Надежность, эксплуатация и ремонт металлургических машин и оборудования

№ 1349

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Êàôåäðà ìàøèí è àãðåãàòîâ ìåòàëëóðãè÷åñêèõ ïðåäïðèÿòèé

Í.À.
×è÷åíåâ
À.Þ. Çàðàïèí
Ñ.Ì.
Ãîðáàòþê

Íàäåæíîñòü, ýêñïëóàòàöèÿ
è ðåìîíò ìåòàëëóðãè÷åñêèõ
ìàøèí è îáîðóäîâàíèÿ

Êóðñ ëåêöèé

Äîïóùåíî ó÷åáíî-ìåòîäè÷åñêèì îáúåäèíåíèåì 
ïî îáðàçîâàíèþ â îáëàñòè ìåòàëëóðãèè â êà÷åñòâå
ó÷åáíîãî ïîñîáèÿ äëÿ ñòóäåíòîâ âûñøèõ ó÷åáíûõ
çàâåäåíèé, îáó÷àþùèõñÿ ïî ñïåöèàëüíîñòè
Ìåòàëëóðãè÷åñêèå ìàøèíû è îáîðóäîâàíèå

Ìîñêâà   Èçäàòåëüñêèé Äîì ÌÈÑèÑ
2008

УДК 669.002.5 
 
Ч-72 

Р е ц е н з е н т  
канд. техн. наук, проф. В.А. Чередников 

Чиченев Н.А., Зарапин А.Ю., Горбатюк С.М. 
Ч-72 Надежность, эксплуатация и ремонт металлургических машин 
и оборудования: Курс лекций. – М.: Изд. Дом МИСиС, 2008. – 
102 с. 

Учебное издание представляет собой курс лекций по дисциплине «Надежность, эксплуатация и ремонт металлургических машин и оборудования», 
которая предусмотрена государственным образовательным стандартом и 
учебными планами высших учебных заведений, ведущих подготовку специалистов по профилю 150404 «Металлургические машины и оборудование». 
В пособии рассматриваются общие вопросы технического обслуживания 
и ремонта металлургического оборудования, основные виды смазки и смазочных материалов, системы смазки металлургического оборудования и 
принципы выбора смазочных материалов для узлов трения. 
Предназначено для студентов, обучающихся по профилю 150404 «Металлургические машины и оборудование» направления «Технологические 
машины и оборудование», и преподавателей, ведущих подготовку специалистов по данной дисциплине. Может быть полезно для студентов других профилей, относящихся к направлению 150500 «Технологические машины и 
оборудование», а также для студентов, обучающихся по направлению «Металлургия». 
 

© Государственный технологический  
университет «Московский институт 
стали и сплавов» (МИСиС), 2008 

ОГЛАВЛЕНИЕ 
Предисловие..............................................................................................5 
Введение....................................................................................................6 
1. Техническое обслуживание и ремонт металлургического 
оборудования ............................................................................................8 
1.1. Основные понятия и определения ...............................................8 
1.2. Основные виды ремонтов .............................................................9 
1.3. Система технического обслуживания и ремонта 
металлургического оборудования.....................................................13 
1.4. Организация и проведение технического обслуживания 
металлургического оборудования.....................................................18 
1.5. Планирование ремонтов металлургического оборудования ...20 
Контрольные вопросы .......................................................................23 
2. Смазка и смазочные материалы ........................................................25 
2.1. Основные понятия и определения  теории трения 
и изнашивания ....................................................................................25 
2.2. Виды смазки.................................................................................27 
2.3. Характеристика видов трения скольжения ...............................27 
2.4. Общие сведения о смазочных материалах................................30 
2.5. Жидкие смазочные материалы и их свойства...........................31 
2.6. Пластичные смазочные материалы  и их свойства...................39 
2.7. Твердые смазочные материалы..................................................45 
2.8. Сокращение номенклатуры смазочных материалов ................47 
Контрольные вопросы .......................................................................49 
3. Системы смазки металлургического оборудования........................50 
3.1. Классификация способов и систем смазки ...............................50 
3.2. Нецентрализованные проточные системы жидкой смазки .....53 
3.3. Нецентрализованные циркуляционные системы жидкой смазки...54 
3.4. Состав и принцип действия централизованной 
циркуляционной системы жидкой смазки .......................................57 
3.5. Расчет системы жидкой смазки..................................................60 
3.6. Централизованные системы пластичной смазки......................68 
3.7. Состав и принцип действия системы пластичной смазки 
концевого типа....................................................................................73 
3.8. Состав и принцип действия системы пластичной самзки 
петлевого типа ....................................................................................75 
3.9. Двухлинейные дозирующие питатели.......................................78 
3.10. Расчет систем пластичной смазки............................................80 
Контрольные вопросы .......................................................................83 

