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

Н. Т. Бескровный

ЭКОНОМИКА

ИОПТИМИЗАЦИЯ

НАДЕЖНОСТИ

ИРЕМОНТА

ГОРНОШАХТНОГО

ОБОРУДОВАНИЯ

ИЗДАТЕЛЬСТВО «НЕДР А»

М О С К В А 1974

УДК 622.002.5.004.67 : 62 — 192 + 622.232.72«401.7»

Бескровный Н. Т. Экономика п оптимизация надежности и ре­ монта горношахтного оборудования. М., «Недра», 1974, 216 с.

В книге рассмотрены вопросы эффективного использования и ремонта горношахтного оборудования.

Освещены проблема надежности при проектировании техниче­ ских систем и в процессе их эксплуатации, а также вопросы опти­ мизации профилактического обслуживания горношахтного обо­ рудования.

Построены экономико-математические модели определения опти­ мальной длительности ремонтного цикла, а также оптимального срока службы угольных комбайнов с учетом их физического и мо­ рального износа и условий эксплуатации.

Книга рассчитана на инженерно-технических и научных работ­ ников угольной промышленности.

Таблиц 33, иллюстраций 79, список литературы — 74 назв.

©Издательство «Недра», 1974

ВВЕДЕНИЕ

Характерной особенностью современной экономики нашей страны является дальнейшее совершенствование централизованного упра­ вления социалистическим производством в сочетании с расширением хозяйственной самостоятельности социалистических предприятий и повышение эффективности общественного производства.

В угольной промышленности наряду с проблемой эффективности производства возникает проблема экономики и оптимизации надеж­ ности, ремонта, межремонтного технического обслуживания и сроков службы горношахтного оборудования.

При комплексной механизации и автоматизации процессов добычи угля с одной стороны ненадежная работа отдельных звеньев приво­ дит к снижению производительности всей технологической цепи, с другой стороны — чрезмерное повышение надежности отдельных элементов и технологического комплекса в целом не всегда может быть экономически оправдано из-за значительных затрат. Возникает задача оптимизации надежности как на стадии проектирования машин и механизмов, так и на стадии их эксплуатации.

Всоответствии с новым Положением о социалистическом государ­ ственном производственном предприятии вопрос о целесообразности' ремонта оборудования или замены его должен решаться непосредст­ венно самим предприятием.

ВДирективах XXIV съезда КПСС по пятилетнему плану разви­ тия народного хозяйства СССР на 1971—1975 гг. отмечалась необхо­

димость повышения технического уровня и эффективности модерни­ зации и ремонта оборудования.

Организация эффективного использования горношахтного обору­ дования требует разработки оптимальных ремонтных нормативов и сроков службы машин. В связи с этим важное значение приобретает изучение влияния различных факторов на оптимальность сроков капитального ремонта оборудования и в первую очередь исследова­ ние факторов, оказывающих непосредственное влияние на произво­ дительность оборудования в забое и его износ.

Вопрос о замене конструктивно устаревших, но еще физически годных машин новыми должен решаться на основе детального, всестороннего экономического расчета, так как преждевременное

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И МАТЕМАТИЧЕСКИЙ АППАРАТ ТЕОРИИ НАДЕЖНОСТИ

Общие положения, отказ и неисправность, классификация отказов

Теория надежности рассматривает:

закономерности возникновения отказов и восстановления работо­ способности машин, механизмов, аппаратов и приборов;

влияние внешних и внутренних воздействий на процессы в тех­ нических устройствах;

методы количественного определения и сравнительной оценки надежности;

мероприятия по повышению надежности при конструировании и производстве машин, а также способы поддержания необходимого уровня их надежности в процессе эксплуатации.

Основные термины в области надежности приведены в ГОСТ 13377—67, который был введен с 1 июля 1968 г.

Согласно ГОСТ под надежностью понимается свойство изделия выполнять заданные функции, сохраняя свои эксплуатационные показатели в заданных пределах в течение требуемого промежутка времени или требуемой наработки. Надежность изделия обусловли­ вается его безотказностью, ремонтопригодностью, сохраняемостью, а также долговечностью его частей. Общим является возможность появления неисправностей у рассматриваемых изделий при их эксплуатации. Следует отметить, что надежность — это именно свой­ ство изделия, которое не следует путать с какими-либо количест­ венными критериями, в частности, с вероятностью безотказной работы в течение определенного времени. Ни один из количествен­ ных критериев в общем случае не может служить полной характе­ ристикой надежности, поскольку надежность более широкое, поня­ тие, чем любая количественная характеристика.

