I. Definição de Falha
Durante a utilização de equipamentos mecânicos, é inevitável que ocorram desgaste, quebra, corrosão, fadiga, deformação, envelhecimento e outras situações, fazendo com que o desempenho do equipamento se degrade e perca suas funções especificadas ou mesmo capacidades de produção.
Este fenômeno de degradação do desempenho do equipamento e perda de funções específicas é “falha” ou “mau funcionamento”.
Em geral, “falha” e “mau funcionamento” são sinônimos. Contudo, estritamente falando, de acordo com a GB 3187-1994, “mau funcionamento refere-se à perda da função especificada do produto, muitas vezes referida como falha para produtos reparáveis”.
II. Critérios de julgamento de falha
O significado do fracasso foi esclarecido acima, no entanto, o fracasso não pode ser determinado apenas pelo sentimento intuitivo e deve ser baseado em certos critérios de julgamento.
Primeiramente é necessário esclarecer qual é a “função especificada” que o produto mantém, ou até que ponto a perda da função do produto é considerada uma falha.
Algumas funções especificadas são muito claras e não causarão entendimentos divergentes, como danos no cilindro do motor forçando uma parada para reparos.
Às vezes é difícil determinar a função especificada, especialmente quando a falha é formada devido à diminuição gradual da função, por exemplo, se o desgaste do motor exceder um certo limite, irá agravar o desgaste, causar redução de potência, aumentar a taxa de consumo de combustível, e quando essa situação ocorrer, pode ser considerada um fracasso.
Porém, é difícil determinar o limite de desgaste em uso, como na situação do motor citada, se a carga for reduzida, o óleo lubrificante for aumentado, um motor com certo desgaste ainda mal consegue continuar a ser usado, podendo não ser considerado um fracasso, o que exige o estabelecimento de padrões antecipadamente.
Em segundo lugar, ao determinar se se trata de uma falha, as consequências da falha também precisam de ser analisadas, principalmente para ver se a falha afecta a produção de produtos e equipamentos e a segurança pessoal.
Além de usar qualquer não conformidade com os limites permitidos especificados nos parâmetros técnicos como critério de julgamento para falha, devemos também considerar se ocorrerão consequências de falha inaceitáveis se o trabalho continuar neste estado.
Portanto, ao julgar a falha do produto, não depende apenas da “função especificada” do produto, mas também é necessário considerar as consequências da falha.
De modo geral, a falha do produto refere-se a: sob condições específicas, ele não consegue completar as funções especificadas; sob condições específicas, um ou vários parâmetros de desempenho não podem ser mantidos dentro dos limites superior e inferior especificados; quando o produto está funcionando dentro da faixa de tensão especificada, causa diversas rachaduras, vazamentos, desgaste, ferrugem, danos e outros estados em peças ou componentes mecânicos.
Produtos diferentes têm padrões de julgamento de falhas diferentes e o ponto de partida do trabalho de pesquisa é diferente, portanto as falhas definidas também são diferentes e é difícil unificá-las. No entanto, dentro do mesmo departamento de utilizadores, devem existir normas unificadas.
Concluindo, ao determinar os critérios de julgamento de falha, os seguintes princípios devem ser seguidos: Não pode perder função sob condições de uso; critérios de julgamento de falha “determinados de acordo com o desempenho aceitável”; diferentes produtos podem ser medidos de acordo com os principais indicadores de desempenho do produto.
III. Classificação dos níveis de falha de equipamentos mecânicos
1. Modo de falha
De acordo com GB 3187-82, o modo de falha refere-se à “manifestação de falha do produto (mau funcionamento)”.
Os modos de falha são obtidos através de sentidos humanos ou instrumentos de medição.
Ao pesquisar geralmente a falha do produto, muitas vezes partimos do fenômeno da falha do produto e, em seguida, descobrimos a causa da falha através do fenômeno, por isso é necessário esclarecer os modos de falha do produto em vários níveis funcionais.