4. Выбор смазочных материалов для узлов трения.............................85 
4.1. Закрытые зубчатые передачи .....................................................85 
4.2. Червячные и глобоидные передачи ...........................................88 
4.3. Подшипники качения..................................................................90 
4.4. Подшипники скольжения ...........................................................94 
4.5. Открытые зубчатые и реечные передачи ..................................97 
4.6. Зубчатые муфты...........................................................................98 
4.7. Цепные передачи .........................................................................98 
4.8. Узлы трения, работающие при высоких температурах ...........99 
4.9. Узлы трения, работающие при низких температурах..............99 
Контрольные вопросы .....................................................................100 
Библиографический список.................................................................101 
 

ПРЕДИСЛОВИЕ 

Настоящее учебное издание представляет собой курс лекций по 
дисциплине «Надежность, эксплуатация и ремонт металлургических 
машин и оборудования», которая предусмотрена государственным 
образовательным стандартом и учебными планами высших учебных 
заведений, ведущих подготовку специалистов по профилю 150404 
«Металлургические машины и оборудование».  
В основу настоящего курса положены лекции, которые в течение 
более 10 лет читаются в МИСиС на кафедре машин и агрегатов металлургических предприятий для студентов, специализирующихся в 
области разработки и эксплуатации металлургического оборудования. В издании более подробно рассмотрены те разделы дисциплины, которые недостаточно полно изложены в рекомендуемых учебниках. 
Данное учебное издание подготовлено в соответствии с рекомендациями, выработанными на совещании заведующих кафедрами вузов Российской Федерации (3–7 июля 2007 г., г. Липецк), в которых 
осуществляется подготовка специалистов в области металлургического оборудования. 
Предназначено для студентов, обучающихся по профилю 150404 
«Металлургические машины и оборудование» направления 150400 
«Технологические машины и оборудование», и преподавателей, ведущих подготовку специалистов по данной дисциплине. Может быть 
полезно для студентов других профилей, относящихся к направлению 150500 «Технологические машины и оборудование», а также 
для студентов, обучающихся по направлению «Металлургия». 

ВВЕДЕНИЕ 

Эффективность металлургического производства неразрывно связана с работоспособностью технологического и вспомогательного 
оборудования, которая в значительной степени зависит от организации ремонтного хозяйства и принятой системой технического обслуживания. 
Опыт эксплуатации металлургического оборудования показывает 
значительный рост затрат на поддержание и восстановление его работоспособного состояния. По данным зарубежных и отечественных 
исследователей, затраты на техническое обслуживание и ремонты 
(ТОиР), отнесенные к стоимости выплавляемого металла, достигают 
40 %. Доля собственного ремонтного персонала в его общей численности на металлургических предприятиях составляет от 14 до 45 %, 
при этом доля затрат на основные и вспомогательные материалы составляет в среднем около 31 % всех затрат на техническое обслуживание. 
Сравнительно недавно основной задачей ремонтного хозяйства в 
черной металлургии было обеспечение высокого уровня производства, причем затраты на ТОиР имели второстепенное значение. В связи 
с ужесточением конкуренции на рынке металлопродукции ситуация 
изменилась коренным образом, и в настоящее время задачей ремонтного хозяйства является обеспечение надежности производственного 
оборудования для выпуска качественной и конкурентоспособной 
продукции при минимальных затратах. Таким образом, область компетенции и ответственности ремонтного хозяйства расширяется.  
Руководству ремонтного хозяйства металлургических предприятий ежедневно приходится решать следующие основные задачи, 
направленные на обеспечение функциональной готовности и работоспособности машин и оборудования:  
1) оценка технического состояния машин и оборудования;  
2) определение объемов и сроков проведения ТОиР;  
3) определение видов и объемов ресурсов для выполнения ТОиР;  
4) распределение материальных и трудовых ресурсов по времени, 
по видам ремонтно-профилактических работ и исполнителям (собственные силы или сторонние организации);  
5) организация и управление проведением ТОиР; 
6) разработка мероприятий по модернизации и реконструкции 
оборудования. 

