ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА (1219220), страница 6

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 6)

Если разделить период рассматриваемого промежутка времени на одинаковые интервалы и предположить, что вероятность появления пиковой разрушающей нагрузки в каждый момент времени одинакова, то, очевидно, случайные события появления пиковой нагрузки на каждом интервале времени также можно считать равновероятными. Физически это означает, что среднее число повреждений (отказов) элемента в любом интервале будет оставаться постоянным.

Ранее было установлено, что величина, характеризующая количество отказов в выбранном интервале времени (наработки), если до этого интервала деталь работала безотказно, называется интенсивностью отказов . В рассматриваемой ситуации величина остаётся постоянной.

Общее понятие наработки применительно к подвижному составу может быть конкретизировано (часы работы t, километры пробега L, тонно-километры выполненной работы QL, количество переработанных на манёврах вагонов и др.). В данной работе наработкой является километры пробега L, а отказами являются порчи и неисправности.

Такому условию соответствует экспоненциальный закон распределения времени работы детали до отказа, который и принимается в качестве математической модели (рисунок 3.4). Плотность распределения вероятности отказов , не связанная со старением материала, записывается в виде:

(3.1)

Рисунок 3.4 – Экспоненциальный закон распределения

- распределения вероятностей отказов :

; (3.2)

- распределения вероятностей безотказной работы :

; (3.3)

- математическое ожидание времени (наработки) безотказной работы :

; (3.4)

- интенсивность отказов :

. (3.5)

Условие – важная особенность экспоненциального закона распределения. Это означает, с одной стороны, что вероятность отказа не зависит от того, сколько элементов работал раньше, так же и остаточное время работы элемента не зависит от предыдущей наработки. Но, с другой стороны, это условие полностью характеризует степень применимости экспоненциальной модели внезапных отказов. Она не может быть использована для элементов, в процессе эксплуатации которых происходят необратимые физические и химические процессы износа и старения. Таким образом, это идеализированная модель.

Поскольку большинство элементов с течением времени теряют свои первоначальные свойства, то объекты могут обеспечивать условие не на протяжении всего срока службы, а в течение периода наработки после окончания приработки до момента наступления старения (рисунок 3.3). Если такие объекты устанавливают для эксплуатации в технической системе после периода приработки и используют только в течение наработки ( - ), то время безотказной работы таких объектов при эксплуатации системы будет распределяться по экспоненциальному закону.

Наиболее полную информацию о безотказности локомотива и его оборудования содержит закон плотности распределения длительности (наработки) их до отказа f(L). Этот закон содержит все возможные значения наработки или длительности работ и соответствующие им точечные значения следующих количественных показателей безотказности. Это вероятность безотказной работы за пробег (время) локомотива P(L), который определяется по формуле (3.3), частота отказов, как показатель безотказности, совпадает с плотностью распределения длительности работ до отказа формула (3.1), интенсивность отказов (L), применяемая для оценки “склонности” к отказам в разные моменты работы неремонтируемых объектов – до первого отказа.

Для ремонтируемых объектов подобной характеристикой безотказности является параметр потока отказов , т.е. плотность вероятности возникновения отказа ремонтируемого объекта, определяемая для рассматриваемого момента времени.

Модель эксплуатации совокупности ремонтируемых охлаждающих устройств можно описать следующим образом. После некоторой наработки (пробега) у каждого охлаждающего устройства может произойти отказ, после восстановления работоспособности локомотив продолжит свою работу (в таблице 3.1 указаны среднесуточные пробеги локомотивов и их отказы, т.е. порчи и неисправности по каждому году, начиная с 2010 по 2015 годы). Моменты отказов всех охлаждающих устройств создают некоторый поток отказов. Чаще всего этот поток является ординарным, без последствия. В качестве показателя долговечности у ремонтируемых охлаждающих устройств применяется средняя наработка на отказ :

(3.6)

где L – общий среднесуточный пробег локомотивов, тыс. км (см.таблицу 3.1);

– общее количество отказов локомотивов (указано в таблице 3.1);

i – годы с 2010 по 2015 г.г.

По формуле (3.6) определяем среднюю наработку охлаждающих устройств:

Интенсивность отказов представляет собой условную плотность вероятности возникновения отказа, определяется по каждому пробегу локомотива при условии, что до этого момента отказа не возникнет:

(3.7)

Величина вероятности безотказной работы охлаждающего устройства показывает, что за наработку (пробег) отказа не произойдет и определяется так же, как формула (3.3):

(3.8)

Определим плотность вероятности отказа от пробега локомотива по формуле:

(1.9)

По полученным данным видно, что через каждую наработку (пробег) возникнет плотность вероятности отказа , не связанная со старением материала и ростом длительности работы локомотива.

По расчётам строим диаграмму вероятностей отказов охлаждающих устройств по годам с 2010 по 2015 г.г., представленную на рисунке 3.5.

