Определение оптимальной периодичности ремонта оборудования локомотива методом классической надежности

Введение

 

Одной из важнейших проблем локомотивного хозяйства железнодорожного транспорта страны является необходимость обеспечения надежной работы локомотивного парка. И эта проблема обостряется по мере усложнения конструкций локомотивов, автоматизации процессов преобразования энергии, управления, регулирования с помощью современных электрических и электронных систем, повышения интенсивности режимов их использования.

В разрабатываемой сейчас комплексной программе модернизации эксплуатируемого парка тепловозов и электровозов и создания тягового подвижного состава (ТПС) нового поколения наряду с проблемами повышения тягово-энергетических, скоростных характеристик и экономичности локомотивов проблема надежности занимает одно из центральных мест. Поэтому инженеры-локомотивщики должны обладать знаниями и умениями в области анализа состояния и повышения надежности тягового подвижного состава при его создании, эксплуатации, техническом обслуживании и ремонте.

 

Исходные данные

Таблица 1.

Зависимости значений параметра потока отказов от наработки узла

Наработка узла, тыс. км:
Параметр потока отказов узла (w), ко-во отказов на млн. км
0,55	0,41	0,3	0,35	0,33	0,35	0,36	0,4	0,45	0,52

 

Величина отношения средней стоимости неплановых ремонтов к стоимости плановых ремонтов К = 6

Таблица 2.

 

Контролируемый параметр	Пред. знач. контр. парам., Sпр, мм	lТО-3, тыс. км	Численные параметры распределения контролируемого параметра
a	b, мм	c	d, мм
Зазор на «масло» кор. подш. НКВ	0,38		0,027	0,18	0,023	0,021

 

Статистические данные о реализации известных признаков при постановке двух различных диагнозов узла:

 

Число обследованных узлов, N =34

Число узлов с диагнозом Д ₁ , L ₁ =10

Число узлов с диагнозом Д ₂ , L ₂ = 10.

Таблица 3.

Число реализаций (R 1… R 4) диагностических признаков К 1… К 4 для диагнозов Д 1 и Д 2:
Д 1	Д 2
К1	К2	К3	К4	К1	К2	К3	К4

 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНОЙ ПЕРИОДИЧНОСТИ РЕМОНТА ОБОРУДОВАНИЯ ЛОКОМОТИВА МЕТОДОМ КЛАССИЧЕСКОЙ НАДЕЖНОСТИ

 

В качестве критерия оптимальности назначаемых сроков проведения очередных ремонтов оборудования локомотивов в данном методе используется минимум суммарных затрат на проведение как плановых, так и неплановых ремонтов за весь срок службы локомотива.

Для определения наработки конкретного узла, при которой достигается указанный минимум, исследуется на экстремум зависимость средних удельных суммарных затрат q(L) на проведение плановых C_П и неплановых C_Н ремонтов узла от наработки:

где w(l) – зависимость параметра потока отказов от наработки данного узла. Введя обозначение ,можно записать данное выражение в виде:

Выражение, стоящее в квадратных скобках, не требует знания абсолютных значений C_П и C_Н, но может быть использовано для нахождения наработки узла, соответствующей минимуму удельных затрат на его восстановление.

Таким образом, для нахождения оптимальной наработки исследуется на экстремум функция

(1)

т.е. ищется межремонтная наработка L, при которой S(L) принимает минимальное значение.

Характер зависимости w(l) для различного оборудования на практике может быть самым различным. В курсовом проекте принимается классический вид, изображенный на рис. 1.

Зависимость w(l) имеет три участка: 1 – участок, на котором частота отказов снижается с увеличением наработки – участок приработки; 2 – участок с примерно постоянной частотой отказов в процессе эксплуатации – участок нормального функционирования; 3 – участок с интенсивным ростом частоты отказов – участок деградации.

Для простоты расчетов в курсовом проекте указанные участки кривой w(l) аппроксимируются отрезками прямой и зависимость представляется в виделоманой линии.

 

 

Рис. 2. Нахождение коэффициентов a ₁ и a ₂

W₁=0,338

A₁=0,001

A₂= -0,002

W₀=-0,002*0+0,67=0,67

 

 

Значения пробега локомотива соответствующие окончанию приработки и окончанию нормального функционирования являются граничными значениями интервалов аппроксимации. Соответственно зависимость параметра потока отказов от пробега при интегрировании можно представить в виде интервальной функции:

где l_пр – максимальный пробег в статистике параметра потока отказов.

Результат интегрирования уравнения (1) с данным выражением для параметра потока отказов, с учетом соответствующих граничных условий, дается в виде следующей функции, используемой студентом для построения искомой кривой, характеризующей изменение суммарных приведенных затрат на проведение плановых и неплановых ремонтов:

L	L-l2	(L-l2)2	S(L)	L	L-l2	(L-l2)2	S(L)
	-306		8,323		-76		5,483
	-296		7,637		-66		5,487
	-286		7,156		-56		5,492
	-276		6,802		-46		5,499
	-266		6,533		-36		5,507
	-256		6,325		-26		5,517
	-246		6,159		-16		5,528
	-236		6,027		-6		5,540
	-226		5,919				5,553
	-216		5,831				5,567
	-206		5,758				5,581
	-196		5,699				5,597
	-186		5,650				5,613
	-176		5,610				5,630
	-166		5,577				5,648
	-156		5,550				5,666
	-146		5,529				5,684
	-136		5,513				5,703
	-126		5,500				5,723
	-116		5,491				5,743
	-106		5,485				5,764
	-96		5,482				5,785
	-86		5,482				5,806

S(L) = {K [0,5a₂(L – l₂)² + L(w₀ - a₁l₁) + 0,5a₁l₁²]}/L.

Расчет значений функции S(L) в точках построения

Таблица 4.

 

Рис. 3.Определение оптимального межремонтного пробега L _опт

L _опт =270 тыс. км