I. Definición de fracaso
Durante el uso de equipos mecánicos, es inevitable que se produzca desgaste, rotura, corrosión, fatiga, deformación, envejecimiento y otras situaciones que provoquen que el rendimiento del equipo se degrade y pierda sus funciones especificadas o incluso capacidades de producción.
Este fenómeno de degradación del rendimiento del equipo y pérdida de funciones específicas es “fallo” o “mal funcionamiento”.
En general, “fallo” y “mal funcionamiento” son sinónimos. Sin embargo, estrictamente hablando, según GB 3187-1994, “el mal funcionamiento se refiere a la pérdida de la función especificada del producto, a menudo denominada falla en el caso de productos reparables”.
II. Criterios de juicio de falla
El significado de fracaso se ha aclarado anteriormente; sin embargo, el fracaso no puede determinarse únicamente mediante un sentimiento intuitivo y debe basarse en ciertos criterios de juicio.
En primer lugar, es necesario aclarar qué “función especificada” mantiene el producto, o en qué medida la pérdida de la función del producto se considera un fallo.
Algunas funciones especificadas son muy claras y no causarán interpretaciones divergentes, como daños en el cilindro del motor que obliguen a detenerse para realizar reparaciones.
A veces es difícil determinar la función especificada, especialmente cuando la falla se forma debido a la disminución gradual de la función, por ejemplo, si el desgaste del motor excede un cierto límite, agravará el desgaste, provocará una reducción de potencia y aumentará el consumo. tasa de combustible, y cuando se presenta esta situación, se puede considerar una falla.
Sin embargo, es difícil determinar el límite de desgaste en uso, ya que en la situación del motor antes mencionada, si se reduce la carga, se aumenta el aceite lubricante, un motor con un cierto desgaste apenas puede seguir utilizándose, y puede no debe considerarse un fracaso, lo que requiere establecer estándares por adelantado.
En segundo lugar, al determinar si se trata de una falla, también es necesario analizar las consecuencias de la falla, principalmente para ver si la falla afecta la producción de productos y equipos y la seguridad personal.
Además de utilizar cualquier incumplimiento de los límites permisibles especificados en los parámetros técnicos como criterio de juicio de falla, también debemos considerar si se producirán consecuencias de falla inaceptables si el trabajo continúa en este estado.
Por lo tanto, al juzgar el fallo de un producto, no sólo depende de la “función especificada” del producto, sino que también es necesario considerar las consecuencias del fallo.
En términos generales, la falla del producto se refiere a: bajo condiciones específicas, no puede completar las funciones especificadas; en condiciones específicas, uno o varios parámetros de rendimiento no pueden mantenerse dentro de los límites superior e inferior especificados; Cuando el producto funciona dentro del rango de voltaje especificado, provoca diversas grietas, fugas, desgaste, oxidación, daños y otras condiciones en las piezas o componentes mecánicos.
Diferentes productos tienen diferentes estándares de evaluación de fallas y el punto de partida del trabajo de investigación es diferente, por lo que las fallas definidas también son diferentes y es difícil unificarlas. Sin embargo, dentro de un mismo departamento usuario, deben existir estándares unificados.
En conclusión, al determinar los criterios de juicio de falla, se deben seguir los siguientes principios: No puede perder su función en las condiciones de uso; criterios de juicio de fallas “determinados de acuerdo con el desempeño aceptable”; Se pueden medir diferentes productos según indicadores clave de desempeño del producto.
III. Clasificación de niveles de falla de equipos mecánicos.
1. Modo de falla
Según GB 3187-82, el modo de falla se refiere a la "manifestación de falla del producto (mal funcionamiento)".
Los modos de falla se obtienen a través de sentidos humanos o instrumentos de medición.
Cuando investigamos generalmente las fallas de un producto, a menudo partimos del fenómeno de falla del producto y luego descubrimos la causa de la falla a través del fenómeno, por lo que es necesario aclarar los modos de falla del producto en varios niveles funcionales.
