Эксплуатация технологических машин

МИНИСТЕРСТВО ОБРА ЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ 
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ 
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «МИСиС»
Кафедра инжиниринга технологического оборудования
 
Учебник
Допущено учебно-методическим объединением по образованию 
в области металлургии в качестве учебника для студентов 
высших учебных заведений, обучающихся по специальности 
150404 – Металлургические машины и оборудование
Москва  2014
ЭКСПЛУАТАЦИЯ 
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ 
МАШИН
Н.А. Чиченев

УДК 621
 
Ч-72
Р е ц е н з е н т ы :
д-р техн. наук, проф. В.А. Трусов;
чл.-корр. РАН Г.С. Бурханов (ИМЕТ РАН)
Чиченев Н.А.
Ч-72  
Эксплуатация технологических машин : учеб. / Н.А. Чиче-
нев. – М. : Изд. Дом МИСиС, 2014. – 324 с.
ISBN 978-5-87623-761-3
Дисциплина «Эксплуатация технологических машин» предусмотрена государственным 
образовательным стандартом и учебными планами высших 
учебных заведений, ведущих подготовку специалистов по специальности 
150404 «Металлургические машины и оборудование».
В учебнике рассматриваются общие вопросы технического обслуживания 
и ремонта технологических машин и оборудования, основные виды смазки 
и смазочных материалов, системы смазки оборудования и принципы выбора 
смазочных материалов для узлов трения, методы и способы восстановления 
деталей, современные подходы к управлению технической эксплуатацией. 
Учебник предназначен для студентов, обучающихся по специальности 
150404 «Металлургические машины и оборудование» направления «Технологические 
машины и оборудование», и преподавателей, проводящих занятия по 
данной дисциплине. Может быть полезен студентам других профилей, входящих 
в направление 151000 «Технологические машины и оборудование», а также 
студентам, обучающимся по направлению 150400 «Металлургия».
УДК 621
ISBN 978-5-87623-761-3
© Н.А. Чиченев, 2014

ОГ
ЛАВЛЕНИЕ
Предисловие 
.................................................................................................. 7
Введение ........................................................................................................ 8
1. Техническое обслуживание и ремонт машин и оборудования .......10
1.1. Основные понятия и определения ................................................ 10
1.2. Разновидности ремонтов 
................................................................ 12
1.3. Система технического обслуживания и ремонта ........................ 16
1.4. Организация и проведение технического обслуживания  
.......... 21
1.5. Планирование ремонтов 
................................................................. 24
1.6. Положение о планово-предупредительных ремонтах 
на предприятиях металлургической промышленности..................... 26
1.7. Ремонтопригодность машин и оборудования 
.............................. 35
1.7.1. Показатели ремонтопригодности машин, используемые 
в процессе их эксплуатации.............................................................. 36
1.7.2. Показатели ремонтопригодности машин, используемые 
на стадии проектирования  ............................................................... 37
Контрольные вопросы ........................................................................... 40
2. Смазка и смазочные материалы 
.........................................................41
2.1. Основные понятия теории трения и изнашивания ..................... 41
2.2. Характеристика видов трения скольжения .................................. 43
2.3. Общие сведения о смазочных материалах 
................................... 46
2.4. Жидкие смазочные материалы и их свойства 
.............................. 47
2.5. Пластичные смазочные материалы и их свойства ...................... 55
2.6. Твердые смазочные материалы ..................................................... 62
2.7. Сокращение номенклатуры смазочных материалов 
................... 65
2.8. Выбор смазочных материалов для узлов трения ........................ 67
2.8.1. Закрытые зубчатые передачи 
.................................................. 67
2.8.2. Червячные и глобоидные передачи ....................................... 71
2.8.3. Подшипники качения .............................................................. 73
2.8.4. Подшипники скольжения 
........................................................ 77
2.8.5. Открытые зубчатые и реечные передачи .............................. 81
2.8.6. Зубчатые муфты ....................................................................... 81
2.8.7. Цепные передачи ..................................................................... 82
2.8.8. Узлы трения, работающие при высоких и низких 
температурах ...................................................................................... 82

