Разработка компьютерной модели расчета количественной оценки эксплуатационной надежности тяговых электрических двигателей троллейбуса

Abstract

Проанализированы отказы 47 троллейбусов на базе Томского трамвайно-троллейбуссного управления. Выявлено, что 69,7 % отказов являются эксплуатационными, из них более половины относится к отказам электрического оборудования, наиболее важной частью которого является тяговый электрический двигатель троллейбуса. Актуальность работы обусловлена частыми отказами тяговых двигателей троллейбусов и необходимостью разработать комплекс мероприятий по обеспечению требуемого уровня надежности. Цель работы: разработать математическую модель статистического определения количественной оценки показателей эксплуатационной надежности тяговых электрических двигателей троллейбуса. Методы исследования: статистические методы определения количественной оценки показателей эксплуатационной надежности, законов функций распределения. Результаты: представлен алгоритм математической модели определения показателей эксплуатационной надежности тяговых электрических двигателей троллейбуса. Получены количественные показатели надежности тягового двигателя троллейбуса, гистограмма и функции вероятности безотказной работы нормального, логарифмически-нормального закона распределения, а также закона распределения Вейбулла, полученные с помощью предлагаемой математической модели. Выводы: Впервые разработана компьютерная модель расчета количественных показателей эксплуатационной надежности тяговых электрических двигателей троллейбусов, позволяющая оценить как электрический двигатель в целом, так и ротор, статор и подшипниковый узел в отдельности. Представленная и описанная компьютерная модель количественной оценки показателей эксплуатационной надежности, с применением методов статистического анализа, для трех законов распределения: нормального, логнормального и закона распределения Вейбулла, обладает высокой точностью. Алгоритм реализован в вычислительном комплексе Mathcad, позволяет облегчить и ускорить процесс выявления показателей надежности и анализ надежности тяговых электрических двигателей. Получены законы распределения эксплуатационной надежности тяговых электрических двигателей троллейбусов, количественная оценка показателей наработки на отказ, интенсивности отказа. Представленные данные использованы для создания программно-вычислительного комплекса количественной оценки показателей надежности тяговых электрических двигателей троллейбусов.

The authors have analyzed the failures of 47 trolleybuses at the Tomsk tram-trolley department and have revealed that 69,7 % of failures are operational. More than half of them relates to the failure of the electrical equipment, the most important part of which is the traction electric motor trolley. The urgency of the discussed issue is caused by frequent failures of trolley traction motors and the need to develop a set of measures to ensure the required level of reliability. The main aim of the study is to develop a mathematical model for statistical definition of quantitative assessment of operational reliability for traction electric motor trolley. The methods used in the study: statistical methods for determining the quantitative assessment of operational reliability, the laws of distribution functions. The results: The paper introduces the algorithm for determining the parameters of the mathematical model of operational reliability of trolley traction electric motor. The quantitative reliability indices of traction motor trolley, histogram and probability function of uptime normal, log-normal distribution law, and the law of the Weibull distribution were obtained by the proposed mathematical model. Conclusions: For the first time the authors developed the computer model to calculate quantitative indicators of operational reliability of trolley traction electric motor, allowing estimating the electric motor as a whole, and the rotor, stator and bearings separately. The introduced and described computer model of quantitative assessment of operational reliability, using the methods of statistical analysis for three laws of distribution: normal, lognormal, and Weibull distribution law, is highly accurate. The algorithm is implemented in Mathcad and it can facilitate and expedite the reliability indicator identification and analysis of electric traction motor reliability. The authors obtained the distribution laws of operational reliability of trolleybus traction electric motors, quantitative estimation of time to failure, failure rate. The data given were used to develop the software and computing complex for quantitative assessment of trolleybus traction electric motor reliability.