Основные термины и определения надежности установлены ГОСТом. Под надежностью понимается свойство изделия выполнять заданные функции, сохраняя свои эксплуатационные показатели в заданных пределах в течение требуемого промежутка времени работы (пробега) при соблюдении условий технического обслуживания, ремонта, хранения и транспортировки. Надежность изделия характеризуется его безотказностью, ремонтопригодностью, сохранностью и долговечностью.
Безотказность (или надежность в узком смысле слова) — свойство изделия сохранять работоспособность в течение некоторого времени или пробега без вынужденных перерывов. Ремонтопригодность — свойство изделия, обеспечивающее возможность предупреждать, обнаруживать и устранять отказ или неисправность путем проведения технического обслуживания и ремонтов. Долговечность — свойство изделия сохранять работоспособность до предельного состояния с необходимыми перерывами для технического обслуживания и ремонта. Для восстанавливаемых изделий понятия долговечности и безотказности практически совпадают. Показателем долговечности служит срок службы (ресурс).
Повышение надежности тепловозов — это актуальная задача. Тепловоз — машина сложная и его надежность определяется надежностью наиболее слабого звена. Уровень надежности тепловоза зависит от многих факторов, которые можно условно разделить на конструктивные, технологические и эксплуатационные. В процессе проектирования и постройки тепловоза важными факторами явля ются использование новейших методов расчета, выбор рациональных конструкций сборочных единиц и деталей, материалов, строгое соблюдение технологии изготовления деталей, сборки узлов и всего тепловоза в целом. В процессе эксплуатации уровень надежности тепловоза, достигнутый при постройке, постепенно снижается. Для поддержания надежности на достаточном для эксплуатации уровне существует система планово-предупредительных ремонтов и технических обслуживании. От того, насколько правильно используется, содержится и ремонтируется локомотив, зависит его техническое состояние и в конечном итоге его надежная работа.
Одним из наиболее эффективных конструктивных решений для повышения надежности является снижение уровня динамических нагрузок на детали и сборочные единицы тепловоза путем применения различных упругих элементов (пружин, рессор, резиновых амортизаторов и т. д.). Не менее важно также применение принципа самоустановки, позволяющего обеспечить у совместно работающих деталей равномерное распределение нагрузки. Самоустанавливающимся деталям дается либо свободная ограниченная подвижность, либо упругая при применении эластичных элементов. В том и другом случаях в системе компенсируется влияние зазоров и деформаций, вызывающих перекос сопряженных деталей. Оптимальные зазоры в подвижных соединениях, надежность прессовых посадок, подбор пар трения, отсутствие неуравновешенных масс в узлах с вращающимися элементами, продуманная система смазки — также являются важными конструктивными факторами, обеспечивающими высокую надежность узлов.
К технологическим методам повышения надежности деталей тепловоза относятся мероприятия по улучшению свойств материалов, применяемых в данной конструкции. Свойства детали начинают формироваться в процессе изготовления (отливки, сварки, обработки давлением, механической обработки). Важно не допустить при этомвнутренних пороков в деталях, концентраторов напряжений (острых углов, резких переходов, надрезов и т. д.). Все последующие операции сводятся к улучшению свойств материалов заготовки путем применения различных методов термической и термохимической обработки. Эти виды обработки позволяют значительно повысить прочность и износостойкость деталей.
Так, нормализация (термоулучшение) позволяет получить мелкозернистую однородную структуру стали, повышает ее прочность и ударную вязкость, улучшает обрабатываемость; закалка (нагрев до определенной температуры, выдержка при этой температуре и быстрое охлаждение) дает резкое увеличение твердости и прочности. Особенно эффективна поверхностная закалка, при которой обеспечивается высокая твердость и износостойкость поверхностного слоя детали, а сердцевина остается вязкой. Такие детали хорошо сопротивляются ударным нагрузкам, выдерживают высокие контактные напряжения и мало изнашиваются.
В результате термохимической обработки представляется возможным в гораздо большей степени, чем при термической обработке, повысить твердость поверхностных слоев деталей и их износостойкость. Например, цементация (науглероживание) шестерен из среднеуглеродистой стали повышает их износостойкость в 1,5-2 раза по сравнению с объемной закалкой. Большое распространение получили также методы нанесения износостойких материалов на поверхности трения путем наплавки, напыления, плакирования, электроискрового легирования.
Для повышения усталостной прочности металла широко применяются методы поверхностного пластического деформирования (накатка роликами, наклеп дробью). Эффект упрочнения в этом случае достигается вследствие создания в поверхностных слоях детали значительных сжимающих внутренних напряжений, противодействующих напряжениям растяжения от внешней нагрузки, а также снижения вредного влияния концентраторов напряжений. Так, накатка шеек и галтелей подступичных частей осей колесных пар повышает предел их выносливости примерно в 2 раза.
Значительное влияние на усталостную прочность деталей оказывает состояние ее наружной поверхности. Любое отклонение от зеркальной полированной поверхности приводит к снижению предела выносливости (особенно появление окалины и коррозии). Для защиты от коррозии широко применяется клей (эластомер) ГЭН150В. Например, при посадке колесных центров на ось тепловым способом подступичную часть оси покрывают этим клеем. Образовавшаяся клеевая пленка предохраняет ось от фретииг-коррозии, а также увеличивает прочность соединения.
Как бы хорошо ни была сконструирована и изготовлена любая машина, ее эффективное использование окажется возможным только при хорошем уходе за ней и нормальном режиме работы. Главными эксплуатационными факторами, обеспечивающими надежность тепловоза, является своевременная постановка его на планово-предупредительные ремонты, качественное их выполнение и квалифицированный уход за сборочными единицами в процессе эксплуатации.
⇐ | Изнашивание деталей и способы их восстановления | | Тепловозы: Механическое оборудование: Устройство и ремонт | | Подготовка тепловоза к ремонту и его разборка | ⇒