Оценка надежности рельсовых скреплений. При расчете показателей надежности рельсовых скреплений различных типов рассматриваются структурные схемы

При расчете показателей надежности рельсовых скреплений различных типов рассматриваются структурные схемы, включающие последовательные и параллельные соединения элементов.

За последовательно соединенными элементами узла скрепления принимаются элементы, не имеющие резервных элементов. Отказ любого из этих элементов сильно снижает эффективность узла скрепления, вызывает интенсивный износ соседних деталей и повышает расходы на содержание пути. Вероятность безотказной работы узла такой системы оценивается по формуле:

где

-

вероятность безотказной работы i-го элемента в момент времени или наработки .

Вероятность безотказной работы параллельно соединенных элементов цепи определяется по формуле:

На основании данных об отказах элементов скреплений составляются выборки в следующей последовательности:

1) назначается интервал наработки, и число отказавших элементов группируется в порядке возрастания пропущенного тоннажа;

2) для каждого i-го интервала наработки вычисляется частота отказов i-го элемента нарастающим итогом;

3) по частоте определяется значение частости i-го элемента узла скрепления по формуле:

где

-

количество узлов скреплений на 1 км;

4) квантиль находится по частости с использованием табулированных значений функций Лапласа.

5) оценки параметров нормального распределения долговечности i-го элемента узла скрепления и выполняются методом квантилей в сочетании с методом наименьших квадратов.

Таблица 21 - Данные об отказах элементов узла скрепления

Элемент узла,	Наработка , млн.т брутто	Частота шт./км	Частость	Квантиль
Болты клеммные		0,0008	0,00001	3,719
	0,0010	0,0000125	3,719
	0,0012	0,000015	3,719
Шайбы клеммных болтов		0,006	0,000075	3,719
	0,009	0,0001125	3,719
	0,011	0,0001375	3,505
Подкладка		0,021	0,0002625	3,505
	0,065	0,0008125	3,409
	0,120	0,0015	2,984
Болты закладные		0,0005	0,00000625	3,719
	0,0018	0,0000225	3,719
	0,0024	0,00003	3,719
Шайбы закладных болтов		0,005	0,0000625	3,719
	0,008	0,0001	3,719
	0,0010	0,0000125	3,305
Подрельсовые прокладки		0,046	0,000575	3,191
	0,066	0,000825	3,191
	0,256	0,0032	3,700
Нашпальные прокладки		0,030	0,000375	3,505
	0,042	0,000525	3,291
	0,160	0,002	2,878
Втулки удлинённые		0,032	0,0004	3,505
	0,046	0,000575	3,191
	0,060	0,00075	3,191

6) Определяются параметры распределения -го элемента узла скрепления и и сводятся в таблицу 22

Таблица 22 - Параметры распределения элементов узла промежуточного скрепления

Элемент скрепления	Параметры
T cp	s t
Подкладки
Болты клеммные
Шайбы клеммных болтов
Болты закладные
Шайбы закладных болтов
Подрельсовые прокладки
Нашпальные прокладки
Втулки удлинённые

7) Определяется интегральная функция вероятности безотказной работы i-го элемента узла скрепления на интервале (0; t) по формуле:

