鉆探機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)的合理性若干研究及分析

范岳柏

（湖南省地勘局探礦機(jī)械研制中心，湖南 長沙 410100）

我國工業(yè)機(jī)械在進(jìn)步與發(fā)展的過程中，其機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)與零件設(shè)計(jì)都是運(yùn)用較高安全性的算法對其進(jìn)行計(jì)算，保障其運(yùn)用的安全系數(shù)，其中最為主要的就是針對其合理性進(jìn)行分析，在對于鉆探機(jī)械涉筆的設(shè)計(jì)過程中，首先要考慮的就是其可靠性與合理性，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該結(jié)合其設(shè)計(jì)設(shè)備運(yùn)用的極限，還要對其承載力與受力面等相關(guān)問題細(xì)致探究，能夠保障其機(jī)械運(yùn)行中的安全與合理，提高其工作效率的同時，保障其施工安全。我國現(xiàn)階段的鉆探機(jī)械設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，應(yīng)該更為注重其系統(tǒng)運(yùn)行的合理性，融入現(xiàn)今的科學(xué)設(shè)計(jì)理念，避免其機(jī)械設(shè)備在運(yùn)行中出現(xiàn)故障，影響開采等工作，真正實(shí)現(xiàn)高技術(shù)的鉆探工作水平。

1 可靠性的概念和可靠性設(shè)計(jì)的意義

1.1 可靠性概念

可靠性概念是機(jī)械產(chǎn)品首先需要保障的內(nèi)容，需要按照我國機(jī)械設(shè)計(jì)與使用可靠性標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行參考，根據(jù)設(shè)備在不同的情況下其工作效率與工作狀態(tài)。按照機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行時間、工作效率、循環(huán)次數(shù)等等進(jìn)行細(xì)致分析，機(jī)械設(shè)備在運(yùn)行與長期工作使用的情況下會出現(xiàn)磨損與老化等現(xiàn)象，其生產(chǎn)也不能始終保持高效與穩(wěn)定，故此，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的過程中要首先確保其可靠性，提高設(shè)備運(yùn)行的使用性能?？梢詮囊韵聨c(diǎn)開展工作。其一：檢驗(yàn)產(chǎn)品是否符合國家要求的規(guī)定與功能，規(guī)定功能主要是針對國家相關(guān)的管理?xiàng)l例與使用標(biāo)注要求能否達(dá)到，對其使用性能與技術(shù)水平的要求，設(shè)計(jì)完成后需要對產(chǎn)品的性能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測試，只有其測試結(jié)果達(dá)到要求的標(biāo)準(zhǔn)才能保障其使用的可靠性。如若測試的過程中發(fā)生故障或者測試結(jié)果達(dá)不到要求，就需要對設(shè)計(jì)過程進(jìn)行優(yōu)化與調(diào)整，將其測試結(jié)果提高，從而保障設(shè)備的使用性能與可靠性。其二：要對其產(chǎn)品的能力進(jìn)行調(diào)整與提高，產(chǎn)品的能力主要是針對其能否在規(guī)定時間內(nèi)完成對其生產(chǎn)的要求，在其生產(chǎn)使用的過程中如若出現(xiàn)運(yùn)行故障等問題，其能力就達(dá)不到要求的水平，以其發(fā)生故障的概率作為衡量其生產(chǎn)能力的標(biāo)準(zhǔn)。

