Козлов В.В. Надёжность горных машин и оборудования

Подождите немного. Документ загружается.

230

увеличение времени простоев комплексов из-за отказов их обо-

рудования на 10 - 14 мин. за смену. Таким образом, соблюдение

нормативного времени проведения ежесменного технического

обслуживания является важным фактором увеличения произво-

дительности очистки оборудования. При нагрузке на очистной

забой 1000 т/сут и более на пластах мощностью 0,75 - 1,3 м сни-

жение непроизводительных затрат времени в добычные смены на

10 % увеличивает эксплуатационную производительность ком-

плекса (при существующих фактических средних значениях ско-

ростей подачи комбайнов и структуре использования времени

добычных смен) на 6,4 %. В то же время, увеличение средней

скорости подачи комбайна на 10 % вызывает рост производи-

тельности только на 3,6 %.

При нагрузке на очистной забой до 1000 т/сут в тех же ус-

ловиях снижение времени простоев комплекса или увеличение

средней скорости подачи комбайна на 10% вызывают одинако-

вый рост эксплуатационной производительности комплекса при-

мерно на 7 %.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

1. Какие системы очистных комбайнов имеют наименьшие

показатели надежности?

2. Каков ресурс до капитального ремонта имеют забойные

конвейеры?

3. Каков средний ресурс очистных комбайнов?

4. Какова взаимосвязь между сроком службы и фактиче-

ским ресурсом?

5. Перечислите характерные отказы узкозахватных ком-

байнов.

231

6. Какие характерные отказы имеют металлоконструкции

секций механизированных крепей?

7. Как влияет загрязненность жидкости на надежность ра-

боты гидросистем горных машин?

232

ГЛАВА 13

РАСЧЕТ НЕОБХОДИМО КОЛИЧЕСТВА

ЗАПАСНЫХ ЧАСТЕЙ

13.1 Расчет на базе наработки на отказ

Средства механизации горных работ относятся к системам

многократного действия, которые должны выполнять заданные

функции в течение длительного времени или наработки t (на-

пример в межремонтный период). За это время в системе может

произойти случайное число отказов n, обусловленное ненадежно-

стью отдельных ее элементов.

Поток возникающих отказов можно считать простейшим,

что правомерно для горных машин и их систем, среднее число

отказов совокупности N однотипных элементов определяется по

формуле

ср

= N t/T

, (13.1)

где t – рассматриваемый период эксплуатации;

– наработка до отказа рассматриваемого типа элементов.

Отказавший элемент обычно не восстанавливается, а

заменяется новым, изымается из запаса. Поэтому число израсхо-

дованных элементов z за это же время или наработку t будет

равно числу отказов n, возникших за это же время или наработку

(без учета вторичных отказов). При этих условиях вероятность

(t) того, что за время (наработку) t потребуется точно z за-

пасных элементов для ликвидации отказов может быть опреде-

лена по формуле Пуассона

233

)(

⋅

−

⋅

(13.2)

где z = 0, 1, 2,…, i,…∞.

/TtNz

мрср

⋅=

. (13.3)

В силу случайности возникновения отказов может по-

требоваться большее или меньшее число запасных элементов,

чем z

ср

. При запасе элементов N

, равном среднему ожидаемому

их расходу z

ср

, т.е. если коэффициент запаса К

ср

=1, потреб-

ность запасных элементах будет удовлетворяться с гарантиро-

ванной вероятностью 0,5, которая явно недостаточна. Поэтому

рассмотрим основы расчета числа запасных элементов с задан-

ной гарантированной вероятностью P

их наличия.

Вероятность того, что за межремонтную наработку t

мр

потребуется не более чем N

запасных элементов, может быть

найдена из выражения

)(

∑

⋅

−

⋅

мр

мрN

еtP

(13.4)

Вероятность P

Nз

мр

) должна быть не менее принятой га-

рантированной вероятности Р

обеспечения запасными частями,

Среднее количество запасных элементов zср, рас-

ходуемых за межремонтный период tмр, равно среднему

числу отказов nср элементов, т.е. согласно выражению

(13.1),

234

т.е. Р

Nз

мр

)≥ Р

. С учетом сказанного, а также выражения (13.4),

формула для расчета гарантированной вероятности наличия за-

пасных элементов примет вид

∑

−

ср

мрN

etP

)(

. (13.5)

Пользуясь графиком зависимости гарантированной веро-

ятности Р

от параметра z

ср

можно найти N

(рис. 13.1).

.срзз

zКN ⋅=

(13.6)

При этом коэффициент запаса

.1/

срзз

zNК

Зависимость коэффициента К

от z

ср

и Р

приведена ниже:

ср

1 2 3 4 5 6 7

при Р

= 0,9

1,8 1,65 1,57 1,5 1,47 1,4 1,37

= 0,95

2,3 2,6 1,83 1,75 1,67 1,63 1,6

Очевидно, что с увеличением среднеожидаемого числа

отказов, т.е. при обеспечении запаса на большее число элементов

или на более длительный срок их эксплуатации, коэффициент

запаса уменьшается (рис. 13.2). Следовательно, экономически

выгоднее приобретать запасные элементы на все эксплуатирую-

щиеся в производственном объединении комплексы.

