1.8. Резервирование
Надежность проектируемой горнодобывающей техники обеспечивается конструктивными, технологическими и эксплуатационными мероприятиями.
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.
Резервирование наиболее широко применяют в радиоэлектронной аппаратуре, в которой резервные элементы малогабаритны и легко переключаются.
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.
1.9. Прогнозирование надежности
На этапе проектирования расчеты показателей надежности производятся с целью прогнозирования ожидаемой надежности создаваемого изделия. Они необходимы, во-первых, для проверки соответствия показателей надежности разрабатываемого изделия с показателями в техническом задании и, во-вторых, для выбора оптимального варианта структуры проектируемого изделия.
В отличие от прогнозирования надежности на этапе проектирования расчеты надежности на этапе испытаний и эксплуатации носят характер констатации. Они показывают, какой надежностью обладает фактически данное изделие. На их основе выявляются слабые места изделия и разрабатываются меры по повышению его надежности.
При прогнозном расчете надежности проектируемый объект представляют как систему в виде структурной схемы, в которой элементы, отказ которых приводит к отказу всей системы, изображаются последовательно, а резервные элементы – параллельно.
Работы по обеспечению надежности на этапе проектирования следует вести по двум направлениям:
- уменьшение интенсивности отказов системы;
- применение резервирования.
В работах первого направления основными методами повышения надежности являются:
Упрощение структурной схемы, сокращение числа элементов и связей между ними;
Использование новых высоконадежных элементов, основанных на более надежных принципах функционирования, или элементов, для которых достигнут стабильный надежный уровень работы, подтвержденный результатами испытаний;
Применение облегченных режимов работы элементов (нагрузочное резервирование), что достигается применением элементов с номинальными нагрузками, превышающими реальные эксплуатационные, т.е. увеличение запасов по статической и усталостной нагрузке;
Исследование физики отказов «слабых» звеньев и использование результатов для повышения надежности;
Стандартизация и унификация.
При применении резервирования кратность его должна быть минимальная, обеспечивающая требования по его безотказности, т.к. в противном случае увеличиваются масса и стоимость машины.