Hé, mogen machines niet verslijten?

De oude uitdrukking is dat de dood en belastingen de enige zekerheden in het leven zijn. Sommigen suggereren dat hetzelfde geldt voor machines. We weten dat als een machine winst maakt, er belasting wordt geheven over die winst. Maar hoe zit het met de dood? Is machinesterfte ook onvermijdelijk?

Laten we dat eens van dichterbij bekijken. Volgens emeritus Ernest Rabinowicz, professor emeritus van het Massachusetts Institute of Technology, veroorzaken drie dingen dat machines hun nut verliezen:veroudering, ongelukken en oppervlaktedegradatie.

Veroudering is zonder twijfel van fundamenteel belang voor de evolutie van techniek en technologie. Het oude moet plaats maken voor het nieuwe. Toch hebben sommige uitvindingen een lange levensduur, bijvoorbeeld de smeernippel. Het ontwerp is weinig veranderd sinds Oscar Zerk het in het begin van de jaren twintig uitvond, maar het wordt nog steeds veel gebruikt. De auto daarentegen is dynamisch en constant in beweging. Terwijl de klassieke auto's tot in de eeuwigheid voortleven, worden de meeste auto's geconfronteerd met praktische veroudering lang voordat ze functioneel onbruikbaar zijn.

Ongevallen en andere vormen van menselijk handelen kunnen een machine ook in direct gevaar brengen. Twee identieke machines die in identieke werkomgevingen werken maar door twee verschillende personen worden bediend, kunnen een verschillende betrouwbaarheid en levensduur vertonen. De verschillen zijn typisch door de operator (menselijk) geïnduceerd. Mislukkingen van menselijke instanties zijn ook van toepassing op fouten in het ontwerp en de fabricage van machines.

De derde reden van Rabinowicz waarom machines hun nut verliezen, heeft betrekking op de wereld van de tribologie (de studie van slijtage, wrijving en smering). Hij beschrijft dit als oppervlaktedegradatie, die kan worden onderverdeeld in chemische degradatie (corrosie) en mechanische schade. De bescherming van de interne oppervlakken van een machine tegen chemische schade (20 procent) wordt grotendeels beïnvloed door beheersbare omstandigheden. Houd rekening met de volgende oorzaken van chemische schade en de mogelijkheid van beheersing of interventie door onderhoudspraktijken:

• Smeermiddelen met ineffectieve of versleten corrosieremmers van de barrièrefilm
• Smeermiddelen die gevoelig zijn voor snelle oxidatie (zuurvorming)
• Cartersmeermiddelen met verminderde alkaliteitsreserve (zuurneutraliserend)
• Te lange olieverversingsintervallen
• Olieverontreiniging door water en/of zuren uit de werkomgeving
• Ongecontroleerde groei van biologische besmetting
• Vochtige bovenruimte van tanks, putten en andere smeercompartimenten
• Hoge bedrijfstemperaturen
• Onjuist gebruik van chemisch agressieve anti-scuff-additieven
• Onjuiste bewaring van opgeslagen of neergelegde apparatuur en onjuiste bescherming tegen vocht en corrosiemiddelen
• Smeermiddelen die niet compatibel zijn met afdichtingen, proceschemicaliën, machinemetallurgie of oppervlaktebehandelingen

Mechanische oppervlaktedegradatie wordt onderverdeeld in slijtage, vermoeidheid en hechting. Laten we eens kijken naar deze slijtagemodi die overeenkomen met ongeveer 50 procent van de redenen waarom machines uit dienst worden genomen. Laten we meer specifiek bekijken in hoeverre deze vernietiging kan worden gecontroleerd of gestopt.

MIT's Ernest Rabinowicz schetste de oorzaken die te maken hebben met het feit dat machines hun bruikbaarheid verliezen.

Twee-lichaamsslijtage

Misschien is 20 tot 30 procent van de abrasieve slijtage tweeledig. In dit geval schuiven twee oppervlakken tegen elkaar aan, zoals een as die roteert in een stationair glijlager. De oneffenheden (hoge punten) van het hardere oppervlak (schacht) hebben de neiging om het zachtere oppervlak als een vijl te ploegen of te gutsen.