Os modos de falha de equipamentos mecânicos e seus componentes podem ser divididos aproximadamente nas seguintes categorias:
- Tipo de dano – Quebra, trincas, trincas, quebra de sinterização, curto-circuito, flexão, deformação excessiva, corrosão por pites, derretimento.
- Tipo de degradação – Envelhecimento, deterioração, deterioração do isolamento, deterioração da qualidade do óleo, descascamento, corrosão, desgaste prematuro.
- Tipo Solto – Afrouxamento, queda, dessoldagem.
- Tipo de desajuste – Folga inadequada, fluxo inadequado, pressão inadequada, curso inadequado, som inadequado, iluminação inadequada.
- Tipo de bloqueio e vazamento – Bloqueio, adesão, contaminação, irregularidade, vazamento de óleo, infiltração de óleo, vazamento de ar, vazamento de água.
- Máquina inteira e subsistema – Desempenho instável, função anormal, falha funcional, partida difícil, fornecimento insuficiente de combustível, velocidade de marcha lenta instável, ruído total de montagem, desvio de freio.
2. Classificação de falhas
No gerenciamento da manutenção de equipamentos mecânicos e na análise de falhas, é crucial compreender e dominar as classificações de falhas. Isso ajudará a esclarecer os conceitos físicos de diversas falhas e a resolvê-las de forma sistemática.
Os métodos de classificação de falhas variam de acordo com os objetivos da pesquisa.
1) De acordo com a natureza das falhas, elas são divididas em falhas naturais e induzidas pelo homem.
As falhas induzidas pelo homem são causadas por ações intencionais ou não intencionais dos usuários da máquina.
2) Com base na localização das falhas, elas são categorizadas em falhas globais e localizadas.
A maioria das falhas ocorre nas partes mais fracas do produto, e estas áreas devem ser reforçadas ou modificadas estruturalmente.
3) Com base no tempo das falhas, elas são classificadas em período de rodagem, período de uso normal e período de desgaste.
Ao longo do ciclo de vida do produto, a probabilidade de ocorrência de falhas ocorre principalmente durante o período de desgaste.
4) De acordo com a taxa de ocorrência de falhas, as falhas são divididas em falhas repentinas e progressivas.
As falhas repentinas são caracterizadas pela ausência de sinais detectáveis antes da falha do componente. Por exemplo, as peças podem desenvolver fissuras de deformação térmica devido à interrupção da lubrificação, ou podem ocorrer fraturas de componentes devido ao uso inadequado ou sobrecarga da máquina. Falhas repentinas resultam de diversos fatores adversos e influências externas inesperadas, e sua ocorrência é imprevisível e não está relacionada ao tempo de uso.
As falhas progressivas, por outro lado, resultam da deterioração gradual de determinadas peças da máquina, fazendo com que seus parâmetros de desempenho ultrapassem a faixa permitida. A maioria das falhas de equipamentos mecânicos se enquadra nesta categoria. As causas dessas falhas estão intimamente relacionadas ao desgaste do material do produto, corrosão, fadiga e fluência. Estas falhas ocorrem nas fases posteriores da vida útil efetiva de um componente, durante o período de desgaste, e podem ser evitadas. A probabilidade de ocorrência de tais falhas está relacionada ao tempo de operação do maquinário.
Existe uma conexão entre falhas repentinas e progressivas. Pode-se dizer que todas as falhas são progressivas, pois as mudanças nas coisas seguem um processo que vai da mudança quantitativa à mudança qualitativa.
5) As falhas são categorizadas em falhas não relacionadas e relacionadas com base em sua correlação.
Falhas não relacionadas referem-se àquelas que não são causadas pela falha de outras partes da máquina. Por outro lado, as falhas relacionadas são aquelas causadas pela falha de outros componentes.
Por exemplo, a aderência de um rolamento da cambota num motor devido a uma falha no fornecimento de óleo é uma falha relacionada. No entanto, se uma falha no mecanismo de distribuição de válvulas do motor não estiver relacionada a uma falha nos componentes da transmissão, ela será classificada como uma falha não relacionada.
6) Com base nas características externas, as falhas são divididas em falhas visíveis e ocultas.
