01 Пояснительная записка Игошев (1219459), страница 5

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

Текст из файла (страница 5)

где Р_{корпуса} – вероятность безотказной работы корпуса гильзы;

Р_{рубашки} – вероятность безотказной работы рубашки гильзы;

Р_кольца – вероятность безотказной работы кольца гильзы.

3.1.2 Определение показателей надежности детали на стадии проектирования

При расчете принимается, что [3]:

а) критерием отказа детали является появление развивающейся трещины длиной 10–15 мм;

б) кривая усталости имеет вид σ_im N_i = const во всем диапазоне долговечностей (число циклов N_i);

в) при суммировании учитывается спектр повреждающих амплитуд динамических напряжений, при этом используется гипотеза линейного суммирования повреждений в виде Σ(n_i /N_i) = a (для большинства деталей подвижного состава a = 1);

г) не учитывается асимметрия циклов динамических напряжений, влияние которой на накопление усталостных повреждений реальных конструкций мало.

Расчет сопротивления усталости производится по коэффициенту запаса по формуле [2]:

(3.2)

где – предел выносливости (по амплитуде) натурной детали при симметричном цикле и установившемся режиме нагружения на базе испытаний N₀. Для корпусных несущих деталей база испытаний принимается, как правило, равной N₀ = 10⁷ циклов;

– расчетная величина амплитуды динамического напряжения условного симметричного цикла, приведенная к базе N₀, эквивалентная по повреждающему действию реальному режиму эксплуатационных случайных напряжений за проектный срок службы детали;

[n] – допускаемый коэффициент запаса сопротивления усталости.

Предел выносливости натурной детали (узла, конструкции) можно определить экспериментально путем проведения ускоренных стендовых испытаний. Тогда расчетное значение определяется по формуле:

, (3.3)

где – среднее (медианное) значение предела выносливости натурной детали;

– квантиль распределения, соответствующий односторонней вероятности P; полагая, что – случайная величина, имеющая нормальный закон распределения, для основных несущих деталей принимается P = 0,95 и = 1,645;

– коэффициент вариации предела выносливости. =0,1.

Для предварительных расчетов допускается определять по формуле [3]:

, (3.4)

где – среднее (медианное) значение предела выносливости гладкого стандартного образца из материала детали (по ГОСТ 25.502–79) при симметричном цикле изгиба на базе N₀ (предел выносливости допускается условно принимать равным 0,6 ); = 245 МПа, = 550 МПа.

– среднее значение общего коэффициента снижения предела выносливости данной натурной детали по отношению к пределу выносливости стандартного образца. = 4,0-4,5. Тогда

3.1.3 Расчет вероятности безотказной работы

Расчет вероятности безотказной работы производиться на основе гипотезы о смешении выносливости деталей вследствие перегрузок по формуле [2]:

(3.5)

где – функция Лапласа;

– коэффициент вариации предела выносливости, =0,1;

– относительный коэффициент запаса, ;

– значение, определяемое по номограмме в зависимости от показателей степени, кривой усталости и коэффициента вариации динамических напряжений в случае нормального распределения динамических напряжений, = 1-2,5;

– допустимый коэффициент запаса сопротивления усталости, который определяется по формуле

(3.6)

где – среднее значение амплитуды от эксплуатационных нагрузок, = 192 МПа;

– коэффициент вариации амплитуд динамических напряжений, =0,25;

– максимальная расчетная квантиль, = 5;

– коэффициент вариации предела выносливости для стальных отливок, =160 МПа;

Подставляя значения в формулу получаем:

3.1.4 Расчет долговечности

Оценка проектного срока службы узла по критерию усталостной долговечности при многоцикловом динамическом нагружении производится по формуле [3]:

, (3.7)

где – предел выносливости (по амплитуде) натурной детали при симметричном цикле и установившемся режиме нагружения на базе испытаний циклов;

– показатель степени в уравнении кривой усталости;

– базовое количество циклов нагружения, при которых определяем ; - центральная(эффективная) частота процесса, которая определяется по формуле:

, (3.8)

где – коэффициент, зависящий от степени обрессоренности рассчитываемого элемента;

– ускорение свободного падения;

– статический прогиб рессорного подвешивания;

– коэффициент перевода календарного расчетного срока службы:

, (3.9)

где – проектный среднесуточный пробег локомотива км/сутки; - средняя техническая скорость движения, м/c;

– расчетная амплитуда динамических напряжений в -том элементе при средней скорости -го интервала;

– вероятность появления амплитуды с уровнем .

