книги из ГПНТБ / Бескровный Н.Т. Экономика и оптимизация надежности и ремонта горношахтного оборудования

из предыдущих месяцев. На наш взгляд, здесь происходит повторе­ ние закономерностей изменения интенсивности отказов за первый — третий месяцы.

Таким образом можно считать, что кривая I I (см., рис. 15) более полно характеризует закономерности изменения интенсивности от­ казов комбайна 1К-52ш на протяжении ремонтного цикла, чем кри­ вая I, так как кривая I отражает лишь общую тенденцию, а кривая I I — периодические колебания интенсивности, возникающие в ре­ зультате износа деталей.

Приняв за основу кривую I I (см. рис. 15) можно сказать, что интенсивность отказов комбайна 1К-52ш на всем протяжении ремонтного цикла не является постоянной, а следовательно, поток отказов нельзя считать стационарным.

Однако при решениинекоторых задач в литературе и- научных отчетах приводят данные и доказательства непротиворечивости экс­ поненциального закона распределения наработки между соседними отказами комбайна в конкретной лаве, а это в свою очередь дает осно­ вание считать интенсивность отказов постоянной. В этом как бы соотоит противоречие высказанному суждению о том, что интенсив­ ность потока отказов комбайна не постоянная всей длительности ре­ монтного цикла комбайна.

Здесь, во-первых, хронометражные данные, на основании которых сделаны выводы о стационарности потока отказов, проведены, как правило, на ограниченном отрезке времени, во-вторых, статистиче­ ская непротиворечивость какому-либо закону распределения еще не является доказательством того, что другие законы в этом случае не могут быть. Поэтому в дальнейшем будем считать, что закономер­ ность изменения интенсивности отказов комбайнов наиболее полно характеризуется кривой I I (см. рис. 15). При решении ряда задач эту кривую на коротких отрезках времени (1 месяц) можно заменять кусочно-линейной аппроксимацией, представляющей полученные для каждого конкретного месяца средние значения интенсивности отка­ зов с экспоненциальным законом распределения наработки на отказ.

Интенсивность отказов конвейеров СП-63, работающих в лаве (см. рис. 16), также не остается постоянной на временной оси нара­ ботки. Характерным оказывается то, что в определенной части ин­ тервала временной оси аппроксимирующая кривая I I (см. рис. 16) имеет нечто подобное кривой I I (см. рис. 15). Здесь максимумы при­ ходятся на четвертый и седьмой месяцы эксплуатации, совпадает также положение глобального минимума, который в обоих случаях приходится на девятый месяц. Минимумы в других точках несколько сдвинуты. Отступление от выявленной для комбайнов тенденции поведения интенсивности отказов, в частности на первом и двенад­ цатом месяце службы конвейера, может быть объяснено или тем, что интенсивность отказов конвейеров в основном определялась по хрономегражным данным наблюдений за работой комбайнов, и это могло привести к ошибкам в определении причин остановок, или (для первого месяца) тем, что конвейер конструктивно значительно

60

проще комбайна, и это дает возможность лучшим образом выявить технологические дефекты изготовления и сборки отдельных деталей и узлов на заводе, в результате чего обусловливается малая интен­ сивность отказов на первом месяце службы. Двоякое истолкование

Рис. 21. Гистограмма п выравнивающая кривая рас­ пределения случайных величии безотказной работы комбайна 1К-52пг по данным за 1 месяц

полученных данных указывает на необходимость дополнительного изучения закономерностей изменения интенсивности отказов скреб­ ковых конвейеров с привлечением других хронометражных данных.

Подтверждением возможности использования кусочно-линейной аппроксимации интенсивности отказов комбайнов и конвейеров

Рис. 22. Гистограмма и выравнивающая кривая рас­ пределения случайных величпн безотказной работы конвейера СП-63 по данным за 1 месяц

является довольно хорошее согласование экспериментальных и тео­ ретических значений случайных величин времени безотказной ра­ боты комбайна (рис. 21) и конвейера (рис. 22) в течение одного ме­ сяца. Проверка по критерию Пирсона при выбранном уровне значимости а — 0,01 показала, что гипотеза об экспоненциальном распределении случайных величин времени безотказной работы не отвергается.

Изменение на временной оси значений наработки на отказ ком­ байнов и конвейеров, определенное для каждого месяца по формуле

61

(65) (см. рис. 17 и 18), повторяет закономерности изменения интен­ сивности отказов в обратных величинах и поэтому является как бы зеркальным их отражением.

Как, например, поток вызовов на городской телефонной станции в течение суток не может считаться стационарным (ночью интенсив­ ность вызовов значительно меньше, чем днем) и тот же поток на участке времени от 12 до 13 ч может считаться стационарным (см. [15]), точно также можно считать стационарным поток отказов комбайнов и конвейеров в течение месяца. Поэтому вероятность

(62). Так как вероятность безотказной работы является функцией от X, то трактовка ее закономерностей измеиеиия (см. рис. 19 и 20) может быть дана в соответствии с приведенной выше для интенсив­ ности отказов.

