Отказы машин по своей природе, скорости протекания и характеру проявления бывают различными.
В зависимости от причин возникновения отказы классифицируются на конструкционный, производственный и эксплуатационный.
Конструкционный отказ – это отказ, возникший в результате несовершенства или нарушения установленных правил или норм конструирования объекта.
Производственный отказ – это отказ, возникший в результате несовершенства, или нарушения установленного процесса изготовления или ремонта объекта, выполнявшегося в ремонтном предприятии.
Эксплуатационный отказ – это отказ, возникший в результате нарушения установленных правил или условий эксплуатации объекта.
Конструкционный, производственный и эксплуатационный отказы относятся к недопустимым. Они носят аварийный характер и являются следствием повреждений деталей, возникающих из–за неправильного расчета несущей способности и учета эксплуатационных нагрузок и выбора материала, ошибок при механической обработке, дефектов сварки, термической обработки и сборки, превышения режимов работы выше допустимых, нарушения правил ремонта и управления машиной и т. п. Это указывает на несоблюдение технических условий при изготовлении машин или правил и условий их эксплуатации. Все недопустимые отказы нужно устранять за счет повышения качества изготовления и ремонта машин, а также коренного улучшения условий их эксплуатации.
По характеру проявления отказы делятся на независимый, зависимый и перемежающийся.
Независимый отказ – это отказ объекта, не обусловленный отказом другого объекта. Он может наступить в результате износа, поломки или других повреждений деталей отказавшего объекта. Примерами независимых отказов служат отказы: двигателей вследствие износа деталей шатунно–поршневой группы или поломки одной из его деталей (клапанной пружины, коромысла и т. д.); гидравлических цилиндров в результате износа уплотнительных манжет и т. д.
Зависимый отказ – это отказ объекта, обусловленный отказом другого объекта. Примерами зависимых отказов служат отказы: главной лебедки одноковшовых экскаваторов с механическим приводом вследствие повреждения главной муфты; рабочего органа траншейного экскаватора из–за повреждения турасного вала и т. д.
Перемежающийся отказ – это многократно возникающий самоустраняющийся отказ объекта одного и того же характера. Он наступает в результате кратковременного нарушения ритмичности работы отдельных сборочных единиц. Пример такого рода отказа – это кратковременное нарушение работоспособности карбюраторного двигателя в результате перебоев в искрообразовании или подаче топлива.
В зависимости от скорости изменения параметров машины все отказы делят на внезапный и постепенный.
Внезапный отказ наступает в результате сочетания неблагоприятных факторов и случайных внешних воздействий. Он характеризуется мгновенным изменением одного или нескольких заданных параметров машин (γ→∞).
Внезапный отказ возникает внезапно по истечении некоторой наработки tв, являющейся случайной величиной.
Рис.1.10. Зависимость изменения параметра П машины от наработки t при отказе:
а – постепенном; б – внезапном; γ – скорость изменения параметра; Пп – предельное состояние параметра; t1 и t2 – заданные наработки; tв – некоторая наработка, являющаяся случайной величиной.
Вероятность его возникновения F(t) в течение заданной наработки от t1 до t2 не зависит от длительности предыдущей наработки t1 машины. Примерами таких отказов могут служить: усталостные поломки деталей вследствие нагрузки, превышающей предел их прочности; тепловые трещины, возникающие в деталях вследствие прекращения подачи смазки или других причин; деформации или поломки деталей из–за неправильной эксплуатации и т.п.
Постепенный отказ характеризуется медленным, монотонным изменением одного или нескольких параметров машин и наступает лишь после выхода этого параметра за установленные пределы. Момент наступления отказа зависит от допуска на соответствующий параметр, а сам отказ не сопровождается каким–либо резко выраженным признаком.
Для постепенного отказа характерно то, что процесс изменения того или иного параметра машины начинается одновременно с началом ее эксплуатации tВ=0, (рис. 1.10, а), а скорость его протекания γ является функцией наработки γ(t). Вероятность возникновения постепенного отказа F(t) в течение заданной наработки от t1, до t2 зависит от длительности предыдущей наработки t1 машины. Чем больше наработка у машины, тем больше вероятность возникновения постепенного отказа, т. е. F(t2)>F(t1), если t2>t1.
Постепенные отказы, как правило, приводят к выходу параметров (характеристик) за допустимые пределы. Обычно при таких отказах возможна дальнейшая работа сборочных единиц, однако они становятся неработоспособными с точки зрения требований, установленных техническими нормативами. Так, например, в результате износа деталей шатунно–поршневой группы понижается мощность двигателя, увеличивается расход топлива, масла и т. д. Такие двигатели можно эксплуатировать, но они становятся неработоспособными с точки зрения технических нормативов.
Для современных машин постепенные отказы наиболее характерны, что связано с высокими требованиями к выходным параметрам сборочных единиц.
Постепенные отказы относятся к естественным отказам. Они возникают вследствие естественных повреждений деталей, наблюдаемых при нормальных условиях эксплуатации машин. Для таких отказов характерно то, что их нельзя устранить полностью. Можно лишь замедлить их проявление за счет уменьшения интенсивности протекания естественных повреждений деталей машин.
Причина возникновения естественных повреждений деталей – это нежелательные процессы, протекающие на их поверхностях в процессе эксплуатации машин под действием механических, тепловых, химических и других факторов. Они связаны со сложными физико–химическими явлениями и могут быть как обратимыми, так и необратимыми. На состояние поверхностей деталей наиболеесущественное влияние оказывают необратимые процессы – изнашивание, старение, усталость, образование неорганических и углеродистых отложений, потеря упругости и магнитных свойств материала, пластическая деформация и др. Это приводит к прогрессивным ухудшениям параметров технического состояния составных частей машины и возникновению естественных отказов.
Замедлить проявление естественных отказов можно лишь за счет подробного изучения нежелательных процессов. На основе этого разрабатывают мероприятия, снижающие интенсивность их протекания.