Надежность тягового состава - Влияние отклонений рабочих свойств и условий нагружений в эксплуатации

8. ВЛИЯНИЕ ОТКЛОНЕНИЙ РАБОЧИХ СВОЙСТВ И УСЛОВИЙ НАГРУЖЕНИЙ В ЭКСПЛУАТАЦИИ НА РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ДЛИТЕЛЬНОСТИ РАБОТЫ ДО ОТКАЗА ЭЛЕМЕНТОВ.

Случайные отклонения начальных рабочих параметров объектов, их изменения в процессе нарастания наработки, вариации эксплуатационных нагружений неизбежно оказывают влияние и на распределение длительности работы однотипных элементов некоторой совокупности до отказа.
Если рабочие свойства объектов неизменны в течение всего срока службы, то распределение длительности их работы до отказа зависит от вида нагружения. При расчете на статистическую прочность предлагается классифицировать нагрузки следующим образом [12]: однократные; многократные, дискретные во времени; непрерывные, изменяющиеся по типу стационарных случайных процессов. Для однократных нагрузок справедливы расчетные формулы, полученные в п. 7. При многократном нагружении вероятность отказа
где qо — вероятность отказа при одном нагружении, определяемая по выражению (29);
т — число нагружений, выступающее в качестве оценки длительности работы до отказа.
На основании теоремы о повторении опытов при неизменных условиях распределение числа превышений нагрузки над прочностью, т. е. числа отказов при т нагружениях,
(33)
где λ — средняя интенсивность отказов, зависящая от распределений нагрузок и рабочих свойств.
Для случая, когда изменение нагрузки представляет собой нормальный стационарный процесс, распределение наработки до отказа будет экспоненциальным
(34)
В формулах (33) и (34) средняя интенсивность отказов λ может быть определена опытным путем по среднему числу дискретных нагружений, превышающих допустимый уровень или пересечений этого уровня кривой нагрузки xэ(t) в единицу времени [12].
В реальных условиях объекты с течением времени изменяют свои начальные рабочие свойства вследствие старения, изнашивания. Интенсивность этих процессов зависит от условий эксплуатации и режимов работы. При постепенном изменении рабочих свойств одна из характеристик моделей формирования отказов основана на использовании схемы «прочность — нагрузка» и состоит в том, что параметр, характеризующий прочность (механическую, электрическую и др.) в начальный момент t=0 имеет распределение fp(xp; 0) с математическим ожиданием и средним квадратическим отклонением σхр.о. С течением времени эти характеристики распределения изменяются по некоторым законамзависящим от протекания случайного процессаВ результате этого возможные изменения рабочих свойств ограничиваются полосой с верхней хр.в(t) и нижней —границами, как показано на рис. 13.

Рис. 13. Схема формирования отказов при стационарном случайном процессе ухудшения рабочих свойств

Нагрузка представляет собой стационарный случайный процесс, характеризующийся максимальными значениямине меняющимися во времени и имеющими высокую частоту приложения. Примером такой нагрузки является нагрузка на детали движущего механизма тепловозного дизеля. Начиная с τн, в результате ухудшения рабочих свойств вероятность превышения нагрузки над прочностью возрастает, что и определяет функцию распределения F(t) времени работы до отказа, который в таком случае может иметь внезапный характер.