5.4. Допустимые и недопустимые виды повреждений деталей и сопряжений

Различные вредные процессы, воздействующие на машину, приводят к повреждению ее деталей, что в свою очередь может явиться причиной отказа. Для оценки работоспособности детали необходимо установить характер повреждений, в результате которых она выходит из строя, то есть возникает отказ.

При работе машины отказ деталей может возникнуть в результате их поломки, деформации, износа или пластической деформации поверхностных слоев, тепловых трещин, коррозии и т. д.

Однако не все виды повреждений являются неизбежным следствием работы машины. Некоторые из них возникают из-за неправильного расчета и подбора материала или недопустимых методов эксплуатации.

Виды повреждений деталей машины и соответственно отказы можно разбить на две группы: допустимые (по характеру, а не по величине повреждения), возникающие при нормальных условиях эксплуатации, и недопустимые, которые носят аварийный характер. При этом разрушению или деформации может подвергаться как тело детали, так и ее поверхность, находящаяся во взаимодействии (контакте) с поверхностью сопряженной детали.

К допустимым повреждениям относятся коробление (остаточное деформации) детали, в некоторых случаях поломка в результате усталости, некоторые виды износа, усталость поверхностных слоев.

Как правило, недопустимы поломки деталей в результате недостаточной статической, динамической или усталостной прочности, тепловые трещины в результате нагрева детали, в ряде случаев коррозия. Для поверхностей контакта характерны такие недопустимые повреждения, как некоторые виды износа, протекающие с большой интенсивностью (молекулярно-механический износ, приводящий к задирам поверхностей, тепловой износ), выкрашивание частиц с поверхности трения и др. Следует иметь в виду, что разделение повреждений на допустимые и недопустимые зависит не только от характера повреждений, но и от тех требований, которые предъявляются к данному изделию, а также от возможностей предотвратить данный процесс. Например, коррозия — допустимый вид повреждения для корпусов морских судов и недопустимый для станин станков.

Все недопустимые повреждения и причины их возникновения должны быть устранены теми или иными методами. Допустимые повреждения, как правило, не могут быть полностью устранены: можно лишь замедлить их проявление, например, путем уменьшения скорости изнашивания.

Повреждения элементов машины могут привести к ее отказам, если степень этих повреждений превзошла допустимый уровень.

Виды повреждений определяют содержание ремонтов машины. Допустимые повреждения деталей устраняются плановыми ремонтами машины. Отказы деталей из-за недопустимых повреждений устраняются в ходе аварийных ремонтов. Ремонт этих деталей не может быть предусмотрен планом, так как возникновение отказа не должно иметь места и является следствием неправильной эксплуатации или некачественного изготовления машин. Допустимые повреждения вызываются в основном устарением материалов, из которых они изготовлены.

Процессом старения называется необратимое изменение свойств или состояния материала изделия в результате действия различных факторов.

Например, упругая или тепловая деформация изделия, которая может привести к отказу, не является процессом старения, так как при снятии внешних нагрузок (силовых и температурных), вызвавших данную деформацию, изделие приобретает исходные характеристики.

Необратимые процессы - износ, коррозия, усталость, потеря магнитных свойств материала, структурные его изменения, изменение отражательной способности поверхности и другие - приводят к таким повреждениям, которые ухудшают начальные параметры изделия, то есть происходит его старение.

Законы старения, оценивающие степень повреждения материала в функции времени, являются основой для решения задач надежности. Они позволяют: спрогнозировать, как проходит процесс старения; оценить возможные варианты его реализации; выявлять наиболее существенные факторы, влияющие на интенсивность процесса. Типичным примером таких зависимостей являются закономерности износа материалов, которые на основе раскрытия физической картины взаимодействия поверхностей определяют методы для расчета интенсивности процесса изнашивания или величины износа в функции времени и оценивают параметры, влияющие на ход процесса.