Главная Минимаркер Железнодорожный транспорт Минимаркер Вагоны Минимаркер Надежность вагонов

Надежность вагонов

Страница 5 из 5

Безопасность движения поездов в большой мере зависит от надежности агрегатов, узлов и деталей вагонов. Надежность вагона обусловливается его безотказностью, ремонтопригодностью, сохраняемостью, а также долговечностью его частей.

Рассмотрим основные определения надежности применительно к вагонным конструкциям (ГОСТ 13377–75).

Надежность вагона – это свойство его выполнять заданные функции, сохраняя эксплуатационные показатели в заданных пределах в течение требуемого промежутка времени или установленного пробега. Надежность вагона обеспечивается не только правильным проектированием и расчетом, точным изготовлением и сборкой, но и в значительной степени рациональной эксплуатацией, техническим обслуживанием и своевременным и высококачественным ремонтом.

Важным понятием в теории надежности является понятие отказ. Отказ вагона можно определить как полную или частичную утрату им работоспособности вследствие поломки, деформации, износа деталей, нарушения в работе механизмов или узлов, ослабления креплений, прекращения подачи смазки, связанных с некачественным несвоевременным ремонтом. Отказы вагонов многообразны, они встречаются в процессе эксплуатации и ремонта подвижного состава. При этом большое значение имеет не только сам факт возникновения отказа, но и его характер, длительность и трудоемкость поиска причины и устранения ее в конкретных условиях, то есть на станционных путях в процессе осмотра и текущего или деповского ремонта и т. д. Поэтому при изучении надежности вагонов и частей, анализе и систематизации отказов особую важность приобретает классификация отказов . путем установления основных признаков, характеризующих тот или иной вид отказа.

Отказы как всякие случайные события могут быть независимые и зависимые. Независимые отказы – это такие, появление которых не связано с возникновением других отказов. Отказы, появление которых связано с другими отказами, называются зависимыми.

Отказ, до устранения которого использование изделия по назначению невозможно, называется полным. Если, несмотря на отказ, остается возможность частичного использования изделия по назначению, то такой отказ называется частичным.

Следует различать также внезапные и постепенные отказы. Внезапный отказ может наступить неожиданно, в любой момент, в результате случайного резкого возрастания нагрузки на какую-либо деталь вагона или вследствие скрытых дефектов производства или изменений технических свойств материала, накапливающихся при ударах, вибрации, резкой концентрации механических, тепловых и других нагрузок. Постепенные отказы в вагонных конструкциях обычно возникают в результате изнашивания, старения, коррозии или усталостных разрушений.

В ряде случаев между внезапными и постепенными отказами существуют взаимосвязь и взаимообусловленность. Закономерности появления отказов как случайных событий исследуются с помощью методов теории вероятностей и математической статистики. Такое исследование на основании статистической обработки достаточного количества опытных данных позволяет с наперед заданной точностью установить, когда и какие неисправности или отказы могут возникнуть в данной группе вагонов.

Долговечностью вагона называют свойство его сохранять работоспособность до предельного состояния с необходимыми перерывами для технического обслуживания и ремонтов. Чем долговечнее элементы вагона, тем при прочих равных условиях выше его надежность. Предельное состояние вагона, определяемое невозможностью его дальнейшей эксплуатации, может быть результатом износа базовых элементов вагона (рама, кузов) до такой степени, когда ремонт согласно действующим правилам ремонта и техническим условиям невозможен или нецелесообразен. Показателем долговечности вагона является срок работы его между заводскими ремонтами.

Ремонтопригодность – свойство вагона, заключающееся в приспособленности его конструкции к предупреждению, обнаружению и устранению отказов и неисправностей путем проведения технического обслуживания и ремонтов. Ремонтопригодность вагона оценивают продолжительностью восстановления его работоспособности, а также затратами труда и средств на предупреждение, обнаружение и устранение неисправностей и отказов. Уровень ремонтопригодности конструкции вагона характеризуется трудоемкостью работ при сборке и разборке и др. Чем выше уровень ремонтопригодности узла, механизма, агрегата или вагона в целом, тем меньше времени затрачивается на снятие отказавшего и установку нового (или восстановленного), элемента, тем меньше продолжительность простоя вагона в ремонте, а также затраты труда и материальных средств.

Наиболее важными показателями (критерии), позволяющими количественно оценивать надежность вагонов в эксплуатации являются следующие: вероятность безотказной работы, интенсивность отказов, средний пробег или время работы между двумя соседними отказами.

Вероятность безотказной (исправной) работы в течение времени t определяется по формуле

10042014_f1

где N0 – количество вагонов в начале испытаний или эксплуатации; m0 – количество вагонов, имевших отказы за время работы t или пробег l.

Вероятность безотказной работы вагона является убывающей функцией времени его работы или пробега, т. е. с увеличением пробега вероятность безотказной работы уменьшается. При бесконечно малом значении пробега (в начальный период) вероятность безотказной работы равна единице, то есть Р(0) = 1; при бесконечно большом значении пробега вероятность безотказной работы равна нулю, то есть Р(∞) = 0.