Рисунок 3.5 – Зависимость вероятности безотказной работы охлаждающих устройств, плотности вероятностей возникновения отказов и интенсивности

отказов за период 2010-2015 г.г.

По построенной диаграмме на рисунке 3.5 видно, что интенсивность отказов охлажающих устройств постоянна, то есть, что соответствует экспоненциальному закону распределения (смотри выше). Плотность распределения вероятности отказа представляется скачкообразно и наибольшие значения соответствуют интервалу наиболее вероятных значений длительности работы до отказа. Но такая длительность может привести к внезапному и резкому отказу оборудования. Такой отказ может также произойти из-за постепенного накопления повреждений, которые нельзя было обнаружить сразу, то есть если сначала было небольшое повреждение, например трещина в охлаждающей трубке, либо коллекторе, то за большой период пробега, эта трещина привела к износу и поломки материала, вследствие производят замену, что тоже не эффективно для экономии.

4 ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ ОХЛАЖДАЮЩИХ УСТРОЙСТВ ТЕПЛОВОЗОВ

Согласно проведенному анализу последствий отказов и, а так же анализу вызвавших их причин, выполненных во втором разделе ВКР, предлагаются следующие мероприятия по повышению надежности охлаждающих устройств тепловозов:

- применение моющих присадок к охлаждающей воде системы;

- усовершенствование охлаждающего устройства тепловоза изменением характеристик теплоносителя.

Рассмотрим предлагаемые мероприятия подробней.

4.1 Присадка к охлаждающей воде

На дизельных установках тепловозов применяется замкнутая система циркуляции охлаждающей воды. Приводимые от дизеля вентиляторы или воздуходувки, а также управляемые термостатом автоматические жалюзи регулируют тягу или подачу воздуха, который осуществляет вторичное охлаждение воды в радиаторах. В типовых системах охлаждения дизелей вода поступает из расширительного бака, соединенного с центробежным насосом, имеющим привод от дизеля, к нижней части втулок цилиндров, затем по охлаждающей полости вокруг цилиндровых втулок вода поднимается в крышки цилиндров и выходит оттуда в охлаждающую полость выпускного коллектора. Выходящая из двигателя струя воды проходит через группу секций радиатора, где и охлаждается. Во многих тепловозах вода, возвращаясь в расширительный бак дизеля, проходит по пути через агрегат маслоохладителя. Назначением системы охлаждения является поддержать температуру узлов и деталей дизеля, а также рабочих жидкостей на безопасном уровне. Перегрев дизеля может служить причиной повышенного износа и увеличивает количество причин, приводящих к поломке деталей. Перегрев смазочного масла служит также причиной его окисления и понижает вязкость смазки, что может привести к недостаточному смазыванию наиболее важных трущихся поверхностей. Общеизвестно, что необработанная вода содержит минеральные соли, которые могут образовать твердый слой накипи или шлам при вхождении в контакт с нагретыми поверхностями системы охлаждения. Слой накипи понижает теплопроводность, увеличивает температуру металлических поверхностей и может служить причиной образования трещин в блоках цилиндров, цилиндровых втулках, крышках цилиндров и других элементах, находящихся в напряженном состоянии. Накипь также способствует коррозии металла, которая часто наблюдается за пленкой накипи или под отложениями шлама. Для того чтобы разрешить проблему накипеобразования в охлаждающей воде, требуется понизить ее жесткость в основном за счет снижения содержания растворенных минеральных солей. Дистиллированные и деионизированные воды и воды с малой жесткостью, если они соответствующим образом обработаны, удовлетворяют требованиям, предъявляемым к охлаждающей воде.

4.1.1 Обработка воды хлорированием

Чтобы предотвратить систему охлаждения от коррозии и других возможных технических осложнений, консультанты по водообработке, инженеры-специалисты по коррозии и дизелестроители рекомендуют регулярно прибавлять к охлаждающей воде специальные добавки, содержащие алкалино-хроматные ингибиторы (замедлители) коррозии. В охлаждающих системах хроматного типа коррозийные замедлители оказывают комбинированное электрохимическое и механическое действие, что в сумме обеспечивает защиту различных металлических поверхностей. Исследователи, которые изучали действие коррозионных замедлителей, объясняют действие хроматных добавок следующим образом: очищенная поверхность железа (сталь, чугун) немедленно подвергается действию воздуха с образованием незаметной оксидной пленки, которая становится весьма пористой при возникновении контакта воды с поверхностью железа; ионы железа проникают сквозь поры оксидной пленки и соединяются с гидроксильной группой молекул воды, образуя феррогидроксиды. В конце концов железо осаждается как нерастворимое соединение в виде феррогидроксида, в воду же подается и гидроксид хрома. Последний осаждается в порах пленки окиси железа, закрывает эти поры и эффективно прекращает растворение железа.

Характеристики

Список файлов ВКР