Вплив температури
БЕЗПЕЧНА ЕКСПЛУАТАЦІЯ- дотримання встановлених проектом мінімальних умов за кількістю, характеристиками, станом працездатності та регламентом технічного обслуговування систем або елементів (важливих для безпеки), при яких забезпечується дотримання меж безпечної експлуатації та (або) критеріїв безпеки.
БЕЗПЕКА У НАДЗВИЧАЙНИХ СИТУАЦІЯХ (НС)- стан захищеності населення, об'єктів народного господарства та навколишнього природного середовища від небезпек у надзвичайних ситуаціях.
БЕЗПЕКА НАСЕЛЕННЯ В НС- стан захищеності життя і здоров'я людей, їх майна та довкілля людини від небезпек у надзвичайних ситуаціях.
| ВПЛИВ ТЕМПЕРАТУРИ |
Вплив низьких і високих температур на властивості матеріалів найчастіше носить діаметрально протилежний характер. Крім того, швидка зміна цих температур (протягом доби або кількох годин) збільшує ефект шкідливого їхнього впливу на машини.
Таблиця 3.3.1 Основні характеристики кліматичних районів
Теплові впливи виникають як зовні системи - сонячна радіація, тепло від близько розташованих джерел, так і всередині системи - виділення тепла електронними схемами, при терті механічних вузлів, хімічної реакції та ін. зміну цих факторів.
Розрізняють три види теплових впливів: Безперервне. Розглядають під час аналізу надійності систем, які у стаціонарних умовах. Періодичне. Розглядають під час аналізу надійностісистем при повторно-короткочасному включенні апаратури та виробів під навантаження та при різких коливаннях умов експлуатації, а також за добової зміни зовнішньої температури.
Аперіодичне. Оцінюють під час роботи виробів за умов теплового удару, наслідком є раптові відмови.
Пошкодження виробів, викликане стаціонарним тепловим впливом, обумовлено, переважно, перевищенням при експлуатації гранично допустимого значення температури.
Деформації виробів, що виникають при періодичних теплових впливах, призводять до пошкоджень. На деякі вироби одночасно з періодичним нагріванням та охолодженням діють і різкі зміни тиску, що призводить до пошкоджень.
Висока швидкість зміни температури (тепловий удар), що мають місце при аперіодичних впливах тепла, призводить до швидкої зміни розмірів матеріалів, що є причиною пошкоджень. Цей факт частіше проявляється при недостатньому обліку коефіцієнтів лінійного розширення матеріалів, що сполучаються. Зокрема, при підвищених температурах заливальні матеріали розм'якшуються, відбувається розширення матеріалів, що сполучаються з ними, а при переході до негативних температур відбувається стиснення заливальних матеріалів і розтріскування їх у місцях зіткнення з металами. При негативних температурах можлива значна усадка заливальних матеріалів, отже, електровироби підвищують можливість електричного перекриття. Низькі температури безпосередньо погіршують основні фізико-механічні властивості конструкційних матеріалів, підвищують можливість тендітного руйнування металів. Низькі температури істотно впливають на властивості полімерних матеріалів, викликаючи процес їх скловання, високі температури змінюють пружність цихматеріалів. Нагрів полімерних ізоляційних матеріалів різко знижує їх електричну міцність та термін служби.
При оцінці показників надійності технічних виробів, що входять до системи, необхідні дані про зміни температури навколишнього повітря у часі.
При різкій зміні температури повітря відбувається нерівномірне охолодження або нагрівання матеріалу, що викликає додаткову напругу в ньому. Найбільша напруга виникає при різкому охолодженні деталей. Відносне подовження або стиск окремих шарів матеріалу визначається залежністю , де a t - коефіцієнт лінійного розширення; t1 - температура в першому шарі; t2 - температура в другому шарі; t2 = t1 + (¶ t / ¶ l) D l; D l - відстань між шарами.
Додаткова (температурна) напруга в матеріалі
, де Е - модуль пружності матеріалу.
Залежність питомої електропровідності матеріалу від його температури визначається рівнянням , де s ео - питома електропровідність при t = 0°С, a - температурний коефіцієнт.
Швидкість процесів механічного руйнування навантаженого твердого тіла і, відповідно, час до руйнування залежать від структури та властивостей тіла, від напруги, що викликається навантаженням, та температури.
Запропоновано ряд емпіричних формул, що описують залежність часу до розриву t (або швидкості руйнування u2) від цих факторів. Найбільше визнання набула встановлена експериментально для багатьох матеріалів (чистих металів, сплавів, полімерних матеріалів, напівпровідників органічного та неорганічного скла та ін.) наступна температурно-тимчасова залежність міцності - між напругою s, температурою Т і часом t від моменту застосування постійного механічного навантаження до руйнування зразка: , де t 0 , U0 , g - параметри рівняння, що характеризує властивості міцності матеріалів.
Графіки залежності lg t від s для різних Т є сімейства прямих ліній, що сходяться при екстраполяції в одній точці при lg t = lg t 0 (рис. 3.3.1) .
Мал. 3.3.1. Типова залежність довговічності матеріалу від напруги за різних температур (Т1 .
Всі зміни властивостей міцності матеріалів, що проходять при зміні їх чистоти, при тепловій обробці та деформації, пов'язані зі зміною тільки величини g . Значення g може бути обчислено з тимчасової залежності, отриманої за однієї температури: g = a R T , де a - тангенс кута нахилу прямої lg = f( s ).
Як говорилося вище, низькі температури змінюють фізико-механічні властивості конструкційних та експлуатаційних матеріалів. Результатами впливу низьких температур є: - збільшення в'язкості дизельного палива; - зниження змащувальних властивостей масел і густих мастил; - застигання механічних рідин, масел і мастил; – замерзання конденсату та охолоджуючих рідин; - зниження ударної в'язкості нехолодостійких сталей; – затвердіння та крихтіння гум; – зменшення опору електропровідників; - зледеніння та покриття інеєм елементів машин.
Наслідками цих факторів є: - погіршення умов роботи вузлів тертя та пристроїв машини; - зниження несучої здатності елементів; - погіршення експлуатаційних властивостей матеріалів; – вплив додаткових навантажень; - пробою ізоляції обмоток електричних машин систем.
Перелічені впливи низьких температур на властивості матеріалів викликають збільшення параметрів пускових, навантажувальних та робочих відмов, а такожзниження термінів служби елементів машин.