ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Петербургский государственный университет путей сообщения

Императора Александра I»

(ФГБОУ ВПО ПГУПС)

Кафедра «Электрическая тяга»

КУРСОВАЯ РАБОТА

«Расчет надежности элементов тягового

электропривода подвижного состава»

Дисциплина: «Надёжность подвижного состава»

Выполнил студент Томашполь Р. С.

Уч. шифр ­­­­­13-ЭТ-339

Санкт-Петербург 2016

КУРСОВАЯ РАБОТА

«Расчет надежности элементов тягового

электропривода подвижного состава»

Вариант № 14

Задание 1. Определение показателей

надежности невосстанавливаемых элементов

Исходные данные:

Таблица 1. Данные об отказах

№ п/п	∆ti, час	n(∆ti)
1	0-100	61
2	100-200	51
3	200-300	33
4	300-400	36
5	400-500	31
6	500-600	28
7	600-700	27
8	700-800	27
9	800-900	26
10	900-1000	25
11	1000-1100	26
12	1100-1200	25
13	1200-1300	25
14	1300-1400	24
15	1400-1500	25
16	1500-1600	24
17	1600-1700	24
18	1700-1800	24
19	1800-1900	25
20	1900-2000	13
21	2000-2100	13
22	2100-2200	24
23	2200-2300	13
24	2300-2400	24
25	2400-2500	25
26	2500-2600	27
27	2600-2700	31
28	2700-2800	36
29	2800-2900	41
30	2900-3000	51

Количество элементов в эксплуатации в начальный момент (N(0)) – 1330.

Расчёты:

Вероятность безотказной работы на основании статистических данных определяется по выражению:

где N(0) – количество элементов, находящихся в эксплуатации в момент времени t=0;

n(Δt_i) – количество отказавших элементов на интервале времени Δt_i.

Результаты остальных расчётов сведём в таблицу 2.

Вероятность отказа определяется по формуле:

Результаты остальных расчётов сведём в таблицу 2.

Интенсивность отказов определяется:

Где - число элементов, исправных к началу интервала ∆t_i.

где n(t₁) – число отказов элементов на первом интервале наблюдений;

Δt₁ – продолжительность первого интервала наблюдений.

При этом . Тогда:

Результаты остальных расчётов сведём в таблицу 2.

Средний срок службы элемента до отказа определяется

Где t_i – середина i-го интервала.

Статистическая вероятность события:

m – число интервалов

Результаты остальных расчётов сведём в таблицу 2.

Таблица 2. Результаты расчётов

№ п/п	∆ti, час	n(∆ti)
1	0-100	61	0,95	0,05	4,59*10-4	0,046
2	100-200	51	0,92	0,08	3,99*10-4	0,038
3	200-300	33	0,89	0,11	2,65*10-4	0,025
4	300-400	36	0,86	0,14	2,98*10-4	0,027
5	400-500	31	0,84	0,16	2,63*10-4	0,023
6	500-600	28	0,82	0,18	2,43*10-4	0,021
7	600-700	27	0,8	0,2	2,4*10-4	0,02
8	700-800	27	0,78	0,22	2,46*10-4	0,02
9	800-900	26	0,76	0,24	2,43*10-4	0,0195
10	900-1000	25	0,74	0,26	2,39*10-4	0,019
11	1000-1100	26	0,72	0,28	2,55*10-4	0,0195
12	1100-1200	25	0,7	0,3	2,51*10-4	0,019
13	1200-1300	25	0,68	0,32	2,58*10-4	0,019
14	1300-1400	24	0,67	0,33	2,54*10-4	0,018
15	1400-1500	25	0,65	0,35	2,71*10-4	0,019
16	1500-1600	24	0,63	0,37	2,68*10-4	0,018
17	1600-1700	24	0,61	0,39	2,75*10-4	0,018
18	1700-1800	24	0,59	0,41	2,83*10-4	0,018
19	1800-1900	25	0,57	0,43	3,03*10-4	0,019
20	1900-2000	13	0,56	0,44	1,6*10-4	0,01
21	2000-2100	13	0,55	0,45	1,63*10-4	0,01
22	2100-2200	24	0,54	0,46	3,1*10-4	0,018
23	2200-2300	13	0,53	0,47	1,71*10-4	0,01
24	2300-2400	24	0,51	0,49	3,26*10-4	0,018
25	2400-2500	25	0,49	0,51	3,51*10-4	0,019
26	2500-2600	27	0,47	0,53	3,94*10-4	0,02
27	2600-2700	31	0,45	0,55	4,74*10-4	0,023
28	2700-2800	36	0,42	0,58	5,83*10-4	0,027
29	2800-2900	41	0,39	0,61	7,11*10-4	0,031
30	2900-3000	51	0,35	0,65	9,7*10-4	0,038

По данным таблицы 2 построим зависимости , и

Рисунок 1. График зависимостей и .

Рисунок 2. График зависимости

Вопрос для самопроверки

Объяснить характер изменения зависимостей 𝑃̅(𝑡), 𝑄̅(𝑡), 𝜆̅(𝑡).

Вероятность безотказной работы (𝑃̅(𝑡)) зависит от её продолжительности. Чем дольше продолжительность работы, тем меньше вероятность её безотказности.

С вероятностью отказа (𝑄̅(𝑡)) всё наоборот: чем меньше вероятность безотказной работы, тем выше вероятность её отказа.

Интенсивность отказов (𝜆̅(𝑡)) в основном зависит от числа отказов за данный временной период. Чем больше отказов, тем выше их интенсивность.

Задание 2. Определение надежности

полупроводниковых преобразователей

Исходные данные:

Таблица 3. Исходные режимы для расчета надежности полупроводниковых преобразователей

Тип полупроводникового преобразователя	Наименование элементов и их количество Ni, шт
	Тиристоры	Диоды	Резисторы	Конденсаторы	Трансформаторы дроссели	Соединения
Инвертор	4	4	8	5	2	24

Таблица 4. Исходные данные для расчетов

Элемент	𝜆1, 1/ч	Значение
Тиристоры	10-5	2,5
Диоды	10-5	3,5
Трансформаторы	10-5	0,4
Конденсаторы	10-5	0,16
Резисторы	10-5	1,25
Соединения	10-6	0,05

Расчет выполняется по следующим формулам:

Где 𝜆_с - интенсивность отказов системы, 1/ч;

N_i - число элементов i-го типа;

r – число типов элементов.

Результаты расчётов сведём в таблицу 6.

где Т_ср.с – средний срок службы до первого отказа системы, ч.

Где - вероятность безотказной работы элементов системы за время t;

- вероятность безотказной работы элементов системы.

Расчет Р_с(t)_осн выполняется с шагом ∆t=1000 часов до величины ∆t =10000 часов.

Результаты остальных расчётов сведём в таблицу 5.

Таблица 5. Результаты расчётов.

∆t	Рс
0	1
1000	0,77
2000	0,6
3000	0,47
4000	0,36
5000	0,28
6000	0,22
7000	0,17
8000	0,13
9000	0,1
10000	0,08

Проиллюстрируем результаты расчётов графиком зависимости Р_с(t)_осн.

Рисунок 3. График зависимости Р_с(t)_осн.

Таблица 6. Результаты расчётов.

№ п/п	Наименование элементов	Ni	𝜆i	Ni* 𝜆i
1	Тиристоры	4	10-5	4*10-5
2	Диоды	4	10-5	4*10-5
3	Трансформаторы	8	10-5	8*10-5
4	Конденсаторы	5	10-5	5*10-5
5	Резисторы	2	10-5	2*10-5
6	Соединения	24	10-6	24*10-6 = 2,4*10-5