4. Усталостное разрушение деталей машин. Сущность и закономерность процесса разрушений.

Разрушение металлов при действии переменных или повторных нагрузок называется усталостью металлов.

Усталостное разрушение характеризуется тем, что в его зоне практически отсутствуют видимые деформации, предшествующие разрушению. Процесс разрушения начинается с появления микроскопических трещин, которые, быстро развиваясь, приводят к полному разрушению детали. Усталостные трещины зарождаются в зоне концентрации напряжений или резких структурных изменений материала.

Процесс усталостного разрушения состоит из трех фаз. Первая фаза – возникновение трещины, вторая – распространение трещины и, наконец, трещина достигнет критического размера и процесс разрушения завершает третья фаза – быстрый неустойчивый рост трещины до полного разрушения.

Физический смысл механизма разрушения при усталости состоит в том, что в микрообъемах локальные напряжения при циклических нагрузках достигают значений, при которых нарушаются устойчивые межкристаллические и внутрикристаллические связи, образуются полосы скольжения, у различного рода неоднородностей концентрируются микродеформации, которые при достижении критических значений приводят к появлению микротрещин. С течением времени, при продолжающемся циклическом нагружении, микротрещины перерастают в видимые. Скорость развития трещины у разных металлов с разной кристаллической структурой может быть различной. Однако всегда после накопления повреждений развитие трещины происходит за достаточно короткий промежуток времени. Изломы деталей после усталостного разрушения имеют характерную структуру. Она может быть покрыта коррозией, если после образования некоторое время находилась в условиях, благоприятных для образования коррозии. При полной потере несущей способности она разрушается сразу или после достижения определенных размеров трещины. В этом случае образуется зона мгновенного разрушения.

5. Показатели надёжности как случайные величины. Сбор статистической информации о надёжности объектов.

Сбор, обработка и анализ информации о надежности объектов связаны с необходимостью исследования случайных событий и величин, так на надежность машин влияет сложный комплекс случайных конструктивных, технологических и эксплуатационных факторов. Поэтому все показатели надежности сельскохозяйственной техники относят к категории случайных величин, которые рассчитывают методами теории вероятностей и математической статистики. Изучение закономерностей появления отказов как случайных событий является основным в проблеме надежности. Случайное событие при воспроизведении опыта протекает всякий раз по-иному. Поэтому для количественной оценки случайного события используют вероятность того, что случайная величина окажется в указанном интервале значений.

Основные задачи сбора информации о надежности машин:

- определение показателей надежности объектов;

- выявление конструктивных и технологических недостатков объектов, приводящих к снижению их надежности;

- выявление деталей и сборочных единиц, лимитирующих надежность машины в целом;

- изучение закономерностей возникновения неисправностей и отказов;

- установление влияния условий и режимов эксплуатации на надежность объекта;

- корректировка нормируемых показателей надежности,

- определение эффективности мероприятий по повышению надежности объектов.

В ходе разработки конструкции информация о надежности объектов поступает из лабораторий, проводящих стендовые испытания опытных образцов, а также с заводов, полигонов, машиноиспытательных станций, хозяйств, где машины проходят опытную эксплуатацию.

Информация о надежности объекта должна быть:

- достоверной (истинной, правильной, отражающей объективные факторы без домыслов и догадок);

- полной (исчерпывающей, содержащей все существенные сведения, которые учитывают во время принятия решений);

- однородной (относящейся к одинаковым объектам, эксплуатирующимся примерно в одинаковых условиях);

- дискретной (разделенной по отдельным признакам).

Все случайные величины можно разделить на две группы: непрерывные и дискретные.

Непрерывными случайными величинами называют такие, которые в некотором интервале могут принимать любое значение (например, время безотказной работы).

Дискретные случайные величины - это такие величины, которые могут принимать лишь определенные значения (число отказов, возникающих в течение какого-либо интервала времени, число неисправных объектов в партии и т. п.). Например, число бракованных деталей в партии изношенных - дискретная случайная величина, а величина износа этих деталей - непрерывная случайная величина.

Статистическую оценку показателей надежности дают совокупности объектов, объединенных единым признаком или свойством. Например, детали можно группировать в совокупности по различным признакам: размерам, отклонениям формы, износам; машины - по долговечности и т. д.

Различают статистическую, генеральную и выборочную совокупности.

Статистическая совокупность - это совокупность, состоящая из однородных объектов, обладающих качественной общностью.

Генеральная совокупность - это вся совокупность объектов, подлежащих исследованию.

Выборочная совокупность (выборка) - определенное число объектов, отработанных из генеральной совокупности для получения объективных сведений о генеральной совокупности.

Выборка должна быть подобна генеральной совокупности, чтобы на основании ее можно было достаточно уверенно судить об интересующем признаке генеральной совокупности. Выборка должна быть представительной, каждый объект - отобран случайно и все объекты - иметь одинаковую вероятность попасть в выборку.

Выборка должна быть представительной, каждый объект - отобран случайно и все объекты - иметь одинаковую вероятность попасть в выборку.

Если во время испытаний у каждого объекта выборочной совокупности будет зафиксирован интересующий исследователя показатель надежности, то полученную таким образом информацию называют полной.

Если же испытания ограничивают по времени или наработке объектов и за это время или наработку не у всех объектов выборочной совокупности зафиксирован показатель надежности, то такую информацию называют усеченной.

При этом возможны также случаи преждевременного снятия с испытаний объектов, у которых не зафиксирован показатель надежности и время или наработка которых не достигли заранее оговоренных условиями испытаний значений. Досрочное снятие машин с испытаний возможно при хозяйственной необходимости, авариях, пожарах и других непредвиденных обстоятельствах. Полученную по такой методике испытаний информацию называют многократно усеченной, а преждевременно снятые с испытаний машины - приостановленными.