3.3. Зношування сполучень пари за часом

Враховуючи всю складність та різноманітність взаємодії поверхонь, які труться, оцінку ступеня пошкодження складних виробів, якими є всі автомобілі машини без винятку і більшість їх складальних одиниць, доцільно здійснювати за елементами.

Наприклад, оцінюючи втрати працездатності паливного насосу, внаслідок зношення його елементів (плунжерів, клапанів та ін.), вимірюють такі характеристики, як продуктивність, тиск на виході, рівномірність подачі рідини та ін. При цьому необхідно знати основні закономірності зношення конкретних сполучень у часі.

Тільки кількісна оцінка ступеня пошкодження матеріалу деталі при зношенні дозволяє вирішити питання оцінки та розрахунку надійності виробу.

В табл. 3.1 наведені типові одностадійні закономірності протікання процесу старіння за часом, тобто коли під час розглядуваного періоду не відбуваються зміни фізико-хімічної картини процесу.

3.4 Деякі передумови визначення характеристик процесів старіння вірогіднісними методами

Всі розглянуті вище функціональні залежності, що визначають протікання процесу старіння, проявляються при експлуатації виробу, як випадкові процеси. Це пов’язано з трьома основними причинами.

По-перше, початкові властивості матеріалу та геометричні параметри виробу мають розсіювання, оскільки вони є продуктом будь-якого технологічного процесу, і деталі цих виробів можуть функціонувати лише з деякою визначеною похибкою і не завжди стабільною.

По-друге, стохастична природа процесу старіння пов’язана з широкою варіацією режимів роботи та умов експлуатації виробу. В результаті, залежності, які описують процеси старіння, стають функціями випадкових аргументів — навантажень, швидкостей, температур тощо.

По-третє, сама природа процесів старіння, як правило, досить складна і аналітичні залежності відображають протікаючі явища з деяким ступенем наближення.

Все це зумовлює необхідність застосувати для оцінки даних процесів методи і характеристики випадкових функцій.

Закономірності процесів старіння в часі подані в табл. 3.1 і рис. 3.2.

При прогнозуванні ходу процесу старіння (що з точки зору зміни параметрів у часі в процесі експлуатації досить важливо) може бути два випадки.

• Перший випадок — коли розглядається сукупність однорідних виробів і для неї оцінюється можлива область реалізації процесу старіння. В цьому випадку достатньо знати закон розподілення Д£/, /) або дисперсію випадкової функції в кожний момент часу, які і визначають область її існування. Тут немає необхідності використовувати кореляційні функції.

• У другому випадку прогнозується хід процесу старіння конкретного виробу. При цьому необхідно оцінити можливі його варіації за допомогою кореляційної функції чи коефіцієнта кореляції.

Розглядаючи процеси старіння, як випадкові, часто зручно зводити їх до більш простих закономірностей, особливо, якщо вдається виділити частину, яка формує стохастичну природу у вигляді випадкової величини чи стаціонарної функції.

Апарат теорії випадкових функцій можна застосувати як до диференціальної функції, яка виражає швидкість процесу u(t), так і до інтегральної функції, яка описує зміну ступеня пошкодження u(t).

Швидкість протікання процесу V(t) визначається фізикою явищ, тому для неї зручно знаходити аналітичні вирази також через випадкові функції.

Підводячи підсумки викладеному, слід ще раз підкреслити, що процеси старіння є випадковими і їх характеристики можуть бути отримані аналітичними методами статистичного моделювання чи на основі статистичних досліджень.

Найбільш перспективні аналітичні залежності, які базуються на фізиці явищ і оцінюють вплив основних факторів на зміну швидкості процесу в часі.

Знання зміни залежностей в часі, які описують процес пошкодження та застосування показників, які оцінюють ступінь пошкодження матеріалу виробу, є необхідною умовою для вирішення задач надійності.

Подання процесів у вигляді випадкових необхідно тому, що при розрахунку надійності виробів необхідно виявити ділянку працездатності, а для цього треба знати не тільки математичне очікування, але й інші імовірнісні характеристики процесу — його дисперсію, кореляційну функцію тощо.

Знання залежностей V(t)та U(t)необхідне, але це недостатня умова для оцінки надійності виробу, оскільки ступінь пошкодження, в свою чергу, пов’язаний деякою функціональною залежністю з вихідним параметром виробу.