鉆探機械可靠性的要點分析

摘#8195;要性能指標對機械來說是很重要的一項，但是要想充分的發(fā)揮性能，可靠性是不可缺少的，所以對于機械而言，可靠性是重中之重，本文從可靠性基本概念、鉆探機械常見故障原因分析和鉆探機械可靠性的設計方法三個方面進行了探討。

關(guān)鍵詞鉆探機械；可靠性

中圖分類號P634.3文獻標識碼A文章編號1673-9671-(2012)041-0128-01

1可靠性基本概念

可靠性指的是產(chǎn)品在規(guī)定的時間及條件下完成規(guī)定功能的能力。所謂規(guī)定的時間指的是工作小時數(shù)、工作轉(zhuǎn)數(shù)或行駛里程數(shù)等，而規(guī)定的條件指的是產(chǎn)品工作的溫度、濕度、PH值等。在不同的工作環(huán)境下，由于多種多樣的磨損、老化、腐蝕等現(xiàn)象的存在，產(chǎn)品很難永久保持其技術(shù)狀態(tài)不變，尤其是對于鉆探機械來說，其工作環(huán)境非常復雜，機械能否在復雜的環(huán)境下順利完成作業(yè)就成為了鉆探機械產(chǎn)品可靠性的最重要的指標。所謂規(guī)定的功能，指的是產(chǎn)品的技術(shù)指標和要求及完成某種操作的能力。

傳統(tǒng)的質(zhì)量控制，只要產(chǎn)品通過相關(guān)的測試，產(chǎn)品就被認定為合格的。但是這樣合格的產(chǎn)品，在實際運行中，卻往往并不可靠，并不穩(wěn)定，隨著運行時間的增長，產(chǎn)品有可能會出現(xiàn)各種故障，導致設備不能正常運轉(zhuǎn)。而目前隨著機械自動化程度的不斷提高，客觀上需要機械設備具有更高的可靠性，要求能夠在故障發(fā)生前就能夠有效地預測其發(fā)生發(fā)展的趨勢。對機械產(chǎn)品進行可靠性設計是必然的趨勢。

2鉆探機械常見故障原因分析

機械故障指的是機械的某一結(jié)構(gòu)、零件的尺寸、性狀或性能發(fā)生改變，導致完全不能或部分不能執(zhí)行預期的功能。常見的機械故障主要有破斷性故障、變形類故障、腐蝕摩擦類故障、失效型故障以及系統(tǒng)故障等。而對于鉆探機械來說，常見的故障主要有破斷性故障和腐蝕摩擦類故障，這兩類故障經(jīng)常發(fā)生，導致不能正常作業(yè)和操作。就其原因，主要有如下幾點。

1）從設計的角度來說，材料選取不當，熱處理及尺寸不當，系統(tǒng)設計不合理均會導致此類故障的發(fā)生。如果選取的材料強度不能達到預定的要求，那么在操作中，面對復雜的環(huán)境，必然容易發(fā)生損毀。同樣，如果某一個零件尺寸偏大，那么勢必會對其他零件造成磨損，甚至影響整個系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，而如果尺寸偏小，又必然會導致其所能承受的應力范圍偏小，當面臨預定的應力時，發(fā)生損毀就成為必然的了。

2）從制造的角度來說，制造工藝或安裝不符合規(guī)定要求，也會導致機械故障的發(fā)生。譬如零件加工環(huán)節(jié)，光滑度不符合要求，那么在實際使用中就會加大磨損，導致零件尺寸過早的變小，從而導致零件不能承受較大應力，同時由于光滑度不足，在使用過程中還會產(chǎn)生巨大的熱量，導致構(gòu)件發(fā)生疲勞反應，甚至引起整個系統(tǒng)不能正常運行。

3）從使用的角度來說，不當操作，不注重維護保養(yǎng)也是重要原因。譬如，鉆探機械在使用過后，由于鉆探機械的操作環(huán)境相對比較復雜，有的環(huán)境呈酸性，那么在使用過后就必須要做好保養(yǎng)工作，如不按照規(guī)定要求做好保養(yǎng)工作，那么相關(guān)零件就會發(fā)生銹蝕，進而影響性能。

3鉆探機械可靠性的設計方法

機械的可靠性設計可分為定性和定量兩大類。前者側(cè)重于對故障進行模擬分析，采取針對性措施使得產(chǎn)品達到可靠的目的，而后者側(cè)重于對零件的強度分布和應力分布做復雜的計算，建立極限函數(shù)，從而設計出滿足需要的產(chǎn)品。由于機械產(chǎn)品所面臨的環(huán)境復雜多樣，各種參數(shù)的選取比較困難，因此，在實際中常用的是定性的設計方法。

1）預防故障設計。對于屬于串聯(lián)系統(tǒng)的機械產(chǎn)品來說，由于任何一部分的失效都會導致整個系統(tǒng)的失效，因此，為了提高整機的可靠性，必須要控制好每個零部件的質(zhì)量，要選用經(jīng)過分析驗證的可靠性高的零部件或標準件，要盡可能采用成熟的設計

方案。

2）簡化設計。通常說來，越是簡單的結(jié)構(gòu)，其應力也越簡單可控。因此對于機械來說，應在滿足功能需要的前提下，力求使得結(jié)構(gòu)簡單，這一點對于鉆探機械來說尤為重要。

3）安全裕度設計。安全裕度設計是一種使零件的使用應力低于其額定應力的設計方法。工程實踐表明機械零件在等于或大于其額定承載力下運行，極容易發(fā)生疲勞反應，而如果低于額定承載力下運行，故障率很低，可靠性較高。因此，當機械零部件的荷載應力不確定的時候，可以采用提高平均強度，降低平均應力的方法來提高可靠性。

4）耐環(huán)境設計。耐環(huán)境設計是在設計時就考慮產(chǎn)品在整個壽命周期內(nèi)可能遇到的各種環(huán)境影響，如產(chǎn)品在裝配、運輸過程中的沖擊、振動，貯存時的溫度、濕度，使用時的氣候、沙塵、振動等影響。對于鉆探機械來說，主要考慮使用時所面臨的各種惡劣環(huán)境，如酸堿度、溫度、濕度以及振動，采取有效措施，提高零部件本身的耐環(huán)境能力。

5）健壯設計。健壯設計中最具代表性的方法是日本田口玄一博士創(chuàng)立的田口方法，即一個產(chǎn)品的設計應由系統(tǒng)設計、參數(shù)設計和容差設計的三次設計來完成，這是一種在設計過程中充分考慮影響其可靠性的內(nèi)外干擾而進行的一種優(yōu)化設計。在航天領域和軍工產(chǎn)品中，這種方法應用較多，在鉆探機械產(chǎn)品的設計中，也經(jīng)常采用這種方法。

4結(jié)束語

鉆探機械由于工作環(huán)境復雜多變，應力變化也非常復雜。因此，對鉆探機械的可靠性設計，必須要充分研究其失效機理，在此基礎上進行定性設計，使得產(chǎn)品滿足功能需要，提高產(chǎn)品的可靠性。

參考文獻

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