機(jī)械設(shè)備運(yùn)行可靠性評(píng)估的發(fā)展與思考

劉津梁

摘要：在世界范圍內(nèi)，我國(guó)的機(jī)械制造水平雖然與強(qiáng)國(guó)之間存在著一定的差距，不過隨著相關(guān)領(lǐng)域和發(fā)展和技藝的提升，這種差距被逐漸縮小。本文主要圍繞機(jī)械制造和機(jī)械設(shè)備運(yùn)行可靠性評(píng)估的發(fā)展展開，并從更深層次對(duì)其進(jìn)行研究，以期對(duì)我國(guó)機(jī)械領(lǐng)域發(fā)展提供參考意見。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)備;運(yùn)行;評(píng)估;發(fā)展

引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和社會(huì)的不斷進(jìn)步，我國(guó)的機(jī)械設(shè)備制造也進(jìn)入了一個(gè)嶄新的發(fā)展階段，并在該領(lǐng)域取得了一些較為矚目的科研成果，但是由于我國(guó)的實(shí)際情況，導(dǎo)致我國(guó)在機(jī)械設(shè)備制造領(lǐng)域的起步較晚，機(jī)械設(shè)備的可靠性和國(guó)外相比仍存在一定的差距，所以這就需要機(jī)械設(shè)計(jì)部門加強(qiáng)機(jī)械設(shè)備運(yùn)行的可靠性評(píng)估，全面提升機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)可靠性、制造可靠性以及運(yùn)行可靠性。

一、機(jī)械設(shè)備運(yùn)行可靠性評(píng)估的意義及現(xiàn)狀

我國(guó)在上世紀(jì)80年代制定出機(jī)械設(shè)備運(yùn)行可靠性評(píng)估相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，并且各大高等院校也投入大量的人力物力，投入到機(jī)械設(shè)備評(píng)估的研究和部署當(dāng)中，而一些國(guó)內(nèi)的工業(yè)部門更是將其評(píng)估放在首要位置，經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，雖然我國(guó)的工業(yè)部門對(duì)其仍是十分重視，然而各大高校在可靠性評(píng)估研究方面的學(xué)術(shù)成果仍是強(qiáng)差人意，現(xiàn)在的評(píng)價(jià)狀況不容樂觀，此發(fā)展趨勢(shì)之下，機(jī)械設(shè)備運(yùn)行可靠性評(píng)估研究亟待找出新的發(fā)展方向。

國(guó)內(nèi)對(duì)于機(jī)械設(shè)備運(yùn)行可靠性評(píng)估的研究起步較晚，最早的記錄還局限于一些期刊對(duì)機(jī)械設(shè)備運(yùn)行可靠性評(píng)估結(jié)果，但是國(guó)內(nèi)部分專業(yè)充分意識(shí)到了可靠性評(píng)估的重要性，迅速針對(duì)機(jī)械設(shè)備運(yùn)行可靠性評(píng)估進(jìn)行全面研究，從定義評(píng)估規(guī)范流程，到制定工作綱領(lǐng)和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，并開展全國(guó)性的機(jī)械可靠性評(píng)估有關(guān)的學(xué)術(shù)探討，且還包括了動(dòng)態(tài)建模和故障分析等專業(yè)性較強(qiáng)的課題研究和學(xué)術(shù)成果分享，這對(duì)于我國(guó)機(jī)械設(shè)備運(yùn)行可靠性評(píng)估有著重大意義。

二、機(jī)械設(shè)備可靠性評(píng)價(jià)存在的問題

設(shè)備是失效分布只是一種有限假設(shè)，即使在大樣本數(shù)據(jù)之下，仍然難以評(píng)估其失效分布。對(duì)于某臺(tái)機(jī)械設(shè)備運(yùn)行的小樣本特性進(jìn)行可靠性評(píng)估，再度加大了失效分布參數(shù)評(píng)估的難度。

對(duì)于正在運(yùn)行的機(jī)械設(shè)備，評(píng)估人員的關(guān)注點(diǎn)在于其運(yùn)行過程當(dāng)中的可靠性，然而設(shè)備的運(yùn)行條件和運(yùn)行環(huán)境都在不斷變化，傳統(tǒng)的可靠性評(píng)價(jià)根本很難實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械運(yùn)行當(dāng)中的可靠性評(píng)價(jià)，即難以實(shí)現(xiàn)在線評(píng)估。

機(jī)械設(shè)備由于自身內(nèi)部結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，各個(gè)零件之間存在相互運(yùn)動(dòng)和耦合作用，這也就意味著各個(gè)零件的失效分布規(guī)律不盡相同，基于概率的可靠性數(shù)學(xué)模型只是在事后盡相失效分布規(guī)律的統(tǒng)計(jì)，對(duì)于機(jī)械設(shè)備運(yùn)行中或者零件部位失效前的變化情況難以預(yù)估。