Контрольные вопросы ........................................................................... 84
3. Системы смазки технологического оборудования 
...........................86
3.1. Классификация способов и систем смазки .................................. 86
3.2. Нецентрализованные проточные системы жидкой смазки 
........ 89
3.3. Нецентрализованные циркуляционные системы жидкой смазки 
.....90
3.4. Централизованная циркуляционная система жидкой смазки 
.... 93
3.5. Расчет системы жидкой смазки ..................................................... 98
3.6. Централизованные системы пластичной смазки с ручным 
приводом ............................................................................................... 108
3.7. Автоматизированные централизованные системы 
пластичной смазки ................................................................................110
3.8. Состав и принцип действия системы конечного типа 
...............117
3.9. Состав и принцип действия системы петлевого типа ...............119
3.10. Двухлинейные дозирующие питатели 
...................................... 122
3.11. Расчет систем пластичной смазки 
............................................. 125
3.12. Аэрозольные смазочные системы ............................................. 129
3.13. Расчет аэрозольной смазочной системы .................................. 134
Контрольные вопросы ......................................................................... 136
4. Восстановление работоспособности технологического 
оборудования .........................................................................................138
4.1. Причины нарушения работоспособности технологического 
оборудования ........................................................................................ 138
4.2. Процессы восстановления деталей 
............................................. 146
4.3. Восстановление деталей механической обработкой ................ 152
4.4. Восстановление деталей 
пластическим деформированием ....................................................... 160
4.5. Восстановление деталей сваркой и наплавкой  
......................... 165
4.6. Восстановление деталей нанесением покрытий  
...................... 170
4.7. Восстановление деталей полимерными материалами ............. 176
Контрольные вопросы ......................................................................... 179
5. Ремонт узлов и деталей машин 
........................................................181
5.1. Технологический процесс ремонта 
............................................. 181
5.2. Ремонт базовых деталей 
............................................................... 186
5.3. Ремонт деталей общего назначения 
............................................ 189
5.4. Балансировка вращающихся деталей машин ............................ 194
5.4.1. Основные виды неуравновешенности ................................ 194
5.4.2. Статическая балансировка 
.................................................... 199

5.4.3. Динамическая балансировка ................................................ 207
Контрольные вопросы ......................................................................... 213
6. Теротехнология технологического оборудования 
..........................215
6.1. Основные понятия и определения .............................................. 215
6.2. Факторы теротехнологии и связь между ними 
.......................... 216
6.3. Теротехнология технического обслуживания и ремонта ......... 223
6.3.1. Общие сведения ..................................................................... 223
6.3.2. Система технического обслуживания оборудования 
на фирме «Италсидер» (Италия) 
.................................................... 226
6.3.3. Система технического обслуживания оборудования 
фирмы «Хеш Хуттенверк» (Германия) 
.......................................... 228
6.3.4. Система технического обслуживания оборудования 
Донецкого металлургического завода  .......................................... 232
6.4. Применение принципов теротехнологии в металлургии  
........ 237
6.5. Управление эксплуатационными свойствами 
технологического оборудования......................................................... 241
6.5.1. Основные направления повышения эксплуатационных 
свойств оборудования 
...................................................................... 241
6.5.2. Повышение эксплуатационных свойств оборудования 
при проектировании  ....................................................................... 245
6.5.3. Повышение эксплуатационных свойств оборудования 
при изготовлении ............................................................................. 248
6.5.4. Повышение надежности оборудования 
при эксплуатации ............................................................................. 249
6.5.5. Экономический подход к надежности оборудования  
....... 253
Контрольные вопросы ......................................................................... 257
7. Всеобщая производительная эксплуатация (TPM) ........................259
7.1. Основные понятия и определения .............................................. 259
7.2. Цели и задачи ТРМ ....................................................................... 261
7.3. Принципы 5S ................................................................................. 266
7.4. Автономное обслуживание .......................................................... 270
7.5. KAIZEN – изменение к лучшему ................................................ 272
7.6. Плановое обслуживание 
............................................................... 278
7.7. Качественное обслуживание 
........................................................ 281
7.8. Обучение персонала...................................................................... 282
7.9. Служба TPM .................................................................................. 283
7.10. Безопасность,  охрана труда и окружающей среды ................ 286

