Лекція 6. Причини відмов механічних систем

План

Основні положення.
Порядок встановлення причин відмов.
Вплив різних видів енергій на роботоздатність машин.
Вплив різних видів процесів на роботоздатність машин.
Класифікація відмов.

Література [2, 4, 6, 7]

Основні положення

Причина відмови – це явище, процеси, події і стани, що обумовлюють виникнення відмови об’єкта.

Дослідження причин відмови неможливе без залучення фізичної теорії надійності та ряду інженерних дисциплін. Наприклад, до явищ, що призводять до відмови окремих деталей, можна віднести: пластичну деформацію, радіаційне опромінення, зміну міцності поверхонь і т.ін.

В свою чергу, окремі явища призводять до появи процесів і подій, які викликають відмови. До таких процесів можна віднести: спрацювання, ріст тріщин, корозію, старіння матеріалів і т.ін.

Подіями, що спричиняють відмови, являються: поява перевантажень, попадання абразивних часток до мастила, схоплювання спряжених поверхонь, порушення режимів та правил експлуатації і.ін.

Станами,котрі являються причинами відмов, можуть бути: відсутність захисту від попадання пилу і вологи, наявність залишкових напружень чи концентраторів напружень, макротріщини, мікротріщини, дефекти складанняі т.ін.

Порядок встановлення причин відмов

Порядок встановлення причин відмов наступний: встановлення факту відмови, зовнішніх проявів відмови, виду відмови, технічної сутності відмови і причин відмови.

Факт відмови визначають на основі критеріїв відмови, що встановлюються у нормативно-технічній документації. Зовнішній прояв відмови встановлюють органолептичними методами без використання діагностичних засобів. До них відносяться, наприклад, шум у коробці передач, просочування мастила, поява диму і запаху горілого і т.ін.

Вид відмови встановлюють після виконання діагностичних процедур. До видів відмов відносяться, наприклад, спрацювання зубців шестерень, руйнування підшипника, послаблення пружини фіксатора, деформація вала, кавітація трубопровода і т.ін.

Технічна сутність характеризує фізико-технічні фактори, що призводять до даної відмови. Наприклад, технічною сутністю такої відмови, як граничне спрацювання зубців шестерень, являється перекошування шестерень, відсутність припрацювання, попадання сторонньої частки у зачеплення; для граничного спрацювання шліцьових з’єднань – недостатня змащуваність, непаралельність осей шліцьових валів, неспіввісність посадочних місць підшипників шліцьового з’єднання.

Згідно з наведеним вище означенням, причинами відмов, наприклад, причинами недостатнього змащування шліцьового з’єднання, можуть бути: недотримання правил затягування болтів кріплення кришок і корпусів коробки передач, зріз різьби болта кріплення кришок чи корпусів при ремонті, недотримання технології виготовлення прокладки, низька якість гуми, сальника, недотримання правил заправки мастилом.

Вплив різних видів енергій на роботоздатність машин

На роботоздатність машини впливають усі види енергій: механічна, теплова, електромагнітна, хімічна та інші, що діють на окремі складальні одиниці й деталі у вигляді статичних і динамічних навантажень і, взаємодіючи з середовищем, передаються по всіх ланках машини в цілому.

Сили, що виникають у машині, визначаються характером робочого процесу, інерцією частин, які переміщуються, а також тертям у кінематичних парах. Ці сили є випадковими функціями часу, а тому зміна технічного стану машини і, як наслідок, роботоздатності, має також випадковий характер, бо природа виникнення шкідливого впливу пов'язана, як правило, зі складними фізичними явищами.

Різні види енергій, діючи на машину, спричиняють в її вузлах і деталях процеси, які змінюють початкові параметри машини, що, в свою чергу, може призвести до відмови (рис. 6).

Рис. 6. Схема зміни технічного стану машини

Механічна енергія в машині може виникнути як результат перерозподілу внутрішніх залишкових напружень, які є наслідком затрат енергії при виготовленні окремих деталей, і які збереглися в них у потенціальній формі.