1.2 研究鉆探機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)合理性的意義

現(xiàn)今我國鉆探機(jī)械設(shè)備的可靠性設(shè)計(jì)能夠有效提高機(jī)械設(shè)備運(yùn)行中的穩(wěn)定性與其運(yùn)行效率，在其運(yùn)輸期間也要保持良好的使用狀態(tài)。設(shè)備只有滿足可靠性設(shè)計(jì)和合理性要求，才能保障其在使用中發(fā)揮最大的性能，對此，機(jī)械設(shè)備的可靠性是衡量機(jī)械設(shè)備運(yùn)行是否穩(wěn)定、高效的重要因素，可靠性對其產(chǎn)品設(shè)計(jì)極為重要。對鉆探機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)合理性意義進(jìn)行探究，確保其設(shè)計(jì)的機(jī)械零件能夠在規(guī)定時間內(nèi)高質(zhì)量完成生產(chǎn)，且保障其零件的使用性能，現(xiàn)今可靠性設(shè)計(jì)的分析已經(jīng)逐漸在機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域廣泛運(yùn)用，更是保障其設(shè)計(jì)方案實(shí)效性的方法之一。重點(diǎn)研究可靠性設(shè)計(jì)分析極為重要，更具有不一樣的價值與意義，能夠保障其機(jī)械設(shè)備運(yùn)行使用的安全，還能夠保障其運(yùn)行的可靠性，更利于提高其安全運(yùn)行效率。設(shè)備運(yùn)行的安全性主要是設(shè)備在運(yùn)行或者生產(chǎn)的過程中，其運(yùn)輸、安裝、維修等作業(yè)都能夠保障技術(shù)人員的人身安全。產(chǎn)品設(shè)計(jì)的過程中首先應(yīng)該考慮其可靠性和安全性，保障安全才能有效生產(chǎn)，更能夠提高其運(yùn)行效率。

2 鉆探機(jī)械常見故障原因分析

鉆探工程施工中最為常用的設(shè)備就是鉆探機(jī)械設(shè)備，其機(jī)械運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性會直接影響其工程的施工安全與施工效率。機(jī)械設(shè)備在運(yùn)行使用的過程中，當(dāng)其設(shè)備的某一零件，或者零件出現(xiàn)磨損、破損等現(xiàn)象都會影響其使用性能，還會導(dǎo)致設(shè)備不能執(zhí)行與其設(shè)定的制定，其功能發(fā)揮受到嚴(yán)重的影響。鉆探機(jī)械設(shè)備在使用中常見故障原因較多，其中破斷、零件磨損、變形等等都會影響其運(yùn)行效率。鉆探機(jī)械設(shè)備體積較大，其運(yùn)行過程中系統(tǒng)較為繁瑣，且使用效率較高，機(jī)械設(shè)備經(jīng)常會出現(xiàn)各種故障影響其施工質(zhì)量與使用效率，破斷和腐蝕摩擦類故障較為常見，且會直接導(dǎo)致機(jī)械設(shè)備停止運(yùn)行，還會對技術(shù)人員造成一定的人身傷害與安全隱患，以下內(nèi)容具體分析其故障的原因。

圖1 鉆探機(jī)械設(shè)備示意圖

2.1 設(shè)計(jì)方面的問題

其產(chǎn)生故障的原因有很大程度是因?yàn)樵O(shè)計(jì)方面發(fā)生問題，鉆探機(jī)械設(shè)備在設(shè)計(jì)的過程中，其設(shè)計(jì)材料選擇不合理，熱處理的尺寸與技術(shù)水平達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求，系統(tǒng)設(shè)計(jì)不科學(xué)都會導(dǎo)致其運(yùn)行中出現(xiàn)故障，設(shè)備的材料質(zhì)量強(qiáng)度要得到保障，在其運(yùn)行過程中才能避免出現(xiàn)故障、破裂等問題。尺寸與技術(shù)水平達(dá)不到要求會導(dǎo)致一個零件對周圍零件運(yùn)行產(chǎn)生影響，導(dǎo)致其他零件也會出現(xiàn)破損的現(xiàn)象，會直接影響系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定，不能高效完成運(yùn)行施工。

2.2 制造工藝方面的問題

制作工業(yè)會直接影響鉆探機(jī)械設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定與安全，制造工藝直接決定機(jī)械運(yùn)行的性能，其制造工藝水平達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求，機(jī)械設(shè)備在運(yùn)行的過程中就會發(fā)生故障。例如在加工零件的過程中，零件表面粗糙、尺寸達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求等等。機(jī)械設(shè)備在運(yùn)行過程中會增加零件的磨損情況，最終會因?yàn)榱慵p嚴(yán)重不能承受其運(yùn)行的壓力而出現(xiàn)故障，停止運(yùn)行與工作，影響其工作效率。零件表面粗糙會導(dǎo)致設(shè)備的運(yùn)行過程中過度摩擦，產(chǎn)生熱能影響其系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定與安全。

