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Hangye Qianyan◆
钻探机械可靠性设计的合理性研究
王新生
(河南省地矿局水文一队,河南郑州 450045)
摘要:阐述了钻探机械可靠性的基本概念,以及机械可靠性设计在实际应用中存在的问题。详细列举了 10 种常用的可靠性设计方法,在
开展钻探机械合理的可靠性设计中具有很强的现实指导意义。
关键词:钻探机械;可靠性;设计方法
常规的钻探机械零件设计方法即安全系数法,是将材料的极不是寻找数据的概率分布和统计规律,因而这恰好弥补了概率统
限应力、作用在零部件上的载荷及零部件的截面尺寸等均看作常计方法的不足。灰色理论的实质是对原始随机数列采用生成信息
量来进行的,它尽管用了远大于 1 的安全系数,却并不能回答其产的处理方法来弱化其随机性,使原始数据序列转化为易于建模的
品的安全性问题。有时设计时认为是安全的,实际应用中并不安新序列。并通过信息处理对含有不可知信息的系统(设备)进行诊
全,而设计时认为是不安全的,实际应用却是安全的。由于其中的断、预测、决策的过程。很好地满足设备运行状态预测模型要求。
不确定性和随机性,引进可靠性设计是合理的做法
。 2 机械可靠性的设计方法
可靠性基本概念
1 机械可靠性包括结构可靠性和机构可靠性。结构可靠性主要
按照国家有关标准,可靠性(Reliability)的定义为:产品在规研究结构的强度以及由于载荷的影响使之疲劳、磨损、断裂等引起
定的条件下和在规定的时间内完成规定功能的能力。的失效;机构可靠性则主要研究的是机构在动作过程由于运动学
规定的时间指的是度量产品使用过程的尺度,工作小时数、应问题而引起的故障。
力循环次数、工作转数、行驶里程等都可以当作规定的时间来看机械可靠性设计包括定性可靠性设计和定量可靠性设计。定
待。由于各种各样的磨损、老化、疲劳等现象的存在,产品很难永久性可靠性设计是在进行故障模式影响及危害性分析的基础上,有
保持其技术状态不变,因而,规定的时间就成为了确定产品可靠性针对性地应用成功的设计经验使所设计的产品达到可靠的目的;
的先决条件。定量可靠性设计是充分掌握所设计零件的强度分布和应力分布以
所谓规定的功能,是指国家标准和有关技术文件中所规定的及各种设计参数的随机性基础上,通过建立隐式极限状态函数或
产品的各种功能、技术性能指标和要求。需要通过试验证明产品显式极限状态函数的关系,设计出满足规定可靠性要求的产品。
达到规定的各项指标和要求,则可以称该产品完成规定的功能。如机械可靠性的设计方法是目前开展机械可靠性设计的一种最
果产品不能完成规定的功能,则称产品发生故障(Fault) 或失效直接而且最有效的方法,无论结构可靠性设计还是机构可靠性设
(Failure)。描述产品功能的数量指标是故障诊断的基本依据,如果计都是大量采用的常用方法。机械可靠性设计根据产品的不同和
没有明确的数量界限,就难以正确判断是否发生故障,因而会引发构成的差异,可采用的可靠性设计方法有以下 10 种:
争议。(1)预防故障设计:机械产品一般属于串联系统,要提高整机
定义中的能力指的是产品完成规定功能的可能性。由于产品可靠性,首先应从零部件的严格选择和控制做起。
故障是一种随机现象,因而,这种可能性具有统计学的意义,