Эффективное использование металлургического оборудования зависит от надежного ухода за ним и особенно от обеспечения смазочными системами и устройствами, грамотного применения смазочных 
материалов, качества технического обслуживания и эксплуатации.  
В данном учебном издании рассмотрены два основных раздела, 
которые, по мнению авторов, недостаточно полно изложены в учебниках, рекомендованных для студентов, обучающихся по профилю 
150404 «Металлургические машины и оборудование» направления 
150400 «Технологические машины и оборудование». Во-первых, это 
вопросы технического обслуживания и ремонта металлургического 
оборудования. Во-вторых – комплекс вопросов, связанных со смазкой узлов трения металлургических машин и агрегатов: смазочные 
материалы и их выбор, системы смазки и др. 

1. ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ И РЕМОНТ 
МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ 

1.1. Основные понятия и определения 

Основные понятия по вопросам технического обслуживания и ремонта металлургического оборудования определены ГОСТ 18322–78 
«Система технического обслуживания и ремонта техники. Термины 
и определения» и ГОСТ 13377–75 «Надежность в технике. Термины 
и определения», а содержание нормативно-технической документации регламентировано ГОСТ 1.601–68 «ЕСКД. Эксплуатационные 
документы». Ряд терминов пока не стандартизован. Под нормативнотехнической документацией (НТД) понимают стандарты, технические условия, чертежи, инструкции по эксплуатации и техническому 
обслуживанию, правила технической эксплуатации, правила техники 
безопасности и т.п. 
Техническая эксплуатация – это комплекс мероприятий, осуществляемых обслуживающим персоналом по обеспечению нормального 
функционирования оборудования при сохранении установленных 
технико-экономических показателей. Эти мероприятия включают как 
управление технологическим процессом и работой агрегатов и машин, так и техническое обслуживание и ремонт, направленные на 
обеспечение работоспособности оборудования в течение всего срока 
его службы. 
Техническое обслуживание (ТО) – операция или комплекс операций по поддержанию работоспособности или исправности изделия 
при использовании по назначению, ожидании, хранении и транспортировании. В ТО изделия могут входить: мойка, контроль технического состояния, очистка, смазывание, крепление резьбовых соединений, замена некоторых составных частей (например, фильтров, 
уплотнений), регулировка и т.п. Если периодическое техническое 
обслуживание различается содержанием операций, то его нумеруют 
обычно в порядке возрастания сложности, например: ежесменное 
ТО, ТО-1, ТО-2 и т.д. Техническое обслуживание является специфическим видом деятельности, отличающимся от ремонта тем, что 
часть операций выполняется только во время работы изделия – «на 
ходу»; поэтому для его проведения необходим специально подготовленный персонал. Отметим, что техническое обслуживание может 
выполняться как непосредственно эксплуатационным персоналом 
(тогда оно входит в должностные обязанности технологического 

персонала), так и специализированным персоналом, ориентированным на отдельные типы оборудования, виды операций и т.п. 
Ремонт – комплекс операций по восстановлению исправности 
или работоспособности изделий, их ресурсов и составных частей. В 
ремонт, кроме операций ТО, могут входить: разборка, обнаружение и 
устранение дефектов, восстановление деталей, сборка и т.п.  

