CC BY
50
УДК 622.742:621.928.23-027.4
До Ньы И, асп., (953) 441-09-68, [email protected] (Россия, Тула, ТулГУ)
МЕТОДЫ РАСЧЕТА И ОЦЕНКА ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ ВИБРАЦИОННЫХ ГРОХОТОВ
Представлен определен показатель надежности вибрационных грохотов и его зависимость от технического коэффициента.
Ключевые слова: вибрационный грохот, надежность, технический коэффициент.
Определение требуемого уровня надежности основано на техническом уровне разрабатываемых и усовершенствованных вибрационных грохотов являющихся составной частью электромеханической системы.
Из целевого назначения технической системы ВГ следует, что система существующего (С) технического уровня рассматривается по отношению к новому (Н) техническому уровню системы 2 2 по зависимостям потенциальной реализуемости, определяя соотношения соответствия уровня ее надежности техническому уровню разрабатываемости системы.
Новый технический уровень системы ВГ может определяться коэффициентом технического уровня.
к 1
ку = 7
^с + к зкс + Он + Сн + ^ дс + С он
, (1)
^ ^И п с кзкн °с Сс Nдн Сос у где¥с и - усилия на валу электродвигателя; пс и - к.п.д. электромеханической системы установки; Сс и Сн - структурная жесткость электропривода; ^дс и NдИ - расход деталей на ремонт электромеханической системы; кзкс и кзкн - коэффициент затухания колебаний в электромеханической системе; Ос и Он - производительность установки; Соси Сон - сортность угля.
Требуемый уровень надежности технической системы ВГ определяет вероятность отказа, соответствующая требуемому техническому уровню
Чн = (2)
у
где чс и - вероятность отказа технической системы.
Исходя из структуры взаимоувязанных механизмов системы ВГ и равной вероятности отказа, по общеизвестным зависимостям структурной надежности устанавливаются вероятность отказа для ВГ днм
Чнм = Чн (фi ), (3)
15
где qн (ф I) - вероятность отказа функционального механизма технической системы, определяемая из qн конструктивной структуры взаимосвязанных механизмов.
Расчет уровня показателей надежности ВГ ведется по следующим зависимостям.
Вероятность безотказной работы:
Pнм(t) = 1 - q нм('), (4)
Требуемое время безотказной работы: tнм = ^нм , где Xнм - допус-
Х нм
тимая интенсивность отказов.
Затраты на надежность ВГ
^у ^ \ку
С = С
^ нм ^ см
q
см
q
\ нм У
или С нм = С см
х
Асм ЧХ нм у
Откуда
Хнм Х см
С
^ см
С
Vнм у
ку
Коэффициент готовности:
кгнм Т нТ ' ^
Тонм + Твнм
где Тонм Твнм = Тонм и Твнм- требуемые соответственно
хнм qнм
средние время наработки на отказ и время восстановления; tдп - допустимое время простоя ВГ при замене.
Требуемое значение коэффициента технического использования
к =-кгнм--(6)
Лтинм t ' ^ '
1 + к -дп
± -Г л-гнм
^м
Вероятность безотказной работы с учетом восстанавливаемости
Рнм М = «-(1-"нм*""™ ). (7)
„ ^ 1 Синм + ^фнм Экономический показатель надежности: кпэм =-, где
Т энм
Синм - стоимость изготовления ВГ; Сфнм - затраты на эксплуатацию ВГ; Тэнм - период эксплуатации ВГ.
1
Коэффициент эксплуатационных издержек:
Синм
к =_С инм_< 1
киз С , С
С инм """ С фнм
При применении ВГ возникновение отказов связано с вероятностью появления свойственных им условий эксплуатации.
Рук ^ )< РуТ ^ )< tдвт
ук^/- Т ' ут ч, Т
1 онм 1 онм
где ^вк и ^вт - допустимое время восстановления ВГ, определяемое соответственно свойствами и условиями работы конструкционных материалов и соответствием их параметров условиям эксплуатации; Рук () - вероятность появления условий работы конструкционных материалов, приводящих к разрушению, износу и деформации элементов ВГ; Рут (V) - вероятность появления условий работы ВГ, приводящих к снижению эффективности его эксплуатации или простоям из-за неполного соответствия параметров ВГ условиям эксплуатации.
Поскольку простой автотранспортных средств, в данном случае, связан с допустимым временем замены ВГ, то исходя из условия равной вероятности
Ру ^ )< (8)
Тонм
Из зависимостей (1) - (8) следует, что уровень надежности ВГ определяется надежностью работы конструкционных материалов и их элементов qнк и функциональной надежностью qнф, которые устанавливаются из условия равной вероятности отказа.
Условия реализуемости конструкционной и функциональной надежности, элементы ВГ работают в условиях циклической переменной нагрузки, разрушение которых происходит при равенстве произведенной
внутренней работы Ан, необходимой для разрушения
Ан = кин АА, (9)
где кин - наибольшее число циклов нагружения элементов ВГ; АА - внутренняя работа, совершаемая за один цикл переменной нагрузки.
Вероятность безотказной работы зависит от величины остаточного запаса энергии Аоз, который можно еще израсходовать при периодических загрузках:
Аоз Ан - киАА
р (N) = ■' оз - н и
по этому имеем
Ан Ан
кПкИАА<Ап,
Е2 Е2
где Ан = АА = я—ки - коэффициент перегрузки, учитывающий
Е Е
изменение нагрузки; Е - модуль деформации; - действующая на элементы конструкции ВГ.
(10)
кшко к0кш
к„1 - коэффициент условий работы, учитывающий изменение нагрузки; к0 - коэффициент однородности конструкционных материалов, учитывающий изменение его механических свойств; Ен - нормативная нагрузка на элементы конструкции ВГ.
