Анализ структурных состояний средств механизации горных работ

Современные выемочные комплексы и агрегаты являются многофункциональными техническими системами. Структурные элементы комплексов и агрегатов для очистных работ кроме основной функции средств механизации – выемки угля выполняют функции крепления забоя и управления кровлей, передвижки доставочной машины на новую дорогу, обеспечения безопасных условий труда в забое.

В зависимости от схемы работы машин комплекса и агрегата, их конструктивных особенностей в различные моменты времени может функционировать различное число структурных элементов. Различные структурные состояния обусловлены необходимостью выполнения не только основных, но и вспомогательных механизированных операций, не совмещенных с процессом выемки полезного ископаемого, постоянным выполнением крепью функции крепления рабочего пространства, а также дополнительным функционированием доставочной машины в связи с необходимостью выдачи угля из ниш (при отсутствии самозарубающихся машин) и доставки в очистной забой материалов и запасных частей.

Процесс функционирования средств механизации представляет собой случайное чередование различных структурных состояний выемочных комплектов, комплексов, агрегатов и других систем выемочного оборудования и может быть рассчитан при помощи структурных формул надежности соответствующих средств механизации с учетом дополнительных состояний убывающего числа одновременно работающих функциональных систем.

Так, для комплекта машин, имеющих структурную формулу надежности В || Д || К, логическая формула возможных структурных состояний имеет вид В и Д и К или В и К или К. Для очистного механического комплекса В + Д + Клогической формулой структурных состояний является В + Д + К или В + К или К.

Логическая связка «и» в формулах возможных структурных состояний средств механизации заменяет условное обозначение параллельной технологической связи (||) в структурных формулах надежности и указывает на одновременное функционирования различных машин. Связка «или» указывает на совместимость во времени различных структурных состояний средств механизации. Для агрегата В × Д × К логическая формула будет иметь вид В × Д × К или Д × К или К.

Вероятность безотказного функционирования системы забойного оборудования с учетом различных возможных структурных состояний может быть определена по формуле полной вероятности как сумма произведенной вероятности каждого структурного состояния на вероятность безотказной работы системы в соответствующем структурном состоянии.

(4.22)

где r - число возможных структурных состояний системы машин;

k_tj - стационарная вероятность пребывания системы в j-ом структурном состоянии, численно равная времени нахождения в этом структурном состоянии;

Р_(ф.i)j(t_j) - вероятность безотказной работы i -ой функциональной машины в j-ом структурном состоянии;

N_j - число функциональных машин, одновременно работающих в j-ом структурном состоянии;

Р_(к.с.к)j(t_j) - вероятность безотказной работы кинематической или конструктивной связи в k -ом структурном состоянии;

M_j - число материальных связей между функциональными машинами в j -ом структурном состоянии.

Пример. Структурная формула надежности системы забойного оборудования В + Д + К, длина очистного забоя L= 140 м. Показатели надежности машин и элементов аналогов: Т_0(В) = 7 ч; Т_0(Д) = 6 ч; Т_0(С) =1420 ч; Т_0(ЭК) = 80 ч; Т₀₍₊₎ = 60 ч; Т_В(В) = 0,6 ч; Т_В(Д) = 0,65 ч; Т_В(С) = 2 ч; Т_В(ЭК) = 1,2 ч; Т_В(+) = 0,8 ч. Шаг установки секций крепи C_l = 1,4 м.

Требуется найти Т_0(В+Д+К), Т_В(В+Д+К), К_Г(В+Д+К).

Пример. В системе, состоящей из 4 элементов за суммарную наработку машины t_сум = 186 ч произошло 6 отказов различных элементов n₁= 1; n₂= 3; n₃ = 2; n₄= 0, среднее время восстановления отказа для каждого элемента Т_В1 = 65 ч, Т_В2= 75 ч, Т_В3= 70 ч, Т_В4= 0. Определить среднюю наработку отказ системы Т_0(сист), среднее время восстановления системы Т_В(сист) и коэффициент готовности системы.