Kan dit worden gecontroleerd? Niet in alle gevallen, maar in de meeste gevallen wel. Voldoende oliefilmgeneratie is alles wat nodig is. Dit kan bijvoorbeeld in de machine worden ingebouwd door de juiste keuze van de lagerconfiguratie en -afmetingen. Bedrijfstemperatuur en smeermiddel viscositeit impact filmdikte, ook. Belangrijke mechanische omstandigheden zoals verkeerde uitlijning, onbalans, overbelasting, droge starts en plotseling uitlopen spelen ook een cruciale rol en zijn over het algemeen beheersbaar.

Drie-body-slijtage

Wanneer een vast vreemd lichaam in relatieve glijdende beweging tussen twee oppervlakken wordt geplaatst, kan een ernstiger en veel voorkomende vorm van oppervlaktevernietiging optreden. Dit vreemde lichaam is een hard deeltje in het algemene groottebereik van de oliefilmdikte. Deze deeltjes, die meestal onzichtbaar zijn voor het blote oog, kunnen enorm destructief zijn.

Een deeltje van de juiste grootte kan fungeren als een microscopisch snijgereedschap om groeven in het tegenoverliggende oppervlak te produceren. In tegenstelling tot abrasie van twee lichamen waarbij het zachte oppervlak een opofferende rol speelt, kan het deeltje bij abrasie door drie lichamen echter gelijke schade toebrengen aan zowel harde als zachte oppervlakken. Sommige onderzoekers geloven dat slijtage door drie lichamen verantwoordelijk is voor maar liefst 80 procent van alle slijtage in machines.

Kan slijtage door drie lichamen worden gecontroleerd? Absoluut. De overgrote meerderheid van de microscopisch kleine deeltjes is afkomstig als terreinstof, dat voorheen in de lucht was. Wanneer verontreinigende stoffen in de lucht in de machine worden opgenomen en met de olie of het vet worden vermengd, treedt menselijk falen op. Het is menselijk handelen omdat deze sloopbemanningsdeeltjes geen deel uitmaken van de originele stuklijst van de machine. Ze mochten tijdens het gebruik binnendringen, vaak als gevolg van verwaarlozing en slecht onderhoud. Na verloop van tijd kan een olie meer een hoonmiddel worden dan een smeermiddel.

Vermoeidheid

Vermoeidheid is een brede term die betrekking kan hebben op buigmoeheid (bijvoorbeeld een tandwieltand) op macroschaal of contactmoeheid (bijvoorbeeld pitting) op microschaal. Dit laatste is het dominante geval en komt typisch voor bij rolcontacten zoals bij de steeklijn van tandwieltanden en de belastingszone van loopbanen met rollagers. Het begint meestal als micro-pitting en gaat dan verder naar macro-pitting. Een laatste fase zou grote destructieve spatten zijn.

Contactvermoeidheid is het grootst wanneer belastingen zich mogen concentreren op oneffenheden in het oppervlak, schouders van deuken en waar deeltjes oppervlakken onder belasting overbruggen. Oppervlaktemoeheid wordt beïnvloed door tal van omstandigheden, waaronder oppervlakteruwheid, oppervlaktehardheid, viscositeit, vloeistofdruk-viscositeitscoëfficiënt, bedrijfsbelastingen en -snelheden, vochtverontreiniging en deeltjesgrootteverdeling. Op enkele uitzonderingen na, zijn de meeste van deze omstandigheden binnen het bereik van controle, hetzij in de ontwerpfase van de machine, hetzij in de bedrijfs- en onderhoudsfase. Een grote fabrikant van wentellagers heeft verklaard dat zijn lagers "een oneindige levensduur kunnen hebben wanneer deeltjes groter dan de oliefilm uit de olie worden verwijderd".

Zelfklevende slijtage

In tegenstelling tot oppervlaktemoeheid die tijd nodig heeft om te beginnen, kan adhesieve slijtage onmiddellijk optreden. Onder zware grensglijdende omstandigheden kunnen oppervlakken van soortgelijke metalen letterlijk aan elkaar worden gepuntlast. Zwaar belaste, langzaam bewegende machines zijn het meest vatbaar voor lijmslijtage, vooral als oppervlakken over een aanzienlijke afstand glijden, waardoor wrijvingswarmte ontstaat (bijvoorbeeld grote in elkaar grijpende tandwieltanden).