Интенсивность восстановления, время восстановления

иремонтопригодность оборудования

Внастоящее время большое значение уделяется ремонтопригод­ ности горных машин.

Согласно принятой терминологии под ремонтопригодностью по­ нимают свойство системы (изделия), которое выражается в приспо­ собленности к восстановлению исправности и к поддержанию задан­ ного технического состояния путем предупреждения, обнаружения и устранения неисправностей и отказов. Ремонтопригодность коли­ чественно оценивается трудоемкостью восстановления работоспо­ собности, которая определяется затратами труда и средств на предупреждение и устранение неисправностей и отказов с учетом квалификации обслуживающего персонала, уровня технической оснащенности и системы организации ремонта.

Ремонтопригодность в большой мере характеризует экономиче­ скую сторону использования горношахтного оборудования, так как стоимость обслуживания в некоторых случаях может оказаться на­ столько высокой, что эксплуатация данного типа машины становится экономически нецелесообразной. Если размеры затрат на обслужи­ вание и являются допустимыми, то задержки в работе, вызванные выходом из строя оборудования, оказываются нежелательными, так как каждая неплановая остановка горношахтного оборудования, и в особенности в забое, равносильна потере добычи угля.

Для количественной оценки ремонтопригодности горношахтного оборудования, поддающегося измерению и расчету на основании статистических данных, предложено [32] рассматривать вероятность того, что определенное устройство или система будет восстановлена до своей эксплуатационной эффективности в течение заданного пе­ риода времени, когда техническое обслуживание этой системы будет осуществляться согласно заранее регламентированным процедурам.

V- Это определение является общим выражением, которое исполь­ зуется для описания любого вида деятельности или работы по обслу­

62

живанию независимо от того, включает ли оно в себя профилакти­ ческие меры или операции по проведению ремонта.

В общем случае ремонтопригодность можно рассматривать как два вида обслуживания: профилактическое и корректирующее (по устранению отказов). Назначение и порядок проведения профилак­ тического межремонтного технического обслуживания горношахт­ ного оборудования изложены в работе [И].

Корректирующее обслуживание по устранению отказов произ­ водят только тогда, когда оно необходимо. Такое обслуживание состоит в замене узлов и деталей, которые вышли из строя, или в проведении регулировки механизмов.

Оба вида обслуживания создают определенный простой оборудо­ вания во времени. При проведении обслуживания по графику или при профилактическом обслуживании время простоя называют пере­ рывом работы по графику. В случае обслуживания по устранению отказов или непланового обслуживания простой оборудования назы­ вают неплановым или аварийным прекращением работы. В любом случае, если вести учет времени простоя, можно легко вычислить среднее время обслуживания и частоту или интенсивность обслужи­ вания. Среднее время обслуживания ср вычисляется как отношение общего времени обслуживания Ф к числу проведенных обслуживаний т

Интенсивность обслуживания р определяется как обратная вели­ чина от среднего времени обслуживания и выражается в зависимости от числа операций по обслуживанию на единицу времени

<68)

В случае стационарного потока восстановления отказов формула для определения ремонтопригодности может быть представлена

(69)

или, так как р = —, ее можно переписать

В той и другой формулах второй член правой части представляет собой вероятность невыполнения ремонта или обслуживания в пре­ делах заранее установленного максимального отрезка времени t и, следовательно, 1 — является вероятностью того, что опера­ ции по ремонту или обслуживанию будут выполнены за это время.

Из формул (69), (70) видно, что при времени обслуживания t, равном нулю, ремонтопригодность равна нулю. Такое положение справедливо для изделий однократного действия, которые в процессе эксплуатаций не ремонтируются.

63

Формула (69) подтверждает логическое соображение, что чем больше операций по обслуживанию будет выполнено в течение ин­ тервала времени t, тем лучше будет ремонтопригодность.

Таким образом, безотказность и ремонтопригодность — суще­ ственно различные свойства изделия. Ремонтопригодность в первую очередь связана с вероятностью восстановления устройства. Безот­ казность характеризуется вероятностью нормальной работы за опре­ деленный промежуток времени.

Сопоставление формул (62) и (63) с формулами (69) и (70) показы­ вает, что вероятность безотказной работы будет наибольшей, когда средняя наработка на отказ велика или когда интенсивность отказов мала, и что ремонтопригодность будет лучшей, если среднее время выполнения операций по обслуживанию мало и интенсивность обслу­ живания велика.

Максимально допустимое время называют предельным временем обслуживания. По существу, это время представляет собой макси­ мально допустимое время после возникновения отказа, в течение которого рекомендуется завершить ремонт или операцию по обслу­ живанию. Число таких интервалов времени при выполнении поста­ вленной задачи длительностью в Т часов будет, следовательно, равно числу отказов или числу нарушений в работе.