1.2. Основные виды ремонтов  

Ремонты делят на плановые, при которых остановка изделия осуществляется в соответствии с требованиями НТД, и неплановые, при 
которых остановка изделия осуществляется без предварительного 
назначения. Неплановый ремонт после аварии называют аварийным. 
Основная задача механослужбы – исключить появление неплановых 
ремонтов. 
Характерным признаком любого планового ремонта является наличие методики определения объемов ремонтных работ. Основными 
видами плановых ремонтов являются послеосмотровый, стандартный 
и планово-предупредительный. 
В основу послеосмотрового ремонта положены периодические 
осмотры оборудования, результаты которых используются для подготовки предварительной ведомости дефектов. Окончательный объем работ устанавливается только после остановки и разборки машин 
и агрегатов. Такой ремонт не получил распространения на практике 
ввиду значительного влияния субъективных факторов на точность 
оценки состояния оборудования. 
При стандартном (регламентированном) ремонте оборудование ремонтируют строго по графику независимо от его фактического 
состояния, а объем ремонтных работ определяют по заранее разработанным инструкциям. Такой подход необходим в тех случаях, когда 
аварийные отказы оборудования (например, мостовых кранов, лифтов, сосудов высокого давления, самолетов) создают угрозу для жизни людей. Поскольку многие узлы и механизмы приходится заменять 
до наступления предельного состояния, то стандартный ремонт оборудования экономически не выгоден. 
В металлургии наибольшее распространение получил плановопредупредительный ремонт, или ремонт по текущему состоянию, при 
котором оборудование ремонтируется по графику, но с учетом его 
фактического состояния. Если установлено, что ресурс деталей и узлов не исчерпан, то межремонтный период увеличивают, и наоборот. 

Ремонт, выполняемый для обеспечения или восстановления работоспособности изделия и состоящий в замене и (или) восстановлении 
отдельных частей, называют текущим. Ремонт, выполняемый для 
восстановления исправности и полного (или близкого к нему) восстановления ресурса изделия с заменой или восстановлением его 
частей, включая базовые, называют капитальным. В металлургии 
используется также понятие среднего ремонта, который занимает 
промежуточное положение между текущим и капитальным ремонтом; он выполняется для восстановления исправности и частичного 
восстановления ресурса изделий с заменой или восстановлением составных частей ограниченной номенклатуры и контролем их технического состояния. В зависимости от трудоемкости и объема выполняемых операций ремонты нумеруют по мере сложности выполнения: текущие – Т1, Т2,…; капитальные – К1, К2… 
Различают сосредоточенный и рассредоточенный методы проведения капитальных ремонтов. При сосредоточенном методе весь комплекс ремонтных работ выполняется непрерывно в течение заданного 
периода времени при полной остановке оборудования. При рассредоточенном методе весь объем ремонтных работ делится на части, большинство из которых выполняется в процессе проведения текущих ремонтов, – это существенно сокращает простои оборудования. 
Выбор метода проведения текущего и капитального ремонта металлургического оборудования определяется двумя особенностями 
основного производства: 1) непрерывностью технологических процессов, 2) сильной взаимозависимостью функционирования различных цехов. Если в условиях машиностроительного производства отказ одного металлорежущего станка достаточно легко компенсировать передачей технологической операции на другие станки, то металлургические цехи, состоящие из единичных агрегатов большой 
мощности (доменной печи, конвертера, прокатного стана и др.), лишены подобной возможности. Поэтому на металлургических предприятиях распространен агрегатно-модульный метод ремонта и рассредоточенный капитальный ремонт. 
Система технического обслуживания и ремонта (ТОиР) – совокупность взаимосвязанных средств документации технического 
обслуживания и ремонта и исполнителей, необходимых для поддержания и восстановления качества изделий, входящих в эту систему.  
Периодичность технического обслуживания (или ремонта) определяется интервалом времени или наработкой между данным видом 
технического обслуживания (или ремонта) и последующим таким же 

