Оценка надёжности рельсовых скреплений

Конструкция верхнего строения пути является сложной системой, состоящей из многих элементов. При расчёте показателей надежности рельсовых скреплений различных типов приходится рассматривать структурные схемы, включающие последовательные и параллельные соединения элементов.

Скрепление проектируют так, что обычно у него нет функционально «лишних» деталей. Отказ любой их них сильно снижает эффективность узла скрепления, вызывает интенсивный износ соседних деталей и повышает расходы на содержание пути. Поэтому, оценивая надежность скреплений различных типов в условиях нормальной эксплуатации, все элементы необходимо считать соединёнными последовательно, а вероятность безотказной работы узла такой системы оценивать по формуле:

,

где - вероятность безотказной работы i-го элемента.

Оценивая надёжность скрепления в экстремальной ситуации, в которой конструкция может находиться ограниченное время, после чего переходит в аварийное состояние, отдельные цепи элементов можно считать параллельными, а безотказность работы элементов цепи

.

Для стареющих элементов в качестве распределения интервала безотказной работы используют обычно нормальное распределение.

В этом случае вероятность безотказной работы на интервале

,

где - средняя наработка на отказ;

- среднее квадратическое отклонение безотказной работы.

Частота отказов элементов рельсового скрепления типа БП-65 определена по статистическим данным об отказах элементов во время эксплуатации (табл. 1.4).

Используя эти данные, определим и , млн. т брутто

Приведем пример расчета и для прокладок.

Складывая левые и правые части уравнений, получим:

млн. т брутто.

Умножая левые и правые части уравнений на квантили и аналогично складывая, найдём:

млн. т брутто.

Значения параметров и определим, решая систему полученных двух уравнений. Для рассматриваемого случая млн. т, млн.т.

Остальные скрепления рассчитываются аналогично, результат расчета сведен в таблицу. (табл. 1.5).

Таблица 1.5

Параметры распределения

Элементы скрепления	БП-65
Подкладки
Прокладки подрельсовые
Клеммы
Прокладки нашпальные
Втулки короткие

	наработка тоннажа	t-Tcр/	Fo(t-Tcр/ )	Tcр/	Fo (Tcр/ )	Fo(t-Tcр/ )/Fo (Tcр/ )	Pi
Подкладки		1,80	0,96407	2,44	0,992656	0,971202511	0,028797
	1,48	0,93056	0,992656	0,937444593	0,062555
	1,16	0,877	0,992656	0,883488338	0,116512
Клеммы		2,16	0,98461	2,74	0,996927	0,987645033	0,012355
	1,87	0,96926	0,996927	0,972247717	0,027752
	1,58	0,94295	0,996927	0,945856617	0,054143
Подрельсовые прокладки		1,64	0,9495	2,04	0,97932	0,9695503	0,03045
	1,44	0,92507	0,97932	0,944604419	0,055396
	1,24	0,8925	0,97932	0,911346649	0,088653
Нашпальные прокладки		2,07	0,98077	2,41	0,992024	0,988655516	0,011344
	1,89	0,97062	0,992024	0,978423909	0,021576
	1,72	0,95728	0,992024	0,964976654	0,035023
Короткие втулки		1,67	0,95254	1,99	0,9767	0,975263643	0,024736
	1,52	0,93574	0,9767	0,958062865	0,041937
	1,36	0,91308	0,9767	0,934862291	0,065138

Анализ данных таблиц 1.4 и 1.5 показывает, что наибольшую частоту отказов у скрепления БП имеют подрельсовые прокладки, а также металлические подкладки. При повышении надёжности этих элементов надёжность узлов скреплений БП можно существенно повысить при значительно большей наработке по сравнению с имеющейся в настоящее время.

После определения и , и вероятности безотказной работы отдельных элементов скреплений перейдём к определению вероятности безотказной работы узлов скреплений. Для этой цели составим структурную схему анализа надёжности скреплений БП.

Рис. 1.1 Структурная схема для расчёта рельсового скрепления БП-65

На схеме приняты следующие структурные обозначения:

1_з – болты закладные; 2_з – шайбы закладные; 3_з – втулки короткие; 4з – втулки удлиненные; 5_з – клеммы; 1_п – прокладки резиновые подрельсовые; 2_п – подкладки; 3п – прокладки под подкладками (нашпальные)

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

Вероятность безотказной работы узлов рельсовых скреплений определяем в соответствии со структурной схемой (рис. 1.1) по формуле:

.

Численные значения вероятности безотказной работы узлов скреплений в зависимости от наработанного тоннажа указаны в табл. 1.6.

Таблица 1.6

Вероятность безотказной работы узлов скреплений

Однако отказ узла скрепления ещё не означает отказ всей системы связей рельса с основанием. Согласно нормативным документам, поперечная устойчивость рельсовых нитей и всей рельсошпальной решётки обеспечивается, если нет кустов из трёх негодных шпал, а рельсовая нить не расшита более чем на трёх шпалах подряд.

В соответствии с этими требованиями рассмотрим систему, состоящую из последовательно соединённых элементов, каждый из которых имеет по два резервных нагруженных элемента. Предположим, что все элементы системы однотипны. Тогда вероятность безотказной работы любого элемента системы и число последовательных элементов на каждом рельсовом звене

,

где - число шпал на рельсовом звене.

В результате вероятность безотказной работы системы поперечных связей на реальном звене

.

В курсовом проекте решим практическую задачу по определению наработки, при которой в узлах скрепления БП-65 откажут 24% металлических подкладок и резиновых нашпальных прокладок, т.е. необходимо найти , при которой , соответственно , а млн. т брутто, млн. т брутто.

По приложению 2 методических указаний находим квантиль , млн. т брутто.

Для резиновых прокладок

млн. т брутто, млн. т брутто.

млн. т брутто.

Таким образом, после пропуска 400 млн. т брутто груза нужно произвести полную ревизию узлов скрепления ПБ-65 с заменой отказавших деталей.

Поиск по сайту: