О формализации процесса потери изделием работоспособности

Описание процесса концентрирует сведения о физической природе протекающих процессов старения, условиях эксплуатации изделия, количественных характеристиках элементарных явлений, результатах наблюдений за работоспособностью изделия при эксплуатации и испытаниях.

Формализованная схема процесса — это промежуточный этап к построению математической модели. Она полностью использует данные экспериментального исследования процесса. В схеме процесса графически или в виде таблиц представляются основные зависимости и выясняются все вопросы, связанные с интерполяцией и экстраполяцией экспериментального материала.

Математическая модель представляет собой систему соотношений, связывающих характеристики процесса и исходные показатели изделия с его выходными параметрами.

Хотя математическая модель и базируется на схеме процесса, здесь происходит дальнейшая формализация явления, и, в общем случае, получаемые результаты не полностью совпадают с экспериментальными данными.

Из-за сложности явлений часто процесс потери работоспособности-расчленяют на несколько элементарных процессов, которые можно описать более простыми математическими зависимостями. При этом всегда должна быть оценена степень достоверности математической модели.

4 Взаимодействие машины со средой, как система автоматического регули­рования

Рассматривая процесс потери машиной работоспособности, который выражается в изменении ее выходных параметров во времени, при формализации этого процесса всегда следует учитывать причины, вызывающие эти явления.

При рассмотрении влияния, которое оказывают различные процессы на выходные параметры машины, следует учитывать, что на скорость процесса может влиять и обратная связь, которая существует между состоянием машины и теми процессами, которые в ней протекают. Например, износ отдельных механизмов машины может не только уменьшить точность ее функционирования, но и привести к повышению динамических нагрузок, которые, в свою очередь, ускоряют процесс изнашивания элементов машины. Температурные деформации отдельных звеньев могут не только исказить положение узлов машины и этим повлиять на точность работы, но и привести к повышенным нагрузкам и, как следствие, к повышенному тепловыделению в механизмах.

Можно представить взаимодействие машины с протекающими в ней процессами в виде замкнутой системы автоматического регулирования (рисунок 2).

Рисунок 2 - Взаимодействие машины со средой как система автоматического регулирования

Выходные параметры машины (например, определяющие точность ее функционирования) искажаются в результате действия на машину процессов, имеющих различные скорости. На протекание этих процессов оказывают влияние как внешние воздействия (нагрузки, химическое действие среды, температура), так и внутренние, возникающие в результате изменения состояния самой машины.

В таблице 1 показаны типовые переходные характеристики, применительно к процессам потери машиной и ее элементами работоспособности.

Таблица 1 – Переходные процессы при изменении работоспособности изделия

Кроме обычного применения переходных характеристик для описания статической деформации системы, ее тепловых деформаций и вибраций, интегрирующее звено может описывать износ элемента, так как постоянное воздействие на входе (усилие, скорость скольжения в паре) приведет к линейному изменению выходного параметра (износа поверхности трения).

Инерционное интегрирующее звено может описывать развитие усталостных трещин, интенсивность роста которых увеличивается со временем при внешних воздействиях данного уровня.

Звено с запаздыванием может описывать явление нароста, например, при засорении ячеек в сетке фильтра гидросистемы или влияние нагара у автомобильной свечи на возможность проскакивания искры. Вначале воздействие данного уровня (протекание загрязненной жидкости) не вызывает отказа данной ячейки фильтра, затем она скачком изменяет свое состояние.

Другие процессы старения также характеризуют реакцию звена на внешние воздействия.

На первой стадии исследований в ряде случаев возможно рассмотрение незамкнутой системы, т. е. оценка влияния данного процесса на выходные параметры без учета обратной связи.

Следует иметь в виду, что изменение выходных параметров сложного изделия— это результат многочисленных изменений в отдельных звеньях системы в разные периоды времени. Поэтому при изучении надежности машины всегда должно сочетаться исследование функциональных связей и физических закономерностей с оценкой стохастических процессов, характеризующих изменение начального состояния изделия.