Лекция Машиналар мен конструкциялар сенімділігі теориясының негізгі ұғымдары

 

Алдында айтылғандай, эксплуатациялык жүктеме кездейсоқ процесс немесе кездейсоқ шама. Эксплуатациялық жүктеменің сипаттамасын есептеу үшін (таралу тығыздығының функциялары, МК, СКО корреляциялық функция т.б.) эксперименталдық немесе есептеу жолымен анықтайды.

Жүктемені эксперименталдық анықтауда натуралдық тензометриялық сынақ кеңінен қолданылады. Қалыпты және эксперименталдық жағдайда жұмыс істейтін металлургия машиналары сыналады. Жүктемені (кернеулі) тензостанция көмегімен өлшейды. Бөлшектердегі кернеуді, әдетте, арнайы датчиктермен тікелей өлшейді. Жүктелу процесін және олардың орын ауыстыруымен, жылдамдығымен және жылдамдауымен байланысын талдау ушін, тахогенераторлар немесе айналым есептегіштері (счетчик) көмегімен қозғағыш айналымын, өзі жазатын ваттметрмен қозғағыш қуатын тіркейді; Жеке элементтер жылдамдығы акселерометрмен анықталады. Бұрыш ауытқуларын және орын ауыстыруын тіркеу т.б. үшін реохордтармен жабдықталған арнайы аспаптар қолданылады. Тіркеу аппараттары ретінде осцилографтар, өзі жазатын аспаптар, датчиктер көрсеткішінің есептегіштері қолданылады. Жүктеме бойынша нақты мәліметтер алу үшін жүктемені іске асыру көрнекті, яғни ұзақка созылған болуы керек. Жүктеменің ұзаққа созылған көрнекті іске асырылуын, сынаманың ұзақтығына байланысты статистикалық сипатының өзгеру анализі негізінде аныктауға болады (МК, СКО, гистограммалар т.б.).

Сынама қаншама ұзақ болса, МК, СКО статистикалық бағалау олардың теориялық мәніне жақын болады. 5 суретте цикл бөлігі және п барлық циклдер бойынша табылған, едендік орайтын машинаның тұмсығындағы МК, СКО қалыпты кернеуді статистикалық бағалау өзгерістері келтірілген. Жазудың 40-60 циклдік ұзақтығында кернеудің өзгеру процесі сипаттамасының тұрақты ститистикалық бағалауын алуға болатыны анық. Жалпы жағдайда, МК және СКО анықтау үшін стационарлық, эргодикалық процесін ұзақ жазу қажеттілігі бұл сипаттамаларда кеткен қателердің болуына байланысты. Жүк көтеретін машинаны сынау тәжірибесі, жүктеменің МК және СКО анықтау үшін 40-60 циклдың іске косылуының керек екендігін көрсетті.

5 сурет - цикл бөлігі және барлық циклдер бойынша табылған, едендік орайтын машинаның тұмсығындағы МК (1 кисық) және СКО (2 қисық) статистикалық бағалау қатынастарының өзгеруі

Бір қатар факторлардың өзгеруіне байланысты (машина жұмысының технологиялық варианты, оператордың білімі, жіберу және тежеу аппараттарын т.б. ретке келтіру) жүктелу процестері өзгереді. Жүк ауыстырушы-кранмен жүргізілген бірқатар зерттеулер механизм мен металлконструкцияларына эквивалентті жүктемелер жұмыстың технологиялык түрі өзгергенде 10-20 пайызға өзгеретінін көрсетті. Оператордың білімділігіне қарай эквиваленттік жүктеме 10-30 пайызға өзгереді. Қозғағыштар мен тежеуші кұрылғылардың жіберу релсін дұрыс ретке келтірмеген кезде, эквиваленттік жүктемелер, жүктемені дұрыс ретке келтірумен салыстырғанда 1,2-2 есе көбеюі мүмкін.Бұл мәселелерді зерттеу көп еңбекті қажет етеді, өйткені ол көп факторлы эксперимент. Тәжірибелерді жүргізу әдістемесі экспериментті жоспарлау теориясына сүйенеді, ол уақыт пен каражаттың аз шығыны кезінде көп мәлімет алуға мүмкіндік береді. Әрбір тәжірибеде жүктеме процесі жазылып отырады. Жүктеме процесінің көрнекті іске асырылуы белгілі бірізділікпен статистикалық өңделеді.

