Влияние низких температур на надежность машин

Охлаждение элементов машин, эксплуатируемых на откры­том воздухе в наземных условиях, происходит в результате их теплообмена с окружающим холодным воздухом. Поэтому в от­ношении влияния низких температур на эти машины применим термин «влияние низких температур воздуха».

Низкие температуры воздуха весьма существенно влияют на свойства конструктивных и эксплуатационных материалов и на надежность машин, данная зависимость представлена в графическом материале. Они действуют на машины непосредственно, изменяя (ухудшая) ос­новные физико-механические свойства конструкционных и эксплуатационных материалов, и косвенно — изменяя (ухудшая) условия работы машин вследствие попадания снега в откры­тые механизмы, образования инея, на­ледей и др.

Главной причиной увеличения па­раметра потока отказов машин в зим­ние месяцы являются учащенные хрупкие разрушения стальных дета­лей и элементов металлических кон­струкций. Эти разрушения — следствие перехода металла деталей из вяз­кого в хрупкое состояние при определенных низких температурах (возникновение низкотемпературной хрупкости металлов). На хладноломкость стальных деталей влияют температура охлаждения, химический состав и структура стали, наличие кон­центраторов напряжений, скорость приложения внешней нагрузки, технология производства и прокатки металла и ряд других •факторов. Для машин, работающих на открытом воздухе, зна­чения низких температур находятся в интервале от 0 до 65° С. У многих конструкционных сталей температура резкого сниже­ния вязкости (порог хладноломкости) также лежит в диапазоне этих температур.

Природа перехода при низких температурах металла из вяз­кого в хрупкое состояние достаточно исследована, выдвинуты и обоснованы теории хладноломкости (дислокационная, энерге­тическая, порчи границ и зерен и др.), и поэтому эти вопросы здесь подробно не рассматриваются.

Низкие температуры существенно влияют на свойства поли­мерных материалов. Характер влияния низких температур на свойства полимерных материалов зависит от вида последних (термопласты или термореактивные смолы, аморфные или кри­сталлические).

Воздействие на полимеры низких температур вызывает про­цесс их стеклования. Температура стеклования различна у раз­ных полимеров, однако во всех случаях при температуре ниже температуры стеклования полимер ведет себя аналогично стек­лам. Эту температуру иногда называют температурой перехода от высокоэластичного (каучукообразного) к стеклообразному состоянию полимерных материалов. Некоторые типичные поли­мерные материалы имеют следующие значения температуры стеклования: политен (полиэтилен) —125° С, натуральный каучук —75° С, по- липропилен—25° С [6].

При низких температурах резко увеличивается вязкость жидкого топлива для двигателей. Такое увеличение вязкости смазочных материалов снижает их жидкотекучесть, в результате чего поступление смазочных материалов к узлам трения затрудняется или может полностью прекратить­ся. Под действием низких температур влага, содержащаяся в смазочных материалах, кристаллизуется, что вместе с измене­нием свойств самих материалов снижает их смазывающие свой­ства (например, снижается свойство прилипаемости масла к ме­таллическим поверхностям). В низкотемпературных смазочных материалах и технических жидкостях рассмотренные процессы наступают при значительно более низких температурах и прохо­дят менее интенсивно.

Вследствие увеличения вязкости топлива и масел и общего охлаждения двигателей внутреннего сгорания их пуск в работу при низких температурах оказывается весьма затруднительным или невозможным: появляются особые виды отказов — пусковые отказы машин.