Способы представления и систематизация информации

Об износе деталей ЭПС

 

При эксплуатации меняются значения контролируемых параметров, которые характеризуют процесс изнашивания деталей ЭПС. Например, контролируемыми параметрами являются величина проката, толщина гребня и толщина бандажа колесной пары, радиальный зазор моторно-осевого подшипника, поперечный и продольный разбеги буксы и т. д.

Учитывая условия трения, чаще всего реализуются варианты, приведенные на рис. 1.

Рис. 1. Общий вид кривых износа:

І– период приработка; ІІ– период установившегося износа;

III – период аварийного износа

 

Кривая 1 является характерной для трибосистем, работающих в условиях сухого абразивного трения. Кривая 2 касается условий трения скольжения в присутствии смазочного материала. Кривая 3 отвечает условиям, где доминирующую роль играет пластическая деформация микронеровностей поверхностей трения. Кривая 4 описывает износ при трении качения в случае, когда доминирует механизм контактной усталости материала.

Следует отметить, что кривая 2, которой представляется наиболее общая модель износа как процесса фрикционной усталости, характеризуется тремя диапазонами с разной скоростью изнашивания. В начальный период времени (І) скорость (интенсивность) изнашивания снижается, и этот период называется приработкой. В следующем периоде времени (ІІ) отсутствуют изменения скорости изнашивания – это период установившегося износа или состояние нормальной эксплуатации. На последнем отрезке времени (ІІІ) наблюдается возрастание скорости изнашивания, и этот период носит название периода аварийного износа. Рассмотренная модель впервые предложена В. Лоренцом.

Замеры контролируемых параметров производятся на плановых осмотрах ТО-3 и ремонтах ТР-1. По книгам регистрации эксплуатационных показателей и формам ТХО-5 определяется для каждого значения пробег от момента восстановления детали (например: для проката бандажей колесных пар – после обточки, для толщины бандажа – после перетяжки или смены) до момента замера.

Группа замеров контролируемого параметра бандажей колесных пар одного электровоза представляет собой «сечение» реализаций износа. Из-за того, что пробеги до ремонта у различных локомотивов не совпадают, сечения реализаций износа бандажей этих локомотивов также оказываются сдвинутыми относительно друг друга по оси пробега (рис. 1).

 

Рис. 1. Сечения реализаций износа деталей, сдвинутых по оси пробега

 

При этом в каждом сечении число замеров не превышает числа одноименных деталей на электровозе. Так, например, в сечении реализаций проката бандажей колесных пар шестиосного электровоза не может быть более 12, точек; в сечении реализаций выработки коллекторов тяговых двигателей – 6 точек и т. д.

По такому ограниченному числу статистических данных нельзя достоверно определить числовые характеристики закона распределения контролируемого параметра и осуществить прогнозирование рассматриваемой детали.

Однако разбросом величины межремонтных пробегов различных электровозов можно пренебречь и считать, что контроль технического состояния электровозов осуществляется через одинаковые интервалы пробега , а результаты измерений контролируемых параметров образуют равноотстоящие ряды наблюдений (рис. 2).

 

Рис. 2. Равностоящие ряды наблюдений

 

Замеры контролируемого параметра одноименных деталей различных электровозов, полученные на ремонте с одним и тем же порядковом номером, образуют одну стратегическую совокупность объема N, если под наблюдением находится n одноименных деталей.

Теоретически и многочисленными опытами установлено, что случайная величина контролируемого параметра при фиксированном значении пробега хорошо описывается нормальным законом распределения, что является следствием действия закона «больших чисел».

Согласно этому закону, если случайная величина подвержена воздействию большого числа случайных факторов, среди которых нельзя выделить преобладающего, т. е. каждый из них оказывает на нее приблизительно одинаковые влияние, то распределение этой случайной величины подчиняется нормальному закону.

Анализируя значения статистического ряда контролируемого параметра в i- ом сечении (i = 0, 1, 2,…, n) можно видеть, что некоторые его значения резко отличаются от основной массы данных. Это объясняется воздействием ряда факторов: неоднородностью условий движения, ошибкой техника при замерах, нарушение режима эксплуатации электровоза, температурными условия эксплуатации, степенью влажности атмосферы и ее запыленностью, химическим составом материала и физическими свойствами детали, качеством ее изготовления, ее прочностными характеристиками, состоянием пути и зависящими от него динамическими нагрузками на оборудование ЭПС, а такие многими другими факторами.

Среди перечисленных факторов невозможно выделить преобладающий, каждый из них оказывает приблизительно одинаковое влияние на процесс изнашивания деталей ЭПС, поэтому их контролируемые параметры при фиксированном значении пробега распределяются по нормальному закону.

Завышение или занижение значения контролируемого параметра искажают его зависимость от пробега, так как скачкообразные изменения параметра, являясь внезапными отказами, нарушают процесс естественного износа. Поэтому, чтобы избежать искажений, необходимо исключить из общего числа исходных данных те значения, которые резко отличаются от основной совокупности. Чтобы не отбросить вполне закономерные значения, а исключить именно те, которые связаны с ошибками измерений, применяется критерий «грубых ошибок». Для этого были рассчитаны среднее значение контролируемого параметра и его среднеквадратическое отклонение.

Смысл критерия «грубых ошибок» заключается в том, что все значения контролируемого параметра, входящие в рассматриваемый массив, сравниваются с некоторыми критическими границами Y _maх и Y _min. Границы, в свою очередь, выбираются так, чтобы вероятность превзойти их отвечала некоторому уровню значимости q %, а вероятность противоположной гипотезы о том, что отбрасываемое число случайно в данной выборке, a = 1 – q. При q = 0,3 % эта вероятность a = 99,7 %, что для практических расчетов обеспечивает необходимую точность. Критические границы определяются по правилу 3s, то есть отрезок m_i ± 3×s _i считается участком практически возможных значений параметра.

Пример распределения контролируемого параметра, характеризующего естественный износ бандажей колесных пар, представлен на рис. 3.

 

Рис. 3. Плотность распределения величины проката бандажа колесных пар

электровозов

 

Числовые характеристики нормального закона распределения могут быть выражены через математическое ожидание и дисперсию случайной величины, где вычисляются соответствующие оценки: среднее значение M_i и оценка дисперсии (среднеквадратического отклонения σ _i) при всех значениях пробега L_i (табл. 8).

 

Таблица 8 – Числовые характеристики распределения контролируемого

параметра

Пробег	Среднее значение	Среднеквадратическое отклонение
L 0	M 0	σ0
L 1	M 1	σ1
L 2	M 2	σ2
∙∙∙	∙∙∙	∙∙∙
Li	Mi	σ i
∙∙∙	∙∙∙	∙∙∙
Ln	Mn	σ n