Таким образом, для обеспечения высокой вероятнос-

ти ликвидации отказа горной машины по фактору нали-

чия запасных элементов в резерве необходимо иметь не

zср, а Nз элементов:

235

Рисунок 13.1 – График

зависимости гарантированной

вероятности Р

обеспечения

запаса элементов от параметра

ср

при различных значениях N

Рисунок 13.2 – График за-

висимости коэффициента запа-

са элементов К

от среднего

числа их отказов z

ср

за межре-

монтный период при вероятно-

сти обеспечения запаса Р

0,95 (кривая 1) и Р

= 0,9 (кри-

вая 2)

Суммарное эксплуатационное число запасных элементов

.... прхрзрзээ

NNNNN +++=

где N

– число запасных элементов для ликвидации отказов, оп-

ределяемое по формуле (13.6);

ср

0,2

0,4

0,6

0,8

0 4

8 12

ср

2,0

3,0

236

р. з

– необходимое число запасных элементов для регла-

ментированных замен;

хр

– расход элементов при хранении;

пр

– расход элементов из-за прочих причин;

13.2 Расчет на базе назначенного ресурса однотипных

деталей [10]

Расчет расхода запасных частей производится на основа-

нии систематизации отказов машин, их узлов и деталей в экс-

плуатации и плановых технических уходов, ремонтов, в процессе

которых восстановление и поддержание работоспособности ма-

шины производится полной или частичной заменой детали, под-

лежащей расчету. Расчет расхода производится по схеме ремон-

тируемых изделий, на основе наблюдений за выборочной сово-

купностью.

Расчет производится в табличной форме методами мате-

матической статистики, для чего данные отказа разбиваются на

интервалы.

На основе данных информации определяется средняя ин-

тенсивность замены деталей (узлов) в период эксплуатации для

назначенного ресурса по формуле

отк

ТN

⋅

∑

1/тыс. ч., (13.7)

где ∑Z

= Z

+ Z

+…+ Z

– сумма замененных деталейпри 1, 2, 3,

n-ом отказе узла, машины;

– выборочная совокупность;

– назначенный ресурс, тыс. ч.

237

Если отказы группируются, то в уравнение (13.7) вместо

подставляется интервал группировки Н, тыс. ч., и формула

имеет вид

../1

чтыс

отк

⋅

∑

(13.8)

Далее определяют среднее квадратическое отклонение

интенсивности расхода деталей

отк

σ :

∑

−

отк

)( λλ

, (13.9)

где λ

– интенсивность расхода запасных частей в i-ом интервале

наработки;

∑i

- количество интервалов наработки.

Если отказы не группировать, то

отк

σ можно принять

равной

отк

λ .

Определяется выборочное среднее квадратическое от-

клонение интенсивности расхода деталей

1−

∑

отк

, (13.10)

где n

– количество отказов машины, в процессе которых произ-

водится замена деталей.

238

Для определения гарантированной вероятности средней

интенсивности отказов Р

определяется коэффициент гарантии

вычисленной средней интенсивности расхода детали

∑

−== 1

iг

отк

. (13.11)

Если значение t

≥3, то в этом случае обеспечивается Р

0,997; при t

≥1,96 обеспечивается Р

≥0,95.

Средняя интенсивность расхода запасных частей на пла-

новые технические обслуживания и ремонты может определяться

с учетом и без учета вероятности отказа P

(t):

а) с учетом P

(t) по формуле

,)(

от

⋅

=λ

(13.12)

,)(

∑

⋅

−

отк

еtP

(13.13)

где m – количество технических обслуживаний, ремонтов, в ко-

торых заменяется данная деталь за год эксплуатации;

– количество деталей, заменяемых при ремонте, техническом

уходе;

(t) – вероятность замены детали до планового технического

обслуживания ремонта;

239

∑

z - сумма деталей, замененных в процессе устранения отказов

до наступления планового технического ухода, ремонта; Т

–

назначенный ресурс, после которого производится замена детали,

тыс. ч.;

б) без учета вероятности безотказной работы

от

⋅

. (13.14)

Среднюю интенсивность расхода запасных частей на

плановые технические ремонты, уходы и устранение отказов

можно определить по формуле

;

.ототкz

λλλ +=

(13.15)

тогда средний расход запасных частей на гарантированную нара-

ботку машины определится по уравнению

NTz

гар

λ=

, (13.16)

где Т

гар

– гарантированная наработка узла машины;

N - количество машин.

Средний годовой расход запасных частей определяется

по уравнению

NТZ

⋅⋅= λ

, (13.17)

где

T - средняя годовая наработка машины.