Los modos de falla de los equipos mecánicos y sus componentes se pueden dividir aproximadamente en las siguientes categorías:
- Tipo de daño – Rotura, agrietamiento, agrietamiento, ruptura de sinterización, cortocircuito, flexión, deformación excesiva, corrosión por picadura, fusión.
- Tipo de degradación: envejecimiento, deterioro, deterioro del aislamiento, deterioro de la calidad del aceite, descamación, corrosión, desgaste prematuro.
- Tipo suelto: aflojar, dejar caer, desoldar.
- Tipo de desajuste: espacio libre inadecuado, flujo inadecuado, presión inadecuada, carrera inadecuada, sonido inadecuado, iluminación inadecuada.
- Tipo de obstrucción y fuga: obstrucción, adherencia, contaminación, irregularidad, fuga de aceite, infiltración de aceite, fuga de aire, fuga de agua.
- Toda la máquina y el subsistema: rendimiento inestable, funcionamiento anormal, falla funcional, arranque difícil, suministro de combustible insuficiente, velocidad de ralentí inestable, ruido total del ensamblaje, derivación del freno.
2. Clasificación de fallas
Al gestionar el mantenimiento de equipos mecánicos y el análisis de fallas, es crucial comprender y dominar las clasificaciones de fallas. Esto ayudará a aclarar los conceptos físicos de diversas fallas y resolverlas sistemáticamente.
Los métodos de clasificación de fallas varían según los objetivos de la investigación.
1) Según la naturaleza de las fallas, se dividen en fallas naturales y de origen humano.
Las fallas inducidas por humanos son causadas por acciones intencionales o no intencionales de los usuarios de la máquina.
2) Según la ubicación de las fallas, se clasifican en fallas globales y localizadas.
La mayoría de las fallas ocurren en las partes más débiles del producto y estas áreas deben reforzarse o modificarse estructuralmente.
3) Según el tiempo de las fallas, se clasifican en período de rodaje, período de uso normal y período de desgaste.
A lo largo del ciclo de vida del producto, la probabilidad de que se produzcan fallos se produce principalmente durante el período de desgaste.
4) Según la tasa de ocurrencia de fallas, las fallas se dividen en fallas repentinas y progresivas.
Las fallas repentinas se caracterizan por la ausencia de señales detectables antes de la falla del componente. Por ejemplo, las piezas pueden desarrollar grietas por deformación térmica debido a la interrupción de la lubricación, o pueden ocurrir fracturas de componentes debido al uso inadecuado o sobrecarga de la máquina. Las fallas repentinas son el resultado de varios factores adversos e influencias externas inesperadas, y su ocurrencia es impredecible y no está relacionada con el tiempo de uso.
Las averías progresivas, por el contrario, resultan del deterioro gradual de determinadas piezas de la máquina, provocando que sus parámetros de rendimiento superen el rango permitido. La mayoría de las fallas de equipos mecánicos entran en esta categoría. Las causas de estas fallas están estrechamente relacionadas con el desgaste, la corrosión, la fatiga y la fluencia del material del producto. Estas fallas ocurren en las últimas etapas de la vida útil efectiva de un componente, durante el período de desgaste, y pueden evitarse. La probabilidad de ocurrencia de tales fallas está relacionada con el tiempo de operación de la maquinaria.
Existe una conexión entre fracasos repentinos y progresivos. Se puede decir que todos los fracasos son progresivos, ya que los cambios en las cosas siguen un proceso que va del cambio cuantitativo al cambio cualitativo.
5) Las fallas se clasifican en fallas relacionadas y no relacionadas según su correlación.
Las fallas no relacionadas se refieren a aquellas que no son causadas por fallas de otras partes de la máquina. Por otro lado, las averías relacionadas son aquellas provocadas por el fallo de otros componentes.
Por ejemplo, el bloqueo del cojinete del cigüeñal de un motor debido a una falla en el suministro de aceite es una falla relacionada. Sin embargo, si una falla en el mecanismo de sincronización de válvulas del motor no está relacionada con una falla en los componentes de la transmisión, se clasificará como una falla no relacionada.
6) Según las características externas, las fallas se dividen en fallas visibles y ocultas.