2.3 使用方面的問題

鉆探機(jī)械設(shè)備的操作人員要具備一定的專業(yè)知識，還要對其正規(guī)操作流程進(jìn)行了解，保障其操作水平才能提高其運(yùn)行的穩(wěn)定與安全。鉆探機(jī)械設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性與操作人員的操作水平有直接的關(guān)系。另外，技術(shù)操作人員還要定期對機(jī)械設(shè)備進(jìn)行檢查與維修，將磨損的零件及時進(jìn)行更換，保障其設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定。

3 提高機(jī)械可靠性的設(shè)計(jì)方法

要想提高機(jī)械設(shè)備可靠性設(shè)計(jì)的方法可以從兩方面開展，一方面是機(jī)械設(shè)備的機(jī)構(gòu)，另一方面是其結(jié)構(gòu)。機(jī)械機(jī)構(gòu)可靠性的提升方法主要是研究其運(yùn)行中因?yàn)檫\(yùn)動學(xué)等方面的原因引起的運(yùn)行故障，結(jié)構(gòu)主要是針對其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度以及運(yùn)行中出現(xiàn)的磨損、零件破損等現(xiàn)象。提高其可靠性設(shè)計(jì)主要是要提高兩方面，其一為定性，其二為定量。定性主要是針對機(jī)械設(shè)備運(yùn)行中出現(xiàn)的故障進(jìn)行細(xì)致分析，并制定有效的應(yīng)對措施，將其應(yīng)對措施落實(shí)到產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，定量主要是針對機(jī)械運(yùn)行強(qiáng)度設(shè)計(jì)內(nèi)容為參數(shù)，提高其狀態(tài)的穩(wěn)定與極限狀態(tài)的運(yùn)行設(shè)計(jì)內(nèi)容，其設(shè)計(jì)方法可以有以下多種，第一點(diǎn)，提前預(yù)防故障問題，鉆探機(jī)械設(shè)備運(yùn)行過程中，其系統(tǒng)之間有很強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性，在設(shè)計(jì)的過程中應(yīng)該將其進(jìn)行串聯(lián)，提高其統(tǒng)一性與規(guī)范性，嚴(yán)格控制各個部位的零件質(zhì)量，從而預(yù)防其運(yùn)行中出現(xiàn)故障。第二點(diǎn)，簡化其設(shè)計(jì)方法，在設(shè)計(jì)的過程中，設(shè)計(jì)人員按照其使用要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，在滿足其基礎(chǔ)之上盡量簡化零件的運(yùn)用，保障系統(tǒng)運(yùn)行的簡單，更利于提高其可靠性。第三點(diǎn)，余度設(shè)計(jì)，其設(shè)計(jì)的主要原因就是保障機(jī)械設(shè)備在運(yùn)行中出現(xiàn)故障也能夠正常運(yùn)行，設(shè)計(jì)人員要充分重視其設(shè)計(jì)方法，對機(jī)械設(shè)備運(yùn)行的功能設(shè)計(jì)完成后還要對其進(jìn)行備件設(shè)計(jì)，確保其出現(xiàn)故障之后，其他零件的設(shè)計(jì)能夠保持機(jī)械設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)。第四點(diǎn)，提高環(huán)境實(shí)用性設(shè)計(jì)，環(huán)境能夠直接影響設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定與效率，在其設(shè)計(jì)的過程中，設(shè)計(jì)人員要考慮惡劣環(huán)境對設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性與使用年限的影響，對于外界的溫度、沖擊等等都要做好實(shí)驗(yàn)，保障機(jī)械設(shè)備的穩(wěn)定性與高強(qiáng)度運(yùn)行效率。

4 結(jié)語

機(jī)械產(chǎn)品逐漸被更多行業(yè)所運(yùn)行，其可靠性為設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，設(shè)計(jì)單位與設(shè)計(jì)人員要充分重視提高機(jī)械產(chǎn)品的可靠性，避免其在使用中經(jīng)常出現(xiàn)故障等問題，影響其運(yùn)行效率與工作質(zhì)量。設(shè)計(jì)之前要對其使用要求與參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行充分掌握，合理設(shè)計(jì)提高其運(yùn)行的穩(wěn)定和安全。