Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
m1061.pdf
Скачиваний:
115
Добавлен:
15.11.2022
Размер:
20.13 Mб
Скачать

6. МОДЕЛИРОВАНИЕ НАДЕЖНОСТИ РАБОТЫ БУРОВЫХ СТАНКОВ

Для расчёта продолжительности погружения свай и бурения скважин в мёрзлых грунтах предложен метод комплексной оценки работы буровых станков с использованием технических показателей надежности и учета конкретных производственных условий выполнения работ, позволяющий прогнозировать основные показатели работы конкретного станка. Построены модели бурения скважин в вечномерзлых грунтах для оптимизации организационно-технологического проектировании [1–3].

Для анализа работы буровых станков авторами создана база данных. Накопленная в базе данных информация позволила с помощью шагового регрессионного метода построить зависимости коэффициента использования буровых станков от коэффициентов готовности, коэффициентов технического использования, коэффициентов сохранения эффективности и времени наработки на отказ бурового станка (таблица 6.1). В таблице 6.1 также приведены основные характеристики моделей коэффициентов использования по времени.

Таблица 6.1. Основные характеристики моделей коэффициентов использования по времени бурового станка

Показатель

Kв = 0,234+

Kв = 0,0857 +

Kв = 0,0156 +

Kв = 0,338 +

0,6169 Kг

0,7744 Kти

0,8613 Kсэ

0,000685 Тн

 

Доля объясненной вариации,

18,15

65,75

89,24

12,80

%

 

 

 

 

Коэффициент множествен-

0,426

0,811

0,945

0,358

ной корреляции

 

 

 

 

Средний отклик

0,772

0,772

0,772

0,772

Стандартная ошибка в % от

9,61

6,21

3,42

9,91

среднего отклика

 

 

 

 

Стандартная ошибка

0,0741

0,0479

0,0264

0,0765

Общий F критерий регрес-

33,04

286,1

1152,7

21,87

сии

 

 

 

 

Табличное значение общего

3,89

3,89

3,89

3,89

F критерия

 

 

 

 

Для всех моделей [168, 169], приведенных в таблице 6.1 построены доверительные интервалы (таблица 6.2) с уровнем риска 5% [170]. На рисунках 6.1–6.4 приведены доверительные интервалы моделей коэффициентов использования по времени в зависимости от коэффициентов готовности, коэффициентов технического использования, коэффициентов сохранения эффективности и времени наработки на отказ бурового станка.

104

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,95

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

повремени

0,9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,85

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,75

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

использования

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,65

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Коэффициент

0,6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,55

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,734

0,75

0,774

0,79

0,806

0,823

0,839

0,855 0,871

0,887

0,9

0,917

0,933

0,95 0,964

0,983

1

 

 

 

 

 

 

 

Коэффициент готовности

 

 

 

 

 

 

Рисунок 6.1. Зависимость коэффициента использования по времени

 

 

 

 

 

 

от коэффициента готовности

 

 

 

 

 

0,94

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,92

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

времени

0,9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,88

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,86

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,84

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

по

0,82

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

использования

0,8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,78

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,76

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,74

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,72

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Коэффициент

0,68

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,66

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,64

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,62

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,58

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,56

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,54

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,52

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,68

0,711538462

0,75

0,783018868

0,82

0,848214286

0,88

0,907407407

0,94

0,96

0,98

1

 

 

 

 

Коэффициент технического использования

 

 

 

 

Рисунок 6.2. Зависимость коэффициента использования по времени от коэффициента технического использования

105

 

0,95

 

 

 

 

 

 

 

 

времени

0,9

 

 

 

 

 

 

 

 

0,85

 

 

 

 

 

 

 

 

0,8

 

 

 

 

 

 

 

 

по

0,75

 

 

 

 

 

 

 

 

использования

 

 

 

 

 

 

 

 

0,7

 

 

 

 

 

 

 

 

0,65

 

 

 

 

 

 

 

 

0,6

 

 

 

 

 

 

 

 

Коэффициент

 

 

 

 

 

 

 

 

0,55

 

 

 

 

 

 

 

 

0,5

 

 

 

 

 

 

 

 

0,45

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,5029

0,6495

0,699231614

0,761732852

0,8135

0,848

0,890642616

0,950661853

1

 

 

 

Коэффициент сохранения эффективности

 

 

 

 

Рисунок 6.3. Зависимость коэффициента использования по времени от коэффициента сохранения эффективности

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,95

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

времени

0,9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

по

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,85

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,75

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

использования

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,65

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Коэффициент

0,6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,55

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

540

552

564

576

588

600

612

624

636

648

660

672

684

696

708

720

732

744

 

 

 

 

 

 

 

Время наработкина отказ, ч

 

 

 

 

 

 

Рисунок 6.4. Зависимость коэффициента использования по времени от времени наработки на отказ

106

Таблица 6.2. Математические модели и их доверительные интервалы

Модель

Доверительный интервал с уровнем риска 5%

KВ = 0,234 + 0,6169 KГ

KВ ±0,1480

 

