1.3.4 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, т. е. 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 (остаточные 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, и 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 старением материалов, из которых они изготовлены.
Процессом старения называется необратимое изменение свойств или состояния материала машины в результате действия различных факторов.
Например, упругая или тепловая деформация машины, которая может привести к отказу, не является процессом старения, так как при снятии внешних нагрузок (силовых и температурных), вызвавших данную деформацию, машина 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 машины, т. е. происходит его старение.
Следует иметь в виду, что и обратимые процессы могут участвовать в старении машины, если с течением времени изменяется степень отклонения выходных параметров машины при тех же воздействиях. Например, с течением времени происходит рост амплитуд при вибрации машины, хотя внешние нагрузки сохраняются прежними.
Изучение процессов старения необходимо для оценки потери работоспособности машины во времени .