Причини втрати працездатності об'єктів

ІНЖЕНЕРНО-ФІЗИЧНІ ОСНОВИ НАДІЙНОСТІ

Практично будь-який технічний об'єкт під час експлуатації, зберігання, транспортування взаємодіє з навколишнім середовищем, людиною-користувачем, об'єктами праці. При цьому відбувається неминуче зниження показників якості технічного об'єкта із часом. Зниження показників якості об'єктів у часі може бути абсолютним і відносним.

Абсолютне зниження показників якості (погіршення вихідних параметрів) називається фізичним старінням (зносом) об'єкта. Воно обумовлене впливом різних процесів, які діють на об'єкти і викликають зміни властивостей чи стану матеріалів і деталей об'єкта.

Відносне зниження якості об'єктів пов'язано з появою нових, удосконалених виробів, вихідні параметри яких перевищують відповідні параметри виробів, що розглядаються.

Такі зміни показників якості, обумовлені відставанням від науково-технічного розвитку, називають моральним старінням або зносом.

В теорії надійності вивчаються процеси, які приводять до абсолютних змін показників якості машин, тобто процеси фізичного старіння.

Основними причинами погіршення вихідних параметрів об'єктів і виникнення відмов є: вплив на об'єкт кліматичних та антропогенних (зокрема, людини-користувача) факторів; вплив внутрішніх залишкових і монтажних напружень, пов'язаних із виготовленням об'єкта; вплив ударно-вібраційних навантажень, обумовлених робочими процесами, які виникають у машині, і рухом (переміщенням) об'єкта.

Зокрема, для об'єктів сільськогосподарського виробництва основними дестабілізуючими кліматичними факторами є: вплив тепла і холоду, відносна вологість повітря, роса та обмерзання, пил і пісок, сонячна радіація та ін. Наприклад, вплив тепла і холоду зумовлює багаторазові температурні напруження і деформації, які приводять до пошкоджень.

Волога, потрапляючи на поверхню чи в матеріали, може прискорити старіння і викликати корозію матеріалів. Сонячні промені впливають на фотоокислювальні та фотолітичні процеси, активацію поверхонь та інтенсифікацію руйнівних окислювальних реакцій, деструкцію та ін.

Працездатність виробу в більшості випадків визначається і впливом людини-користувача. Порушення режиму використання, правил обслуговування, зберігання, технології ремонту також можуть стати причиною відмов техніки.

При експлуатації технічні об'єкти підлягають впливу різноманітних механічних навантажень, ударам, вібраціям, акустичним шумам та ін. Джерелом цих навантажень можуть бути як робочі процеси, які відбуваються в машині (згоряння палива, рух окремих елементів тощо), так і взаємодія об'єкта з рельєфом (дорожнім, польовим, ґрунтовим та ін.). В умовах тривалих вібрацій проявляються ефекти втоми матеріалів. Удари зумовлюють в елементах конструкції коливання широкого спектру частот, що може викликати на власних резонансних частотах більші амплітудні переміщення цих елементів і відмов виробів. Акустичні шуми за характером впливу подібні вібраціям і ударам, тільки у вищому діапазоні діючих частот.

Усі ці впливи перебувають у складній взаємозалежності і виявляються у вигляді механічної, теплової та хімічної енергій. Їх дія на об'єкт комплексна і супроводжується певними процесами в матеріалах деталей і приводять до пошкодження самих деталей, зміни початкових параметрів і втрати працездатності.

Процеси зміни властивостей чи стану матеріалів та деталей поділяють на оборотні і необоротні.

Оборотні процеси – це процеси, які викликають тимчасові зміни параметрів елементів, систем об'єкта в певних межах без тенденції прогресивного погіршення і втрати працездатності. Найхарактернішим прикладом такого процесу є пружна деформація.

Необоротні процеси – це процеси, у результаті яких з плином часу відбувається прогресуюче погіршення параметрів, що характеризують працездатність об'єкта і, як наслідок, її порушення, тобто відмову. До необоротних процесів належать: зношування, втома, корозія, старіння.

Взаємозв'язок явищ і процесів, які викликають порушення працездатності об'єкта – відмову, можна навести схематично (рис. 2.1).

Рис. 2.1. Схема виникнення відмови

Для забезпечення працездатності об'єктів необхідно мати достатню інформацію про всі складові наведеної схеми. При цьому вивчення фізичної суті необоротних процесів (зношування, корозії та ін.) і закономірностей, які характеризують їх розвиток у часі, є основою для досягнення позитивних результатів.