Одним из основных понятий теории надежности является форму­ лировка состояния отказа. Отказом принято называть событие, за­ ключающееся в нарушении работоспособности, т. е. состояния, при котором изделие способно выполнять заданные функции с парамет­ рами, установленными требованиями технической документации (стандартов, технических условий и др.).

5

Если возникший дефект влияет лишь на второстепенные пара­ метры и не препятствует нормальной работе, то он должен рас­ сматриваться как неисправность изделия, но не как отказ. Неисправ­

Понятие отказа может иметь самое различное содержание: под отказом может пониматься утрата работоспособности определенными элементами, продолжающаяся сверх определенного промежутка времени, и т. д.

Принимаемая формулировка состояния отказа оказывает сущест­ венное влияние на количественную оценку параметров надежности сложных технических систем, в которых отказ одного или несколь­ ких узлов не влечет за собой полного прекращения ее работы, а лишь несколько снижает эффективность их использования.

Учет и анализ отказов систем (машин) имеет большое практиче­ ское значение. Точная информация об отказах дает возможность количественно оценить безотказность машины; сведения об отказах, вызванных разрушением деталей, позволяют оценить долговечность машины и уточнить нормы расхода запасных частей: данные о трудо­ емкости, длительности и стоимости технического обслуживания и ремонта позволяют оценить ремонтопригодность машины. Совокуп­ ность всех этих сведений дает объективное представление о надеж­ ности и позволяет разработать мероприятия по ее повышению.

Надежность машины не может быть характеризована простым суммированием всех наблюдавшихся отказов элементов, так как отказы по своей природе делятся на существенные и несуществен­ ные (несущественные — быстро обнаруживаемые и быстро устрани­ мые). Для достаточно полной оценки надежности анализ отказов необходимо вести в нескольких разрезах. Отказы можно классифи­ цировать с различных точек зрения, по различным признакам [40], по схеме, приведенной в табл. 1.

Согласно схеме, приведенной в табл. 1, следует различать прежде всего отказы, возникшие в нормальных условиях (при которых соблюдаются правила эксплуатации и обслуживания машин) и в ненормальных условиях эксплуатации. В дальнейшем будем рассматривать только отказы, возникающие в нормальных условиях эксплуатации. Отказы, возникающие в ненормальных условиях эксплуатации, могут быть разделены на вызванные неправильными действиями обслуживающего персонала (нарушение установленной последовательности действий, использование при недопустимых пере­ грузках, нарушение режима смазки и т. д.) и на вызванные сти­ хийными обстоятельствами (обледенением, снежными заносами

и т. и.).

По причинам возникновения отказы механических систем разде­ ляют на не связанные с разрушением элементов системы и обусло­ вленные их разрушением. К разрушению относятся износ, выкраши­ вание, поломки, коррозия и др. В качестве примеров отказов, не связанных с разрушением, можно назвать попадание влаги в соеди-

6

3Возможности последующего исполь­ Полный, частичный зования изделия

4Характер изменения параметров Внезапный, постепенный изделия

нительные электрические муфты, ослабление креплений под дейст­ вием вибраций, ослабление или загрязнение контактов электропро-

, водки, разрегулирование управляющих систем и т. п.

Полный отказ означает невозможность использования изделия по назначению до устранения отказа. При частичном отказе имеется возможность частичного использования изделия. Так, вынужденная остановка пневматического двигателя угольного комбайна вследст­ вие какого-либо нарушения его надежности является полным отка­ зом, а работа двигателя с пониженной мощностью или с повышен­ ным удельным расходом сжатого воздуха частичным отказом.

Внезапный отказ возникает неожиданно в результате изменения

пенный отказ возникает в результате постепенного изменения значе­ ний параметров изделия, возрастающей потери работоспособности его элементов. Примером постепенных отказов являются отказы, появляющиеся в результате изнашивания сопряжений. Он проис­ ходит постепенно, и по достижении предельного износа сопряжение теряет работоспособность. Этому событию обычно .предшествует появление прямых и косвенных признаков (стуков, повышенного

7

Очевидный (явный) отказ отчетливо проявляется в момент его возникновения пли вскоре после этого, а скрытый (неявный) отказ может длительное время оставаться незамеченным. Так, нарушение подачп смазки может не обнаружиться, пока не вызовет дальней­ ших повреждений; утечка жидкости из системы охлаждения может оставаться незамеченной, пока не приведет к перегреву агрегата; прибор может длительное время давать неправильные показания, принимаемые за достоверные.

