Существует деление отказов изделий и устройств на внезапные (например, из-за скрытого дефекта в материале детали; неправильных методов эксплуатации, перегрузок и т. п.) и постепенные (из-за износа трущихся частей и т. д.). Часто трудно провести резкую грань между этими видами отказов, так как все они происходят в результате накопления в машине необратимых изменений свойств материалов ее деталей.

Имеются случаи, когда отказ одного элемента агрегата или системы происходит после отказа другого элемента системы. Поэтому отказы элементов можно подразделять на независимые и зависимые от ранее возникающих отказов.

Если отказ одного из элементов системы не приводит к полной потере работоспособности системы, то такой отказ иногда называют частичным. Отказы можно разделить на скрытые или неявные, не обнаруживаемые по внешним признакам, и очевидные или явные. Иногда отказы классифицируют по природе происхождения, по времени их возникновения (при испытании, приработке или эксплуатации изделия и т. д.).

Изменения характеристик и параметров машин или агрегатов во времени связаны с протекающими в их деталях физико-химическими процессами, поэтому последние являются наиболее общей причиной отказов. В связи с этим в работе указывается, что классификация отказов по их физической природе должна представлять классификацию физико-химических процессов, влияющих на работоспособность элементов изделия, а также условий протекания процессов. Такую классификацию И. М. Меламедов предлагает провести по следующим признакам: тип материала элемента; место протекания процесса; вид энергии, вызывающий процесс; тип эксплуатационного воздействия и характер процесса.

От типа материала, примененного для изготовления детали (элемента) изделия, как известно, зависят ее прочностные и другие свойства. Кроме того, “в зависимости от типа материала (металл, полимер) при эксплуатации изделия в нем протекают различные процессы, влияющие на работоспособность деталей, возможность появления отказов, а также долговечность.

Физико-химические процессы по месту их протекания можно разделить на процессы, проходящие в объеме материала детали или в его поверхностном слое. Значительное влияние на работоспособность деталей оказывают процессы, протекающие в поверхностном слое материалов. Поверхность деталей подвергается воздействию внешней среды (влага, загрязнения, поверхностно-активные вещества и т. д.).

В узлах трения машин большое влияние на силу трения, износ и долговечность деталей, а следовательно, на долговечность машины в целом оказывает состояние поверхностных слоев материала детали, которое в науке о трении и износе принято называть «третьим телом» (слоем вторичных структур или рабочим слоем). Особое значение физико-химические свойства «третьего тела» имеют в трущихся деталях тормозных устройств, так как при их работе возникают высокие температуры, приводящие к интенсивным изменениям свойств поверхностных слоев материалов.

При классификации отказов и причин их возникновения по виду энергии И. М. Меламедов считает важнейшими: механическую, тепловую, химическую и другие виды энергии.

Протекающие, например, в поверхностных слоях трущихся деталей процессы являются следствием превращения одного вида энергии в другой. Типичное превращение механической энергии в тепловую происходит в тормозных устройствах при их работе. Известно, что как в тормозах, так и в других механизмах тепловые явления оказывают значительное влияние на изменение свойств материалов деталей (элементов), узлов и агрегатов, а следовательно, и на показатели надежности и долговечности.

Факторы эксплуатационного воздействия на возникновение отказов И. М. Меламедов классифицирует по нескольким признакам. В одной из этих классификаций все эксплуатационные факторы подразделяются на две группы: факторы внешней среды, действующие на изделия при их хранении, транспортировке, работе (температура окружающей среды, атмосферное давление, влажность, плотность и запыленность воздуха или химический состав другой внешней среды), и факторы внешних воздействия на элементы изделий при их работе (давление и скорость, вибрации, пульсирующие, знакопеременные или ударные нагрузки и т. д.). Действие второй группы факторов зависит от режима эксплуатации машины, который может быть установившимся или переходным; непрерывным, одноразовым; повторнократковременным или циклическим.

Факторы обеих групп постепенно могут вызывать изменение характеристик и параметров машин или свойств материалов их деталей, что, в свою очередь, может привести к возникновению отказов.

В последние годы исследователи большое внимание уделяют внешней среде, которая может влиять на прочность, износостойкость и другие характеристики деталей машин. Широкое развитие получила физико-химическая механика материалов.

По типу эксплуатационного воздействия предложены и другие классификации отказов, например, по виду изменений в материалах деталей: обратимые или необратимые. Применительно к фрикционным материалам высоконагруженных тормозов к видам изменений можно отнести, например, фазовые процессы, часть из которых необратима и сопровождается появлением остаточного аустенита. Кроме того, эксплуатационные воздействия могут быть постоянными, изменяться по определенному закону или быть случайными функциями времени.

Возникновению отказов элементов или устройств предшествуют определенные физико-химические процессы, характерные для каждого типа элемента или устройства, зависящие от режимов их работы и условия эксплуатации. К наиболее общим физико-химическим процессам в материалах, которые могут привести к нарушению работоспособности устройств, можно отнести: диффузионные или химические процессы в материалах с изменением содержания легирующих элементов; электролитические процессы; фазовые или структурные превращения; упруго-пластические деформации и разрушение деталей; изменение микротвердости. На эти процессы и появление отказов при трении или механическом нагружении деталей оказывают влияние поверхностно-активные вещества, а также элементарные дефекты кристаллической структуры (вакансии, дислокации, дефекты упаковки, пустоты или включения). Характерно, например, что в трущихся деталях, даже если они работают при невысоких температурах, протекают физико-химические процессы (в поверхностных слоях), а не просто физические.

В связи с этим изучая причину отказа конкретной детали, важно знать не только условия ее эксплуатации, режимы работы и особенности нагружений, а также общую характеристику физико-химических процессов, возможных изменений фазового состава, структуры и других свойств материала детали. Знание закономерностей этих процессов позволит строить общие физические Модели отказов и анализировать процессы их возникновения.

Часто в деталях высоконагруженных тормозных устройств, работающих при высоких температурах, одновременно происходят фазовые, структурные, диффузионные и другие процессы. Поэтому важно определить, какой из процессов в данных условиях является основным оказывающим преимущественное влияние на изменение эксплуатационных характеристик тормоза.