Управление качеством работы колесных пар

Свойство колесных пар, заключающееся в приспособленности к предупреждению и обнаружению причин возникновения отказов, повреждений и поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путем проведения технического обслуживания и ремонтов называется ремонтопригодностью. Ремонтопригодность - одно из свойств, составляющих надежность объекта. Управление надежностью колесных пар, повышение их работоспособности при ремонте при неизменной средней наработке между отказами достигается: •увеличением вероятности безотказной работы при заданной наработке tx, т.е. Р2 (?i) > Р (?i), где Р (?!) - исходная функция вероятности безотказной работы (рис. 2. 8);

•увеличением наработки t2 >h ПРИ заданной вероятности безотказной работы Р , т.е. Р2 {t2) = Pi ) = Р •

Управление надежностью

Рисунок 2.8 - Управление надежностью

При увеличении средней наработки между отказами Т2 достигается одновременно увеличение гамма-процентной наработки:

с заданной вероятностью безотказной работы для любых t, т.е.

При сочетании указанных методов управления надежностью колеса, качеством его функционирования, безотказность последнего будет характеризоваться функцией Р4(г). Этого можно достигнуть специальными технологическими мероприятиями.

Работоспособность характеризуется таким состоянием колеса, при котором оно способно выполнять требования эксплуатации, установленные нормативно-технической документацией. К ним следует отнести нагрузку на ось, скоростной режим эксплуатации и др. При этом колесо также характеризуется совокупностью значений его параметров на данный момент времени. Например, геометрических - толщина диска, толщина обода и др., физико-механических - временное сопротивление, твердость и др.

Рассмотрим некоторые направления технологического обеспечения работоспособности колеса, качества его функционирования на стадии ремонта

Восстановление работоспособности колеса в процессе эксплуатации предусматривает действия, направленные на восстановление колеса до состояния, при котором оно будет способно выполнять требования эксплуатации при установленных условиях функционирования. Традиционно производится восстановление только метрических параметров профиля катания колеса. При этом восстановление ведется неэкономично. Из-за дефектов на поверхности катания, возникающих в процессе эксплуатации (ползуны, навары и т.д.), и возможности поломки инструмента при восстановлении профиля, обработка ведется "под корку", т.е. снимается работоспособный слой металла обода. Исследования ВНИИЖТа и ЛИИЖТа [12] показали, что за срок службы колеса вагона нескоростного поезда до 36% рабочей толщины обода может расходоваться на стружку. При этом ресурс колеса уменьшается. Необходимо повышение экономичности восстановления работоспособности колеса, увеличение наработки при заданной вероятности безотказной работы.

Технология термической обработки колес обеспечивает при их производстве неравномерную (убывающую) твердость по сечению обода. В процессе эксплуатации часть металла обода изнашивается, а часть срезается во время ремонта при восстановлении работоспособности колеса. После двух-трех циклов "эксплуатация-восстановление работоспособности" обод имеет более низкую твердость по сравнению с началом эксплуатации и соответственно пониженную износостойкость [19]. Для повышения работоспособности колеса на стадии эксплуатации необходимо периодически осуществлять его термическую обработку с целью получения перед началом очередной эксплуатации физико-механических характеристик металла обода близких к верхнему пределу по ГОСТ 10791 [20].

Рассмотрим вопросы повышения работоспособности, качества функционирования колеса, как систему управления [21]. Под системой понимается комплекс взаимосвязанных элементов, функционирование которых приводит к выполнению поставленной цели.

Объект управления. Им является качество функционирования колес, состоящее из совокупности свойств отдельных колес (надежность, ремонтопригодность, работоспособность и др.) и множества колес (взаимозаменяемость и др.).

Управляющий объект - совокупность управляющих воздействий на колесо (колесную пару) в виде принятия технических решений, технологического, метрологического обеспечения, стандартизации. Выбор управляющего воздействия производят в зависимости от стадии жизненного цикла колеса (колесной пары). Уровень качества функционирования колеса формируется на стадии проектирования, обеспечивается на стадии производства и поддерживается на стадии эксплуатации.

