РОЗДІЛ 2
АНАЛІЗ ПОКАЗНИКІВ БЕЗВІДМОВНОСТІ ФРИКЦІЙНИХ ДЕМПФЕРІВ
Аналіз огляду літератури показав, що працездатність рухливих сполучень залежить не тільки від високих номінальних технічних характеристик вузлів тертя, але і від їхньої фактичної здатності безвідмовно працювати протягом можливо більш тривалого періоду часу, зберігаючи при цьому первинні номінальні технічні характеристики. Надійність є комплексною властивістю, що характеризує корисність технічного пристрою, вона реалізується тільки в часі і не підлягає інструментальному виміру, а визначається імовірними або статистичними розрахунками й випробуваннями дослідних зразків.
2.1. Обґрунтування використання показників безвідмовності для оцінки технічного стану поїзда [160-165]
Кількісна характеристика однієї або декількох властивостей надійності рухливих сполучень називається показником надійності. Аналіз, розрахунок і прогнозування показників надійності рухливих сполучень ґрунтуються на вивченні випадкових подій, випадкових величин і випадкових процесів, оскільки зниження і втрата працездатності викликаються факторами, більшість з яких має випадковий характер (якість матеріалу, виготовлення і збірки, режими роботи і величина навантажень, умови експлуатації і тощо).
Розрізняють одиничні показники надійності, що характеризують тільки одне з властивостей, та комплексні - кілька властивостей надійності одночасно.
Основними випадковими величинами, за допомогою яких у процесі експлуатації рухливих сполучень визначається рівень їхньої надійності, є тривалість роботи до відмовлення або між відмовленнями, кількість відмовлень за певний період роботи, тривалість відновлення працездатності, величина витрат праці, коштів та матеріалів на відновлення працездатності й ін.
Показники надійності, визначені навіть з великою точністю, не можуть дати достатньо інформації для розробки технічних і економічно обґрунтованих заходів щодо підвищення працездатності елементів сполучень. Для цього потрібно мати у своєму розпорядженні якісні характеристики ушкоджень, що розкривають фізичну природу відмовлення пристрою. До таких характеристик відносяться причини виникнення і характер ушкоджень елементів вузлів, збірної одиниці, а також наслідки відмовлень локомотива або вагона в цілому.
Для правильного визначення кількісних показників надійності дуже важлива чітка класифікація відмовлень з урахуванням фізичної природи, що включає раптове відмовлення, поступове відмовлення, конструкційне, виробниче, експлуатаційне, незалежне, залежне тощо.
Показники безвідмовності
Імовірність безвідмовності роботи [160-163]
Найбільш повну інформацію про безвідмовність одиниці рухомого складу містить закон розподілу наработки до першого відмовлення, який є імовірністю того, що за час t експлуатації елемента настане відмовлення з будь-якої причини і з будь-якими наслідками, тобто відмовлення як факт:
Q(t)=P{t'?t} (2.1)
Функція
P(t)=1- Q(t)=P{t'?t}, (2.2)
рівна імовірності, що за час t не настане відмовлення і називається імовірністю безвідмовної роботи. Приблизний вигляд цієї функції зображений на графіку рис. 2.1. Функцію називають також функцією надійності. Значення її можна знайти приблизно за експериментальними даними:
, (2.3)
де - число однакових елементів, що знаходяться під спостереженням протягом часу t;
n(t) - число елементів, що відмовили за час t.
Якщо відзначати моменти виникнення відмовлень то можна одержати значення функції для усіх (рис. 2.1). Слід зазначити, що якщо спостереження здійснювалися на відрізку часу то по функції не можна зробити ніяких висновків про імовірність безвідмовної роботи за межами цього відрізка часу. Однак часто, з технічних умов експлуатації, збільшити час t неможливо, тому що це знизить безпеку одиниці рухомого складу. Звичайно, використовується хоча і менш наочний, але досить достовірний метод дослідження відмовлень деталей одиниці рухомого складу за результатами спостережень за зносом у період нормальної експлуатації, тобто визначають окремо статистику раптових і поступово наростаючих відмовлень.
Рис 2.1. Типовий графік надійності системи
Функцію надійності P(t) можна підрахувати як добуток імовірностей раптових відмовлень Qвн(t) і поступово наростаючих відмовлень Qнар(t):
., (2.4)
що допомоможе описати випадкову величину t' за допомогою будь-якої відомої функції розподілу. Вигляд цієї функції розподілу залежить від багатьох умов, зокрема, і від умов експлуатації системи.
Вираз (2.4) можна представити у вигляді:
(2.5)
де (2.6)
(2.7)
Мал. 2.2. Графік функцій надійності, складений по дослідних даних
Практично встановлено, що допускає добре наближення експонентним законом. У цьому випадку:
=е-?t, (2.8)
де - деякий параметр.
Цей однопараметричний розподіл часто застосовується в теорії надійності унаслідок простоти.
Якщо вираз (2.8) погано описує експериментальну криву функцію , то використовують розподіл Вейбулла:
=е-??t (2.9)
з двома параметрами і .
Експонентний закон є окремим випадком закону Вейбулла при
Якщо не вдається описати виразами (2.8) і (2.9), то звичайно в цьому випадку добре підходить нормальний закон, точніше, усічений нормальний закон.
Тоді
(2.10)
Якщо мале в порівнянні з , то
, (2.11)
де а - математичне очікування;
- дисперсія випадкової величини.
Для виразів (2.8) - (2.9) усі п