где

-

значение табулированной функции Лапласа из приложения

Расчет вероятности сводится в таблицу 23

Таблица 23 - Определение количества отказов скреплений

Элемент узла,	Наработка , млн.т брутто	Квантиль				Вероятность	Количество i-ых элементов в узле	Итоговая вероятность безотказной работы
Подкладка		2,01	0,97778	3,32	0,9995499	0,02178		0,02178
	1,58	0,94295	0,05663	0,05663
	1,14	0,8729	0,12671	0,12671
Болты клеммные		3,74	0,9999080	3,94	0,99995926	0,00005		0,00010
	3,67	0,9998787	0,00008	0,00016
	3,60	0,9998409	0,00012	0,00024
Шайбы клеммных болтов		2,50	0,9993790	2,82	0,997509	0,00187		0,00374
	2,39	0,99158	0,00594	0,01188
	2,28	0,98870	0,00883	0,01766
Болты закладные		3,27	0,9994623	4,06	0,99997546	0,00051		0,00102
	3,01	0,998694	0,00128	0,00256
	2,75	0,997020	0,00296	0,00592
Шайбы закладных болтов		2,56	0,994766	2,93	0,998305	0,00355		0,00710
	2,44	0,992656	0,00566	0,01132
	2,31	0,98956	0,00876	0,01752
Подрельсовые прокладки		1,91	0,97193	4,88	0,9999994696	0,02807		0,02807
	0,92	0,8159	0,18410	0,18410
	0,07	0,5279	0,47210	0,47210
Нашпальные прокладки		2,05	0,97982	3,57	0,9998215	0,02001		0,02001
	1,54	0,93822	0,06161	0,06161
	1,03	0,8485	0,15135	0,15135
Втулки удлинённые		1,76	0,96080	2,05	0,97982	0,01941		0,03882
	1,66	0,95154	0,02886	0,05772
	1,56	0,94062	0,04001	0,08002

8) Определяется вероятность безотказной работы узла скрепления в зависимости от наработки тоннажа.

Для этого составляются структурные схемы анализа надежности скреплений. Схема представлена на рисунке 7.

Рисунок 7 - Структурная схема узла скрепления

На схеме приняты следующие обозначения:

1_к – болты клеммные;

2_к – клеммы;

3_к – шайбы клеммные;

1_п – прокладки резиновые подрельсовые;

2_п – подкладки;

3_п – прокладки под подкладки (нашпальные);

1₃ – болты закладные;

2₃ – шайбы закладных болтов;

3₃ – втулки удлиненные;

4₃ – шайбы закладные.

При составлении структурной схемы исходным принимается положение, что система последовательно соединенных элементов работоспособна тогда и только тогда, когда работоспособны все ее элементы. При параллельном соединении отказ системы происходит тогда, когда откажут все параллельные участки схемы.

В схеме учитывается, что подкладки объединяют работу прикрепителей (клеммных и закладных болтов). Отказ узла скреплений в эксплуатации произойдет тогда, когда откажут обе параллельные цепи элементов прикрепителей.

Вероятность безотказной работы узла скрепления определяется в соответствии со структурной схемой по формуле:

Расчеты производятся в зависимости от наработки тоннажа и строится график изменения вероятности безотказной работы узла скрепления в зависимости от тоннажа (рисунок 8).

Рисунок 8 – Вероятность безотказной работы скрепления

В Положении [5] определяется для заданного класса пути процент негодных скреплений в дополнительных критериях назначения капитального ремонта пути и на построенном графике определяется наработка, при которой произойдет выход нужного процента скреплений. Для этого на графике находится значение вероятности

.

Таким образом, определяется наработка тоннажа, при которой нужно производить частичную ревизию узлов скрепления с заменой отказавших деталей.

Определяем наработку, при которой в узлах скрепления КБ-65 откажут 15% металлических подкладок и подрельсовых резиновых прокладок,т. е. необходимо найти t_i, при которой F (t) = 0,15, соответственно P_i = 1 –F (t) = 0,85. Анализируя таблицу 23, находим элементы скрепления КБ–65 с наибольшей частотой отказов: например, подрельсовые и нашпальные прокладки. Тогда, по приложению находим квантиль U _0,85 = 1,036

Для подрельсовой прокладки млн.т брутто, млн. т брутто:

млн. т брутто.

Для нашпальной прокладки T _cp = 703 млн. т брутто, s _t = 197 млн. т брутто:

млн. т брутто

Таким образом, после пропуска 300 млн. т брутто груза нужно произвести частичную ревизию узлов скрепления КБ-65 с заменой отказавших деталей.

Дата добавления: 2015-04-30