При управлении качеством функционирования КП необходима оценка показателей качества колеса, ограничений, критериев, параметров процессов. Совокупность номенклатуры показателей качества и ограничений формируют на первом этапе (рис. 2.9) программу управления. Одновременно уточняются границы комплексного управления качеством. На втором этапе разрабатывается схема структуры и функционирования системы. Третий этап определяет процедуру управления качеством - моделирование и построение математических моделей. При моделировании решаются три задачи: анализа, синтеза и технического контроля. На четвертом этапе определяются параметры и решаются вопросы их технологического обеспечения.

Решение задач анализа и синтеза может быть проиллюстрировано общим функциональным описанием системы.

Инвариант рассматриваемой системы S (качество функционирования ко колеса) определяется как преобразование входа X в выход Y посредством некоторого оператора F

где X и Y - множества, имеющие реальное содержание (анализ).

Например, входы - структура металла, физико-механические свойства и т.д.; выходы - износостойкость, циклическая несущая способность.

Этапы управления качеством работы колеса

Рисунок 2.9 - Этапы управления качеством работы колеса

В системе, помимо входных и выходных элементов, имеется управляющее множество. Если зафиксировать роль управляющего множества W , систему можно задать отображением,

Если на систему действуют неопределенные внешние возмущения, то система осуществляет отображение,

Цель управления качеством функционирования колеса состоит в оптимизации функции цели решением задачи синтеза. Аналитически это записывается так. Задана система, осуществляющая отображение

отображавшая множество входных, управляющих и выходных элементов в множество {с} частично или полностью упорядоченное отношением. Функция g может быть задана двумя функциями,

где и eW хеХ .

Поскольку цель состоит в комплексной оптимизации параметров цельнокатаного колеса, то задача синтеза при оптимизации сводится к условию: дано подмножество Д f(x), требуется найти х ^ Д f такое, что для всех jc из Д f .

Здесь Д / - множество допустимых решений, а элемент je* - решение задачи (g^ f). В определении g(x*) цель системы состоит в отыскании sup^(jc),TG Д / .

На конечный результат управления качеством функционирования колеса влияют три уровня требований к системе: к методологии, к управляемому и управляющему объектам.

Общие правила системного подхода [21] определяют следующие требования к методологии системы: относительность, целенаправленность, адаптивность.

Объектами управления являются качество функционирования готового колеса, его формирование, обеспечение и поддержание (повышение работоспособности). Эти процессы - непосредственные объекты управления и совместно с качеством функционирования колеса интерпретируются адекватным математическим описанием.

При обеспечении качества функционирования колеса необходимо соблюдать следующие требования: функционирование по совокупности показателей качества, их полноту и детализацию. Полнота показателей качества характеризует уровень охвата управляющих параметров, существенно влияющих на функционирование колеса.

Детализация заключается в доведении отклонения показателей качества до допусков на каждый его вид (размер, форма, шероховатость и др.).

Рассмотрим направление повышения качества функционирования колеса, совершенствования технологического обеспечения его работоспособности за счет сохранения металла обода на стадии эксплуатации. Ставится задача увеличения наработки при заданной вероятности безотказной работы колеса. Эту задачу будем рассматривать как единый комплекс, состоящий из взаимосвязанных частей. Под комплексом понимаем технологическую систему механической обработки колеса. Сравнительную оценку качества функционирования колеса как составной части технологической системы механической обработки рассмотрим по отклонению одного из показателей качества - сохранению работоспособного слоя металла обода АК при ремонте

где Кд, Кн - соответственно действительное и номинальное (теоретическое) значение показателя.

С учетом структуры технологической системы обработки

где Qi - группа функциональных свойств системы и свойств материала колеса; - группа метрических параметров колеса, определяющих взаимное расположение поверхностей; А - группа метрических параметров профиля поверхности катания колеса.

где Vi - совокупность отклонения.

Повышение качества функционирования колес на основе системного подхода, совершенствование технологического обеспечения их работоспособности при ремонте за счет специальных мероприятий позволяет снизить потери работоспособного слоя металла обода и повысить ресурс колеса за счет уменьшения величины АК(АК ->о).

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >