Козлов В.В. Надёжность горных машин и оборудования

Подождите немного. Документ загружается.

Министерство образования и науки Украины

Донбасский горно-металлургический институт

В.В. КОЗЛОВ

НАДЕЖНОСТЬ ГОРНЫХ МАШИН

И ОБОРУДОВАНИЯ

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

Рекомендовано Министерством образования и науки

Украины

Алчевск ,2002

УДК 622.233:52-192

ББК И-5+К414

К59

Рекомендовано Министерством образова-

ния и науки Украины в качестве пособия

для студентов высших учебных заведени

(гриф №14/18.2-321 от 11.02.2002)

Рецензенты

Г.В. Петрушки - канд.техн.наук, доц .(ДонГТУ, г.Донецк);

Н.И. Ведерников - канд.техн.наук ,доц. (ДГМИ, г.Алчевск).

Козлов В.В. Надежность горных машин и оборудования:

Учеб. пособие для вузов.-Алчевск: ДГМИ, 2002 – с

К59

ISBN 966-7560-70-8

Изложено содержание всех разделов вузовской про-

граммы курса “Надежность горных машин и оборудова-

ния” , а также статистические данные по надежности

средств механизации очистных работ, полученные многи-

ми авторами в процессе шахтных стендовых испыта-

ний.Пособие рекомендуется студентам ВУЗов горно-

механических специальностей, инженерам и разработчи-

кам новой техники.

Табл 31 Ил 45 Библиогр. назв. 13

УДК622.233:52-192

ББК И-5+К414

Викладено зміст всіх розділів вузівської програми кур-

су “Надійність гірничих машин і обладнання”, подано статис-

тичні дані з надійності гірничих засобів механізації очисних

робіт, які отримані багатьма авторами упродовж шахтних і сте-

ндових випробувань.Посібник рекомендується студентам гір-

ничо електромеханічних фахів вищих навчальних закладів, ін-

женерам, творцям нової техніки.