Теплова енергія діє на машину та її частини у взаємодії власної теплової енергії (за рахунок роботи двигуна та зчленувань, що функціонують в умовах тертя) з температурою навколишнього середовища і пов'язана переважно зі зміною властивостей палива, мастил, робочих рідин і режимом роботи.

Електромагнітна енергія у вигляді радіохвиль (електромагнітних коливань) пронизує весь простір навколо машини і може негативно впливати на роботу електронної апаратури.

Хімічна енергія також впливає на роботу машини внаслідок взаємодії машини із середовищем і шкідливими компонентами палива, мастил і робочих рідин.

Вплив різних видів процесів на роботоздатність машин

Умовно всі процеси, що відбуваються в машині і впливають на зміну її технічного стану, на певному етапі можна поділити на оборотні та необоротні.

Оборотні процеситимчасово змінюють параметри деталей, вузлів і всієї системи в деяких межах без тенденції прогресивного погіршення. Наприклад, пружна деформація пружин, ресор, гумових амортизаторів, яка протягом міжремонтного періоду або терміну служби може і не призвести до відмови. Однак з точки зору фізичних явищ наслідком оборотних процесів є руйнування від втомленості, тому про оборотні процеси можна говорити, маючи на увазі обмежений відрізок часу.

Необоротні процесипризводять до прогресивного погіршення технічних характеристик при поступовій зміні їх протягом усього періоду взаємодії. Найхарактернішими необоротними процесами є спрацювання, корозія, втомленість, перерозподіл внутрішніх напружень і деформація деталей за рахунок взаємодії внутрішніх і зовнішніх силових факторів.

За швидкістю всі процеси можна поділити на три групи: ті, що відбуваються швидко, середньої швидкості та повільні (рис. 7).

Рис. 7. Взаємодія машини із середовищем

Процеси, які відбуваються швидко, мають періодичність зміни, що вимірюється частками секунди. Ці процеси закінчуються в межах циклу роботи машини і знову виникають при наступному циклі. До них належать процеси, які виникають внаслідок сил тертя в рухомих з'єднаннях, коливання робочих навантажень, а також інші, що впливають на взаємне положення вузлів машини в кожний момент часу і спотворюють цикл її роботи.

Процеси середньої швидкості пов'язані з періодом безперервної роботи машини, їхня тривалість вимірюється в хвилинах і годинах. Вони призводять до монотонної зміни початкових параметрів машини. До цієї категорії належать як оборотні процеси (за рахунок зміни температури машини та навколишнього середовища), так і необоротні (спрацювання, корозія, накопичення втомленості).

Повільні процеси тривають дні й місяці та оцінюються міжоглядовими та міжремонтними періодами. До них належить спрацювання основних елементів машини. Для створення роботоздатної машини треба забезпечити високу стійкість проти спрацювання її пар тертя.

Класифікація відмов

Конструкційні відмови виникають внаслідок конструкторських прорахунків. Наприклад, конструкційні елементи не були достатньо міцними, не були захищені від корозії і т. ін. У цьому випадку недосконалість конструкції буде властива усім машинам даної серії.

Технологічні відмови пов’язані з умовами виробництва. Причиною виникнення цих відмов є не дотримання технології виробництва. Такі порушення, як правило, стосуються лише певної частини виготовлених машин. До найбільш типових дефектів технології слід віднести: дефекти плавлення (пористість, неметалічні включення, розшарування, усадочні раковини), дефекти зварювання (тріщини, залишкові напруження, термічні пошкодження окремих ділянок основного матеріала, недостатня глибина шва), дефекти термообробки (перегрів, гартувальні тріщини).

Експлуатаційні відмови виникають внаслідок неправильної експлуатації технічних об'єктів. До експлуатаційних відмов можна віднести забруднення мастильних і паливних фільтрів, розрегульованість клапанів, послаблення зовнішніх кріплень і т. ін.

Відмови внаслідок спрацювання пов’язані з процесом нормальної експлуатації машини. Прикладом таких відмов може бути спрацювання корінних і шатунних шийок колінчастих валів.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Показники надійності складних технічних систем	\|	Лекції 7, 8. Cпрацювання деталей машин

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.004 сек.