Жүктелу процесінің стационарлығы мен эргодикалығы жөнінде гипотеза осцилограмманың әр түрлі учаскелерінің беттестірумен тексеріледі. Процестің бір типтігі мен жүктеменің үзіксіз көбею немесе бәсеңдеу қарқынының болмауы, көптеген іске асырудың алшақтауы немесе, керісінше тарылуы -гипотеза дұрыстығының белгісі. Бұл функциялардың аздаған уақыттық өзгерістері іске асыру санының шектелуіне байланысты. Бұл процесті негізді түрде эргодикалық және стационарлык процесс деуге болады. Жүктелу процесінің стационарлығы және эргодикалығы жөнінде гипотеза дәлелденгеннен кейін, координаттың кезектегі мәні бойынша көрнекті іске асыру өңделеді. Ол үшін уақыт аралығы арқылы жүктелу процесінің координаты алынады (2 в сурет). Мұнда t_ц - зерттелетін жүктелу процесінің жоғары гармоника циклінің орташа кезеңі. Жүктелу процесін өңдеуді қолмен де, арнайы есептегіші бар ЭВМ көмегімен де жүргізуге болады. Егер жүктелу процесі магнит таспасында немесе сымда жазьлса, онда машинамен өңдеу айтарлықтай жылдамдайды. Цифрлік ЭВМ-нің арнайы бағдарламасының көмегімен, (1) және (2) формулалар бойынша, МК функциясы мен дисперсия салынады. Түзу, оске параллель уақыт маңындағы сенімді аралықтарда бұл функцияларды табу, стационарлық жөнінде гипотезаны дәлелдейді. Содан кейін (3) формула бойынша, корреляциялық функция салынады. Корреляциялық функцияның нақты учаскесінің ұзындығы (2 а сурет) шартымен анықталады. Мұнда Т — көрнекті іске асыру ұзақтығы.

Корреляциялық функцияның сөнуі (2 а сурет) эргодикалык процестің белгісі болып саналады. Өңдеу басында орын ауыстырумен корреляцияның дәл келуі процестің стационарлығын көрсетеді (2 а суреттер, 1,2, қисықты қараңыз).

Содан кейін, жүктеме координатының кезектегі мәнінің таралуының статистикалык қатары салынады. Ол үшін ординат осцилограммасынан алынған барлық массив разряд бойынша таратылады (1 кесте).

1 кесте - Жүктемелер ординатының кезектегі мәнінің таралуының статистикалық қатары

Разрядтар	Разрядына түскен ординат саны	Разрядтағы жиілікті
S1-S2	m1
S2-S3	m2
…….	…….	…….
Si-Si+1	mi-1
…….	……	……
	mk
Барлығы	п

разрядтар саны әдетте 5-тен 12-ге дейін алынады.Сонымен, массивте қаншалықты кездейсоқ ординат болса, соншалықты разрядтар саны көп алынады. Разрядтардың бағасы мына формуламен аныкталады:

мұнда S_max,S_min сынау кезінде тіркелген жүктеменің ең аз және ең көп мәні. болатынын айта кету керек.

Әрбір разрядтағы жиілікті мына формуламен анықтайды:

(11)

мұнда - разрядына түскен ординат саны; п - осцилограмманы статистикалық өңдеуден алынған ординаттың жалпы саны.

Статистикалык қатарды графикалық гистограмма түрінде көрсетуге болады (6 сурет).

6 сурет - 8 кездейсоқ жүктеменің таралу тығыздығының гистограммасы (1) және функциясы (2)

 

Гистограмманы салғанда ось бойына рязрядтар салынады және әрбір разрядқа тікбұрыш салады, оның ауданы разряд жиілігіне тең. Тікбүрыштың биіктігін мына формуламен анықтайды:

(12)

Тікбұрыш ауданының қосындысы 1-гетең екенін айта кету керек.

Эксперименталдык осцилограмманың ұзындығы мен алынған жүктеме ординатының санын көбейткен кезде барлық ұсақ разрядтарды қосуға болады. Гистограмма, 1-ге тең ауданын шектейтін қисық сызыққа жақындайды. Бұл қисық сызық S кездейсоқ жүктеменің таралу тығыздығы функциясының f(S) графигі болады.

Таралу заңының f(S) түрін алдын ала гистограмма түрімен анықтайды. ГОСТ 11.008-75-та мүмкіндік торын салу ережесі келтірілген, оның көмегімен эмпирикалық нүктелердің орналасуы бойынша таралу заңының түрін бағалауға болады. Кездейсоқ шаманың теориялық және эмпирикалық таралу заңының сәйкестігін аналитикалық бағалау Колмогоров критерийлерімен т.б. орындалады (ГОСТ 11006-74).

Эксплуатациялық ординаттың алынған ағымдағы мәнінің гистограммасы мен теориялық таралуы f(S) бөлшектердің беріктігіне байланысты тоқтаусыз жұмыс істеу мүмкіндігін есптеу үшін, циклді тісті берілістің, подшипниктердің және біліктердің беріктігіне байланысты тоқтаусыз жұмыс істеу мүмкіндігі мен ресурсын анықтау үшін колданылады. Біліктердің айналысын, металлконструкциялардың созылу, қысылу және иілу элементтерін есептеу үшін жүктеме процесінің схемасын жасау керек. Ол, жүктеменің көп компонентті күрделі процесінің кездейсоқ амплитудамен және кездейсоқ амлпитуданың симметриялық процесінің циклдік бұзылыстарына эквивалентті циклдердің асимметрия коэфициентімен ауысуынан тұрады.

Дебиет

5 негізгі /83-118/.