Физические закономерности изменения свойств и состояния материалов, из которых выполнены элементы, являются первопричиной изменений характеристик изделия в целом, а, следовательно, и его надежности. Особенностью механических систем является то, что причины отказов механических элементов более многочисленны и разнообразны. К основным видам отказов относятся отказы вследствие усталости, износа, тепловой и ударной нагрузки, ползучести материала, коррозии, эрозии, отсутствия смазки, упругой деформации, расслаивания, выпучивания и т.д.
Часто встречающиеся отказы
Некоторые из наиболее часто встречающихся отказов и их особенности приведены в табл. 2.
Наибольшая доля отказов происходит из-за механических разрушений.
Время разрушения материалов зависит от его динамической нагрузки или циклического изменения температуры.
Механизм разрушения и долговечность материала определяются постепенным накоплением локальных дефектов: вакансий, дислокаций, пластических деформаций и микротрещин в материале. Внешние факторы, в частности, вибрации, циклическое воздействие температуры, влажность и т.д. влияют на интенсивность разрушения.
Стадии разрушения
Можно выделить три стадии разрушения:
- начальное разрушение, наблюдаемое при приработке деталей;
- установившееся разрушение, наблюдаемое при нормальной эксплуатации;
- самоускоренное, катастрофическое разрушение, являющееся причиной внезапного появления отказов.
Преобладающим фактором разрушения является износ трущихся поверхностей. Для предупреждения отказов, в настоящее время внедряются различные системы диагностики и мониторинга. В кабельной промышленности широко используется диагностика кабеля различных номиналов.
Классификация различных видов износа
Классификация различных видов износа представлена в табл.3.
Все виды износа имеют место при относительном движении элементов узла трения. Характерные механизмы изнашивания представлены в табл.4.
В табл.5. перечислены некоторые типичные повреждения поверхностей при изнашивании. Используя внешние признаки разрушения или их проявления в виде характерной вибрации и шума, можно диагностировать вид изнашивания.
Выходной параметр изделия U в определенной степени изменяется при изменении характеристики r , определяющей степень повреждения или разрушения деталей. Изменение r во времени связано с физикой явлений, происходящих в материале изделия, в то время как изменение U отражает макропроцессы, происходящие в самом изделии.
Во многих случаях техническое состояние изделия, характеризуемое исходными параметрами U1, U2, … , Un зависит от многих повреждений r1, r2, … , rm.
Поэтому в общем случае зависимости выходных параметров могут быть записаны системой уравнений.
В процессе функционирования отказ изделия определяется степенью близости выходного параметра от его предельного значения.
