9. Выбор закона распределения

Непосредственное применение законов распределения сроков службы не может быть признано основным методом для решения задач надежности по следующим причинам:

Во-первых, закон выбирается формально, по внешним призна-кам, он не отражает процесса формирования отказа и поэтому всегда имеется опасность весьма грубого приближения.

Во-вторых, для получения экспериментальных данных, поз-воляющих судить о законе распределения, требуется, как правило, очень длительное время, так как фиксируется конечная стадия процесса повреждения — отказ. Закон распределения времени работы изделия до отказа будет правильно отражать действительную картину лишь тогда, когда он получен в результате рассмотрения модели отказа, описывающей процесс повреждения изделия и формирования в результате этого определенного закона f (t).

Только в этом случае будет обеспечена возможность прогнозирования надежности изделия в различных условиях эксплуатации. Рассмотрим пример, как формальный подбор закона распределения может привести к существенным ошибкам. В работе [182 ] приводятся результаты усталостных испытаний на консольный изгиб образцов из сплава марки В-95. Длительный предел усталости сплава а, = 200 МПа, испытания проводились при напряжении = 300 МПа. Получен следующий вариационный ряд из 22 членов для числа циклов N до разрушения: = 0,53—0,65—0,76—0,80—0,87—0,90—0,90—1,02 — 1,07— 1,07 —1,09 —1,16 —1,22 — 1,29 —1,40—1,57—1,69—1,88—2.07— 2,23—2,23—2,38—2,79.

В работе [40] сделана попытка оценить на основании этих данных вероятность безотказной работы образца Р (t) в интервале (0—0,45) циклов и время (число циклов) , за которое успеет отказать один процент изделия (квантиль уровня 0,01). Оказалось, что с опытными данными хорошо согласуются различные распределения — логарифмически-нормальное, нормальное и Вейбулла. Критерий согласия Колмогорова не превышал величины 0,15, что значительно меньше допустимых отклонений при 20% уровне значимости. Результаты расчетов сведены в табл. 11 [40].

Таблица – Оценка надежности по результатам усталостных испытаний

Вид распределения	Параметры
Логарифмически нормальное		1-0,011=0,989
Нормальное (неусеченное)		1-0,071=0,929	Меньше нуля
Вейбулла	m=2,15	1-0,067=0,933

Из таблицы видно, что вид распределения существенно влияет на оценку надежности изделия, хотя каждый из принятых законов подходил для статистического описания полученных данных. Это еще раз подтверждает необходимость рассмотрения полной модели отказа с учетом физики явлений, а не искать формального сходства гистограммы с тем или иным законом распределения.

10.Источники и причины изменения начальных параметров машины.

Те изменения, которые происходят с течением времени в любой машине и приводят к потере ее работоспособности, связаны с внешними и внутренними воздействиями, которым она подвергается. В процессе эксплуатации на машину действуют все виды энергии, что может привести к изменению параметров отдельных элементов, механизмов и машины в целом. При этом имеется три основных источника воздействий:

действие энергии окружающей среды, включая человека, исполняющего функции оператора или ремонтника;

внутренние источники энергии, связанные как с рабочими процессами, протекающими в машине, так и с работой отдельных механизмов машины;

потенциальная энергия, которая накоплена в материалах и деталях машины в процессе их изготовления (внутренние напряжения в отливке, монтажные напряжения).

При работе машины наблюдаются следующие основные виды энергии, влияющие на ее работоспособность.

Механическая энергия, которая не только передается по всем звеньям машин в процессе работы, но и воздействует на нее в виде статических или динамических нагрузок от взаимодействия с внешней средой.

Силы, возникающие в машине, определяются характером рабочего процесса, инерцией перемещающихся частей трением в кинематических парах. Эти силы являются случайными функциями времени. Природа их возникновения, как правило, связана со сложными физическими явлениями.

Механическая энергия в машине может возникнуть и как следствие тех затрат энергии, которые имели место при изготовлении частей машины и сохранились в них в потенциальной форме, Например, деформация частей при перераспределении внутренних напряжений, изменение объема детали после ее термической обработки происходят без всяких внешних воздействий.

Тепловая энергия действует на машину и ее части при колебаниях температуры окружающей среды, при осуществлении рабочего процесса (особенно сильные тепловые воздействия имеют место при работе двигателей и ряда технологических машин), при работе приводных механизмов, электротехнических и гидравлических устройств.

Химическая энергия также оказывает влияние на работу машины. Даже воздух, который содержит влагу и агрессивные составляющие, может вызвать коррозию отдельных узлов машины.

Если же машина работает в условиях агрессивных сред (оборудование химической промышленности, суда, многие машины текстильной промышленности и др.), то химические воздействия вызывают процессы, приводящие к разрушению отдельных элементов и узлов машины.

Ядерная {атомная) энергия, выделяющаяся в процессе превращения атомных ядер, может воздействовать на материалы (особенно в космосе), изменяя их свойства.

Электромагнитная энергия в виде радиоволн (электромагнитных колебаний) пронизывает все пространство вокруг машины и может оказать влияние на работу электронной аппаратуры.

Биологические факторы также могут влиять на работоспособность машины. Например, в тропических странах имеются микроорганизмы, которые не только разрушают некоторые виды пластмасс, но даже могут воздействовать на металл.

Таким образом, все виды энергии действуют на машину и ее механизмы, вызывают в ней целый ряд нежелательных процессов, создают условия для ухудшения ее технических