三、機(jī)械設(shè)備運(yùn)行可靠性評(píng)估的基本思路和評(píng)估方法

小到人們?nèi)粘Ｉ町?dāng)中使用的空調(diào)、洗衣機(jī)，大到代表科技頂端的航空產(chǎn)品，都需要對(duì)其進(jìn)行機(jī)械設(shè)備運(yùn)行可靠性評(píng)估，以此來將其作為其能夠正常投入使用的依據(jù)。不管是國(guó)有企業(yè)還是一些工業(yè)企業(yè)，都將機(jī)械設(shè)備運(yùn)行可靠性評(píng)估作為市場(chǎng)核心的主要保障，由此可見可靠性評(píng)估的重要性。可靠性是一門具備基礎(chǔ)理論支持的學(xué)科，其涉及范圍不僅包括數(shù)學(xué)和物理學(xué)，還涉及到統(tǒng)計(jì)學(xué)、失效性物理學(xué)和機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)方法學(xué)等新型的交叉性學(xué)科，才外，機(jī)械設(shè)備運(yùn)行可靠性評(píng)估和機(jī)械的運(yùn)行環(huán)境也有著千絲萬縷的關(guān)系，需要對(duì)其進(jìn)行全方位綜合考量。最后，機(jī)械設(shè)備運(yùn)行可靠性評(píng)估是一項(xiàng)工作周期長(zhǎng)、損耗資源巨大的工作，需要專業(yè)團(tuán)隊(duì)甚至幾個(gè)部門通力合作才能完成，這也就意味著再進(jìn)行可靠性評(píng)估時(shí)，要結(jié)合多種專業(yè)型人才，進(jìn)行精確、全方位的評(píng)估。

應(yīng)力強(qiáng)度干涉理論是進(jìn)行機(jī)械設(shè)備運(yùn)行可靠性評(píng)估最常使用的理論之一，如果應(yīng)力和強(qiáng)度都是隨機(jī)的，那么機(jī)械設(shè)備要想達(dá)到可靠的標(biāo)準(zhǔn)，就需要滿足一定條件，這里的可靠標(biāo)準(zhǔn)即為產(chǎn)品可靠度。機(jī)械設(shè)備運(yùn)行可靠性評(píng)估的方式涉及到眾多學(xué)科理論知識(shí)，比如對(duì)于隨機(jī)變量X函數(shù)在較為復(fù)雜的情況下可以利用泰勒級(jí)數(shù)進(jìn)行近似值求解，這就需要用到一維隨機(jī)變量函數(shù)或者多個(gè)隨機(jī)變量進(jìn)行可靠程度的計(jì)算，在計(jì)算過程中要注意影響應(yīng)力的基本隨機(jī)因素和影響強(qiáng)度的隨機(jī)因素。應(yīng)力、溫度、電流都作為機(jī)械設(shè)備運(yùn)行失效的原因，而強(qiáng)度則是機(jī)械運(yùn)行阻止失效的重要階段，此外還包括額定電流以及極限應(yīng)力，如果需要遵從某種分度，則需要計(jì)算概率密度函數(shù)以及失效概率，比如兩個(gè)是獨(dú)立的隨機(jī)變量，那么它們同時(shí)發(fā)生的概率就是各自發(fā)生概率的乘積。

機(jī)械設(shè)備運(yùn)行可靠性評(píng)估當(dāng)中最難以計(jì)算的當(dāng)屬疲勞強(qiáng)度，比如當(dāng)靜應(yīng)力作用下的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度工作應(yīng)力超出極限時(shí)，其機(jī)械結(jié)構(gòu)就會(huì)出現(xiàn)破壞，嚴(yán)重的還會(huì)出現(xiàn)明顯的塑性變形，當(dāng)機(jī)械結(jié)構(gòu)受到復(fù)合應(yīng)力的作用時(shí)，則需要根據(jù)某種強(qiáng)度理論去判斷機(jī)械的可靠性。然而在交變應(yīng)力的作用下，其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度就不能依靠簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)或者理論進(jìn)行判斷了，需要用相應(yīng)的疲勞理論做出全面的分析。

四、總結(jié)

要機(jī)械設(shè)備運(yùn)行可靠性評(píng)估并不是短時(shí)間可以實(shí)現(xiàn)的事情，需要經(jīng)過長(zhǎng)期的、全面的綜合性評(píng)估。當(dāng)下國(guó)內(nèi)的許多專家和學(xué)者都在進(jìn)行機(jī)械設(shè)的安全運(yùn)行可靠性研究，但是由于機(jī)械可靠性評(píng)估涉及到眾多學(xué)科和領(lǐng)域，知識(shí)結(jié)構(gòu)也相當(dāng)復(fù)雜，甚至還涉及到一些一級(jí)學(xué)科和二級(jí)學(xué)科的交叉內(nèi)容，這就意味著機(jī)械設(shè)備運(yùn)行可靠性評(píng)估沒有尚未形成一套完整、系統(tǒng)的理論體系，還需要專業(yè)人員不斷探究。

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江漢大學(xué)智能制造學(xué)院 430056