Зависимости (10) справедливы для установившегося режима работы ЭМС, условие конструкционной надежности ЭМС с учетом динамических процессов имеет следующий вид
к" р}<р}, по
2 2'Д К»1Ко
где коэффициент надежности (запаса) по конструкционному материалу
к3/2 ^ > кп=(12)
к,„к0 шдн
^дн _ наибольшее значение действующей нагрузки; тдн - математическое ожидание случайных величин действующих нагрузок, равное средней величине ^дср;
кт =1-Ру(0- (13)
Учитывая, Агин = ——, имеем ^нм
^нм^ ^нм^ тзя
Тогда из зависимости (11) получим:
к3/2 л[к*
= (15)
к к к к
Установлено, что случайная величина действующей нагрузки на элементы ВГ может подчиняться нормальному закону распределения или закону распределения Вейтбула - закону Релея.
Для законов распределения случайных величин нагрузок:
^нм(^н>™да) = 1-4нм, (1б)
18
На основании которого, в общем
К
н
k ■ К
кн 1 днд•
Условием реализуемости надёжности в этом случае является неравенство (11). Из диаграммы нагружения по Ани kо, и кн выбирается конструкционный материал для элементов ВГ.
Поскольку кин получается путём периодической нагрузки с частотой fN, то срок службы tN получим:
1п К
днд
!1п (АннбЕ Л
2 I п
1
1
-21п^ -21п^м; ^
1
Чнм
а решение относительно ^ с учётом днм =
%■ К 2
11 1 днд г +
——Е' ', получим
Аннб Е
tN
"нм
Чнм
(17)
Зависимости (9) - (17) устанавливают условия реализуемости надёжности элементов ВГ, определяемое свойствами и условиями работы их конструкционных материалов.
Условие реализуемости надёжности элементов ВГ, определяемое соответствием их параметров условиям эксплуатации Рут ) < Чнм, тогда
? Т
тттт^ г
дп^ос
Т
< Чнм.
он
Исходя из неравенств (17), функциональные параметры ВГ определяется на основе их соответствия условиям эксплуатации и обеспечения
требуемой величины Тон.
1
нм
куСсЧ
к.
с
удн
ку +1
(18)
где Сс - затраты на обеспечение надежности элементов ВГ; Судн - допу-стмые затраты (потери - ущерб) от отказа элементов ВГ: Судн = Сдпн¿дп,
где С ВГ
удн
дпн допустимые затраты в единицу времени от отказа элементов
Сд
С
дпн
дпс
ку
(19)
Логарифмируя выражение (18) и решая уравнение относительно
С
удн
с
куСо Чо у Судн С удн = к +1 , тогДа 'дп = С-• (2°)
ЧнМ Сдпн
Характер шм^нм tдп = f (ку), ТОнм = 1(Ч Чнм = 1(ку), име-
ет следующий вид (рисунок)
Характер изменения показателей надежности вибрационных грохотов: 1 - 'да = Ь (ку ); 2 - Тонм = /2 (Чнм )/ ^ - Чнм = /3 (ку )
Зависимости (9) - (20) оценивают надежность для многокритериальной оптимизации параметров ВГ на основе исследования их обобщенной математической модели.
На основе анализа результатов исследования и их обобщения определены исходные данные для расчета показателей надежности в таблице.
Результаты расчета показателей надежности вибрационного грохота
Чнм р 1 нм Х нм' 1/ч ' ч 'им ' ^ Т ч Тонм' ^ ' ч 'дп' ^ кгнм
0,0088 0,9912 0,0024 13,8 416,7 1,65 0,9961
к тинм Ру (' ) к п кн кт ко
0,0088 0,9912 1,45-1,7 1,53-1,96 0,9952 1,65
Состоит в установлении зависимостей для определения оптимальных параметров ВГ на основе обеспечения надежности его работы, направленных на достижение требуемого уровня повышения эффективности управления, безопасности движения.
Список литературы
1. В.А. Острейковский. Теория надежности М: Высшая школа, 2003.
20
457 с.
2. А.С. Проников. М.: Параметрический надежность машин, 2002.
559 с.
3. Конструкции грохотов зарубежных фирм. Обзорная информация. 2-75-16. М.: Нииинформтяжмаш, 1975. 45 с.
4. Ключев В.И., Терехов В.М. Электропривод и автоматизация общепромышленных механизмов. М.: Энергия, 1980. 360 с
Do Nhu Y
METHODS OF CALCULATING AND ASSESSING THE RELIABILITY OF VIBRATING SCREENS
In this paper, the reliability of vibrating screens is determined and its dependences on the technical coefficient.
Key words: vibrating screens, the reliability, the technical coefficient.
Получено 20.11.12
УДК 669.017
Н.В. Мельниченко, канд. техн. наук, доц., (4872) 356740
(Россия, Тула, ТулГУ),
А.Н. Захаров, студент, (4872) 356740
(Россия, Тула, ТулГУ),
К.В. Демкин, студент, (4872) 356740
(Россия, Тула, ТулГУ),
О.И. Ляльков, студент, (4872) 356740
(Россия, Тула, ТулГУ)
СВОЙСТВА НИЗКОУГЛЕРОДИСТОЙ БЕЙНИТНОЙ СТАЛИ
Приводятся особенности структурообразования по сечению образца и механические свойства стали в различном структурном состоянии. Ключевые слова: структура, бейнит, свойства.
Высокие свойства стали с бейнитной структурой получают при большой скорости распада аустенита. Время максимальной устойчивости аустенита увеличивается с повышением степени легированности стали. Для легирования используют карбидообразующие элементы Мп, Сг, Мо, W, V. После промежуточного превращения в легированных сталях наблюдается повышенное количество остаточного аустенита [1,2].