Falhas visíveis são aquelas observáveis a olho nu, como vazamentos de óleo ou água. Por outro lado, falhas ocultas são aquelas que não são facilmente visíveis, como uma válvula de motor quebrada.
7) A gravidade da falha é dividida em falhas completas e parciais.
A gravidade de uma falha é medida pela possibilidade de uso continuado do produto. Uma falha total implica que o desempenho do produto ultrapassou um determinado limite, causando a perda total da função designada. Uma falha parcial indica que o desempenho do produto ultrapassou um determinado limite, mas não perdeu totalmente a função especificada.
8) As falhas são categorizadas naquelas causadas por projeto, processo de produção e uso.
As razões para essas falhas incluem erros de projeto ou cálculo que levam a uma estrutura de produto irracional, cálculos de resistência ou métodos de teste inadequados, qualidade de material abaixo do padrão, métodos de usinagem inadequados, precisão inadequada do equipamento de usinagem, montagem que não atende aos requisitos técnicos, não conformidade com os procedimentos operacionais. durante o uso ou não realizar manutenção, transporte ou armazenamento conforme requisitos técnicos.
9) Com base nas consequências, as falhas podem ser classificadas em falhas fatais, graves, gerais e leves.
A gravidade das consequências de uma falha refere-se principalmente ao seu impacto na montagem, no sistema, na máquina e na segurança pessoal. Falhas fatais colocam em risco o equipamento e a segurança pessoal, provocam o descarte de peças importantes, resultam em perdas econômicas significativas ou causam danos graves ao meio ambiente.
Falhas graves podem causar danos graves aos componentes principais, afetar a segurança da produção e não podem ser eliminadas em pouco tempo, mesmo com peças substituíveis.
As falhas gerais provocam uma diminuição no desempenho do equipamento, mas não provocam danos graves nos componentes principais e podem ser eliminadas através da substituição de peças consumíveis num curto espaço de tempo.
Falhas menores geralmente não causam queda no desempenho do equipamento, não exigem substituição de peças e podem ser facilmente eliminadas.
10) Com base nas consequências, as falhas também podem ser classificadas em falhas funcionais e de parâmetros.
Falhas funcionais são aquelas que impedem o produto de desempenhar sua função, como um redutor que não gira e transmite potência, um motor que não dá partida ou uma bomba de óleo que não fornece óleo.
Falhas de parâmetros são aquelas que fazem com que os parâmetros ou características do produto ultrapassem o limite permitido, como por exemplo, uma máquina prejudicando sua precisão de usinagem ou não atingindo sua velocidade máxima.
3. Classificação dos níveis de falha
Ao realizar análises qualitativas ou quantitativas de falhas, é essencial pré-definir os níveis de falha. Esta é a única maneira de avaliar o impacto e as consequências de cada modo de falha no sistema.
Na verdade, classificar os níveis de falha é essencialmente aplicar o princípio do efeito das consequências da falha no sistema. As falhas fatais são normalmente classificadas como falhas de Nível I, as falhas graves como Nível II, as falhas gerais como Nível III e as falhas menores como Nível IV.
Os fatores considerados na classificação dos níveis de falha são os seguintes:
- A extensão dos ferimentos ou morte dos trabalhadores ou do público causados por uma falha de componente.
- Os danos ao próprio produto causados por falha de um componente.
- A incapacidade do equipamento de desempenhar sua função primária ou de realizar tarefas após uma falha de componente, ou seja, a extensão do impacto na conclusão da função especificada.
- O custo, mão de obra e tempo de inatividade necessários para restaurar a sua função após uma falha de componente, ou seja, a dificuldade e a duração do reparo.
- A perda econômica causada pela perda de funcionamento do equipamento após uma falha de componente, ou seja, o impacto no sistema.
Em resumo, a classificação dos níveis de falha deve levar em conta fatores como desempenho, custo, ciclo, segurança, etc. Estes incluem o impacto abrangente da falha de componentes na segurança pessoal, conclusão de tarefas, perdas económicas e outros aspectos.