Ook bekend als schuren en vreten, is adhesieve slijtage het minst controleerbaar in vergelijking met contactmoeheid en slijtage. Vaker is het de mate of mate van slijtage die het meest controleerbaar is. Wanneer machines goed zijn ontworpen, goed gefabriceerd, correct in bedrijf zijn gesteld en worden gebruikt binnen de nominale belastingen en snelheden, is lijmslijtage meestal minimaal. Bij extreem hoge belastingen kan het echter nodig zijn om oppervlakteactieve additieven of vaste smeermiddelen te gebruiken.

Machines gaan niet zomaar dood... ze worden vermoord

Voor sommige machines is het proberen om de voortgang van slijtage te stoppen hetzelfde als proberen de zwaartekracht te trotseren. We kunnen niet ontsnappen aan het onvermijdelijke. Veel machines zijn misschien al aan de beademing - ze zijn te ver heen. Dit is echter alleen voor sommige machines, niet voor alle. Een hoog percentage gesmeerde machines bij normaal gebruik kan een schijnbaar oneindige levensduur hebben. Ze zijn minder vatbaar voor slijtage en defecten als ze goed worden onderhouden. Dit komt door de vele redenen die zojuist zijn besproken met betrekking tot de omgeving en bedrijfsomstandigheden waaraan we de oppervlakken van onze machine blootstellen.

U hebt waarschijnlijk het woord 'risico' gehoord, gedefinieerd als de kans op falen vermenigvuldigd met het gevolg van falen. Als het gaat om de betrouwbaarheid van de machine, is het gevolg van een storing misschien niet praktisch onder controle, maar de kans op een storing wel.

Dit artikel schetste de essentiële impact van menselijk handelen op de betrouwbaarheid van machines. De frequentie van het falen van menselijke agentschappen is meestal omgekeerd evenredig met factoren als training, prestatiestatistieken en betrouwbaarheidscultuur.

Denk hier eens over na:Sommige plantprofessionals zijn van mening dat onderhoud twee problemen heeft:

1. Het is kapot omdat we er niet aan hebben gewerkt.
2. Het is kapot omdat we eraan hebben gewerkt.

Dit is ongetwijfeld de onderhoudsparadox. Iedereen op het gebied van onderhoud heeft het waarschijnlijk uit de eerste hand ervaren. Maar het antwoord op het oplossen van de paradox ligt binnenin, door simpelweg de problemen als volgt te herhalen:

1. Het is kapot omdat we niet wisten hoe we konden voorkomen dat het kapot ging. Of het is kapot omdat we niet wisten dat het kapot ging en er daarom niet aan werkten.
2. Het is kapot omdat we niet wisten dat het niet kapot ging en er toch aan gewerkt hebben. Of het is kapot omdat we niet wisten hoe eraan te werken het zou kunnen breken.

"We wisten het niet" is de gebruikelijke, operatieve uitdrukking. Net als slijtage is het beheersbaar, maar alleen wanneer een initiatief wordt genomen om onderhoudsorganisaties door kennis te versterken.

Dus nee, machines horen niet te verslijten. Toch doen ze dat vaak. Als je onderzoekt waarom, zul je waarschijnlijk ontdekken dat ze in feite zijn vermoord. Als je het spoor van de oorzaak volgt, zul je waarschijnlijk een rokend pistool aantreffen in de handen van een of meer goedbedoelende personen (operator, vakman, monteur, ingenieur, enz.) die gewoon niet beter wisten.

Jim Fitch, de president en senior technisch adviseur van Noria Corporation, heeft een schat aan "in de loopgraven" ervaring in smering, olie-analyse, tribologie en onderzoek naar machinestoringen. Zijn klantenlijst omvat bedrijven zoals Michelin, Timken, John Deere, Caterpillar, Duke Energy, International Paper, Cummins en U.S. Steel.