ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Модели отказов из "Надежность гидро и пневмопровода" Для создания инженерных методов расчета надежности привода применяют различные модели проявления отказов, которые базируются на физических представлениях закономерности возникновения и развития процессов, приводящих к утрате работоспособности привода. [c.19] В зависимости от характера этих процессов все отказы качественно описываются следующими моделями параметрической, слабого звена, старения и износа и моделью усталости пли иакопл0 п1ых повреждений. [c.19] Параметрическая модель. Состояние привода, функционирующего в условиях случайных воздействий, можно полностью характеризовать совокупностью физических параметров у , у , Ум принятых в качестве определяющих с точки зрения выполнения приводом своего назначения. Эти параметры следует считать компонентами некоторого вектора в п-мерном фазовом пространстве состояний. [c.19] Исходя из назначения и физических принципов работы привода, разделим фазовое пространство состояний некоторой плоскостью или поверхностью предельных состояний на область Q работоспособных состояний и область со отказов. При этом следует иметь в виду, что параметры состояний у являются случайными величинами или функциями с конкретными законами распределения. [c.19] Для двух параметров состояния геометрическая интерпретация отказа показана на рис. 1.9. [c.19] Вычисление интегралов (1.2) принципиально возможно, хотя объем расчетов значительно возрастает с увеличением числа параметров состояния. [c.20] Модель слабого звена. Деформации и разрушения отдельных деталей и узлов вызываются неблагоприятными сочетаниями действующих нагрузок и фактической прочности. Для этого случая справедлива параметрическая модель, только за обобщенный параметр состояния необходимо принять нагрузку (2, а за параметр предельного состояния — прочность Тогда отказ (разрушение) произойдет при выполнении условия — С 0. [c.20] Причинами разрушений могут быть внутренние изменения свойств нагрул енного материала вследствие термоактивационного процесса. Существует несколько моделей такого разрушения (27 I. [c.20] Возникновение и развитие трещин обусловлены разрывом межатомных связей за счет тепловых флуктуаций и диффузий вакансий к трещинам. [c.21] Вначале рассмотрим возникновение отказа из-за разрыва межатомных связей. [c.21] Рассмотрим идеальный элемент, под которым понимаем материальное тело конечных размеров, однородное по всем осям и защищенное от всех внешних воздействий, кроме приложенной нагрузки. Под воздействием нагрузки в элементе происходит аккумуляция и преобразование энергии. Подведенная энергия характеризуется нагрузкой, а аккумулированная — напряжением. В элементе подведенная энергия накапливается в виде напряжения растяжения межатомных связей, которые создаются электростатическими силами. Очевидно, что тело не может беспредельно накапливать энергию. Поэтому, когда количество энергии, запасенное элементом при некотором процессе, превзойдет критическое значение, наступит разрыв межатомных связей и отказ. [c.21] Пусть на элемент действует сила, приводящая к сдвигу плоскости кристаллической решетки. Величина сдвига определяется по зависимости л = с1а/0, где а — напряжение сдвига, О — модуль сдвига. [c.21] Исследования показывают, что модель объясняет отказы при высоких напряжениях и сравнительно низких температурах. [c.22] Из последней зависимости следует, что между скоростью роста трещин и напряжением существует экспоненциальная связь, которая и объясняет лавинообразный рост зародившихся трещин. Рассмотренный механизм разрушения присущ идеальным элементам. [c.22] Привод является гетерогенной системой, состоящей из большого количества идеальных элементов. В такой системе подведенная энергия распределяется неравномерно по всему объекту, вследствие чего нагрузка на отдельные элементы будет разной. Кроме того, отдельные элементы имеют различные свойства и начальные условия развития микротрещин. В соответствии с урав-. нением (1.3) время разрушения отдельных элементов будет разное. В результате указанных различий некоторые элементы могут отказать при более низких значениях запасенной энергии, такие звенья называются слабыми, и они являются причиной отказа всего изделия. [c.22] Грузка. Если Н превысит прочность слабого звена, то звено откс-жет, а на оставшиеся нагрузка еш,е более возрастет, и т. д. [c.23] Рассмотренная модель роста скорости треш,ин и слабого звена позволяет объяснить появление отказов наличием местных перенапряжений, вызванных необнаруженными мелкими дефектами материала. [c.23] Модель старения и износа. Среди причин возникновения отказов большое место занимает старение и износ. С течением времени материалы, из которых изготовлены элементы, претерпевают необратимые изменения, порожденные межкристаллнческими явлениями, накоплением деформаций и другими причинами, и в конечном итоге происходит отказ. [c.23] Старение — естественный процесс изменения во времени физико-химических свойств материала, проявляющийся в виде структурных изменений, распада, окисления и других явлений. [c.23] Старение — это структурные и релаксационные превращения в материале. При старении металлических сплавов наблюдается коррозионное растрескивание на границах зерен. При старении пластических материалов происходит необратимое изменение их свойств из-за химических превращений, снижается прочность, увеличиваются хрупкость и газопроницаемость. Для резиновых уплотнений привода характерно тепловое старение, которое заключается в необратимом накоплении остаточных деформаций и уменьшении контактного давления при длительном воздействии высоких те мператур, окислительного и диффузионного обмена с жидкостью. [c.24] Вернуться к основной статье