загрузка...
 
1.3.5 Постепенные (износные) и внезапные отказы
Повернутись до змісту

1.3.5 Постепенные (износные) и внезапные отказы

Основным признаком, определяющим различные виды отказов, служит характер возникновения и протекания процессов, приводящих к отказу. Существуют следующие основные виды отказов (рис. 1.2).

Постепенные (износные) отказы (рис. 1.2а) возникают в результате протекания того или иного процесса старения, ухудшающего начальные параметры машины.

Основным признаком постепенного отказа является то, что вероятность его возникновенияв течение заданного периода времени от t1   до t2   зависит от длительности предыдущей работы машины  t1 .   Чем больше эксплуатировалось машина, тем выше вероятность   возникновения   отказа,    т. е.      если

t2    >   t1,   где  F(?t) — вероятность отказа за период от  t до (t +?t).

 К этому виду относится большинство отказов машины. Они связаны с процессами износа, коррозии, усталости и ползучести материалов.

Внезапные отказы (рис. 1.2б) возникают в результате сочетания неблагоприятных факторов и случайных внешних воздействий, превышающих возможности машины к их восприятию.

Отказ возникает через некоторый промежуток времени Тв, который является случайной величиной.

 

Рисунок   1.2 -   Схема   возникновения основных  видов отказов:а -  постепенный  (износный); б -  внезапный; в – сложный

Основным признаком внезапного отказа является независимость вероятности его возникновенияв течение заданного периода времени (от t1 до t2 ) от длительности предыдущей работы машины

   Примерами таких отказов могут служить тепловые трещины, возникшие в детали вследствие прекращения подачи смазки, поломки детали из-за неправильной эксплуатации машины или возникновения перегрузок, деформация или поломка деталей, попавших в такие условия работы, когда каждый параметр при­нимает экстремальное значение (наибольшие нагрузки, минимальная твердость материала, повышенная температура и т. п.).  Выход из строя при этом происходит, как правило, внезапно, без предшествующих симптомов разрушения.

   Например, причиной отказа автомобильной покрышки может быть как ее износ в результате длительной эксплуатации, так и прокол. Вероятность отказа покрышки из-за износа протектора у старой покрышки во много раз больше, чем у новой. В противоположность этому прокол — внезапный отказ — не связан с длительностью работы покрышки до данного события. Вероятность его возникновения зависит от состояния дороги и одинакова как для новых покрышек, так и для находившихся в эксплуатации.

 Иногда существует мнение, что появлению внезапных отказов обычно также предшествуют скрытые изменения свойств деталей или компонентов, которые не всегда удается обнаружить. Поэтому разделение на внезапные и постепенные отказы носит условный характер.

 С этим нельзя согласиться, так как деление на постепенные и внезапные отказы определяется природой их возникновения, а не тем, установлена или нет причина отказа. Внезапность отказа при эксплуатации машины в результате скрытности процесса разрушения еще не означает, что отказ относится к категории внезапных.

  Критерием здесь будет служить наличие или отсутствие зависимости от времени предыдущей работы машины. В качестве примера на рис.1.3 показана пара трения 1—2, где нарушение работоспособности сопряжения происходит в результате задира поверхностей трения, что является следствием двух причин.

 

Рисунок 1.3 -   Возникновение задиров  на трущихся поверхностях 1 и 2 из-за   попадания   абразива 3 или   проявления дефекта отливки 4

 Во-первых, повреждение поверхности может произойти из-за попадания извне абразивной частицы 3 и, во-вторых, — из-за проявления скрытого дефекта отливки — раковины 4, которая может оказаться на поверхности трения по мере износа направляющей.

Оба отказа проявляются примерно одинаково, однако их природа и соответственно методы повышения надежности совершенно различны.

В первом случае будет иметь место внезапный отказ, так как вероятность попадания абразивной частицы зависит от внешних факторов, а не от длительности работы машины. Повышение безотказности в этом случае связано с улучшением методов эксплуатации и защиты поверхности трения от загрязнения.

Во втором случае будет иметь место постепенный отказ, так как его появление связано с процессом износа поверхности и с качеством самого материала. Чем дольше работает сопряжение и больше изнашивается направляющая, тем выше вероятность появления на поверхности скрытого дефекта.

  При возникновении данного отказа он также воспринимается при эксплуатации машины как внезапный, так как никаких предварительных симптомов выхода машины из строя не было. На самом деле этот отказ уже определен технологией, которая допускает вероятность (пусть небольшую) появления дефекта в детали. На вероятность возникновения этого отказа не влияет улучшение методов эксплуатации машины. Для предотвращения задиров от дефектов машины надо улучшить технологию отливки, из которой выполнены детали 1 и 2.

  Наступление  любого   отказа   зависит   от   скорости   процесса повреждения— степень повреждения, и от времени начала возникновения этого процесса Тв (см. рис. 1.2). Для   постепенного   отказа  т, е.   при   эксплуатации машины, процесс начинается сразу, даже если он вначале практически не проявляется, а скорость процесса является функцией времени

Для внезапного отказа время возникновения его Тв является случайной величиной и подчиняется некоторому закону распределения f(Тв), не зависящему от состояния машины. Процесс протекает весьма быстро () и поэтому функция f(Тв) определяет вероятность безотказной работы. Может быть и третий вид отказов, который включает особенности двух предыдущих (см. рис. 1.2 в), который будем называть сложным отказом. Здесь время возникновения отказа — случайная величина, не зависящая от состояния машины, а скорость процесса потери работоспособности машины  зависит от его сопротивляемости.

 Например, внешние, недопустимые ударные воздействия на машину (редкое случайное событие) могут явиться источником возникновения усталостной трещины из-за концентрации напряжений. Постепенное развитие трещины будет происходить по мере дальнейшей эксплуатации машины.



загрузка...