8. Надёжность системы. Резервирование.

Надежность – свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах все параметры, обеспечивающие выполнение требуемых функций при соблюдении заданных условий эксплуатации.

Система – совокупность совместно действующих элементов, выполняющих заданные функции, при этом надежность данного изделия определяется в зависимости от надежности составных частей (элементов).

Изделие – единица продукции, выпускаемая данным предприятием-изготовителем (экскаватор, конвейер, буровой станок, фреза, резец и т.д.).

Элемент – любое изделие, надежность которого изучается как единого целого независимо от его структуры и устройства.

Надежность горных машин, как правило, определяют при рассмотрении их как систем, которые могут быть последовательными, параллельными и комбинированными.

Если система состоит из N объектов и структура системы такова, что отказ любого из элементов вызывает отказ всей системы, то вероятность безотказной работы последовательной системы P_c(t) в течение времени t равна произведению вероятностей безотказной работы ее элементов

Структура последовательной системы имеет следующий вид:

С учетом допущения, что все однотипные элементы равнонадежны вероятность безотказной работы системы равна

где N_i – число элементов i-го типа; r – число типов элементов;

_i - среднестатистическая интенсивность отказов элементов i-го типа.

Последовательные системы, состоящие из одинаковых элементов (грузовая или приводная цепь, зубчатое колесо, подшипник качения, в которых элементами являются звенья, зубья, шарики или ролики, и т.п.), получили название «система типа цепь». В горных машинах к таким системам можно отнести исполнительные рабочие органы в виде многозаходных фрез с элементами – резцами или зубками, расположенными в одной плоскости резания.

Резервирование

Для повышения надежности системы применяется резервирование, т.е. метод повышения надежности объекта введением избыточности.

Избыточность – это дополнительные средства и возможности сверх минимально необходимых для выполнения объектом заданных функций.

Основной элемент – элемент структуры объекта, минимально необходимый для выполнения объектом заданных функций.

Резервный элемент – элемент, предназначенный для обеспечения работоспособности объекта в случае отказа основного элемента.

Общее резервирование, при котором резервируется объект в целом.

Раздельное резервирование, при котором резервируются отдельные элементы объекта или группы.

Применяют три вида резервирования элементов и объектов:

- постоянное резервирование (с горячим резервом), при котором резервные элементы участвуют в функционировании объекта наравне с основными;

- резервирование замещением (с ненагруженным или холодным резервом), при котором функции основного элемента передаются резервному только после отказа основного;

- резервирование с резервом, работающим в облегченном режиме.

Кратность резервирования – это отношение числа резервных элементов к числу резервируемых или основных. Дублирование – резервирование с кратностью, равной единице.

Структурное резервирование предусматривает использование в объекте избыточных элементов структуры.

В горном машиностроении резервирование применяют преимущественно при опасности аварий, а также в машинах и установках, которые обеспечивают основные технологические операции в составе автоматизированных комплексов. При этом резервные элементы могут использоваться как рабочие в часы «пик»; в ряде систем резервирование обеспечивает сохранение работоспособности, но с пониженными эксплуатационными показателями. В ответственных приводах используют, например, двойную систему смазки, комбинированные уплотнения, сдвоенные подшипники.