Определение ресурса изнашиваемых деталей

 

На основании полученных зависимостей M_y (L) и s _y (L) можно прогнозировать процесс изнашивания и определить ресурс деталей ЭПС.

Для этого зависимости M_y (L) и s _y (L) экстраполируются в область больших значений пробега в предположении, что характер этих зависимостей не изменится, т. е. изнашивание детали останется в пределах нормальной эксплуатации (участок 2, рис. 6), что обеспечивается надлежащим выбором допуска на износ рассматриваемой детали. Далее, подставляя значение пробега L в выражения M_y (L) и s _y (L), рассчитывают числовые характеристики распределения контролируемого параметра в области экстраполяции и строят кривые плотности распределения.

На рис. 8 в качестве примера приведены кривые нормального распределения толщины бандажей колесных пар электровозов, а также их функции распределения до смены P (L).

Из рис. 8 видно, что с ростом пробега L увеличивается вероятность того, что значение контролируемого параметра (толщина бандажей) выйдет за пределы установленного допуска (заштрихованная часть площади, ограниченной кривой нормального распределения параметра).

Выход контролируемого параметра за установленный допуск классифицируется как отказ детали, предельный износ.

Таким образом, с увеличением пробега L возрастает вероятность отказа детали Р и, соответственно, уменьшается вероятность безотказной работы детали:

W = 1 – P. (24)

Пробег, при котором вероятность безотказной работы детали равна заданному значению W, называется гамма-процентным ресурсом L_w.

Для увеличивающегося контролируемого параметра (например, проката бандажей колесных пар) вероятность отказа при заданном пробеге:

. (25)

Если значение контролируемого параметра уменьшается с увеличением пробега (например, толщина бандажей колесных пар), то (25) примет вид:

. (26)

Интеграл, входящий в выражения (25) и (26), не выражается в элементарных функциях, поэтому его значение находится численными методами или с помощью уравнений, аппроксимирующих функцию распределения.

Чтобы построить зависимость P (L) (рис. 8) необходимо рассчитать 8–10 возможных и приблизительно равноотстоящих значений вероятности выхода контролируемого параметра за установленный допуск.

 

Рис. 8. Прогнозирование процесса изнашивания деталей ЭПС

 

Начальный пробег L _Н, при котором будет вычислено первое значение вероятности отказа, близкое к нулю, определяется:

– для увеличивающегося контролируемого параметра

; (27)

– для уменьшающегося контролируемого параметра

. (28)

Пробег, соответствующий вероятности отказа P = 0,5, определяется соотношением

. (29)

Тогда шаг изменения пробега ∆L при расчете возможных значений зависимости P (L) можно определить

. (30)

Если производить восстановление изношенной детали, или ее замену при наработке (пробеге), не превышающей их 90%-го ресурса (Р = 0,1), то вероятность отказа детали в межремонтном периоде не превысит 10 %, а отклонение межремонтного пробега от установленной величины также окажется в пределах ±10 %, т. е. находится в соответствии с требованиями указания «О системе технического обслуживания и ремонта локомотивов» от 17 января 2005 г. № 3р. Кроме того, измерение контролируемых параметров деталей ЭПС осуществляется на практике с помощью инструмента, относительная погрешность которого не превышает 10 %. Поэтому целесообразно ограничить межремонтные пробеги 90%-ым ресурсом детали.

Алгоритм программы расчета вероятности отказа детали P (L) представлен на рис. 9.

 

Рис. 9. Алгоритм программы расчета вероятности отказов узлов (деталей)

ЭПС

 

На основании выполненных расчетов строится зависимость P (L) и по ней определяется W %-ный ресурс детали (рис. 9), т. е. такой пробег, которому соответствует вероятность безотказной работы или вероятность отказа P = 1 – W.

 

Заключение

 

В заключение можно сформулировать основные задачи, которые решает научная дисциплина по надежности электрического подвижного состава:

– количественная оценка уровня надежности парка электроподвижного состава в конкретных условиях эксплуатации на различных полигонах тяги;

– создание новых электровозов и МВПС с заданным (оптимальным) уровнем надежности для различных условий эксплуатации;

– разработка оптимальной системы технического обслуживания и ремонта локомотивов;

– разработка методов и технических средств диагностирования локомотивов, а также автоматизации процессов анализа, контроля надежности в эксплуатации;

– разработка и применение современных технологий восстановления работоспособности отказавших и изношенных узлов и деталей локомотивов;

– оптимизация системы снабжения запасными частями и материалами для ремонта локомотивов.

Надежность электрического подвижного состава как прикладная наука должна стать научной базой для создания системы управления надежностью локомотивов в эксплуатации для обеспечения устойчивости перевозочного процесса и повышения эффективности.

Известно, что затраты на содержание локомотивного хозяйства составляют 40 % общих эксплуатационных расходов на перевозки, из них почти 11 % – это расходы на техническое обслуживание и ремонт локомотивов в депо. За срок службы локомотива затраты на его техническое обслуживание и ремонт превышают в 10–15 раз его первоначальную стоимость.

Поэтому повышение долговечности деталей и узлов ЭПС приводит не только к сокращению расхода металла, но и создает условия для дальнейшего совершенствования ремонтного цикла, сокращения затрат труда и денежных средств на ремонт электровозов.

Расчет процессов изнашивания и определения ресурса по изложенной методике позволит определить срок службы деталей и узлов ЭПС, обеспечить наименьшие материальные трудовые затраты на техническое обслуживание и ремонт электровозов и улучшить технико-экономические показатели работы локомотивного хозяйства, что является задачей государственной важности.