 

 

 

 

1,019 + 4,248 (KГ - 0,874)

KВ = 0,0857 + 0,7744 KТИ

KВ ±0,0941

 

 

 

 

 

 

1,0078 + 1,1134 (KТИ - 0,874)

KВ = 0,0156 + 0,8613 KСЭ

KВ ± 0,0887

 

 

 

 

 

 

 

 

1,0078 + 0,8745 (KСЭ - 0,855)

KВ = 0,338 + 0,000685ТН

KВ ±0,1752

 

 

 

 

 

 

 

 

1,0333 + 0,000011 (ТН - 636,8)

Предложенные в [159–167] для оценки машин, комплектов и систем комплексные показатели надежности не дают полной информации о работе строительных машин на конкретных объектах, так как они не учитывают технологию и организацию строительства в конкретных производственных условиях. На наш взгляд, целесообразно дополнить рассматриваемые комплексные показатели надежности показателем ор- ганизационно-технологической надежности.

Под организационно-технологической надежностью бурового станка понимается вероятность безотказной работы станка. Основным показателем для оценки надежности служит коэффициент использования по времени, так как он позволяет при известной технической производительности работы станка легко найти эксплуатационную производительность последнего [9].

На рисунках 6.5 и 6.6 приведены зависимости организационно- технологической надежности и плотности распределения вероятности с учетом выполнения работы на конкретных производственных объектах. В таблице 6.3 приведена характеристика выборки коэффициента использования по времени буровых станков.

Кривая нормального распределения выражается следующим уравнением

 

 

 

 

 

( П

 

 

 

)2

 

 

 

 

 

 

С

П

С

 

 

1

 

 

 

2σСП2

 

 

 

ρПС =

 

 

e

 

,

(6.1)

 

 

 

 

 

 

 

σСП

 

 

 

 

 

 

 

2π

 

 

 

 

 

где ρПС плотность распределения вероятности производительности бурового станка;

ПС значение производительности бурового станка; ПС средняя арифметическая ряда;

σСП среднее квадратическое отклонение производительности бурово-

го станка;

π постоянное число (отношение длины окружности к длине её диаметра;

e – основание натурального логарифма.

107

 

90

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

%

80

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

70

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Надёжность,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

60

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

50

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

40

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

30

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,56

0,58

0,6

0,62

0,64

0,66

0,68

0,7

0,72

0,74

0,76

0,78

0,8

0,82

0,84

0,86

0,88

0,9

0,92

 

 

 

 

 

 

 

Коэффициент использования по времени

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 6.5. Организационно-технологическая надежность работы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

бурового станка

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ед.

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Плотность,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

0,58

0,6

0,62

0,64

0,66

0,68

0,7

0,72

0,74

0,76

0,78

0,8

0,82

0,84

0,86

0,88

0,9

0,92

 

0,56

 

 

 

 

 

 

 

Коэффициент использования по времени

 

 

 

 

 

 

Рисунок 6.6. Плотность распределения вероятности коэффициентов использования бурового станка по времени

Таблица 6.3. Характеристика выборки коэффициента использования по времени буровых станков

Показатель

Величина

Фактор

Kв

Количество опытов, шт.

140

Количество связей, шт.

3

Уровень значимости

0,05

Минимальное значение фактора

0,548

Максимальное значение фактора

0,917

Выборочное среднее значение фактора

0,772

Среднее линейное отклонение фактора

0,0684

Среднее квадратическое отклонение фактора

0,0814

Стандартное отклонение фактора

0,0816

Средняя квадратическая ошибка фактора

0,0066

Ошибка в % от среднего значения фактора

0,8611

Эмпирическая дисперсия выборки

0,0067

Вариации отклонения от среднего значения

0,0047

Риск отклонения от среднего значения

0,0684

Коэффициент вариации

0,1055

Вычисленное значение критерия Пирсона

2,31

Табличное значение критерия Пирсона

7,86

Количество интервалов

8

108

Известно, что если площадь, ограниченную кривой нормального распределения принять за 1 или 100%, то можно рассчитать площадь, заключенную между кривой и любыми двумя ординатами. Воспользовавшись формулой 6.1, можно рассчитать организационно- технологический риск (в процентах) не достижения буровым станком производительности Пт по следующей формуле

 

 

 

 

 

 

( П

 

 

)2

 

 

 

 

 

 

 

 

П

С

 

 

 

 

 

П

С

 

 

 

 

 

 

100

 

 

 

 

П2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Р =

 

 

Т e

 

2σС

 

 

С ,

(6.2)

П

 

 

 

 

 

 

 

 

σС

2π

0

 

 

 

 

 

 

 

 

Тогда организационно-технологическая надёжность достижения буровым станком производительности Пт в процентах рассчитывается по формуле

Н =100 Р.

(6.3)

Вывод. Предложен метод расчета организационно-технологической надежности работы буровых станков. Метод является универсальным и его можно использовать для оценки надежности работы любых устройств, систем, комплектов, отдельных строительных машин и строительных процессов.

109

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]