Повышение надежности подъёмно-транспортных машин Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Судаков Сергей Павлович, канд. техн. наук, доц., pmdm@tsu. tula.ru Россия, Тула, Тульский государственный университет,

Лопа Игорь Васильевич, д-р техн. наук, проф., pmdm@,tsu.tula.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,

Ефимова Анна Игоревна, асп., pmdm@tsu. tula.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет

ASSESSMENT OF LONGITUDINAL STABILITY CONIC SECTIONS OF THE CLOSURES OF THE PIPELINES

S.P. Sudakov, I. V. Lopa, A.I. Efimova

Simulated loading conic sections of the gates, leading to the loss of longitudinal stability. The solution is constructed by the method of successive approximations. The second approach gives the convergence of the solution. Formulas for estimating the longitudinal stability of the conic sections of the closures of the pipelines.

Key words: loading, conic sections, longitudinal stability, closures of the pipelines.

Sudakov Sergej Pavlovich, candidate of technical Sciences, associate Professor, pmdm@tsu. tula. ru, Russia, Tula, Tula state University,

Lopa Igor Vasil'evich, doctor of technical Sciences, Professor, [email protected] Russia, Tula, Tula state University,

Efimova Anna Igorevna, postgraduate, pmdm@,tsu. tula.ru, Russia, Tula, Tula state University

УДК 621.86: 621.333.4

ПОВЫШЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ ПОДЪЁМНО-ТРАНСПОРТНЫХ МАШИН

Н.Ч. Хай

В статье приведен структурный метод повышения надежности путем параллельного соединения элементов является структурным резервированием. И в статье тоже приведен принцип резервирования в системе рекуперации в подъемно-транспортных машинах (ПТМ).

Ключевые слова: резервирование, резерв, надежность системы.

Резерв — совокупность дополнительных средств и (или) возможностей, используемых для резервирования.

Резервирование — применение дополнительных средств и (или) возможностей для сохранения работоспособного состояния объекта при отказе одного или нескольких его элементов.

Классификация структурного резервирования по ряду признаков приведена на рис. 1.

Рис. 1: Классификация резервирования

Уровень структурного резервирования может быть самым разным: различают общее и раздельное резервирования. Общим называется резервирование, при котором резервируется объект в целом (рис. 2, б, в). При раздельном резервируются отдельные элементы объекта (детали, узлы, блоки, агрегаты) (рис. 2, г, д). Используется также сочетание общего и раздельного резервирования - смешанное резервирование. Раздельное резервирование гораздо эффективнее общего, при этом эффективность повышается при снижении уровня резервирования, т. е. чем меньшая часть объекта резервируется как единое целое, тем больше вероятность безотказной работы объекта.

Постоянное структурное резервирование - резервирование, при котором резервные элементы функционируют наравне с основными в течение всего времени работы и находятся в одинаковом с ними режиме. Постоянное резервирование часто применяется в ПТМ, например два тормоза в механизме подъема литейного крана, подвеска кабины лифта на нескольких канатах.

Вероятность отказа системы при постоянном резервировании определяется как вероятность отказа при параллельном соединении элементов по теореме умножения вероятностей независимых событий произведением вероятностей отказа ее элементов по формуле:

п

Fc (t) = ^(t)Р2(I)...Fi(I)...^(I) = П ^(t) (1)

I = 1

где п - число параллельно соединенных элементов; ^(г) - вероятность отказа 1-го элемента системы.

Рис. 2: Структурные схемы различных видов резервирования

При равнонадежных элементах, что обычно имеет место на практике, ^ (г) = F (г) и формула (1) примет вид

(г) = ¥п (г). (2)

Из этой формулы видно, что параллельное соединение элементов является весьма эффективным средством повышения надежности объекта.

Структурное резервирование замещением - резервирование, при котором функции основного элемента передаются резерву только после отказа основного элемента. Передача функций резервному элементу может производиться вручную или автоматически.

Основной и резервные элементы можно рассматривать как единую систему, в которой допускается несколько отказов до того, как она прекратит выполнение своих функций. Поэтому вероятность отказа системы, содержащей п одинаковых элементов, из которых один основной и п -1 резервных, при экспоненциальном распределении отказов в периоде нормальной эксплуатации определяется по формуле Пуассона:

?с (г) = ехр(-1), (3)

с п!

