Учебное пособие Допущено Министерством образования и науки Российской Федерации в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальностям

 
 
Рис. 2.1. Схема формирования процесса реализации машиной работоспособности 
2.1. Основные причины потери машиной работоспособности 
К основным причинам возникновения отказов и повреждений отно-
сятся усталость металлов, остаточные деформации, старение, коррозия и 
изнашивание. 
Усталостное разрушение
происходит в результате возникновения и 
постепенного развития в металлических деталях машин трещин из-за мно-
гократного воздействия переменных нагрузок. 
Причиной начала процесса усталостного разрушения являются де-
фекты кристаллической решетки (пустоты, включения и др.), которые при-
водят к образованию микро-, а затем и макротрещин. Критериями устало-
стного разрушения металлов являются предел выносливости (усталости) и 
долговечность. 
Пределом выносливости
называют наибольшее напряжение цикла, 
которое металл образца выдерживает без разрушения при неограниченном 
числе циклов нагружения. На предел выносливости оказывают влияние 
механические характеристики материала (пределы текучести и прочности, 
твердость) и, кроме того, дефекты обработки поверхности детали (образо-
Энергия
, потребляемая
при
работе
машины
Энергия рабочих 
процессов 
Изменение
выходных
параметров
машины
Потеря
работоспособности
Эксплуатационные
повреж
-
дения
элементов
(
изнашива
-
ние
, дефор
мация
, коррозия
) 
Процессы
в машине 
(механические, 
тепловые, 
химические, 
электрические) 
Энергия 
окружающей 
среды 
Полезная работа 
машины 

---

33
вание концентраторов напряжений на границе участков ожога при шлифо-
вании, неравномерно наклепанный слой и др.). 
Долговечность при усталостном нагружении
– число циклов нагру-
жения, при котором в данных условиях испытания происходит разруше-
ние. При многократном нагружении в металле вначале накапливаются не-
обратимые изменения, которые приводят к возникновению микроскопиче-
ских трещин, затем к их увеличению и углублению внутрь детали по ее се-
чению с последующим хрупким разрушением металла (рис. 2.2). 
Кривая выносливости показы-
вает зависимость между числом 
циклов нагружения N и напряжени-
ем σ. Напряжение σ
r
соответствует 
пределу усталости детали, т.е. на-
пряжению, ниже которого деталь не 
получит повреждение за базовое 
число циклов нагружения N
0
. 
Усталостному 
разрушению 
подвержены такие узлы, как пружи-
ны, рессоры, элементы ходовой час-
ти, кузова, рамы, валы, полуоси, зу-
бья шестерен и др. Процесс развития усталостного разрушения делят на 
три периода: упрочнения, разупрочнения и разрушения. Трещины начина-
ют развиваться во втором, наиболее продолжительном периоде. По неко-
торым данным интервал между моментом образования видимой усталост-
ной трещины и моментом разрушения металла составляет от 60 до 90 % от 
общего срока службы детали.