ГОСТ 33783-2016 Колесные пары железнодорожного подвижного состава. Методы определения показателей прочности

     7.8 Оценка вероятности повреждения колеса и оси

7.8.1 Оценку вероятности усталостного повреждения колеса и оси выполняют с использованием характеристик сопротивления материалов и НДС конструкции, а также гистограмм распределения напряжений по результатам стендовых и полигонных испытаний.

7.8.2 Для проведения оценки вероятности повреждения колеса и оси обработку результатов полигонных испытаний, итогом которых является совокупность выборок амплитуд напряжений и их частот, выполняют в следующем порядке:

- строят гистограммы амплитуд и подбирают аппроксимирующие законы распределения для наиболее характерных реализаций на каждом из элементов продольного профиля пути (прямые, кривые, стрелки и т.п.) , создают блоки нагружения;

- формируют статистические ряды экстремумов , взятых по одному из каждой реализации, строят гистограммы распределений, подбирают аппроксимирующий закон распределения;

- определяют моментные (математическое ожидание, дисперсия) и другие статистические характеристики (например, квадратические отклонения, коэффициенты вариации).

В зависимости от цели расчета статистические ряды экстремумов могут быть сформированы по признакам: продольный профиль пути, скорость движения, направление движения и др. Генеральную совокупность напряжений формируют с учетом удельного веса каждого признака (или элемента профиля) и определяют вероятности , по формуле

.                                                 (50)

Для контроля максимальных значений напряжений выполняют регрессионный анализ полученных совокупностей экстремальных амплитуд и с заданной достоверностью определяют значения максимально возможных напряжений как верхнего доверительного интервала, построенного по значениям верхних границ доверительной области.

Пример расчета вероятности усталостного повреждения оси приведен в приложении Г.

При отсутствии экспериментальных данных полигонных испытаний принимают, что на эксплуатируемых конструкциях колес-аналогов распределения мгновенных значений усилий от рельса и напряжений в колесе определяют по нормальному закону, а распределения экстремальных амплитуд напряжений - по закону Релея.

При проектировании КП вероятность внезапных отказов колеса определяют в квазистатической постановке по формуле

,                              (51)

где и - математические ожидания и ;

и - средние квадратические отклонения и ;

соответствует постоянной составляющей цикла напряжений в точке за оборот колеса при .

Интеграл вероятности, , определяют по формуле

.                                         (52)

Формула (52) может быть использована в расчетах в следующем виде

,                            (53)

где - средний коэффициент запаса; 1,3

, - коэффициенты вариации и .

приближенно может быть взято равным от 0,1 до 0,15;

0,06 - для проката и 0,09 - для литья.

В случае, если часть амплитуд напряжений превышает предел выносливости детали за назначенный срок службы 10-10, расчет вероятности безотказной работы может производиться на основе постепенного снижения предела выносливости из-за перегрузок.