Факторы, влияющие на надежность

Факторы, влияющие на надежность, можно подразделить на две большие группы: субъективные и объективные. Субъективные факторы определяются деятельностью обслуживающего персонала. Объективные факторы определяются временем и условиями эксплуатации и включают: время эксплуатации, климатические, механические и биологические условия работы объекта.
Время эксплуатации является одним из основных факторов, который необходимо учитывать на всех этапах эксплуатации технического устройства, сооружения. В начальный период эксплуатации выявляются технологические и конструкционные недостатки, что приводит к возрастанию интенсивности отказов. Длительность этого периода для различного оборудования может колебаться от неск. десятков до сотен часов. Для уменьшения числа отказов в начальный период эксплуатации проводят предварительную тренировку объектов в течение определенного времени, чтобы до ввода в эксплуатацию они прошли приработку и ненадежные узлы были своевременно заменены. После достаточно длительной эксплуатации (несколько тысяч часов работы) на состоянии объектов начинает сказываться старение (износ), причиной которого являются физико-химические процессы, происходящие в элементах оборудования в течение всего времени эксплуатации. Оборудование начинает чаще отказывать. Например, у переменных резисторов и щеток электрических машин со временем изменяется сопротивление проводящего слоя; электропроводка приходит в негодность из-за высыхания и растрескивания изоляции проводов. Механические и электромеханические элементы и узлы больше подвержены износу, чем старению (редукторы, сельсины, реле, подшипники и т. п.). Скорость износа и старения определяется режимами работы и интенсивностью воздействия других факторов (температуры, влажности). С целью замедления процесса старения широко применяют герметизацию элементов или целых узлов. Износ механических элементов замедляется своевременным проведением профилактических мероприятий. В несущих элементах и конструкциях накапливаются усталостные повреждения, что может привести к появлению трещин.
К климатическим факторам относятся температура окружающей среды, влажность и атмосферные осадки, атмосферное давление, солнечная радиация. Устройства ж.-д. транспорта эксплуатируются при различных температурных условиях. Температурное влияние тем больше, чем больше скорость и частота изменения температуры. В наихудших (в этом смысле) условиях находится оборудование, расположенное вне помещений. При низких температурах пластмассы теряют прочность, резиновые изделия становятся хрупкими и растрескиваются, металлы делаются ломкими, нарушается пайка, регулировка зазоров и т. п. Повышенная температура способствует ускорению распада органических изоляционных материалов, перегреву и выходу из строя полупроводниковых элементов.
Влажность также является одним из наиболее сильно действующих факторов; ее влияние сказывается на ускоренном разрушении лакокрасочных защитных покрытий, нарушении герметизации и заливок, электрической прочности изоляции и элементов электроники, окислении контактов. Атмосферные осадки способствуют возрастанию влажности со всеми вытекающими последствиями.
Атмосферное давление воздействует на оборудование как непосредственно, так и косвенным путем. С изменением давления изменяются значения допустимых пробивных электрических напряжений, искажается форма сигналов. С понижением давления ухудшается отвод тепла от элементов, что может привести к их перегреву.
Инфракрасная составляющая солнечного излучения ухудшает условия охлаждения аппаратуры и способствует ее местному или общему перегреву. Воздействие ультрафиолетовых лучей приводит к активизации процессов старения.
Механические факторы обусловлены ударами и вибрациями в процессе эксплуатации, которые могут привести к нарушению целостности паек, контактов, разрушению элементов электроники, крепежных и несущих деталей и т. п. При движении поездов по рельсовым путям возникают вибрации с частотами от долей до неск. тысяч Гц. Колебания с низкими частотами вызывают утомляемость локомотивных бригад и пассажиров. Причем колебания с частотой 0,5-1,5 Гц способствуют «укачиванию» (как при морской болезни), с частотой 4-6 Гц — воздействуют на внутренние органы и вызывают утомляемость, с частотой 18- 22 Гц — оказывают разрушительное действие на кости скелета. В связи с этим введено требование, чтобы собственная частота первой формы изгибных вертикальных колебаний кузова вагона, локомотива и др. была не ниже 10 Гц. Вибрации с частотами в диапазоне 30-500 Гц могут вызвать резонансные явления в конструкциях аппаратов и кассет с электронными приборами и т. п. Эти обстоятельства обусловливают необходимость постоянно следить за средствами амортизации и креплением аппаратуры, за состоянием пути, а также гибких и демпфирующих элементов подвижного состава.
Биологические факторы воздействуют на объекты посредством живых организмов: грибковых образований (плесени), насекомых, грызунов и т. п. Грибковые образования возникают во влажной атмосфере на деталях из органических материалов и питаются продуктами их разложения. Для исключения их возникновения необходимо регулярно выполнять осмотры, постоянно поддерживать условия эксплуатации, установленные эксплуатационной документацией.
Знание и учет факторов, влияющих на надежную работу устройств ж.-д. транспорта, позволяют обеспечивать достаточно высокую их надежность при проектировании и поддерживать ее на необходимом уровне в эксплуатации. Полученная в процессе эксплуатации информация позволяет быстрее совершенствовать технические средства, улучшать
показатели их качества, лучше организовать систему технического обслуживания, обоснованно обеспечивать оборудование запасными частями и предупреждать возможные отказы.
Влияние субъективных факторов на надежность изучено в меньшей степени, хотя оно может быть в ряде случаев более значительным, чем воздействие остальных групп факторов. Среди факторов, определяющих степень влияния обслуживающего персонала на надежность ж.-д. транспорта, следует отметить квалификацию работников, соблюдение ими правил эксплуатации, степень организованности системы технического обслуживания. Квалификация персонала определяется степенью его профессиональной подготовленности, знанием назначения и устройства оборудования, условий и правил эксплуатации, умением поддерживать его в работоспособном состоянии, устранять возникающие отказы и предупреждать появление новых. Хорошо подготовленный персонал обеспечивает эксплуатацию оборудования с меньшими затратами сил и средств. Недостаточная квалификация может быть в некоторой степени компенсирована автоматизацией операций по определению состояния устройств, уменьшением числа регулировок. Строгое соблюдение правил эксплуатации способствует содержанию объектов в работоспособном состоянии.