Таким образом, если среднее число отказов за время Т часов будет равно XT, где X — интенсивность отказов за единицу времени, то число отказов, которое не может быть устранено за время t, соста­ вит ХТе~^{, а число отказов, которое может быть устранено, будет

64

тривается как характеристика ремонтопригодности ц представляет долю или вероятность числа отказов, которые могут быть устранены за время t.

Следует заметить, что ремонтопригодность является функцией произведения ц и t, и, следовательно, если значения этого произве­ дения равны для различных машин, то для этих машин будут одина­ ковы и их значения ремонтопригодности.

Значение времени t обычно задается как условие поставленной задачи. Уменьшение времени t при постоянном значении ремонто­ пригодности связано с увеличением затрат на проектирование, про­ изводство и эксплуатацию машины. Для экономии затрат на проектирование, производство и эксплуатацию машины желательно достичь требуемой ремонтопригодности увеличением предельного вре­ мени обслуживания. Последнее связано с увеличением себестоимости 1 т угля за счет условно постоянных расходов. Исходя из этого пред­ ставляется целесообразным решить задачу определения оптималь­ ного предельного времени обслуживания иа основании изучения и выявления законов изменения затрат на проектирование, произ­ водство и эксплуатацию машины от предельного времени обслужи­ вания и изменения себестоимости 1 т угля.

Результаты обработки хронометражных данных по изучению среднего времени обслуживания, интенсивности обслуживания и ре­ монтопригодности комбайнов 1К-52ш и скребковых конвейеров СП-63, работающих в лаве, приведены соответственно в табл. 7 и 8.

Т а б л и ц а 8-

\

Рис. 23. Изменение интенсивности восстановлеппя комбайна 1К-52ш по наработке

0.03 ■

0.02

0.01

Рис. 24. Изменение интенсивности восстановления кон­ вейера СП-63 по наработке

Рис. 25. Изменение среднего времени восстановления комбайна 1К-52ш по наработке

V

во-

60-

40 ■

20

О 1 2 3 4 5 6 7 в 9 10 11 12 13 Т.месяи

Ряс. 26. Изменение среднего времени восстановления кон-

-вейера СП-63 по наработке

66

Установленная по этим данным закономерность изменения интен­ сивности обслуживания комбайнов и конвейеров во времени (рис. 23 и 24), на наш взгляд, может быть аппроксимирована горизонтальной прямой (лср, т. е. интенсивность восстановления может быть принята постоянной на всей длительности интервала изменения наработки. Закономерность изменения длительности восстановления (рис. 25, 26) может быть принята также постоянной, так как отклонения от средней длительности ремонтного цикла скорее всего носят случай­ ный характер.

Подтверждением этого служит хорошее согласование эксперимен­ тальных данных и теоретических значений случайных величин вре­ мени восстановления комбайна (рис. 27) и конвейера (рис. 28). Про­ верка по критерию Пирсона при выбранном уровне значимости а —

Рис. 29. Изменение ремонтопригодности комбайна 1К-52ш по наработке (г = 20 мин)

= 0,01 показала, что гипотеза об экспоненциальном распределении случайных величин времени восстановления не отвергается.

Рассчитанные по формуле (69) значения ремонтопригодности ком­ байнов и конвейеров за каждый месяц эксплуатации при заданном;

Рис. 30. Изменение ремонтопрнгодиостп конвейера СП-63 по наработке (£ = 20 мин)

также можно принять постоянной в разные периоды эксплуатации, так как она является функцией интенсивности восстановления, кото­ рая принята постоянной.

Готовность оборудования, готовность выполнения задания, временной коэффициент готовности

На основании изложенного можно сказать, что изделие много­ кратного действия будет считаться готовым к выполнению назначен­ ных функций не только тогда, когда оно находится в работоспособном состоянии, так как отказа не было, но и в том случае, если произо­ шел отказ, который может быть устранен в течение предельного вре­ мени обслуживания.

Следовательно, необходим синтетический показатель, который учитывал бы вероятность безотказной работы и ремонтопригодность. Таким показателем является коэффициент готовности оборудования.

Коэффициент готовности оборудования показывает вероятность того, что установленный процент оборудования будет готов к работе в момент времени Т благодаря наличию не вышедших из строя узлов и элементов и восстановлению вышедших из строя элементов до нор­ мального режима работы за счет обслуживания в течение времени, равного или меньшего, чем предельно допустимое время обслужи­ вания £.

Коэффициент готовности оборудования может быть выражен фор­

где кг 0 — коэффициент готовности оборудования; Р (Т) — вероят­

ность безотказной работы в интервале времени Т; Р (Т) — вероят­ ность появления одного или большего числа отказов в интервале времени Т\ & (£) — ремонтопригодность, или вероятность устране­ ния отказа за время £ при следующих условиях:

С8