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;
ti - время работ i - ой функциональной машины за период
При простейшем потоке отказов каждой функциональной машины w i = 1 /Toi наработка на отказ системы машин с последовательными технологическими связями
(4.14)
где Toi - 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;
wф. i - параметр потока отказов i -ой машины;
wк.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 То и вероятности безотказной работы Р (t) систем забойного оборудования в целом имеют вид
, (4.20)
(4.21)
где То( ф. i), P ф. i (t) - наработка на отказ и вероятность безотказной работы i -ой функциональной машины;
То (к.с. j ), Рк.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.