7.11. Развертывание ТРМ .................................................................... 286
Контрольные вопросы ......................................................................... 291
8. Общая эффективность оборудования .............................................292
8.1. Основные понятия и определения .............................................. 292
8.2. Понятие ОЕЕ ................................................................................. 297
8.3. Характеристика основных видов потерь.................................... 301
8.4. Вычисление OEE 
........................................................................... 304
8.5. Измерение ОЕЕ ............................................................................. 312
8.6. Примеры расчета ОЕЕ  
................................................................. 316
Контрольные вопросы ......................................................................... 320
Библиографический список .................................................................322

Предисловие
Дисциплина «Эксплуатация металлургических машин» предусмотрена 
государственным образовательным стандартом и учебными планами 
высших учебных заведений для подготовки студентов по специальности 
150404 «Металлургические машины и оборудование».
В основу учебника положены лекции, которые в течение 15 лет 
читались в МИСиС на кафедре инжиниринга технологического оборудования 
для студентов, специализирующихся в области разработки 
и эксплуатации металлургического оборудования.
Данный учебник подготовлен в соответствии с рекомендациями 
совещания заведующих кафедрами профильных университетов Российской 
Федерации, на которых осуществляется подготовка специалистов 
в области металлургического оборудования.

ВВЕДЕНИЕ
Эффективность промышленного производства неразрывно связана 
с работоспособностью технологического и вспомогательного оборудования, 
которая в значительной степени зависит от организации ремонтного 
хозяйства и принятой системы технического обслуживания.
Опыт эксплуатации технологических машин и оборудования свидетельствует 
о значительном росте затрат на поддержание и восстановление 
их работоспособного состояния. По данным зарубежных 
и  отечественных исследователей, затраты на техническое обслуживание 
и ремонты (ТОиР), отнесенные к стоимости выпускаемой продукции, 
достигают 40 %. Доля собственного ремонтного персонала 
в общей его численности на металлургических предприятиях составляет 
от 14 до 45 %, при этом доля затрат на основные и вспомогательные 
материалы составляют в среднем около 31 % от всех затрат 
на техническое обслуживание.
Сравнительно недавно основной задачей ремонтного хозяйства 
в  промышленности, в частности в 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 качествен-
ной и конкурентоспособной продукции при минимальных затратах. 
Таким образом, область компетенции и ответственности ремонтного 
хозяйства расширяется. 
Руководителям ремонтного хозяйства металлургических предпри-
ятий ежедневно приходится решать следующие основные задачи, на-
правленные на обеспечение функциональной готовности и работо-
способности машин и оборудования: 
1) оценка технического состояния; 
2) определение сроков и объемов проведения ТОиР; 
3) определение видов и объемов ресурсов для выполнения ТОиР; 
4) распределение материальных и трудовых ресурсов по времени, 
видам ремонтно-профилактических работ и исполнителям (собствен-
ные силы или сторонние организации); 
5) организация и управление проведением ТОиР;

6) разработка мероприятий по модернизации и реконструкции обо-
рудования и др.
Эффективное использование технологического оборудования за-
висит от надежного ухода за ним и особенно от обеспечения смазоч-
ными системами и устройствами, грамотного применения смазочных 
материалов, качества технического обслуживания и эксплуатации. 

1. ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ 
И РЕМОНТ МАШИН И ОБОРУДОВАНИЯ
1.1. Основные понятия и определения
Основные понятия по рассматриваемой теме определены ГОСТ 
18322–78 «Система технического обслуживания и ремонта техники. 
Термины и определения» и ГОСТ 13377–75  «Надежность в техни-
ке. Термины и определения», а содержание нормативно-технической 
документации регламентировано ГОСТ 1.601–68 «ЕСКД. Эксплуа-
тационные документы». Ряд терминов пока не стандартизован. Под 
нормативно-технической документацией (НТД) понимают стандарты, 
технические условия, чертежи, инструкции по эксплуатации и техни-
ческому обслуживанию, правила технической эксплуатации, правила 
техники безопасности и т.п.
Техническая эксплуатация – комплекс мероприятий, осуществля-
емых обслуживающим персоналом по обеспечению нормального функ-
ционирования оборудования при сохранении установленных технико-
экономических показателей. Эти мероприятия включают как управление 
технологическим процессом и работой агрегатов и машин, так и техни-
ческое обслуживание и ремонт, направленные на обеспечение работо-
способности оборудования в течение всего срока его службы.
Техническое обслуживание (ТО) – комплекс операций или опе-
рация по поддержанию работоспособности или исправности изделия 
при использовании по назначению, ожидании, хранении и транспор-
тировании. В ТО могут входить мойка изделия, контроль его техни-
ческого состояния, очистка, смазывание, крепление резьбовых со-
единений, замена некоторых составных частей изделия (например, 
фильтров, уплотнений и др.), регулировка и т.д. Если периодические 
технические обслуживания различаются содержанием операций, 
то их нумеруют обычно в порядке возрастания сложности, например: 
ежесменное ТО, ТО-1, ТО-2 и т.д. Техническое обслуживание явля-
ется специфическим видом деятельности, отличающимся от ремонта 
тем, что часть работ выполняется только во время работы изделия – 
«на ходу»; поэтому для его проведения необходим специально под-
готовленный персонал. Следует отметить, что техническое обслужи-

вание может выполняться как непосредственно эксплуатационным 
персоналом (тогда оно входит в должностные обязанности технологи-
ческого персонала), так и специализированным персоналом, ориенти-
рованным на обслуживание отдельных типов оборудования, различные 
виды операций и т.п.
Ремонт –
 комплекс операций по восстановлению исправности 
или работоспособности изделий и восстановлению ресурсов изделий 
и их составных частей. В ремонт, кроме операций ТО, могут входить 
разборка, обнаружение и устранение дефектов, восстановление деталей, 
сборка и др. 
Система технического обслуживания и ремонта –
 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 техническим 
обслуживанием данного вида (или ремонта) и последующим такого 
же вида или другого большей сложности. Вид технического обслуживания (
или ремонта) характеризуется одним или несколькими признаками: 
объемом работ, трудоемкостью, периодичностью, условиями 
эксплуатации изделия и т.д. Обычно в металлургии наименьший интервал 
ТО определяется продолжительностью смены, т.е. равен 4–8 ч. 
Трудоемкость технического обслуживания (или ремонта) определяется 
трудозатратами на проведение одного технического обслуживания (
или ремонта) данного вида.
Ремонтным циклом называется наименьший повторяющийся интервал 
времени или наработка изделия, в течение которых выполняются 
в определенной последовательности в соответствии с требованиями 
нормативно-технической или эксплуатационной документации 
все установленные виды ремонта. 
Длительность ремонтного цикла tц можно представить в виде суммы 
двух слагаемых: времени эксплуатационной готовности tгот и времени 
простоя в процессе проведения ремонтных работ tрем. В свою 
очередь значение tрем складывается из времени простоя при плановом 
tплан и аварийном tавар ремонте, т.е. tрем = tплан + tавар. Время простоя при 
плановых ремонтах tплан включает длительность проведения капитального 
tкап и текущих tтек ремонтов. Время эксплуатационной готовности 
tгот состоит из времени нахождения в работе tраб и времени нахождения 
в резерве tрез (табл. 1.1). 

Таблица 1.1
Структура времени ремонтного цикла
Длительность ремонтного цикла tц
Время эксплуатационной готовности tгот
tрем
tплан
tавар
Время нахождения в работе tраб
tрез
tкап
tтек
1.2. Разновидности ремонтов
Ремонты делят на плановые, при которых остановка оборудования 
осуществляется в соответствии с требованиями НТД, и неплановые, 
при которых остановка изделия осуществляется без предварительного 
назначения. Неплановый ремонт после аварии называют аварийным. 
Основная задача ремонтной службы – исключить неплановые ремонты.
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 
из-за 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 и др.) создают угрозу 
для жизни людей. Поскольку многие узлы и механизмы приходится 
заменять до наступления предельного состояния, то стандартный ремонт 
оборудования экономически не выгоден.
Ремонт по техническому состоянию – ремонт, при котором 
контроль технического состояния выполняется с периодичностью 
и в объеме, установленными в нормативно-технической документации, 
а объем и момент начала ремонта определяются техническим состоянием 
изделия.