Независимым отказом считают отказ, возникший по любым при­ чинам, кроме действия другого отказа, а зависимым — отказ, явля­ ющийся последствием другого отказа. При анализе надежности изделия следует уделять внимание независимым отказам, явля­ ющимся первопричиной последующих нарушений работоспособности элементов изделия. Вместе с тем во многих случаях опасность воз­ никновения взаимозависимых отказов свидетельствует об уязви­ мости конструкции в целом, что должно быть учтено при оценке ее надежности.

Классификация отказов по последствиям сводится к их разделе­ нию на опасные и безопасные и на тяжелые и легкие. Опасными принято считать отказы, связанные с опасностью для жизни или здоровья людей, безопасными — не создающими такой угрозы; к тяжелым относятся отказы, приводящие к большим потерям, к лег­ ким — не вызывающие серьезных потерь. Оценку отказов рекомен­ дуется производить с позиций данного предприятия исходя из особенностей самих изделий и условий их эксплуатации.

Отказы делят на устраняемые в результате замены отказавшей детали (сюда относятся все случаи отказов деталей вследствие их разрушения); устраняемые регулировкой, настройкой, подтяжкой, (отказы, вызываемые разрегулировкой устройств, ослаблением креплений ит. п.); устраняемые чисткой, смазкой, продувкой (отказы из-за замасливания контактов, образования нагара, засорения трубо­ проводов и др.) и на самоустраняющиеся (сбои). К ним относятся, например, самовыключение агрегатов вследствие перегрева или перегрузов, кратковременное засорение водопроводов, воздухопро­ водов, маслопроводов, форсунок орошения и т. п.

К простым относятся отказы легко устранимые, не вызывающие необходимости в длительном и сложном ремонте, к сложным — от­ казы трудноустранимые. В связи с субъективностью представлений в установлении трудности устранения отказов желательна их кон­ кретизация применительно к определенным машинам. Для уголь­ ных комбайнов рекомендуется считать простым отказ, который мож­ но устранить с помощью комплекта инструмента машиниста ком­ байна или дежурного электрослесаря.

По частоте возникновения различают единичные, т. е. эпизоди-

8

ческие отказы, обусловленные случайными обстоятельствами, и систематически повторяющиеся отказы.

Прогнозируемые отказы можно предвидеть. Большинство отка­ зов, в том числе и обусловленных разрушением, если известно, что закон их распределения нормальный, можно предвидеть. Непро­ гнозируемые отказы нельзя предвидеть. К ним, в частности, отно­ сятся случайные отказы, распределенные по экспоненциальному закону. Другими словами, знание закономерностей распределения отказов данного вида является ключом к их прогнозированию.

Определение происхождения отказов, а затем деление их на устранимые и неустранимые имеет важное значение при анализе и разработке мероприятий по устранению отказов. К числу устрани­ мых относятся конструктивные и технологические отказы, которые чаще всего выявляются при отработке и доводке новых изделий и могут быть устранены путем улучшения конструктивного решения, совершенствования технологии и методов контроля производства.

Причины устранимых отказов могут быть исключены совсем или нейтрализованы в такой мере, что возникновение отказа ока­ жется возможным лишь за пределами амортизационного срока службы машины.

К неустранимым относятся отказы, пути устранения которых еще не найдены или требуют экономически неоправданных за­ трат. В отношении неустранимых отказов задача сводится к изыска­ нию мер, обеспечивающих отдаление их во времени и ослабление их последствий.

Приведенная классификация отказов охватывает большую часть практики машиностроения, но не является исчерпывающей. В не­ которых случаях может оказаться целесообразным выделить допол­ нительные классификационные признаки или применить более подробную или укрупненную классификацию.

Вугольной промышленности, например, для выемочных машин

икомплексов принята классификация отказов по ряду признаков [63], [65].

Срочным называется отказ, который должен устраняться сразу после его возникновения, несрочным — отказ, устранение которого может быть отложено на некоторое время.

Совместимый отказ, в отличие от несовместимого, может устра­ няться во время работы горной машины.

Явные отказы в отличие от неявных обнаруживаются при внеш­ нем осмотре или включении машины. Определение их местонахожде­ ния может быть произведено за короткий промежуток времени.

Для достаточно полной оценки надежности горношахтного обору­ дования анализ отказов необходимо вести в нескольких разрезах.. Только при этом условии могут быть получены сведения, например, о соотношении различных отказов: существенных и несущественных, опасных и безопасных, простых и сложных; создается возможность вычисления наработки на любой отказ, например, на существен­ ный отказ, на опасный отказ, а также анализа закономерностей

9