Изложение основного материала

Определение показателей надежности аккумуляторных батарей маневровых тепловозов с модернизированной системой пуска дизеля

Постановка проблемы

Наибольшее распространение на маневровых тепловозах получила система электростартерного пуска, которая имеет целый ряд положительных качеств. Эта система компактна и надежна в работе, обеспечивает возможность автоматизации процесса пуска с помощью несложных электротехнических

устройств. Она состоит из аккумуляторной батареи, кругов пуска (провода, коммутационная аппаратура управления) тягового генератора, работающего в режиме стартера. Основным звеном для всех систем электростартерного пуска дизелей тепловозов является аккумуляторная батарея. Однако режимы работы

аккумуляторной батареи различаются в замости от конкретной системы пуска.

Важнейшими параметрами батареи, которые влияют на процесс пуска двигателя, является ее емкость и число электродов в аккумулятор, температура электролита и степень разряда батареи. Эти параметры достаточно сложно оценить в условиях эксплуатации маневровых тепловозов.

Для обеспечения надежной и бесперебойной эксплуатации маневровых

тепловозов важной задачей является определение показателей долговечности и

надежности аккумуляторных батарей маневровых тепловозов с целью оценки и

прогнозирования технического состояния.

Анализ исследований и публикаций

Проанализированы экспериментальные данные и сравнению с теоретическими результатами моделирования аккумуляторных батарей системы пуска тепловозных дизелей с учетом условия работы при пуске,

вольт-амперных и разрядных характеристик при разной температуре окружающей среды и степени разряда [1]. Исследованы и разработаны перспективные средства диагностирования аккумуляторных батарей тепловозов [2]. Полученные результаты для определения значения показателей долговечности и надежности аккумуляторных батарей маневровых тепловозов [3].

Цель статьи

Определить показатели долговечности и надежности аккумуляторных батарей маневровых тепловозов на основании статистических данных по распределению наработок на отказ со штатной и модернизированной системой пуска.

Изложение основного материала

В работе рассматриваются показатели надежности и долговечности модернизированной системы пуска дизеля тепловоза. Модернизация системы заключается в ограничении пускового тока с использованием

балластного сопротивления, величина которого постепенно уменьшается при пуске за счет применения управляемых полупроводников [4].

Долговечность как свойство аккумуляторных батарей маневровых

тепловозов длительно сохранять работоспособность до отказа или предельного

состояния остаточной емкости может быть количественно оценена несколькими показателями, среди которых в первую очередь следует назвать

среднее время работы (наработка) Т аккумуляторной батареи до отказа. Если известен закон распределения пускового тока i, то можно определить математическое ожидание, что имеет физическое содержание среднего значения, то есть

(1)

Средняя продолжительность работы до отказа применяется преимущественно для объектов, не ремонтирующихся и простых элементов сложных систем. Для оценки долговечности сложных систем, которые состоят из большого числа элементов (и поэтому ремонтируют путем замены отказавших элементов), средняя наработка до отказа является недостаточно информативным показателем [5,6].

Для аккумуляторных батарей маневровых тепловозов как показатель

долговечности целесообразно применять среднюю наработку на отказ, что является отношением суммарной наработки однотипных аккумуляторных батарей к количеству их отказов в течении этой наработки:

(2)

где – среднее значение параметра потока отказов.

Важным показателем долговечности деталей и сборочных единиц системы пуска маневровых тепловозов является среднее время наработки между техническими обслуживаниями и ремонтами, во время которых аккумуляторные батареи проходят обслуживание, подзарядку, контроль технического состояния. При этом следует различать нормативные значения , которые устанавливаются Укрзализницей, и фактические значение ˉ , которые определяются по статистическим данным локомотивных депо

и железных дорог в конкретных условиях эксплуатации маневровых тепловозов. Набор межремонтных пробеговопределяется структурой принятогоремонтного цикла, который включен к виду технических обслуживаний, текущих икапитальных ремонтов [6].

Гарантийный срок службы аккумуляторных батарей после установки на

тепловоз – это срок службы, в течение которого завод производитель аккумуляторов гарантирует исправность батареи и несет материальную ответственность за неисправности возникающие при соблюдении технических условий эксплуатации.

Для характеристики долговечности аккумуляторных батарей маневровых тепловозов целесообразно использовать показатель «Гамма-процентной наработки». Если γ – оговоренный процент аккумуляторов, то

– гамма-процентная наработка, в течении которой не откажут (или не достигнут предельного состояния разряда) γ процентов аккумуляторных батарей одного типа [6].

Срок службы (ресурс) до списания аккумуляторов – это календарная

продолжительность эксплуатации аккумуляторных батарей к выходу из строя или иного предельного состояния, после которого восстановление работоспособности и дальнейшая эксплуатация невозможны или экономически нецелесообразны.

Для расчета показателей надёжности аккумуляторных батарей целесообразно использовать основные положения и выводы выборочного метода оценки параметров распределений наработки до отказа, статистические сведения по плотности электролита и напряжения на элементах батареи, полученные из наблюдений в локомотивных депо на тепловозах, находящихся в эксплуатации.

При рассмотрении методики и формул расчета показателей надежности

предполагается, что исходная информация объективная, достоверная, отобранная в соответствии с положениями избирательного метода и по объему достаточна для получения оценок параметров с заданной доверительной вероятностью и точностью [5,6].

При первичной обработке статистической информации ее следует сгруппировать по k интервалах пробега в зависимости от цели анализа. При группировке данных по интервалах обозначается Δn_i число отказов объектов в

i-м интервале (i= 1,2, ...,k) продолжительность работы батареи, соответствует

середине i-го интервала шириной Δl.

Показатели безотказности, долговечности и хранения аккумуляторов,

когда известный вид закона распределения наработка до отказа или до заданного предельного состояния, определяются оценками параметров этих законов.

Для нормального закона распределения величины пусковых токов аккумуляторных батарей маневровых тепловозов, оценки параметров а и σ можно получить при полном плане эксплуатационных испытаний по формулам, которые при интервальной группировке данных превращаются в виду следующее системы [6]:

(3)

...... – штатная система пуска дизеля

____ – модернизированная система пуска

Рисунок 1 – Плотность распределения значение пикового пускового тока аккумуляторных батарей маневровых тепловозов

На основании проведенных расчетов полученная плотность распределения значения пикового пускового тока и наработок на отказ аккумуляторных батарей маневровых тепловозов со штатной и модернизированной системой пуска (рисунок 1,2).

...... – штатная система пуска дизеля

____ – модернизированная система пуска

Рисунок 2 – Плотность распределения наработки на отказ аккумуляторных батарей маневровых тепловозов

Выводы

В статье изложена методика определения показателей долговечности и надежности аккумуляторных батарей маневровых тепловозов на основании анализа плотности распределения наработок на отказ со штатной и модернизированной системой пуска дизеля. Полученные данные свидетельствуют об увеличении срока службы аккумуляторных батарей на 36%.

Список литературы:

1. Тартаковский, Е.Д. анализ экспериментальных данных и их сравнение результатам теоретических исследований на основе разработанной адаптированной математической модели аккумуляторных батарей системы пуска тепловозных дизелей [Текст] / Е.Д. Тартаковский, Ю.В. Кривошея, К.А. Рябко // Сборник научных работ. - Донецк: ДонИЖТ, 2011. - Вып 28. - С. 136-142.

2. Рябко, К.А. разработка перспективных средств диагностики аккумуляторных батарей тепловозов [Текст] / К.А. Рябко // Сборник научных трудов. - Донецк: ДонИЖТ, 2013. - Вып 35. - С. 111-116.

3. Тартаковский, Э.Д. Определение показателей долговечности и надежности

аккумуляторных батарей маневровых тепловозов [Текст] / Э. Д. Тартаковский, А.В. Устенко, Ю.В. Кривошея, К.А. Рябко // Наука и образование транспорта:

материалы 6-й междунар. научно-практической. конф. (Самара, 05-07.11.2013). - Самара: СамДУШС, 2013. - С.48-79.

4. Рябко К.А. продление срока службы аккумуляторных батарей маневровых

тепловозов путем совершенствования системы пуска дизеля // Диссертация на соискание ученой степени к.т.н., специальность 05.22.07 - подвижной состав железных дорог и тяга поездов. [Текст] / Рябко Константин Александрович.- Харьков, 2012. - 126 с.

5. Агуф И.А., Дасоян М.А. основы расчета конструирования и технологии производства свинцовых аккумуляторов [Текст]. - Ленинградское отделение .; Энергия, 1978. - 152 с.

6. Четвергов В.А. Надежность локомотивов: [учебник для вузов ж.-д.трансп.] / В. А. Четвергов, А. Д. Пузанков. - М.: Маршрут, 2003. - 415 с.

Аннотации:

Долговечность как свойство аккумуляторных батарей маневровых тепловозов длительно сохранять работоспособность до отказа или предельного

состояния остаточной емкости может быть количественно оценена несколькими показателями, среди которых в первую очередь следует назвать среднее время работы (наработка) Т аккумуляторной батареи до отказа. Для аккумуляторных батарей маневровых тепловозов как показатель долговечности целесообразно применять среднюю наработку на отказ, что является отношением суммарной наработки Т_сум. однотипных аккумуляторных батарей с количеством их отказов n_отк. Для характеристики долговечности аккумуляторных батарей маневровых тепловозов целесообразно использовать показатель «гамма – процентные наработки ». Для нормального закона распределения величины пусковых токов аккумуляторных батарей маневровых тепловозов, оценки параметров а и σ можно получить при полном плане эксплуатационных испытаний. На основании проведенных расчетов получена плотность распределения наработок на отказ аккумуляторных батарей маневровых тепловозов со штатной и модернизированной системой пуска. Полученные данные свидетельствуют об увеличении срока службы аккумуляторных батарей на 36%.

Ключевые слова: аккумуляторная батарея, емкость аккумулятора, показатели надежности, наработка на отказ, закон распределения.

Durability as a property batteries shunting locomotives long survive before failure or limit state residual capacity can be quantified by several factors, among which in the first place should be called mean time (working hours) T battery failures. Batteries for shunting locomotives as an indicator of durability

appropriate to apply MTBF, which is the ratio of the total time T soumou similar batteries n otk amount of their failures. For durability characteristics batteries shunting locomotives should be used indicator "gamma-interest operating time. "For a normal distribution of values starting current batteries shunting locomotives, estimating the parameters a and σ can be obtained with the full terms of the performance test. On the basis of calculations obtained density distribution MTBF

battery shunting locomotives with the standard and modernized system start-up. The findings suggest an increase in battery life by 36%.

Keywords: rechargeable battery, battery capacity, reliability, mtbf, distribution law.