Тепловая энергия возникает при работе двигателей, приводных механизмов, тормозных и гидравлических устройств, электрооборудования, а также из окружающей среды.

Химическая энергия появляется в результате действия на элементы машины влаги, кислот и щелочей, содержащихся в воздухе и смазочных материалах, а также действия агрессивных составляющих перегружаемого груза (например, химических грузов,, соли и др.).

Действие перечисленных видов энергии на ПТМ можно представить как совокупность факторов внешней среды; внутренних факторов, связанных с рабочими процессами в машине, и эксплуатационных.

К факторам внешней среды относят климатические и запыленность зоны работы машины. Климатические факторы отражают влияние температуры окружающего воздуха и ее колебаний, относительной влажности воздуха, скорости ветра, туманов, метелей, пыльных бурь в зоне эксплуатации машин. Степень совместного воздействия климатических факторов на машину оценивают технической жесткостью холодного или жаркого климата.

На техническое состояние ПТМ речных портов значительно влияет техническая жесткость холодного климата и в первую очередь такие его факторы, как низкая температура, ветер и влажность.

Низкая температура воздуха особенно способствует увеличению частоты отказов металлических конструкций машин и металлических изделий в соответствии с природой хладоломкости металлов. Нехладостойкие металлы становятся особенно чувствительными к динамическим нагрузкам и концентраторам напряжений. С понижением температуры резко увеличивается вязкость смазочных материалов и затрудняется их доступ в узлы трения, что приводит к увеличению интенсивности изнашивания трущихся поверхностей.

Ветер динамически воздействует на элементы машин и вызывает большие напряжения, которые могут доходить до критических при совпадении частоты пульсации ветра с частотой собственных колебаний этих элементов.

При влажности воздуха выше 70% возникает атмосферная коррозия металлов, а попадание окислов в узлы трения интенсифицирует механическое изнашивание. Влага снижает сопротивление и электрическую прочность изоляции электрооборудования машин, что может вызвать и ее пробой. Попадание влаги в смазочные материалы и рабочие жидкости ухудшает их физико-механические свойства, что приводит к увеличению скорости изнашивания контактирующих поверхностей.

Запыленность как фактор внешней среды определяют геологические и климатические условия в зоне эксплуатации машин и характеризуется наличием в атмосферном воздухе частиц пыли.. Проникая в смазываемые узлы (подшипники, редукторы и др.), пыль загрязняет смазочный материал, снижает его свойства. Кроме того, твердые частицы пыли вызывают или увеличивают абразивное изнашивание трущихся поверхностей. Осаждаясь на нагревающихся при работе узлах машин (электродвигателях, тормоз-лых устройствах и др.), пыль уменьшает теплоотдачу и снижает их сроки службы. Пыль нередко приводит и к коротким замыканиям в объектах электрооборудования машин.

Внутренние факторы составляют силы трения и силы молекулярного взаимодействия соприкасающихся поверхностей, а также остаточные напряжения в деталях. Силы трения и силы молекулярного взаимодействия, вызывающие изнашивание деталей машин, рассмотрены в гл. 3.

К эксплуатационным факторам относят перегрузки деталей (узлов) машины, вызванные низкой квалификацией оператора (крановщика, водителя и т. п.), нарушением ПТЭ, случайными ударами о другие машины или препятствия, а также запыленность рабочей зоны машины, возникающую при перегрузке пылящих грузов. Концентрация твердых частиц в воздухе рабочей зоны, а соответственно и их влияние на техническое состояние деталей (узлов) машины могут быть весьма значительными. Пы-ление груза существенно зависит от климатических условий: при сухой и ветреной погоде оно, естественно, выше, чем при высокой влажности воздуха и безветрии.

Вредные процессы могут быть обратимыми и необратимыми. Обратимые процессы временно /изменяют параметры деталей, узлов под воздействием нагрузок или внешней среды. После прекращения действия возмущений деталь (узел) возвращается в первоначальное состояние (например, упругие и тепловые деформации изделий). Необратимые процессы прогрессивно снижают технические характеристики деталей, узлов и машины в целом с течением времени. К таким процессам относят изнашивание, усталость, коррозию, перераспределение внутренних напряжений и коробление деталей с течением времени.

По скорости протекания различают вредные быстропротекаю-щие процессы, процессы средней скорости и медленные.

Быстропротекающие процессы — это обратимые процессы, длящиеся доли секунды в пределах цикла работы машины (вибрации узлов, колебания рабочих нагрузок, изменения сил трения в подвижных соединениях и другие процессы, возникающие периодически в каждом цикле).

Процессы средней скорости длятся минуты или часы и приводят к монотонному изменению начальных параметров машины. К ним относят как обратимые процессы (например, изменение температуры двигателя внутреннего сгорания), так и необратимые (например, изменение интенсивности изнашивания деталей двигателя в период запуска, особенно при низких температурах).

Медленные процессы — это необратимые процессы, которые длятся дни и месяцы между периодическими осмотрами или ремонтами машины (изнашивание большинства деталей и узлов машины, перераспределение внутренних напряжений в деталях, коррозия, ползучесть и усталость металлов, загрязнение поверхностей трения и другие необратимые процессы).

Таким образом, необратимые вредные процессы при содейст-ии обратимых процессов приводят к необратимому изменению (снижению) свойств или технического состояния деталей, узлов. и машины в целом. Необратимое изменение свойств или состояния материала изделия в результате действия различных факторов называют процессом старения. Изучение процессов старения позволяет оценить изменение работоспособности и технического состояния машины в процессе эксплуатации.

В теории старения машин введено понятие годности, под которым^ следует понимать обобщенную характеристику служебных свойств машины, отражающую ее техническое состояние и способность выполнять заданные функции в течение срока службы до списания. Годность отражает фактическую степень старения машины, ее потенциальные возможности выполнять перегрузочные работы. В любой момент времени годность машины определяют как сумму годности составляющих ее деталей и узлов, соответствующим образом соединенных между собой. Условно машину делят на конструктивные, и неконструктивные элементы.

Конструктивные элементы — это все отдельные детали, независимо от их назначения, материала, массы, размеров и формы (рамы, валы, барабаны, подшипники, болты и все другие физические отделимые изделия). Конструктивные элементы, как и все реальные детали, могут быть восстанавливаемыми (ремонтопригодными) и невосстанавливаемыми (неремонтопригодными).

Неконструктивные элементы — это определенные факторы,, обеспечивающие необходимую связь конструктивных элементов машины и их нормальное функционирование. К ним относят сборку, регулирование, смазывание, окрашивание и другие работы указанного назначения, т. е. работы по техническому обслуживанию и ремонту.

Например, пусть для шеек нового коленчатого вала предусмотрено 3 ремонтных размера, и значит, его ремонтопригодность в начальный момент времени равна трем условным единицам, после первого ремонта двум, а после третьего — соответственно нулю, так как больше вал восстановлению не подлежит и после выработки ресурса работоспособности (расхода активной составляющей годности) должен быть заменен.

При соединении конструктивных элементов группы 2 с элементами группы 1 выполнены необходимые работы по сборке, регулированию, смазыванию, окрашиванию, составляющие группу 1 неконструктивных элементов. Объем или стоимость этих работ примем за начальную годность G] неконструктивных элементов группы 1. Так как конструктивные элементы группы 2 ремонтируют один раз, то и неконструктивные элементы группы 1 будут возобновляться за срок службы машины один раз.

Сложив годности конструктивных и неконструктивных элементов по всем группам, получим суммарный график изменения годности машины (рис. 1, д), по которому в любой момент времени можно определить существующую и остаточную годность машины и составляющих ее элементов. Этот график дает наглядное представление о динамике изменения годности машины в течение срока ее службы, позволяет определить характеристики составляющих ее конструктивных и неконструктивных элементов. График позволяет также установить периодичность и объемы восстановительных работ, представленных на рис. 1, е в виде соответствующей шкалы. На протяжении срока службы машины выполняют следующие виды восстановительных работ: А — восстановление годности неконструктивных элементов группы 3, выполняемое с периодичностью tь- Б —восстановление годности конструктивных элементов группы 3 и годности неконструктивных элементов групп 2 и 3, выполняемое с периодичностью t2; В — восстановление годности конструктивных элементов группы 3, частичное восстановление годности конструктивных элементов группы 2 и восстановление годности неконструктивных элементов всех групп, выполняемые с периодичностью. Если принять, что конструктивные элементы группы 1 тоже восстанавливаемые, то появится еще 1 вид работ Г — восстановление годности всех элементов или полное восстановление машины, выполняемое с периодичностью Тсл = = 4f2. После этого вида восстановительных работ жизнь машиньг начинается как бы сначала. Изменение годности машины будет происходить точно так же, как и на предыдущем этапе ее эксплуатации, т. е. в этом случае мы имеем дело с идеальной машиной» у всех элементов которой неизменные и кратные сроки службы, а годность этих элементов в установленные сроки восстанавливают полностью. Срок службы до списания такой машины бесконечен.