.ISBN 966-7560-70-8  В.В.Козлов, 2002

ДГМИ.2002

СОДЕРЖАНИЕ

ПРЕДИСЛОВИЕ

ГЛАВА 1 Основные положения теории надежности

1.1

Термины и определения ----------------------------------------------7

1.2

Показатели (критерии) надежности-------------------------------14

ГЛАВА 2 Общие сведения из теории вероятностей -----------

2.1

Классификация событий---------------------------------------------22

2.2

Основные теоремы теории вероятностей------------------------ 24

ГЛАВА 3 Случайные величины и их характеристики

3.1

Распределение и числовые характеристики (СВ)---------------31

ГЛАВА 4 Общие зависимости надежности

4.1

Функция надежности-------------------------------------------------40

4.2

Надежность в период нормальной эксплуатации--------------44

4.3

Надежность в период постепенных отказов---------------------49

4.4

Совместное действие внезапных и постепенных отказов ---66

4.5

Особенности надежности восстанавливаемых изделий-------67

ГЛАВА 5

Зависимости между случайными величинами

5.1

Определение закона распределения функции по законам

распределения аргументов------------------------------------------79

5.2

Корреляционный анализ в теории надежности-----------------84

5.3

Регрессионный анализ, метод наименьших квадратов------82

ГЛАВА 6

Случайные функции

6.1

Определение случайной функции--------------------------------- 89

6.2

Спектральное разложение стационарной случайной функ-

ции-------------------------------------------------------------- - 95

ГЛАВА 7

Сбор и обработка количественных показателей

надежности

7.1

Источники информации о надежности--------------------------100

7.2

Статистическая обработка информационного материала о

надежности------------------------------------------------------------105

7.3

Доверительные границы показателей надежности----------- 119

ГЛАВА 8

Определение надежности на стадии проектирования

8.1

Определение требуемого уровня надежности горных

машин------------------------------------------------------------------123

8.2

Синтез показателей надежности систем горных машин-----129

8.3

Влияни

е условий эксплуатации горных машин на уровень

надежности------------------------------------------------------------134

ГЛАВА 9

Определение параметров долговечности на стадии

проектирования

9.1

Общие зависимости------------------------------------------------- 139

9.2

Характеристика нагруженности машины в вероятностном

аспекте----------------------------------------------------------------- 144

9.3

Вероятность безотказной работы по критерию прочности- 154

9.4

Определение надежности при механическом изнашива-

нии-----------------------------------------------------------------------159

9.5

Определение надежности по критерию теплостойкости----168

ГЛАВА 10

Трение и износ

10.1

Трение и изнашивание поверхностей--------------------------- 171

10.2

Виды разрушений типовых деталей горной техники --------179

10.3

Износостойкость деталей при абразивном изнашивании--- 186

ГЛАВА 11

Испытания новой техники

11.1

Виды и планы испытаний новой техники----------------------192

11.2

Определительные испытания-------------------------------------194

11.3

Общие положения приемочных испытаний опытного об-

разца---------------------------------------------------------------- 203

11.4

Содержание и методика испытания оборудования очистного

комплекса------------------------------------------------------------- 207

11.5

Испытания опытного образца комплекса-----------------------212

ГЛАВА 12

Эксплуатационные характеристики надежности

забойного оборудования

12.1

Показатели безотказности и долговечности оборудования-215

12.2

Характерные отказы оборудования------------------------------224

ГЛАВА 13

Расчет необходимого количества запасных частей

13.1

Расчет на основе наработки на отказ----------------------------232

13.2

Расчет на базе назначенного ресурса ---------------------------236

13.3

Определение сменяемости узлов и деталей машин при экс-

плуатации и ремонте------------------------------------------------243

ГЛАВА 14

Характеристики статистической и усталостной

прочности деталей

14.1

Общие сведения о статистических и усталостных характери-

стиках сталей --------------------------------------------------------244

14.2

Статистические и усталостные характеристики сталей и чугу-

нов ----------------------------------------------------------------------253

14.3

Ускоренные методы испытаний на усталость-----------------255

ПРИЛОЖЕНИЕ А------------------------------------------------ 271

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ--------------------------------------- 276

ПРЕДИСЛОВИЕ

Известно, что срок службы забойных выемочных и транспортных

машин при подземной разработке полезных ископаемых редко

превышает один год.При сроке службы в 5 - 6 лет машина

проходит 4 - 5 капитальных ремонтов.Это связано со сложными

условиями эксплуатации машин, большим количеством марок

однотипных машин, теоретическим и техническим уровнем

разработчиков, квалификацией обслуживающего персонала при

эксплуатации и т.д.

Уровень надежности машины закладывается, прежде

всего, на стадии разработки, поэтому для повышения

долговечности деталей необходимо переходить от расчетов с

помощью коэффициентов безопасности (коэффициентов

незнания) к расчетам по заданной вероятности безотказной

работы. Для этого разработчики новой техники обязаны знать

теоретические основы надежности (горных) машин. Данный

учебное пособие призвано оказать помощь студентам и

инженерам углубить познания в создании и эксплуатации

высоконадежной горной техники.

Автор выражает благодарность рецензентам канд. техн.

наук Г.В.Петрушкину и канд. техн. наук Н.И.Ведерникову;

искренне признателен сотрудникам кафедры ГЭМ и О

Донбасского горно-металлургического института М.В.Анохиной

и Е.И.Павлиненко за набор текста; особую благодарность

выражает Л.В.Бутенко за корректировку и правку текста, а также

всем сотрудникам ИПЦ “Ладо’’, принимавшим участие в

подготовке и издании учебного пособия.

ГЛАВА 1

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ТЕОРИИ НАДЕЖНОСТИ

1.1 Термины и определения

Проблема надежности – наиболее важная в области созда-

ния и эксплуатации горно-шахтного оборудования. Особенно

повысилась роль надежности как важнейшего показателя качест-

ва изделий машиностроения в связи с созданием сложных высо-

копроизводительных систем забойного оборудования, к которым

относятся выемочные комплексы и агрегаты. Простои горных

машин, комплексов и агрегатов вследствие отказов связаны со

значительными производственными потерями. Так, один час

простоя современного очистного комплекса, участковой или ма-

гистральной конвейерной линии вызывает потерю 100 - 400 т

угля, что может оказаться невосполнимым в течение смены и

суток, и нарушить ритмичность работы всей шахты. Качествен-

ное решение вопросов проектирования, производства и эксплуа-

тации горных, транспортных, стационарных машин и их систем в

настоящее время невозможно без использования и учета основ-

ных положений и рекомендаций теории надежности.