видом или другим большей сложности. Вид технического обслуживания (или ремонта) характеризуется одним или несколькими признаками: объемом работ, трудоемкостью, периодичностью, условиями эксплуатации изделия и т.п. Обычно в металлургии наименьший интервал 
ТО определяется продолжительностью смены, т.е. равен 4–8 ч.  
Продолжительность ремонта равна времени простоя изделия 
для выполнения ремонта, включая передачу его в ремонт, производство ремонтных работ и приемку отремонтированного изделия.  
Трудоемкость технического обслуживания (или ремонта) определяется трудозатратами на проведение одного технического обслуживания (или ремонта) данного вида. 
Под ремонтным циклом понимают интервал времени между двумя 
капитальными ремонтами, т.е. наименьший промежуток времени (или 
наименьшую наработку изделия), в течение которого выполняются в 
определенной последовательности все установленные для данного изделия виды планового ремонта. Время между двумя последовательно 
проведенными плановыми ремонтами называют межремонтным периодом. При расчете этих показателей используются данные эксплуатации и ремонтов соответствующего оборудования. Длительность ремонтного цикла обычно определяется сроками службы наиболее трудоемких конструктивных элементов, а межремонтных периодов – ресурсом или наработкой быстроизнашивающихся деталей и узлов. Перечень 
и последовательность циклически повторяющихся плановых ремонтов, 
выполняемых на протяжении ремонтного цикла, составляют структуру 
ремонтного цикла (рис. 1.1). 

Месяцы

ТО
ТО
ТО
ТО
ТО
ТО
ТО
ТО
ТО
ТО
ТО
ТО

0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24

2
T

1T
1
T
1T
1T
1T
1T
1T
1T
1T
1T

К
К

 
Рис. 1.1. Ремонтный цикл 80-т горизонтального конвертера 
для плавки никеля: К – капитальный ремонт; Т1 и Т2 – первый 
и второй текущие ремонты; ТО – технические осмотры через 15 сут 
(ежесменные технические осмотры не показаны) 

В металлургии обычно применяется техническое обслуживание с 
периодическим контролем оборудования, основным назначением которого является предупреждение аварийных простоев машин и агрегатов ввиду неправильной эксплуатации, преждевременного износа деталей и механизмов, изменения взаимного положения элементов оборудования, нарушения нормальной работы систем смазки и т.п.  
С этой целью дежурный и эксплуатационный персонал во время 
работы оборудования контролирует интенсивность и тональность 
шумов в редукторах, температуру узлов трения, надежность работы 
смазочных систем, крепление резьбовых, шпоночных и других неподвижных соединений, качество выпускаемой продукции и т.п. Отклонения от нормальных условий работы фиксируют в журналах 
приемки-сдачи смен. 
В процессе эксплуатации металлургического оборудования различают следующие виды его технического состояния (ГОСТ 20911–75, 
ГОСТ 27.002–83): исправное – неисправное, работоспособное – неработоспособное, правильное функционирование – неправильное, предельное. Исправным называется такое состояние объекта, при котором он 
полностью соответствует требованиям нормативно-технической документации. Работоспособное – такое состояние объекта, при котором 
значения всех параметров, характеризующих способность выполнять 
заданные 
функции, 
соответствуют 
требованиям 
нормативнотехнической документации. При правильном функционировании объект находится в состоянии, при котором он соответствует требованиям 
нормативно-технической документации в данном режиме работы в данный момент времени. Предельным называется такое состояние объекта, 
при котором его дальнейшее применение по назначению недопустимо 
или нецелесообразно, либо восстановление его исправного или работоспособного состояния недопустимо или нецелесообразно. 
Переход оборудования из исправного состояния в неисправное 
(работоспособное, неработоспособное, предельное) называется дефектом (повреждение, отказ, неустранимый дефект). Повреждение – дефект, который не приводит к потере работоспособности объекта. Типичными повреждениями являются царапины и вмятины на 
свободных поверхностях оборудования, незначительные утечки воды 
и смазочного материала, отсутствие краски и др. Отказ – дефект, 
который приводит к нарушению работоспособного состояния объекта. Для металлургического оборудования характерны два основных 
вида отказа: 1) поломки или значительные пластические деформации, 2) износ.