2 Построение блок-схемы и расчет надежности крыши хоппер – минераловоза.

Крыша хоппер – минераловоза имеет металлический каркас, обшитый снаружи гофрированными листами, и две фрамуги. Каркас крыши образован девятью дугами, тремя стрингерами и двумя боковыми продольными обвязками. Отказ какой-либо из элементов крыши ведет к отказу крыши, следовательно, при определении надежности крыши, как системы элементов, считаем, что элементы системы соединены последовательно. Блок-схема надежности крыши представлена на рисунке 1.

Гофрированный лист(1)

Гофрированный лист(10)

Дуга 1(11)

Дуга 9 (19)

1

…

…

Боковая обвязка1 (20)

Боковая обвязка2 (21)

Фрамуга 2(23)

1

Фрамуга1 (22)

2

2 Стрингер 1 (24) Стрингер 3 (26) …

Рисунок 1 – Блок-схема надежности крыши хоппер – минераловоза

Вероятность безотказной работы крыши определим по формуле:

Р_кр = Р₁ Р₂ Р₃ Р₄ Р₅ Р₆ Р₇ Р₈ Р₉, Р₁₀ Р₁₁ Р₁₂Р₁₃ Р₁₄ Р₁₅ Р₁₆ Р₁₇ ∙

∙ Р₁₈ Р₁₉ Р₂₀ Р₂₁ Р₂₂ Р₂₃ Р₂₄ Р₂₅ Р₂₆ (1)

где Р₁, ∙∙∙, Р₁₀ – вероятность безотказной работы гофрированных листов;

Р₁₁, ∙∙∙, Р₁₉ – вероятности безотказной работы дуг;

Р₂₀, Р₂₁ – вероятности безотказной работы боковых обвязок;

Р₂₂, Р₂₃ – вероятности безотказной работы фрамуг;

Р₂₄,…, Р₂₆ – вероятности безотказной работы стрингеров.

3 Определение показателей надежности стрингера крыши хоппер– минераловоза на стадии проектирования

Для оценки надежности деталей вагонов используют следующие показатели безотказности их работы:

1. вероятность безотказной работы;

2. параметр потока отказов;

3. долговечность;

4. ремонтопригодность.

3.1 Определим вероятность безотказной работы стрингера

Определим вероятность безотказной работы стрингера для модели постепенного отказа усталостного характера без ограничения ресурса детали, когда число циклов нагружения за срок службы Т_р N₀ ≥ 10⁷÷10⁸.

Вероятность безотказной работы Р(Тр), определяется по формуле:

, (2)

где Ф – функция Лапласа;

– относительный коэффициент запаса;

– коэффициент вариации предела выносливости (при полуавтоматической и ручной сварке =0,07);

ν_ε – коэффициент вариации амплитуд динамических эксплуатационных напряжений, определяется по данным динамических расчетов или экспериментальным данным (ν_ε =0,25).

Относительный коэффициент запаса определяется по формуле

, (3)

где n_р, n – соответственно предельный коэффициент нагруженности и предельный коэффициент нагруженности по средним.

Значение предельного коэффициента нагруженности n_р определяется по номограммам в зависимости от показателя степени m кривой усталости и коэффициента вариации динамических напряжений. В случае нормального распределения динамических напряжений n_р лежит в пределах 1÷2,5.

Предельный коэффициент нагруженности по средним определяется по формуле:

, (4)

где – среднее значение амплитуды динамических напряжений

( =345 МПа - для стали 10ХНДП);

– среднее значение предела выносливости натурной детали

U_pmax – максимальная расчетная квантиль (U_pmax=5).

Для стального литья:

=0,45 (5)

где - - предел прочности стали 10ХНДП

По расчету:

=0,45·470=235Мпа

По расчету:

Вероятность безотказной работы стрингера для модели постепенного отказа усталостного характера без ограничения ресурса детали равна 0,967.