Для деталей, долговечность которых определяется износом, средний срок службы элемента определяется по формуле:

, (3.10)

где – расчетная допускаемая величина износа (линейное уменьшение размера детали в направлении нормали к исходной поверхности);

– начальный (номинальный) и предельно допустимый в эксплуатации размеры элемента.

Если работоспособность сопряжения деталей определяется зазором между сопряженными поверхностями элементов, то

, (3.11)

где – предельно допустимая и начальная (номинальная проектная) величина конструктивного зазора.

– средняя интенсивность (скорость) изнашивания детали;

Оценка среднего срока службы новой конструкции при наличии данных по сроку службы конструкции – аналога производится по формуле:

, (3.12)

где – средний срок службы конструкции-аналога до предельного состояния;

– доля отказов конструкции-аналога по неисправности -го элемента (или -той зоны повреждения);

– число элементов новой (проектируемой) конструкции, подвергшихся изменениям;

– долговечность -го элемента (или -той зоны повреждения) конструкции-аналога и новой конструкции. Определяются экспериментальным расчетным или экспертным путем.

3.1.5 Определение показателей надежности детали во время эксплуатации

Показатели надежности детали во время эксплуатации определяют, испытывая деталь на прочность. При разработке плана испытаний определяются следующие параметры:

а) N₀ – количество изделий, поставленных на испытание;

б) R – характеристика изделия;

в) Т – период окончания испытания (наработка, после которой прекращается испытание);

г) r – испытание заканчивается при достижении отказов r изделий;

д) N – испытание заканчивается, когда все N₀ изделия откажут.

Для деталей вагонов и локомотивов берем Т равное 12 месяцам. Временную сетку выбираем 12 интервалов, через 1 месяц. Результаты испытаний следует занести в ведомость испытаний. На испытании находятся N=20 деталей, время испытания T=1 год. Принимается условие, что отказы в процессе эксплуатации происходят в конце интервала или в пределах заданной наработки не произойдет ни одного отказа [2].

Вероятность безотказной работы по статистическим данным об отказах оценивается выражением:

, (3.13)

где – число изделий в начале испытаний;

– число отказов за время T.

Плотность распределения отказов изделий называется отношение числа отказавших изделий в единицу времени к первоначальному испытываемых изделий. Вероятностное определение рассчитывается по формуле:

. (3.14)

Статическое определение рассчитывается по формуле

, (3.15)

где n(t) – число изделий, отказавших в интервале времени .

Интенсивность отказов называется отклонение числа отказавших изделий в единицу времени и среднему числу, исправно работающих в данный отрезок времени. Вероятностное определение рассчитывается по формуле

, (3.16)

Статическое определение рассчитывается по формуле

, (3.17)

где – среднее число исправно работающих изделий в интервале ;

– количество изделий, исправно работающих изделий в интервале ;

– соответственно в начале интервала .

Все расчеты сводятся в ведомость испытаний (рисунок 3.2).

Таблица 3.2 – Ведомость испытаний гильзы дизеля 10Д100

По результатам испытаний определяют показатели надежности детали:

а) t_i – наработка изделия;

б) n(Δt) – количество отказов в интервале времени Δt;

в) N_i – суммарное количество отказов на момент времени t.

Статистическая оценка средней наработки на отказ рассчитывается по формуле

. (3.18)

Статистическая оценка среднего времени восстановления:

, (3.19)

где – время восстановления;

N_в – количество восстанавливаемых деталей.

Вероятность безотказной работы считается для каждого интервала по формуле

. (3.20)

Частота отказов рассчитывается

. (3.21)

Результаты вычисления по формулам сведем в таблицу 3.1.

Таблица 3.1 – Результаты вычислений параметров надежности

График зависимости частоты отказов во времени представлен на рисунке 3.2.

Характеристики

Список файлов ВКР