Старение технических устройств в условиях воздействия внешней среды

Классификация внешних сред и условий.

Работу машин и их деталей нельзя рассматривать в отрыве от внешних условий, от воздействия внешней среды.

Внешняя среда вызывает разрушение поверхностных слоев деталей под воздействием химических и электрохимических процессов. Внешняя среда меняет механические свойства деталей и материалов. Некоторые изделия даже не будучи использованными по назначению стареют под воздействием времени хранения и внешней среды. К таковым следует отнести большинство разновидностей боеприпасов, некоторые измерительные устройства, электрические батареи, аккумуляторы пищевые продукты и т.д.

Под внешней средой в теории надежности следует понимать физические, химические, магнитоэлектрические, гравитационные и другие условия, сопровождающие работу или хранение элемента или технической системы. Внешние условия не являются функцией деятельности машины, а определяется исключительно окружающей элемент средой.

Внешняя среда подразделяется на следующие виды:

1. Безвоздушная среда — глубокий вакуум.

2. Атмосферная среда, которая может быть различной в зависимости от содержания влаги.

а) сухая среда,

б) средней влажности,

в) весьма влажная среда.

3. Газовая среда, имеет место при работе различной газоаппаратуры: печей газопламенной обработки, компрессоров холодильных и газовых машин и др.

4 Жидкостная среда, которую можно подразделить на:

а) нейтральную,

б) агрессивную.

5. Комбинированная среда имеет место, когда изделие циклически меняет среду, например, газовую на жидкостную, жидкостную на атмосферную и т.д.

Воздействие внешней среды усугубляется наложением на элемент или изделие температурных и электрических полей или воздействия особых факторов (например, живых микроорганизмов и т.д.).

Все это заставляет самым серьезным образом заниматься обеспечением надежности изделий в условиях внешних воздействий.

Коррозия металлов

Под коррозией металлов понимают разрушение, вызванное химическим или электрохимическим воздействием внешней среды. При этом образуются продукты химических взаимодействий, состав которых зависит от условий протекания процесса.

Коррозия металлов заставляет принимать меры защиты иногда весьма дорогостоящие. Для успешной борьбы с явлениями корродирования необходимо изучать сущность этих явлений.

По механизму процесса, зависящему от характера внешней среды, различают:

1. Коррозию химическую.

2. Коррозию электрохимическую.

К химической коррозии относятся:

а) Газовая коррозия, протекающая в газах и парах при невозможности конденсации влаги на поверхности металла обычно при высоких температурах (например: коррозия печной арматуры, двигателей внутреннего сгорания, лопаток паровых и газовых турбин и т. д.).

б) Коррозия в неэлектролитах — в жидкостях, не проводящих электрического тока (например, в органических жидкостях: спирте, бензине, керосине, растворителях и т.д.).

К электрохимической коррозии относится: а) атмосферная коррозия во влажном газе или воздухе; о) почвенная, коррозия в почве (например, коррозия трубопроводов, уложенных в земле);

6. Точечную коррозию (питтинг), сосредоточенную на очень малой поверхности; ее еще называют «осповидной».

4. Межкристаллитную (интеркристаллитную) коррозию, при которой разрушение сосредоточивается на границах кристаллов.

Коррозия изменяет внешний вид изделия, делает его шероховатым, изъязвленным. Особенно опасна межкристаллитная коррозия, т.к. она значительно снижает прочность детали.

Если не применять специальных защитных мер, то изделие может выйти из строя от коррозии раньше, чем наступит отказ от износа или усталости деталей.

РАЗДЕЛ №7

Испытание элементов машин, узлов и изделий в целом на надежность и долговечность.

Основы статистических испытаний элементов машин на надежность

Основные положения

Подавляющее большинство технических расчетов: будь то новая конструкция, новый технологический процесс и т.д., проектируются с определенными ограничениями и допущениями, диктуемыми требованиями простоты, удобства или возможности расчета.

Поэтому в процессе реализации конструкторско-технологических разработок производится изготовление опытных образцов, их пробные испытания и доводка.

И даже в процессе установившегося производства, определенная часть выпускаемой продукции, должна подвергаться испытаниям в целях контроля стабильности качественных характеристик.

По условиям проведения различают следующие виды испытаний:

1. Лабораторные испытания, осуществляемые в специально оборудованных лабораториях.

2. Стендовые заводские испытания, осуществляемые в заводских цехах, контрольно-испытательных станциях и т.д.

3. Полевые, или эксплуатационные испытания, проводимые в условиях повседневной работы машины (нередко в более жестких условиях).

Все виды испытаний преследуют цель собрать информацию, позволяющую произвести оценку степени соответствия служебных характеристик элемента, узла или изделия в целом расчетным показателям, а также оценить изменение этих показателей во времени.

Объектами испытаний могут служить:

1. Образцы материалов, при испытании различных материалов на физико-механические и химические характеристики.

2. Сопряжения или кинематические пары (трущиеся элементы) машин. К ним относятся подшипники, зубчатые колеса, направляющие и т.д.

3. Узлы изделий, коробки скоростей, редукторы, гидрогенераторы, муфты и т.д.

4. Машины в целом.

5. Системы машин.

Выбор того или иного объекта для испытаний зависит от уровня, на котором осуществляется отработка или контроль качественных показателей изделия.

Эти же причины определяют выбор показателей, по которым выполняется испытание и собирается информация.