Раздел 10. Повышение срока службы деталей технологическими методами

10.1. Общие сведения

«Повышение срока службы деталей судовых машин и механизмов технологическими методами» - название отраслевой научно-исследовательской лаборатории (ОНИЛ) Одесской национальной морской академии (ОНМА), действующей на базе кафедры технологии материалов и судоремонта (ТМС). ОНИЛ создана Минморфлотом СССР по согласованию с Минвузом СССР в 1978 году в связи с острым дефицитом запасных частей к судам, особенно иностранной постройки. До развала СССР деятельность этой лаборатории была весьма эффективной: получен значительный экономический эффект для отрасли, ряд сотрудников органзаций ММФ удостоены звания Лауреатов Минморфлота СССР, по тематике ОНИЛ защищено несколько докторских и кандидатских диссертаций. Однако сокращение отечественного флота и в связи с этим отсутствие заказов ее деятельность была почти прекращена. Вместе с этим, предполагая дальнейшее развитие отечественного флота и распространение имеющихся научных результатов на другие средства транспорта, ОНИЛ будет восстребована. Научные исследования в указанном направлении на кафедре ТМС продолжаются. Поэтому основные положения, касающиеся повышения срока службы деталей технологическими методами, включены в учебную программу дисциплины МиТМ. В других дисциплинах учебного плана СМФ эти вопросы не рассматриваются.

10.1.1. Основные характеристика надежности

Срок службы — это календарная продолжительность эксплуатации объекта (детали)от начала его эксплуатации или восстановления после ремонта,при достижении которой эксплуатация объекта должна быть прекращена независимо от его технического состояния.Онявляется технико-эксплуатационной характеристикой и одним из показателей долговечности (четкой границы между показателями надежности и технико-эксплуатационными характеристиками нет).

Долговечность- это свойство объекта сохранять работоспособностьдо наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта.Знание характеристик долговечности деталей дает возможность обосновывать мероприятия по ТО, рассчитать потребность в запасных частях с учетом их надежности, а также активно влиять на эксплуатационные характеристики машин. Наряду со сроком службыпоказателем долговечности является средний срок службы, который оценивается математическим ожиданием срока службы и определяется приближенно как средняя величина по определенным формулам. Знание характеристик долговечности деталей СТС позволяет обосновывать мероприятия по их техническому обслуживанию, определять потребность в запасных частях с учетом их надежности и, таким образом, активно влиять на эксплуатационные характеристики СТС. Долговечность является одним из свойств надежности объекта.

Надежность - это свойство объектасохранять во времени, в установленных границах, значение всех параметров, которые характеризуют способность выполнять необходимые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, хранения и транспортировки.Теоретической основой науки о надежности являются результаты исследований физико-химических процессов разрушения, старения и изменения свойств материалов, из которых изготовлены детали машин. Изменения, которые происходят в материалах деталей и их поверхностных слоях, применительно к изучению надежности, получили название физики отказов. Надежностьявляется важнейшим свойством технических изделий, определяющим их качество. (Под качеством технических изделий понимают совокупность свойств, которые определяют степень их пригодности для использования по назначению).

Отказ - это событие, заключающееся в нарушении работоспособного состояния объекта. Не следует отказ отождествлять с неисправностью, которая связана с нарушением любого как основного, так и второстепенного параметров, которые характеризуют данный объект. Неисправность — это событие, заключающееся в нарушении исправного состояния объекта при условии его работоспособного состояния.Отказ же приводит к потере (хотя бы частичной) работоспособности и связан с нарушением лишь основных параметров объекта, которые характеризуют его нормальную работу.Признаков, по которым классифицируются отказы, очень много. Так, по причине возникновения отказы делятся на конструктивные, производственные и эксплуатационные, по характеру возникновения – на постепенные и внезапные. В данном случае мы рассматриваем в основном постепенные отказы, которые возникли вследствие постепенного изменения значений одного или нескольких параметров объекта. Они закономерны и являются неминуемым следствием изнашивания деталей и старения их материалов.К постепенным отказам можно отнести изнашивание поршневых колец и поршня, вкладышей, подшипников и т.п.Поскольку строение материаловиразвитие изменений его молекулярного и кристаллического состояния в определенной степени случайно, то в зависимости от целого ряда случайных факторов процесс изнашивания (старения) происходит каждый раз по-разному. Поэтому изменения состояния СТС, вызванные изнашиваниям его деталей, имеют в значительной мере случайный характер.

Из технологических методов повышения срока службы деталей следует выделить: 1) механическую обработку резанием, в результате которой может быть обеспечена необходимая точность изготовления деталей и требуемая шероховатость обработанной поверхности и 2) восстановление и упрочнение рабочих поверхностей деталей, в результате которых могут быть обеспечены необходимые физико-механические свойства этих поверхностей для заданных условий эксплуатации.

Ранее мы установили (см. разделы 7.2 и 8.1), что срок службы деталей СТС в значительной степени зависит от состояния и физико-механических свойств тончайших поверхностных слоев рабочих поверхностей деталей, где зарождаются и развиваются процессы износа и повреждаемости усталостного и коррозионного разрушения. Поэтому для реализации указанных методов повышения срока службы деталей необходимо знать материал деталей, условия их работы и характерные дефекты, физику отказов. (Физика отказов изучает необратимые процессы, которые приводят к потере материалами своих начальных свойств при эксплуатации изделий. Временные закономерности физики отказов являются базой для решения основных задач надежности).Только после этого возможно прогнозировать вид и условия окончательной обработки деталей, формирование их поверхностного слоя.