется во времени и отражает изменения, происходящие в процессе использования машины, на протяжении всего жизненного цикла – от создания до утилизации.
1. Надежность. Показатели надежности
В условиях рыночной экономики предприятия, обеспечивая выпуск продукции требуемого потребителю качества, действуют в конкурентной среде. Большую роль в обеспечении эффективной деятельности предприятия играет управление (менеджмент) качества.
Современная трактовка понятия «качество» – совокупность свойств товаров и услуг, определяющих их способность удовлетворять реальные и потенциальные потребности потребителей.
Элементы, составляющие качество, называются показателями качества, а численное их выражение – значением показателя качества.
При этом одним из наиважнейших показателей как для конечного продукта, так и для технологических систем, его производящих является надежность. Так как для обеспечения своевременного производства необходимо иметь исправное оборудование [2].
Основные свойства которые необходимо иметь технологическим системам представлены на рисунке 1.
Рисунок 1 – основные свойства технических систем
Параметры надежности
Понятие надежность имеет конкретное научное определение и ряд параметров надежности (ГОСТ 27.002-2015) обеспечение которых в совокупности даёт обеспечение надежности в общем (схема приведена на рисунке 2).
Рисунок 2 – Параметры надежности
Надежность (общая) — это свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах все параметры, обеспечивающие выполнение требуемых функций в заданных условиях эксплуатации.
Безотказность (или надежность в узком смысле слова) – свойство непрерывно сохранять работоспособность в течение заданного времени или наработки.
Долговечность – свойство изделия длительно сохранять работоспособность до предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонтов.
Ремонтопригодность – приспособленность изделия к предупреждению и обнаружению причин возникновения отказов, повреждений и поддержанию, и восстановлению работоспособности путем технического обслуживания и ремонтов.
Сохраняемость – свойство объекта сохранять значение показателей безотказности, долговечности и ремонтопригодности после хранения и транспортирования.
Состояния системы
Надежность системы характеризуется следующими основными состояниями:
- Исправное – состояние изделия, при котором оно удовлетворяет всем не только основным, но и вспомогательным требованиям. Исправное изделие обязательно работоспособно.
- Неисправное – состояние изделия, при котором оно не соответствует хотя бы одному из требований технической документации. Различают неисправности, не приводящие к отказам, и неисправности и их сочетания, приводящие к отказам.
- Работоспособное – состояние изделия, при котором оно способно нормально выполнять заданные функции (с параметрами, установленными в технической документации). Работоспособность не касается требований, непосредственно не влияющих на эксплуатационные показатели.
- Неработоспособное – состояние при котором хотя бы одного параметра, характеризующего способность выполнять основные эксплуатационные функции не соответствует требованиям нормативно-технической документации.
- Предельное – состояние при котором дальнейшая эксплуатация опасна, нецелесообразна, недопустима, либо восстановление исправного состояния или работоспособного состояния не целесообразно или невозможно [3].
Чем выше показатели надежности, тем дольше система сохраняет исправное и работоспособное состояние и тем быстрее и дешевле систему можно вывести из неисправного и неработоспособного состояния, а также система дольше не будет достигать предельного состояния.
2. Микродуговое оксидирование. Анализ его надежности
Микродуговое оксидирование – вид электрохимической обработки поверхности преимущественно металлических материалов, берущий начало от традиционного анодирования. Микродуговым оксидированием получают многофункциональные керамикоподобные модифицированные покрытия с широким комплексом свойств, такими как износостойкость, коррозионностойкость, теплостойкость, электроизоляционность и декоративность.
Методы традиционного анодирования (ТА) и микродугового оксидирования (МДО) имеют много общего и обычно реализуются согласно схеме, приведенной на рисунке 3.
Рисунок 3 – Традиционная схема реализации анодирования и микродугового оксидирования
В ванну 1 с раствором электролита погружаются обрабатываемое изделие 2 и противоэлектрод 4, представляющий собой пластину из нержавеющей стали (противоэлектродом может служить и сама ванна, если она также изготовлена из нержавеющей стали). Создание разности потенциалов (МДО обычно реализуется на переменном токе) между обрабатываемым изделием и противоэлектродом вызывает прохождение электрического тока через раствор перемешиваемый миксером 3. В моменты, когда изделие является анодом, около его поверхности выделяется кислород, окисляющий алюминий изделия, что сопровождается ростом МДО-покрытия.
Установка для МДО
Для поддержания заданной температуры электролита обычно используют ванны с двойными стенками, между которыми циркулирует теплоемкая среда [4].
Один из вариантов компоновки системы под названием «Установка для микродугового оксидирования» (вариант где ванной является внутренняя поверхность детали) представлен на рисунке 4 для более наглядного представления [5].
Рисунок 4 – Установка для микродугового оксидирования
1 – резервуар; 2 – насос; 3 – шланг; 4 – изделие; 5 – штатив; 6 – кабель; 7 – источник питания; 8 – шланг; 9 – трос; 10 – изолятор; 11 – провод алюминиевый с изоляционной оплёткой; 12 – кабель
Как видно на рисунке 4 источник питания представляет собой электрошкаф с необходимым оборудованием (аккумуляторы, конденсаторы, предохранители и тому подобное). Источник питания подключенный к промышленной электросети предприятия согласно ПУЭ потребляет электроэнергию которая в момент электролиза переходит в тепловую.