5. Воздействие температурного фактора, солнечной радиации на отказы технических систем.

Воздействие температуры. Влияние низких и высоких температур на свойства материалов в большинстве случаев носит диаметрально противоположный xapaктер. Кроме того, быстрое изменение этих температур (в течение суток или нескольких часов) увеличивает эффект вредного их воздействия на машины. Тепловые воздействия возникают как снаружи системы — солнечная радиация, тепло от близко расположенных источников, так и внутри системы — выделение тепла электронными схемами, при трении механических узлов, химической реакции и др. Особенно вреден нагрев узлов при повышенной влажности окружающей среды, а также при циклическом изменении этих факторов. Различают три вида тепловых воздействий:

— непрерывное (рассматривают при анализе надежности систем, работающих в стационарных условиях);

— периодическое (рассматривают при анализе надежности систем при повторно-кратковременном включении аппаратуры и изделий под нагрузку и при резких колебаниях условий эксплуатации, а также при суточном изменении внешней температуры);

— апериодическое (оценивают при работе изделий в условиях теплового удара, следствием чего являются внезапные отказы).

Низкие температуры ухудшают основные физико-механические свойства конструкционных материалов, повышают возможность хрупкого разрушения металлов. Низкие температуры существенно влияют на свойства полимерных материалов, вызывая процесс их стеклования, высокие же температуры изменяют упругость этих материалов. Нагрев полимерных изоляционных материалов резко снижает их электрическую прочность и сроки службы. Как говорилось выше, низкие температуры изменяют физико-механические свойства конструкционных и эксплуатационных материалов.

Результаты воздействия низких температур:

— увеличение вязкости дизельного топлива;

— снижение смазывающих свойств масел и густых смазок;

— застывание механических жидкостей, масел и смазок;

— замерзание конденсата и охлаждающих жидкостей;

— снижение ударной вязкости нехладостойких сталей;

— отвердевание и охрупчивание резин;

— уменьшение сопротивления электропроводников;

— обледенение и покрытие инеем элементов машин.

Последствия этих факторов:

— ухудшение условий работы узлов трения и устройств машины;

— снижение несущей способности элементов:

— ухудшение эксплуатационных свойств материалов;

— пробой изоляции обмоток электрических машин систем.

Влияние низких температур на свойства материалов вызывают увеличение параметров пусковых, нагрузочных и рабочих отказов, а также снижение сроков службы элементов машин.

Воздействие солнечной радиации. На открытом воздухе поверхности изделий подвергаются действию прямых солнечных лучей. Вматериалах, используемых в конструкциях систем, под действием солнечной радиации возникают сложные процессы, вызывающие старение этих материалов. Кроме того, солнечная радиация является основным фактором формирования теплового режима атмосферы и поверхности земли. Поэтому влияние на свойства материалов высоких и низких температур воздуха определяется, в конечном счете, влиянием солнечной радиации на тепловой режим воздуха. Приход солнечной радиации определяется прежде всего астрономическими факторами — продолжительностью дня и высотой солнца. Солнечная радиация, поступающая на земную поверхность, является одним из основных климатических факторов. В свою очередь, она в значительной степени зависит от циркуляции атмосферы и особенностей подстилающей поверхности. Воздействие солнечной радиации на технические изделия определяется диапазоном электромагнитных волн, достигающих их поверхности. Повреждения от солнечных лучей можно разделить на две группы процессов: фотохимические и фотоокислительные. При повреждении металлических поверхностей существенную роль играет фотоокислительное расщепление. Одновременное воздействие кислорода и влаги создает посредством окислительных процессов дополнительное количество энергии. Поверхность металлов при ультрафиолетовом облучении активируется, поэтому подвергается опасности коррозии. Для расщепления молекулярной структуры необходима определенная частота излучения, так как энергия фотона соответствует произведению постоянной Планка на частоту. Под действием солнечных лучей в органических материалах происходят сложные фотолитические процессы — разложение химических соединений, в результате чего меняются свойства материалов. Солнечная радиация (особенно ее ультрафиолетовая часть) достаточна для разрушения многих, даже очень сильных связей в молекулах полимеров, отчего происходит старение и возникают определенные отказы. Известно, что в основе старения полимерных материалов лежат два одновременно протекающих процесса: деструкция (разрыв связей между атомами молекул и образование осколков молекул полимера) и структурирование (образование новых связей между атомами и осколками молекул, возникших в результате деструкции). В результате старения полимерных материалов изменяются их механические и электрические свойства, цвет и др. Основное действие солнечного излучения— нагрев поверхности изделий и, как следствие, повышение температуры внутри устройства. Нагрев тела солнечными лучами зависит от интенсивности солнечной радиации, температуры окружающей среды и от отражательной способности тела. Будучи нагретым, тело само становится источником излучения.