Актуальность расчета надежности соединений с натягом вызывается большим рассеянием: натягов, образуемых как разность двух больших близких размеров – диаметров вала и отверстия; коэффициентов трения, зависящих от многих факторов – состояния поверхности, оксидных пленок, случайного попадания масла, а также внешних нагрузок.

Закон распределения случайной величины определяют в следующем порядке.

Исходные данные: общая продолжительность испытания оборудования tΣ ; общее число контролируемых экземпляров оборудования N; число образцов n, отказавших за время испытаний; время работы отдельных образцов до отказа t1; t2;…; tn .

1. Общее время испытаний tΣ разбивается на R интервалов.

2. Для каждого интервала определяют: Δti — продолжительность интервала; ni—число отказавших образцов в каждом интервале; φi(t)=ni/NΔt— оценку плотности распределения отказов в каждом интервале; λi(t)=ni/(N-ni-1)Δt- оценку интенсивности отказов; Pi(t)=φi(t)/λi(t)—оценку вероятности безотказной работы в интервале Δti.

для каждого изделия целесообразно установление нормируемых значе-

ний показателей надежности на основе технико-экономического анализа. Ос-

новным критерием оптимальности определения нормативов безотказности яв-

ляется экономическая эффективность. Исключение составляет группа нефте-

промыслового оборудования, отказы которого угрожают безопасности персо-

нала. В табл. 4.3 приведен пример нормирования вероятности безотказной ра-

боты бурового оборудования в зависимости от классов его надежности [11].

Прогнозирование надежности оборудования осуществляется на стадиях разработки технического предложения, эскизного и технического проектов.
Исходная информация:
1) конструкторская документация для соответствующих стадий разработки;
2) статистические данные о надежности изделий-аналогов в эксплуатации;
3) результаты испытаний, включающие сведения о нагруженности деталей и сборочных единиц;
4) сведения об условиях эксплуатации геолого-технических, природноклиматических, организационных и т. д.

Буровые и нефтепромысловые машины и оборудование при прогнозировании их надежности рассматриваются как сложные системы, состоящие из функционально связанных элементов – деталей и сборочных единиц.

Сложные системы могут быть соединены между собой последовательно (А),параллельно (с резервированием) (Б) или иметь смешанное соединение (В)

1. Валы могут при работе иметь несколько опасных зон, разнесенных

по их длине. Основные нагрузки валов – моменты вращения от установлен-

ных на них зубчатых колес, цепных звездочек, шкивов, муфт. Для валов

барабанов лебедок еще учитывается в качестве нагрузки натяжение каната

(от допускаемой нагрузки на крюке веса подвижных частей талевого меха-

низма).

Экспоненциальный (показательный) закон. В основном периоде эксплуатации (период II, рис. 4.1) отказы происходят от случайных факторов (попадание посторонних предметов, сочетание внешних факторов и др.) и носят внезапный характер. Время же проявления отказа не связано с преды-

дущей наработкой изделия. Интенсивность отказов для этого периода может быть принята величиной постоянной (рис. 4.2, а).

К показателям безотказности относятся:

вероятность безотказной работы Р(t) – вероятность того, что в пределах

заданной наработки отказ не возникнет;

средняя наработка до отказа Тср – математическое ожидание наработки

до отказа невосстанавливаемого изделия. Наработка – продолжительность

или объем выполненной работы;

средняя наработка на отказ То – отношение наработки восстанавливае-

мого отказа к математическому ожиданию числа его отказов в течение этой

наработки;

Значительная часть бурового и нефтепромыслового оборудования ра-

ботает в условиях нестационарного режима нагружения, испытывая пере-

менные во времени циклы напряжений (нагрузок). Поэтому при конструиро-

вании основных видов рассматриваемого оборудования выполняются расче-

ты их деталей на выносливость. При расчетах используются следующие обо-

значения:

циклы действующих нагрузок:

симметричный – с напряжением от – σmax до +σmax;

пульсирующий – с напряжением от σ = 0 до σmax;

асимметричный – общий случай с напряжениями m a .

При симметричном цикле R = –1; при пульсирующем R = 0; при асим-

метричном знакопеременном асимметричном цикле 1 R  1 , при знакопо-

стоянном асимметричном цикле 0 R1.

Среднее напряжение цикла max min

Амплитуда цикла max min

Размах колебаний напряжений цикла – величина 2σа.

Коэффициент асимметрии цикла min

Предел неограниченной выносливости σR или (σR)∞ – максимальное на-

пряжение, при котором не происходит усталостное разрушение при беско-

нечном числе циклов нагружения.

Отказы различают:

по характеру проявления и развития:

внезапные (от перегрузок, заедания и т. д.);

из-за старения изоляции, усталостные разрушения);

постепенные (из-за износа, старения, коррозии, залипания);

по причинам возникновения:

конструктивные, технологические и эксплуатационные;

по физической природе:

связанные с разрушением деталей объемным и поверхностным (полом-

ки, выкрашивание, износ, коррозия);

не связанные с разрушением (засорение каналов подачи и отвода топ-

лива, смазки, рабочей жидкости, ослабление соединений, загрязнение кон-

тактов и т. д.);

по последствиям:

К показателям безотказности относятся:

вероятность безотказной работы Р(t) – вероятность того, что в пределах

заданной наработки отказ не возникнет;

средняя наработка до отказа Тср – математическое ожидание наработки

до отказа невосстанавливаемого изделия. Наработка – продолжительность

или объем выполненной работы;

средняя наработка на отказ То – отношение наработки восстанавливае-

мого отказа к математическому ожиданию числа его отказов в течение этой

наработки;

интенсивность отказов  – показатель надежности невосстанавливае-

мых изделий, равный отношению среднего числа отказов в единицу времени

(или наработки в других единицах) объектов к числу объектов, оставшихся

работоспособными;