Los fallos visibles son aquellos observables a simple vista, como fugas de aceite o agua. Por otro lado, las averías ocultas son aquellas que no son fácilmente visibles, como por ejemplo una válvula de motor rota.
7) La gravedad de las fallas se divide en fallas completas y parciales.
La gravedad de una falla se mide por la posibilidad de uso continuo del producto. Un fallo total implica que el rendimiento del producto ha superado un determinado umbral, provocando la pérdida total de su función designada. Una falla parcial indica que el rendimiento del producto ha excedido un cierto umbral pero no ha perdido por completo su función especificada.
8) Las fallas se clasifican en aquellas causadas por el diseño, el proceso de producción y el uso.
Las razones de estas fallas incluyen errores de diseño o cálculo que conducen a una estructura del producto irrazonable, cálculos de resistencia o métodos de prueba inadecuados, calidad del material deficiente, métodos de mecanizado inadecuados, precisión inadecuada del equipo de mecanizado, ensamblaje que no cumple con los requisitos técnicos, incumplimiento de procedimientos de operación. durante su uso o no realizando mantenimiento, transporte o almacenamiento de acuerdo con los requisitos técnicos.
9) Según las consecuencias, las fallas se pueden clasificar en fatales, graves, generales y menores.
La gravedad de las consecuencias de una avería se refiere principalmente a su impacto en el conjunto, el sistema, la máquina y la seguridad de las personas. Las fallas fatales ponen en riesgo los equipos y la seguridad personal, provocan la eliminación de piezas importantes, provocan pérdidas económicas importantes o causan graves daños al medio ambiente.
Las fallas graves pueden causar daños graves a componentes clave, afectar la seguridad de la producción y no pueden eliminarse en poco tiempo ni siquiera con piezas reemplazables.
Las fallas generales provocan una disminución en el rendimiento del equipo, pero no causan daños graves a los componentes principales y pueden eliminarse reemplazando los consumibles en un corto período de tiempo.
Las fallas menores generalmente no causan una caída en el rendimiento del equipo, no requieren reemplazo de piezas y pueden eliminarse fácilmente.
10) Según las consecuencias, las fallas también se pueden clasificar en fallas funcionales y de parámetros.
Las fallas funcionales son aquellas que impiden que el producto realice su función, como un reductor que no gira y no transmite potencia, un motor que no arranca o una bomba de aceite que no suministra aceite.
Las fallas de parámetros son aquellas que hacen que los parámetros o características del producto superen el límite permitido, como por ejemplo que una máquina perjudique su precisión de mecanizado o no alcance su velocidad máxima.
3. Clasificación de niveles de falla
Al realizar un análisis de fallas cualitativo o cuantitativo, es esencial predefinir los niveles de falla. Ésta es la única manera de evaluar el impacto y las consecuencias de cada modo de falla en el sistema.
De hecho, clasificar los niveles de falla es esencialmente aplicar el principio del efecto de las consecuencias de la falla en el sistema. Las fallas fatales generalmente se clasifican como fallas de Nivel I, fallas mayores como Nivel II, fallas generales como Nivel III y fallas menores como Nivel IV.
Los factores considerados en la clasificación de los niveles de falla son los siguientes:
- El alcance de las lesiones o muerte de los trabajadores o del público causadas por la falla de un componente.
- Daños al producto en sí causados por la falla de un componente.
- La incapacidad del equipo para realizar su función principal o realizar tareas después de una falla de un componente, es decir, el alcance del impacto en la finalización de la función especificada.
- El costo, la mano de obra y el tiempo de inactividad necesarios para restaurar su función después de una falla de un componente, es decir, la dificultad y duración de la reparación.
- La pérdida económica causada por la pérdida de funcionamiento del equipo después de una falla de un componente, es decir, el impacto en el sistema.
En resumen, la clasificación de los niveles de fallo debe tener en cuenta factores como rendimiento, coste, ciclo, seguridad, etc. Estos incluyen el amplio impacto de la falla de un componente en la seguridad personal, la finalización de tareas, las pérdidas económicas y otros aspectos.
