Структурные формулы надежности средств механизации

Горных работ

Уровень надежности различных средств механизации горных работ зависит от надежности и состава функциональных машин, а также от вида и надежности связей, объединяющих различные функциональные машины для совместной работы.

Выемочная «В», доставочная «Д», механизированная крепь «К» - основные функциональные машины системы забойного оборудования – могут объединяться для совместной работы в системах с помощью технологических «–», кинематических «+» и конструктивных «·» связей.

Технологическая связь осуществляется согласованием с технологическим процессом обособленных машин для их целесообразного сочетания, т.е. является логической связью, на базе которой образуются наборы машин называемые выемочными комплексами.

Базовой структурной формулой для комплекса является

В - Д - К.                                        (4.10)

Для учета влияния технологической связи на уровень надежности контакта машин ее целесообразно представить в виде параллельной технологической связи «||» при параллельной (одновременной) работе функциональных машин, либо в виде последовательно технологической связи «» при последовательности функционирования машин. Таким образом, из базовой формулы могут быть получены сочетания

 

(В  Д) || K; (В  В || Д) || K; В || Д || К,              (4.11)

 

которые описывают следующие комплекты машин: врубовую, доставочную, крепь; врубонавалочную, доставочную, крепь; широкозахватный комбайн, доставочную крепь.

Функцию крепления призабойного пространства крепь осуществляет непрерывно, поэтому технологическую связь крепи с любой другой функциональной машины может быть только параллельной.

Структурные формулы комплектов машин с вырожденными элементами имеют вид

 

В  Д; В  В || Д; В || Д; В || К; Д || К.            (4.12)

 

При параллельной технологической связи функциональных машин потоки их отказов накладываются друг на друга, и, следовательно, расчет показателей безотказности комплектов машин с параллельными технологическими связями должен осуществляется по формулам (4.3) – (4.8) для случаев последовательного взаимодействия элементов в системе.

При последовательной технологической связи функциональных машин потоки их отказов продолжают друг друга (рис. 4.4).

 

 

Рис.4.4. Последовательная технологическая связь функциональных машин

 

В этом случае параметр потока отказов системы машин в каждый конкретный период времени равен параметру потока отказов какой-либо функциональной системы и для достаточно длительного периода работы системы

,                                  (4.13)

где  - число последовательно работающих во времени функциональных машин;

t_i - время работ i - ой функциональной машины за период

При простейшем потоке отказов каждой функциональной машины w _i = 1 /T _oi наработка на отказ системы машин с последовательными технологическими связями

                                    (4.14)

где T_oi - наработка на отказ i - ой функциональной машины.

Формулы (4.10) и (4.12) определяют структуру средств механизации, т.е. состав функциональных элементов системы, а также способ взаимодействия элементов, влияющий на процесс формирования потока отказов всей системы. Поэтому они называются структурными формулами надёжности.

Сама технологическая (логическая) связь не является источником отказов, хотя и влияет на способ расчета безотказности системы машин. Кинематическая связь осуществляется сочленением технологически согласованных и сохранивших свою индивидуальность функциональных машин и ведет к образованию системы машин, называемых выемочными комплексами.

Сочленения машин требуют увязки скоростей и направлений взаимного перемещения различных функциональных машин и ведут к образованию системы машин, называемых выемочными комплексами.

Конструктивная связь осуществляется совмещением базовых элементов, согласованных на основе параллельной технологической связи и кинематически увязанных функциональных машин, и ведет к образованию оборудования, называемого выемочными агрегатами.

Конструктивная связь обуславливает изменение конструкции индивидуальных машин и потерю ими обособленности. В отличие от технологической, кинематическая и конструктивная связи являются материальными связями, поэтому они, предопределяя последовательное в плане надежности взаимодействие элементов в системе (при параллельной их работе), участвуют наряду с функциональными машинами (органами) в формировании величины параметра потока отказов средств механизации горных работ в целом:

,                        (4.15)

где N – число функциональных машин органов выемочного комплекса или агрегата;

M – число математических связей (кинематических и конструктивных) между функциональными машинами;

w_{ф. i}  - параметр потока отказов i -ой машины;

w_{к.с. j}  - параметр потока отказов j -ой кинематической или конструктивной связи.

Число и тип функциональных машин, а также вид связи между ними определяются структурными формулами надежности средств механизации.

Структурные формулы имеют вид:

1) для выемочных полукомлексов – систем машин, у которых между функциональными машинами имеется не только кинематическая, но и технологическая связь

 

В || Д + К,    В + Д || К,  В || К + Д;             (4.16)

2) для выемочных комплексов с полным набором функциональных машин с вырожденными элементами

 

В + Д + К,  В + Д, В + К,  Д + К;                  (4.17)

 

3) для выемочных полуагрегатов, у которых между функциональными машинами (органами) имеется не только конструктивная, но и технологическая или кинематическая связь

 

В || Д × К,    В × Д || К,    В || К × Д,

В + Д × К,    В × Д + К,    В + К × Д;           (4.18)

 

4) для выемочных агрегатов с полным набором функциональных органов и с вырожденными элементами

 

В × Д × К,     В × Д,    Д × К,      В × К.         (4.19)

 

Для средств механизации горных работ, описываемых этими структурными формулами, выражения для определения наработки на отказ Т _о и вероятности безотказной работы Р (t) систем забойного оборудования в целом имеют вид

 

,                     (4.20)

                           (4.21)

где Т_{о ( ф. i )}, P _{ф. i} (t) - наработка на отказ и вероятность безотказной работы i -ой функциональной машины;

Т_{о (к.с. j )}, Р_{к.с. j} (t) - наработка на отказ и вероятность безотказной работы j -ой кинематической или конструктивной связи;

N, M – количество соответствующее функциональным машинам и материальным связям.

Эти формулы при M = 0 могут быть также использованы для расчета величины показателей безотказности комплексов машин с параллельными технологическими связями.