- •Прогнозирование срока службы
- •1. Информация о дисциплине
- •1.1. Предисловие
- •1.2. Содержание дисциплины и виды учебной работы
- •2. Рабочие учебные материалы
- •2.2. Тематический план дисциплины
- •2.2.1. Тематический план дисциплины
- •2.2.2. Тематический план дисциплины
- •2.3. Структурно-логическая схема дисциплины «Прогнозирование срока службы электрических машин»
- •2.4. Временной график изучения дисциплины при использовании информационно-коммуникационных технологий
- •2.5. Практический блок
- •2.6. Балльно-рейтинговая система оценки знаний
- •3. Информационные ресурсы дисциплины
- •3.1. Библиографический список
- •3.2. Опорный конспект Введение
- •Раздел 1. Общие вопросы прогнозирования и методы расчетов надёжности электрических машин
- •1.1. Методы прогнозирования надёжности: их классификация и общая характеристика
- •Исходные данные для расчётов надёжности межвитковой изоляции асинхронных двигателей со всыпной обмоткой
- •Порядок расчётов надёжности всыпных обмоток статора асинхронного двигателя
- •1.2. Общие вопросы надёжности электрических машин
- •1.2.1. Особенности электрических машин как объектов оценкинадёжности
- •1.2.2. Учёт вопросов надёжности при проектировании и производстве
- •Вопросы для самопроверки
- •Раздел 2. Надёжность обмоток электрических машин
- •2.1. Закономерности старения изоляции
- •2.1.1. Требования, предъявляемые к изоляции
- •2.1.2. Старение изоляции под действием температуры
- •2.1.3. Старение изоляции под действием электрического поля
- •2.1.4. Старение изоляции под действием механических нагрузок
- •2.1.5. Старение изоляции под действием влаги и химически активных веществ
- •2.1.6. Надёжность всыпных обмоток
- •2.2. Математическая модель надёжности пазовой изоляции
- •Вопросы для самопроверки
- •Раздел 3. Надёжность и долговечность подшипниковых узлов
- •3.1. Надёжность подшипниковых узлов
- •3.1.1. Причины выхода из строя подшипниковых узлов
- •3.1.2. Расчёт надёжности подшипниковых узлов
- •3.2. Учёт влияния технологических и эксплуатационных факторов на показатели надёжности и оценка долговечности подшипников качения
- •3.2.1. Учёт влияния технологических и эксплуатационных факторов на показатели надёжности
- •3.2.2. Оценка долговечности подшипников качения с учётомсостояния смазки
- •Вопросы для самопроверки
- •Раздел 4. Надёжность узлов со скользящими контактами
- •4.1. Особенности условий работы коллекторно-щеточного узла, критерии работоспособности и отказов
- •4.2. Расчёты надёжности щёток и щёточного аппарата
- •4.2.1. Расчёты надёжности щёток
- •4.2.2. Расчёт надёжности щёточного аппарата
- •4.2.3. Надёжность коллектора и контактных колец
- •Вопросы для самопроверки
- •Раздел 5. Испытания электрических машин на надёжность
- •5.1. Определение количества образцов для испытаний, виды испытаний и статистическая обработка результатов испытаний
- •Объём выборки и число отказов
- •5.2. Статистическая обработка результатов испытаний и их критерии
- •5.2.1. Статистическая обработка результатов испытаний
- •Статистический ряд
- •5.2.2. Критерии согласия и доверительные интервалы
- •Значения функции p(λ)
- •Заключение
- •Вопросы для самопроверки
- •Глоссарий
- •3.3. Учебное пособие (письменные лекции)
- •Основные понятия и определения
- •Занятие 1 Расчет вероятности безотказной работы асинхронных двигателей
- •Задание 1
- •Занятие 2 Расчет срока службы шарикоподшипников
- •Задание 2
- •Занятие 3 Расчет надежности асинхронных двигателей с учетом их модернизации
- •Задание 3
- •4. Блок контроля освоения дисциплины
- •4.1.1. Задание на контрольную работу Задача 1
- •Задача 2
- •4.1.2. Методические указания к выполнению контрольной работы Методические указания к выполнению задачи 1
- •Методические указания к выполнению задачи 2
- •4.1.3. Выполнение контрольной работы в MathCad
- •4.2. Текущий контроль Тест 1
- •1. Дайте определение понятию надёжность электрической машины.
- •2. Срок службы электрической машины – это…
- •4. Напишите правило Монтзингера.
- •2. Определительные испытания различаются от контрольных тем, что…
- •4.3. Итоговый контроль
- •Вопросы для подготовки к экзамену
- •Содержание
- •Кучер Валентин Яковлевич
4.2. Расчёты надёжности щёток и щёточного аппарата
4.2.1. Расчёты надёжности щёток
Коллекторно-щёточный узел конструктивно представляет собой одну из ответственных и сложных частей машины, которая объединяет коллектор и щёточный аппарат в единое устройство.
Щёточный аппарат относится к той части машины, которая во время работы характеризуется принципиально износовымиотказами за счёт постепенного истирания (износа) щёток.
Таким образом, электрощётка является невосстанавливаемым элементом конструкции. Её надёжность оценивается вероятностью безотказной работы за время t, в течение которого происходит её износ до предельно допустимой (минимальной) величины (высоты)hпp. В связи с этим отказ щётки наступает, когда
ht≤hпp, (4.1)
где ht– высота щётки, проработавшей в течение времениt, мм.
Износ щёток разных марок зависит от величины окружной скорости коллектора, давления щёток на коллектор и условий эксплуатации. Перечисленные факторы являются случайными событиями, а поэтому и скорость износа щёток vщявляется случайной величиной.
Время безотказной работы щётки составляет, ч:
, (4.2)
где h– начальная высота щётки, мм;vщ– скорость её износа, мм/ч.
Опыт эксплуатации показывает, что распределение скорости износа щёток во времени приближается к нормальному закону. Поэтому средняя скорость износа определяется как
, (4.3)
а среднеквадратическое отклонение этой скорости равно
, (4.4)
где п– объём выборки щёток для испытаний.
Вероятность безотказной работы щётки в интервале времени t:
Pщ(t) = 1 –Qщ(t), (4.5)
где вероятность её отказа в этом интервале, считая закон распределения отказов нормальным, определяется как
, (4.6)
где .
При этом среднее статистическое значение времени отказов щёток:
, (4.7)
а среднеквадратическое отклонение отрезков времени:
, (4.8)
где ti– время отказаi–й щётки.
Таким образом, , где– нормированная функция Лапласа вида, определяемая из таблиц.
Рассмотренная методика оценки надёжности щёток основана на использовании статистических данных испытаний на надёжность выборки щёток объёмом п.
Пример 4.1.При испытании партии электродвигателей постоянного тока малой мощности среднее время отказа по причине срабатывания щёток составилоч, а среднеквадратическое его отклонение – σщ= 120 ч. Оценить вероятность отказа двигателяQ(t) в течение времениt= 400 ч, считая, что отказы происходят по причине срабатывания щёток.
Решение
Для данного примера износ щёток подчиняется нормальному закону распределения, для которого центрированная и нормированная функция Лапласа=== –0,1179 находится по таблице П.VI.2 см. [2]. Следовательно, вероятность безотказной работы щётки на заданном интервале времени Δt= 120 ч согласно формуле (4.5):
P(t) = 1 – Q(t) = 1 – (1/2 – 0,1179) = 0,618.