Технические науки/4. Транспорт

Д.т.н. Абдуллаев С.С., к.т.н. Ибраев Ж.С., соискатель Джакупов Н.Р.

Казахская академия транспорта и коммуникаций им. М.Тынышпаева, Казахстан

Анализ надежности тепловозов путем определения ресурса их основных узлов и деталей

Обеспечение надежности и безопасности локомотивов, экономической эффективности их применения являются важными задачами, как на стадии изготовления, так и в условиях эксплуатации локомотивов. Большое место в производственной деятельности тепловозов занимают работы связанные с поддержанием и восстановлением работоспособности техники. Затраты труда на ремонт и содержание тепловозов весьма значительны. К ним можно добавить расходы на неплановые ремонты. Для снижения количества неплановых ремонтов тепловоза необходимо определить ресурс его узлов и деталей, с целью введения в ряд работ обязательной замены «слабых» узлов.

На базе Алматинского локомотивного депо был проведен анализ по отказам узлов тепловозов серии 2ТЭ10М за последние три года. Устанавливался ресурс «слабых» узлов, исходя из анализа их внезапных отказов. Устанавливался необходимый размер выборки N_min. С этой целью номограмма Митропольского [1] была представлена в табличном виде, данные которой аппроксимированы уравнением полинома

N_min = 12,389—0,922 + 0,169 ² , (1)

где – коэффициент вариации;

К – возможная ошибка.

Расчет уровня надежности приводился по методике [2]. Вариационный ряд разбивался на интервалы и для каждого из них определялось значение вероятности безотказной работы, частоты и интенсивности отказов. По значениям частоты отказов строилась гистограмма, форма которой позволяла выдвигать гипотезу о законе распределения.

Средняя наработка до отказа Z_н и средняя интенсивность его _ср рассчитывалась в зависимости от вида закона. Результаты расчета приведены в таблице 1.

Таблица 1.- Ресурс узлов и деталей тепловоза

Наименование узла	Лимитирую-щая деталь	Причина отказа	ср, 1/км	Zн, 10^3 км	R, 10^3 км
1	2	3	4	5	6
Поршень варианта 1Ц	Стакан поршня	Прогар днища	0,152	131,4	131,7
Цилиндровая гильза	Рубашка	Трещина по адаптерному отверстию	0,157	103,0	153,0
Турбокомпрес- сор ТК-34	Опорно- yпорный	Разрушение	0,153	145,7	253,0
Выхлопной коллектор дизеля	Прокладки паранитовые	Прогар	0,161	126,3	223,7
Водяной насос дизеля	Крыльчатка	Ослабление посадки	0,164	114,0	230,7
Карданные валы	Крестовина подшипника	Износ	0,181	115,2	223,0
Гидропривод	Подшипник	Разрушение	0,150	134,8	314,0
ЗРР	Подшипник	Разрушение	0,162	141,9	277,0
ТЭД	Подшипник якоря	Разрушение	0,061	229,1	480,0
Колесо-мотор- ный блок	Моторно-осе- вой подшипник	Задир	0,073	256,6	332,0
ТЭД	Коллектор	Оплавление	0,073	245,9	362,0
ТЭД	Кабели	Повреждение	0,073	191,1	286,0

Для определения ресурса узла использована вероятность безотказной работы, отнесенная ко всему количеству N_n однотипного оборудования, эксплуатируемого в парке тепловозов,

Р_оп(Z_н) = (2)

где Q (Z_н) – вероятность отказа узла при пробеге, равном Z_н;

n(Z_н) – количество отказов данного узла за пробег равный Z_н.

Тогда ресурс узла определится выражением

R= (3)

где Р(Z_н) – вероятность безотказной работы узла при пробеге, равном Z_н.

Анализ надежности тепловозов показал, что наиболее «слабой» системой является дизель (61,2% всех отказов и 29,0 отказов на 10⁶ км пробега). В ней наиболее часто выходят из строя цилиндровые гильзы из-за трещин рубашек в зоне адаптерного отверстия (3,43 отказа на 10⁶ км пробега), поршни варианта 1Ц по причине прогара днища (2,95).

На систему вспомогательного оборудования приходится 10,8% или 7,23 км на 10⁶ км. В ней «слабыми» узлами являются карданные валы (4,7 отказа на 10⁶ км). Причем, чаще всего выходит из строя вал привода гидромуфты по причине выработки крестовин, износа игольчатых подшипников. На систему электрооборудования приходится 37,7% или 17,7 на 10⁶ км. В ней чаще всего отказывают тяговые электродвигатели типа ЭД118 (15,51 на 10⁶ км) по причине пробоя изоляции якоря и повреждения кабелей.

В целях повышения надежности тепловозов и снижения количества их неплановых ремонтов, полученные значения ресурса узлов могут быть использованы для установления реальных межремонтных сроков «слабых» узлов, с введением в ряд работ обязательной замены лимитирующих деталей.

Литература:

1. Митропольский А.К. Техника статистических вычислений. - М.: Наука, 1971. - 576 с.

2. Методика определения показателей надежности локомотивов / Е.С. Павлович А.Е., Рябков А.А., Серегин В.А. - Омский институт инженеров ж. д. транспорта, 1968. - 42 с.