На стадии проектирования для повышения надёжности прежде всего необходимо оптимизировать принципиальную гидравлическую схему в соответствии с требованиями технического задания, минимизировать количество гидрокомпонентов, входящих в состав изделия. Далее производится подбор необходимых гидроаппаратов с учётом величин нагрузок на исполнительные механизмы, максимальных скоростей и ускорений, требуемой точности отработки и линейности характеристик. Размеры гидроаппаратов выбираются исходя из максимальных нагрузок, величины давления питания и расхода рабочей жидкости. При этом необходимо учитывать и весовые нагрузки элементов конструкции, инерционную и упругую составляющие, сопротивление подводящих и отводящих каналов. Обязательно должна быть предусмотрена защита от перегрузки гидропривода, в том числе отдельных гидролиний и гидроаппаратов, с помощью предохранительных, переливных или других клапанов. Основными критериями при выборе компонентов гидропривода являются вес, цена, срок службы и надёжность. Эти критерии противоречивы. Выигрывая в одном, можем проиграть в другом. Лучшей гарантией надёжности является простота конструкции. Минимум гидроаппаратов, минимум уплотнений, предохраняющих от наружных утечек, минимальная длина гидролиний повышают надёжность гидропривода.

При проектировании гидропривода целесообразно разработать его математическую модель, с помощью которой можно проанализировать и динамические свойства системы с учётом инерционных нагрузок, сжимаемости рабочей жидкости и нежёсткости механической передачи между гидравлическим исполнительным механизмом и нагрузкой. Следует определить условия, в которых могут возникнуть нежелательные резонансные явления.