Надежность является сложным свойством, поэтому в зави-

симости от назначения различных объектов горно-шахтного обо-

Надежностью различных объектов горно-шахтного

оборудования называется их свойство сохранять во време-

ни в установленных пределах значения всех параметров,

характеризующих способность выполнять требуемые

функции в заданных режимах и условиях транспортирова-

ния и хранения (ДСТУ 2860-94).

рудования и условий их применения, она может состоять из соче-

таний свойств:

долговечности,

безотказности,

ремонтопригодности,

сохраняемости.

При этом работоспособным является такое состояние

объекта, при котором значения всех его параметров, характеризу-

ющих способность выполнять заданные функции, соответствует

требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской

документации. Различают также исправное и неисправное со-

стояния, при которых объект соответствует всем требованиям

или не соответствует хотя бы одному из требований нормативно-

технической и (или) конструкторской документации.

Предельным называется состояние объекта, при котором

его дальнейшее применение по назначению недопустимо (напри-

мер, по условиям выполнения требований безопасности работ)

Безотказность свойство объекта непрерывно со-

хранять работоспособное состояние в течение некоторого

времени или некоторой наработки, измеряемого, например,

в тоннах добытого угля, в кубометрах вынутой горной по-

роды (для горнопроходческих комбайнов), в машино-часах

и других единицах.

Долговечность - свойство объекта сохранять работо-

способное состояние до наступления предельного состоя-

ния при установленной системе технического обслужива-

ния и р

монта

или нецелесообразно (выход заданных параметров за установ-

ленные пределы) либо восстановление его исправного или рабо-

тоспособного состояния невозможно или нецелесообразно.

Отказом называется событие, заключающееся в наруше-

нии работоспособного состояния объекта. В отличие от отказа

повреждение - это событие, заключающееся в нарушении ис-

правного состояния объекта при сохранении его работоспособно-

го состояния.

Различные объекты горно-шахтного оборудования могут

быть восстанавливаемыми и невосстанавливаемыми, если в

рассматриваемой ситуации проведение восстановления их рабо-

тоспособного состояния предусмотрено или не предусмотрено в

нормативно-технической и (или) конструкторской документации.

Объекты, для которых проведение ремонтов предусмотре-

но или не предусмотрено в нормативно-технической и (или) кон-

структорской документации называются соответственно ремон-

тируемыми и неремонтируемыми.

Так, очистные, проходческие комбайны, забойніе и другие

конвейеры, механизированные крепи относятся к восстанавли-

ваемым и ремонтируемым объектам, а насос или гидромотор по-

дающей части комбайна, электродвигатели комбайнов и конвей-

еров, гидростойки крепей  к невосстанавливаемым, так как их

работоспособность непосредственно на месте работы (в условиях

забоя) не восстанавливается. В то же время они являются ремон-

Ремонтопригодность - свойство объекта, заклю-

чающееся в приспособленности к предупреждению и обна-

ружению причин возникновения отказов, повреждений к

поддержанию и восстановлению работоспособного состоя-

ния путем проведения технического обслуживания и ре-

монтов.

тируемыми объектами, так как восстановление их работоспособ-

ного состояния производится на ремонтных предприятиях.

Для конкретных объектов и условий их эксплуатации пе-

речисленные свойства надежности имеют различную относи-

тельную значимость. Например, для таких неремонтируемых

объектов, как подшипники качения, уплотнения, манжеты, кла-

панные пружины, основным свойством является безотказность, а

для горных машин в целом и их сборочных единиц важными яв-

ляются безотказность, долговечность и ремонтопригодность.

Различные объекты горно-шахтного оборудования в целях

исследования и анализа их надежности разделяют на элементы и

системы. Под элементом понимается объект, надежность ко-

торого изучается как единое целое, независимо от его структуры

и устройства составных элементов. Надежность объекта как сис-

темы определяются в зхависимости от структуры системы опре-

деляется в зависимости от структуры системы и надежности вхо-

дящих в ее состав элементов.

Отказы элементов горных машин, комплексов, агрегатов и

другого горно-шахтного оборудования могут быть классифици-

рованы по ряду признаков (табл. 1.1).

Сохраняемость –

свойство объекта сохранять зна

е-

ния показателей безотказности, долговечности и ремонто-

пригодности в течение и после хранения и (или) транспор-

тирования.