В промышленности наибольшее распространение получил планово-
предупредительный 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 рабо-
тоспособности изделия и заключающийся в замене и (или) восстанов-
лении отдельных частей, называют текущим ремонтом. 
Ремонт, выполняемый для восстановления исправности и полного 
(или близкого к нему) восстановления ресурса изделия с заменой или 
восстановлением любых его частей, включая базовые, называют ка-
питальным ремонтом. 
В промышленности используется также понятие среднего ремон-
та, который занимает промежуточное положение между текущим 
и капитальным ремонтом; он выполняется для восстановления ис-
правности и частичного восстановления ресурса изделий с заменой 
или восстановлением составных частей ограниченной номенклатуры 
и контролем технического состояния составных частей. 
В зависимости от трудоемкости и объема выполняемых операций 
ремонты нумеруют по сложности выполняемых работ: текущие – Т1, 
Т2, …; капитальные – К1, К2, … .
Различают сосредоточенный и рассредоточенный методы проведе-
ния капитальных ремонтов. При сосредоточенном методе весь ком-
плекс ремонтных работ выполняется непрерывно в течение заданного 
периода времени при полной остановке оборудования. При рассре-
доточенном методе весь объем ремонтных работ делится на части, 
большинство из которых осуществляется в процессе проведения теку-
щих ремонтов, – это существенно сокращает простои оборудования.
Выбор метода проведения текущего и капитального ремонта ме-
таллургического оборудования определяется двумя особенностями 
основного производства: 1) непрерывность технологических про-
цессов; 2) значительная взаимозависимость функционирования раз-
личных цехов. Если в условиях машиностроительного производства 
отказ одного металлорежущего станка достаточно легко компенсиро-
вать передачей технологической операции на другие станки, то ме-
таллургические цехи, состоящие из единичных агрегатов большой 
мощности (доменная печь, конвертер, прокатный стан и др.), лишены 

подобной возможности. Поэтому на металлургических предприятиях 
распространены агрегатный (агрегатно-модульный) метод ремонта 
и метод рассредоточенного капитального ремонта. При агрегатном 
методе ремонта неисправные сборочные единицы, обладающие 
свойствами полной взаимозаменяемости (например, электродвига-
тель, редуктор, насос и т.д.) заменяются новыми или заранее отре-
монтированными. 
Продолжительность ремонта равна времени простоя оборудо-
вания при выполнении ремонта, включая передачу его в ремонт, про-
изводство ремонтных работ и приемку отремонтированного изделия. 
Под ремонтным циклом понимают интервал времени между дву-
мя капитальными ремонтами, т.е. ремонтный цикл – это наименьший 
промежуток времени (или наименьшая наработка изделия), в тече-
ние которого выполняются в определенной последовательности все 
установленные для данного изделия виды планового ремонта. Время 
между двумя последовательно проведенными плановыми ремонтами 
любого вида называют межремонтным периодом. При расчете этих 
показателей используются данные, полученные при эксплуатации 
и ремонте соответствующего оборудования. Длительность ремонтно-
го 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 ремон-
тов, выполняемых на протяжении ремонтного цикла, составляют 
структуру ремонтного цикла (рис. 1.1).
В металлургии обычно применяется техническое обслуживание 
с периодическим контролем оборудования, основным назначением ко-
торого является предупреждение аварийных простоев машин и агре-
гатов из-за неправильной эксплуатации, преждевременного износа 
деталей и механизмов, изменения взаимного положения элементов 
оборудования, нарушения нормальной работы систем смазки и др. 
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 не-
подвижных соединений, качество выпускаемой продукции и т.д. От-
клонения от нормальных условий работы фиксируют в журналах при-
емки-сдачи смен.