44. Анализ областей работоспособности и состояний.

Надежность изделия определяется соотношением областей работоспособности (область допустимых значений выходных параметров) и состояния (область возможных значений параметров). Рассмотрим хар-ные виды этих областей для случая независимости выходных параметров, когда данную область можно изображать в координатах X — t (рис.)

Наиболее распространенный вид области работоспособности характеризуется постоянной границей (поле допуска), выход за пределы которой будет квалифицироваться как отказ (рис. а). Однако граница этой области может занимать и случайное положение, если требования к параметрам изделия устанавливаются потребителем (рис. б). В этом случае одно и то же изделие, работая в областях с более жесткими требованиями к его параметрам, будет обладать меньшей надежностью, чем при работе с более широкими допусками на его технические показатели. Сужение области работоспособности по мере эксплуатации изделия (рис. в) возможно, если

с течением времени повышаются требования к изделию, например, из-за конкурентной борьбы.

Перевод изделия в другую категорию качества производится обычно после того, как оно отработало свой ресурс и осуществлен его средний или капитальный ремонт (рис. г). Примером может служить перевод станка на обработку деталей меньшей точности, использование отработавшего ресурс авиадвигателя для различных стационарных установок и т. п.

Области состояний определяются видом реализации Х(t) при различных условиях работы изделия. Реализация Х_γ, описывающая границу области с заданной вероятностью γ выхода параметра Х за её пределы, достигает своего предельного состояния при Х_γ = Х_max.

На рис. д показан второй уровень предельного состояния Х_2max выход за который допускается со значительно меньшей вероятностью, чем за Х_1max.

Поэтому граница области Х_γ2 соответствует большей вероятности нахождения в ней параметра Х, чем для Х_γ1. Потеря работоспособности наступит, когда период непрерывной работы будет Т₀ = Т₂.

На рис. е, ж показаны наиболее типичные случаи нелинейных функций. Первый характерен стабилизацией процесса, что имеет место при тепловых деформациях системы. Другой характер области состояний будет при таком виде реализаций процесса старения, когда после некоторого периода работы наступает процесс интенсивного возрастания параметра (рис. ж). например, отказ ДВС, когда нагар на свече зажигания достигает величины, при которой искра не возникнет.

На рис. з такое формирование области состояний, когда изменение выходных параметров изделия происходит в 2 этапа: 1 – теряет работоспособность вспомогательный элемент (по параметру Х₁), 2 – изменяется состояние основного элемента (по Х₂).

45. Критерии для оценки предельного состояния по выходному параметру.

Предельное состояние характеризует выход изделия из области работоспособности. Это относится как к машине в це­лом, так и к ее узлам, деталям и элементам.

Установление нормативов и расчет предельно допустимого значения параметра Х_mах является сложной зада­чей, требующей специального методического подхода.

Предельно допустимое состояние мо­жет быть установлено как для степени повреждения изделия (U_mах), так и для выходного параметра (X_max).

Установление Х_mах является основным, так как именно изме­нение выходного параметра определяет область работоспособно­сти изделия. Выходной параметр изделия легче контролировать, и проверка условия работоспособности X < Х_mах не предста­вляет обычно принципиальных трудностей при эксплуатации изделия. Поскольку изменение выходных параметров изделия является следствием повреждений отдельных элементов, для вос­становления работоспособности изделия надо решать вопрос, до­пустима ли степень повреждения отдельных элементов и какие из них требуют ремонта или замены. Поэтому наряду с назначением Х_mах необходимо установить U_max для повреждений, которые уча­ствуют в формировании выходного параметра.

При этом могут быть три основных случая взаимосвязи Х_mах и U_mах:

1) выходной параметр определяет (в основном) один из видов по­вреждения

;

2) выходной параметр определяется суммарным повреждением элементов с учетом их влияния через некоторое передаточное от­ношение k

;

3) выходной параметр связан сложной функциональной зависи­мостью с предельными повреждениями элементов

;

Основной критерий предельного состояния изделия – то экстремальное значение параметра, которое допускается техническими условиями.