где 1 - интенсивность (опасность) отказов.

Экспоненциальную функцию Р(г) = е 1 разложим в ряд Мак-лорена:

Я2

P(t ) = 1 -Я +—t2 2!

Я 3 —t +...

3!

(4)

и отбросим нелинейные члены, тогда

P(t) = еЯ » 1 -Я. (5)

При высоконадежных элементах It мало, exp(-lt)»1 и по формуле (5) Я »F(t) тогда

F . ЯУ.О). (6)

n! n !

Из формул (2) и (6) следует, что вероятность отказа при резервировании замещением в п ! раз меньше, чем при постоянном резервировании, так как резервные элементы не находятся под нагрузкой. Формула (6) справедлива только при условии надежной передачи функций резервному элементу. Если передача функций недостаточно надежна, то выигрыш может быть легко утерян.

Эффективность разных способов структурного резервирования рассмотрим на системе из четырех последовательно соединенных элементов с вероятностью безотказной работы каждого Р^)=0,9 и вероятностью отказа F(t)=0,l.

Система без резервирования (рис. 2, а) :

Pc (t ) = p 4(t ) = 0,94 = 0,66 ;

Fc (t ) = 1 - Pc (t ) = 1 - 0,66 = 0,34

Общее постоянное резервирование системы (рис. 2, б ):

Fp.c (t ) = Fc2(t ) = 0,342 = 0,12

Ppc (t) = 1 - Fp.c (t) = 1 - Fc\t) = 1 - 0,342 = 0,88.

Общее резервирование системы замещением при надежном переключении (рис. 2, в ) :

F-, (t ) =

Fc2(t ) 0,342

= 0,66; Pp.c (t ) = 1 - Fp.c (t ) = 1

Fc2(t )

1

0,342

0,94.

р.с V х 2! 2! 7 у р-с 4 у 2! 2!

Раздельное постоянное резервирование каждого элемента сис -темы (рис. 2, г)

Рр, (I) = [1 - Р 2(1 )]4 = [1 - 0,12 ]4 = 0,96 Рр,(I) = 1 - Рр,(I) = 1 - 0,96 = 0,04

Раздельное резервирование замещением каждого элемента системы (рис. 2, д):

Pp.c (t) =

Fp.c 2(t X

2!

4 "1 0,12 "

2!

Fp.c (t ) = 1 - Pp.c (t ) = 1 - 0,98

p.c'

= 0,98 0,22

4

1

Пример наглядно показывает, что раздельное резервирование намного эффективнее общего, а резервирование замещением при надежном переключении эффективнее постоянного.

Список литературы

1. Брауде В. И., Семенов Л.Н. Надежность подъемно-

транспортных машин 1986. Мягкая обложка. 184 с. 2. Кацман М.М., Электрический привод. Издательство: Академия Год: 2011 Страниц: 384с.

3. Ключев В.И., (2001) Теория электропривода: учеб. для вузов.

Нгуен Чонг Хай, асп., tronghai0321@gmail. com, Тула, Тульский государственный университет

IMPROVING THE RELIABILITY OF MATERIAL HANDLING MACHINES

N.T. Hai

The article describes a method for increasing the structural reliability by parallel connection of elements is a structural redundancy. And the article also shows the principle of redundancy in the system recovery in industrial machines.

Key words: backup, reserve, system reliability.

Nguyen Trong Hai, postgraduate, tronghai0321@gmail. com, Tula, Tula State University

УДК 621.646

АНАЛИЗ ПРИЧИН НАРУШЕНИЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ЭЛЕКТРОПРИВОДНОЙ ЗАПОРНОЙ АРМАТУРЫ

Е.В. Плахотникова, Т. А. Елисеева

В статье, проведен анализ основных причин нарушения работоспособности электроприводной запорной арматуры. Осуществлена систематизация причин путем их расслоения по отказам запорной арматуры и отказам электропривода, а также оценка их значимости на основе метода экспертных оценок.

Ключевые слова: работоспособность, безопасность, надежность, отказ, электроприводная запорная арматура.

Вопросу надежности и безопасности трубопроводной арматуры посвящен ряд исследований [1, 2, 3]. Причиной высокого интереса к обозначенной теме является непосредственная взаимосвязь качества электропри-

352