1.4.3. Регламентация предельных состояний в нормативно- технической документации
Качество любой машины характеризуется количественными показателями её свойств, которые и являются выходными параметрами. Стремление к созданию все более качественных машин приводит к ужесточению требований к его выходным параметрам и к росту их числа. При установлении номенклатуры регламентируемых параметров должны учитываться следующие факторы.
Эффективность работы машины определяется ее назначением. Прогресс техники связан с ростом скоростей, нагрузок, температур, точности, производительности и других эксплуатационных показателей машин. Они определяют уровень развития машины, ее конкурентоспособность и составляют основное содержание ТУ, в которых должны быть указаны предельные значения выходных параметров.
Опасность дальнейшей эксплуатации машины может ограничить значение отдельных параметров, хотя эффективность ее работы может быть при этом достаточно высокой. Например, ТУ могут устанавливать предельные значения на температуру масла в двигателе, на засоренность топлива, на деформацию конструкции и
т. п., если это связано с опасностью нарушения нормальной эксплуатации и тяжелыми последствиями отказа.
Вредное влияние на окружающую среду. Ряд ограничений на выходные параметры машины может быть совершенно не связан с ее эффективностью, однако эти показатели оказывают недопустимое влияние на окружающую среду. Так, устанавливаются ограничения на шум машины, состав выхлопных газов автомобильного двигателя, уровень радиации, вибрации, температуры и другие показатели. Выход любого из них за установленные пределы будет являться также отказом, хотя сама машина при этом может прекрасно функционировать.
Аналогичная картина будет иметь место при оценке влияния работы отдельных агрегатов и механизмов машины на другие её элементы. Тепловыделения, вибрации, деформации и другие изменения в работающем узле могут не влиять на его функционирование, но оказывать существенное воздействие на работоспособность других узлов и машины в целом. Данные показатели также ограничиваются предельно допустимыми значениями.
Трудоемкость восстановления. Изменение выходного параметра в допустимых по условиям эксплуатации пределах может иногда привести к такой степени повреждения машины, при которой восстановление утраченной работоспособности будет связано с повышенной трудоемкостью. Например, на работоспособность цилиндропоршневой группы двигателя внутреннего сгорания влияет радиальный зазор между цилиндром и поршневым кольцом. Однако износ зеркала цилиндра приведет к необходимости проводить трудоемкий ремонт, в то время как при износе кольца осуществляется его замена. Поэтому допуск на предельное состояние — максимально допустимый износ кольца — должен назначаться с учетом минимального износа цилиндра.
Технические условия на выходные параметры различных машин и агрегатов служат основой для назначения допусков на предельные состояния для узлов и деталей, входящих в машину.
При назначении технических условий на предельные состояния выходных параметров машины выбираются лишь те, изменение которых возможно в процессе эксплуатации. Если опыт эксплуатации или расчет свидетельствуют, что данный выходной параметр не претерпевает изменений или эти изменения не регламентированы требованиями к работоспособности машины, то ТУ не устанавливают и его предельных значений.
Следует отметить, что сложность процессов функционирования и потери машинам работоспособности часто приводят к необоснованным назначениям ТУ на предельные состояния или к их отсутствию для ряда характеристик. Кроме того, численные значения допусков на выходные параметры часто устанавливаются для новых машин и не оговариваются допустимые пределы их изменения.
Поэтому весьма актуальной является задача по обоснованию и установлению запасов надежности по выходным параметрам изделия. При этом для современных машин часто целесообразно устанавливать нормативы не только на предельные состояния по выходным параметрам, но и по степени повреждения отдельных элементов машины, определяющих изменение ее характеристик. Так лимитируются предельные состояния по величине возникающих трещин, по степени деформации, по износу и другим повреждениям.
Успешно решить данную задачу можно только на основе знаний законов механики разрушения конструкционных материалов.