Определение показателей надежности пола кузова платформы на стадии проектирования

Для оценки надежности деталей вагонов используют следующие показатели безотказности их работы:

1 вероятность безотказной работы;

2 параметр потока отказов;

3 долговечность;

4 ремонтопригодность.

3.1 Определение вероятности безотказной работы пола

Вероятность безотказной работы – вероятность того, что при определенных условиях эксплуатации в заданном интервале времени или в пределе заданной наработки не произойдет ни одного отказа.

Вероятность безотказной работы может быть определена для трех частных случаев отказа:

- для модели постепенного отказа усталостного характера, при ограниченном ресурсе детали, когда число циклов нагружения за срок службы Т_р составляет N_Σ = 10⁷÷10⁸;

- для модели внезапных прочностных отказов;

- для модели постепенного отказа усталостного характера без ограничения ресурса детали, когда число циклов нагружения за срок службы Т_р

N_Σ ≥ 10⁷÷10⁸.

Определим вероятность безотказной работы пола для модели постепенного отказа усталостного характера без ограничения ресурса детали. Тогда вероятность безотказной работы Р(Т_р), определяется по формуле:

, (2)

где Ф – функция Лапласа;

– относительный коэффициент запаса;

– коэффициент вариации предела выносливости (при полуавтоматической и ручной сварке =0,07);

ν_ε – коэффициент вариации амплитуд динамических

эксплуатационных напряжений, определяется по данным

динамических расчетов или экспериментальным данным

(ν_ε =0,25).

Относительный коэффициент запаса определяется по формуле

, (3)

где n_р, n – соответственно предельный коэффициент нагруженности и предельный коэффициент нагруженности по средним значениям.

Значение предельного коэффициента нагруженности n_р определяется по номограммам в зависимости от показателя степени m кривой усталости и коэффициента вариации динамических напряжений. В случае нормального распределения динамических напряжений n_р лежит в пределах 1÷2,5.

Предельный коэффициент нагруженности по средним значениям определяется по формуле

, 5 (4)

где - среднее значение амплитуды динамических напряжений;

- среднее значение предела выносливости нагруженной детали;

- максимальный расчетный квантиль, равен 5.

В работе принимаем следующее допущение. Так как в исследованиях на выносливость металлы, дерево и бетон ведут себя примерно одинаково, примем среднее значение амплитуды динамических напряжений и среднее значение предела выносливости нагруженной детали аналогичными низколегированной стали Ст3, и равными соответственно 248 и 210 Мпа.

По расчету

Вероятность безотказной работы пола для модели постепенного отказа усталостного характера без ограничения ресурса детали равна 0,595.

3.2 Определение параметра потока отказов

Параметр потока отказов используют, чтобы проанализировать надежность вагона, его отдельных узлов и деталей по фактическим эксплуатационным данным.

Так как вагон разделяется на узлы, которые в свою очередь делят на отдельные детали, параметр потока отказов вагона определяют по формуле:

, (5)

где – средний параметр потока отказов i-го узла вагона;

– средний параметр отказов j–той детали i–того узла вагона.

Средний параметр потока отказов пола кузова платформы определяется по формуле:

где ,…, – средний параметр потока отказов боковых бортов;

– средние параметры потока досок пола;

, – средние параметры потока отказов торцевых бортов;

, – средние параметры потока отказов армировки.

3.3 Определение долговечности пола

Долговечность конструкции вагона характеризуется временными показателями (срок службы или технический ресурс)

Оценка среднего срока службы детали, подвергающейся в процессе эксплуатации износу, определяется по формуле:

, (7)

где - допустимая величина износа (линейное изменение велечины детали);

- начальный размер детали;

- предельно допустимый размер в эксплуатации;

- средняя интенсивность изнашивания детали.

3.4 Оценка ремонтопригодности кузова платформы

Показатели ремонтопригодности рассчитываются при проектировании исходя из состава регламентированных работ при техническом обслуживании и плановых ремонтах вагонов. В зависимости от характера требований к показателям ремонтопригодности, установленных в техническом задании или в технических условиях, рассчитываются или суммарные оперативные трудозатраты на все виды технического обслуживания, текущего или деповского ремонтов за период капитального ремонта, или среднегодовые значения.

Суммарные оперативные трудозатраты технического обслуживания и деповского ремонта определяются по формулам (3.4.1 или 3.4.2):

, (8)

, (9)

где - длительность ремонтного цикла, в период до капитального ремонта;

- длительность эксплуатации между техническим обслуживанием и деповским ремонтом соответственно;

- наименование i– той регламентированной работы при техническом обслуживании и деповском ремонте соответственно;

- трудозатраты i– той работы при техническом обслуживании и деповском ремонте соответственно;

- параметр потокоотказов вагона по i– той неисправности, подлежащей устранению при техническом обслуживании;

- удельное число i– тых отказов, подлежащих устранению при деповском ремонте;

- количество наименований отказов, устраняемых в процессе технического обслуживания и деповского ремонта;

- трудозатраты устранения i– тых отказов, в том числе и плановых замен элементов, при техническом обслуживании и деповском ремонте соответственно.