Життєвий цикл і стани деталей машин

Протягом життєвого циклу деталь машини як технічний об’єкт проходить декілька етапів і бере участь в основних і допоміжних процесах - транспортуванні, зберіганні, сортуванні, складанні, експлуатації, відновленні і ін. (рисунок 1.1). Одна із стадій («відновлення») є окремо функціонуючою системою, в рамках якої виконуються наступні процеси: оцінка стану деталей, проектування технологічних процесів відновлення, безпосередньо відновлення деталей. Крім того, відновлювана деталь бере участь також в розбірно-складальних процесах.

Розглянемо властивості відновлюваних і зміцнюваних деталей в аспекті проблеми надійності. Надійність - це властивість виробу виконувати задані функції, зберігаючи в заданих межах свої експлуатаційні показники протягом необхідного проміжку часу або необхідного напрацювання. Надійність деталей машин характеризується наступними основними станами і подіями: працездатність, справність, несправність, відмова. Деталь машини в період свого життєвого циклу може знаходитися в різних станах.

У працездатному стані деталь відповідає всім вимогам нормативно-технічної і конструкторської документації (НТКД) і здатна виконувати задані функції (з параметрами, встановленими в НТКД). Працездатність не стосується вимог, що безпосередньо не впливають на експлуатаційні показники, наприклад, пошкодження забарвлення і ін.

У справному стані деталь задовольняє всім не тільки основним, але і допоміжним вимогам. Справна деталь обов’язково працездатна.

У несправному стані деталь не відповідає хоч би одній з вимог НТКД.

У непрацездатному стані значення хоч би одного параметра деталі, що характеризує здатність виконувати задані функції, не відповідає вимогам НТКД. У граничному стані подальше застосування деталі за призначенням або відновлення недоцільне. При цьому розрізняють граничний стан першого і другого видів. По досягненню деталлю граничного стану першого виду потрібне її відправлення на відновлення; по досягненню граничного стану - другого виду - відновлення деталі неможливе.

Відновлення деталей технічно неможливе при втраті міцності в результаті незворотних явищ утоми, старіння і міжкристалітної корозії металевих матеріалів, старіння деталей з полімерних матеріалів і ін. Списання деталей в брухт може проводитися також в результаті морального зносу. При цьому відновлення можливе, але машина або агрегат, куди вона входить, зняті з експлуатації як морально застарілі, або деталь в конструкції машини замінена іншою.

Пошкодження — подія, що полягає в порушенні справного стану деталі при збереженні її працездатності.

Відмова - подія, що полягає в порушенні працездатності деталі. Відмови відповідно до своєї фізичної природи можуть бути пов’язані з руйнуванням деталей або їх поверхонь (поломки, викришування, знос, корозія, старіння) або не пов’язані з руйнуванням (засмічення каналів подачі мастила, забруднення і ін.).

Рисунок 1.1 - Основні процеси (етапи) життєвого циклу деталей машин

Технічний ресурс (ресурс) - напрацювання деталі від початку її експлуатації або після відновлення до переходу в граничний стан. Напрацювання - тривалість або об’єм роботи об’єкту. Працездатність або справність деталей машин характеризується параметрами технічного стану, які можна кількісно зміряти. Розрізняють структурні і діагностичні стани машин.

Структурні параметри (знос, розміри деталей, фізико-механічні властивості матеріалу) безпосередньо визначають технічний стан деталей машин.

Діагностичні параметри, використовувані для визначень технічного стану машин (температура, шум, вібрація, ступінь герметичності, тиск, витрата оливи, параметри руху деталей і інше), в основному побічно характеризують структурні параметри деталей машин. Якщо структурний параметр визначається в процесі діагностування прямим вимірюванням, він одночасно виступає як діагностичний параметр.

Структурні параметри підрозділяються на ресурсні і функціональні.

Ресурсним називається параметр, вихід якого за граничне значення обумовлює втрату працездатності деталі через вичерпання ресурсу. До них, перш за все, відноситься знос.

Функціональним називається параметр, вихід якого за граничне значення обумовлює втрату працездатності або несправності деталей.

Відновлення забезпечує відновлення параметрів як функціональних (відновлення справності або працездатності), так і ресурсних (відновлення технічного ресурсу) до вимог нормативно-технічної документації.

Відновлення деталі - комплекс операцій по відновленню справного або працездатного стану деталі і її технічного ресурсу.

Зміцнення деталей - комплекс технологічних операцій, що забезпечують підвищення опірності основного матеріалу або поверхневих шарів руйнуванню або залишковій деформації.