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.