Для определения величины вероятности безотказной работы вагона могут быть использованы статистические данные производственной эксплуатации или данные, полученные из специально поставленного опыта.

Наряду с вероятностью безотказной работы для характеристики надежности вагона можно пользоваться понятием вероятности появления отказов Q(t) в течение некоторого времени. Чем меньше эта вероятность, тем надежнее вагон. Так как в любой момент времени вагон может находиться только в одном из состояний – исправном или неисправном – из теоремы сложения вероятностей следует Р(t)+Q(t) = 1 или Q(t) = 1–P(t). Подставив вместо Р(t) его значение из формулы для вероятности безотказной работы, получим

10042014_f2

Среднее время работы между двумя соседними отказами tср (наработка на отказ) определяется по формуле

10042014_f3

где N0 – количество опытных вагонов; t – средняя продолжительность работы одного вагона, ч; n0 – общее количество отказов во всех опытных вагонах за время t. Очевидно, чем продолжительнее время работы между двумя соседними отказами, тем надежнее вагон.

Аналогично среднему времени работы между отказами определяется средний lср пробег N0 вагонов между отказами, км:

10042014_f4

где l – пробег каждого из вагонов, км; L – суммарный пробег опытных вагонов, км; n0 – общее количество отказов во всех опытных вагонах за пробег L.

Обратной величиной tср является опасность или интенсивность отказов λt , то есть средняя частота неисправностей вагонов на единицу времени:

10042014_f5

Для ремонтируемых изделий (вагонов) используется показатель – параметр потока отказов ω(t), характеризующий среднюю частоту отказов, приходящихся на определенную величину пробега. В этом случае каждое изделие может иметь несколько отказов, которые устраняются ремонтом.

Кривая зависимости интенсивности отказов от пробега вагона (рис. 1) определяет частоту возникновения неисправностей.

Кривая интенсивности отказов

Рис. 1 – Кривая интенсивности отказов

На графике выделены показанные три периода появления отказов:

  • начальный (участок I кривой от 0 до l1, t1), который характеризуется приработкой деталей, механизмов и агрегатов вагона. Интенсивность отказов в этот период относительно велика и имеет нестационарный характер. На этом участке работы выходят из строя элементы, имеющие какие-либо скрытые дефекты, которые возникли в процессе производства. Кривая на этом участке в некоторой степени характеризует качество проектирования, изготовления и контроля в процессе производства;
  • основной (участок II кривой от l1, t1 до l2, t2). Здесь приработка деталей уже окончена и устранены обнаруженные дефекты. Интенсивность отказа на этом участке уменьшается и приобретает стационарный вид (λ = const), т. е. характеризуется постоянным числом отказов. При этом отказы являются внезапными и объясняются появлением случайных концентраций нагрузок. Интенсивность отказов на участке II можно снизить эффективными профилактическими мероприятиями, рациональной организацией технического осмотра и текущего ремонта вагонов;
  • на участке III постепенно увеличивается число отказов вследствие износа и старения деталей (участок III кривой от l2, t2 до l3, t3).B этот момент происходит постепенное увеличение отказов. После истечения времени t3 или пробега l3 по достижении определенного предельно допустимого значения λпд наступает период, когда эксплуатация вагона становится нецелесообразной и его направляют в ремонт.

Важными технико-экономическими показателями, характеризующими надежность вагонов и их ремонтопригодность, характеризуют также коэффициентом технической готовности и вынужденного простоя вагона по техническим причинам.

Коэффициент готовности Кг определяется как вероятность того, что вагон будет работоспособным в произвольно выбранный момент времени в промежутках между выполнениями планового технического обслуживания. Этот коэффициент определяется отношением времени исправной работы вагона к общему времени исправной работы и вынужденного простоя за определенный период эксплуатации:

10042014_f6

где tиэ – время исправной (безотказной) работы вагона за исследуемый период эксплуатации; tпр – время вынужденного простоя за тот же период эксплуатации, tпр = t0+tp (где t0 и tр – время, затрачиваемое на осмотр и ремонт соответственно).

Коэффициент готовности Кг характеризует среднее относительное время пребывания вагона в процессе эксплуатации в исправном состоянии. Значения этого коэффициента определяются неравенством 0 ≤ Кг ≤ 1. Коэффициент вынужденного простоя Кп по техническим причинам характеризует расход времени на восстановление работоспособности вагона. Этот коэффициент определяется отношением времени вынужденного простоя вследствие осмотра и ремонта ко времени эксплуатации, то есть к общему времени исправной работы и вынужденных простоев за один и тот же период эксплуатации:

10042014_f7

Коэффициент Кп показывает, какую часть эксплуатационного времени вагон простаивает по техническим причинам, вызванным необходимостью устранения отказа, то есть является характеристикой безотказности вагона. Он позволяет сравнивать вагоны по величине убытка от простоя и оценивать качество конструкции вагона.


© 2013 - 2017 Учебно-образовательный портал "Все лекции"
Материалы, представленные на страницах нашего сайта, созданы авторами сайта, присланы пользователями, взяты из открытых источников и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Все авторские права на материалы принадлежат их законным авторам.
Разработка сайта - Скобелев Алексей





Яндекс.Метрика