可靠性設計方法及鉆探機械可靠性設計

　　設計本身就屬于一種需要研究人員不斷在理論和實(shí)踐中探索的工作，設計人員需要不斷的研究和實(shí)踐才能不斷優(yōu)化設計的使用效果，以下是小編搜集整理的可靠性設計方法及鉆探機械可靠性設計探究的論文范文，供大家閱讀查看。

　　1、前言

　　鉆探機械可靠性設計具體指的是：基于特定的時(shí)間和條件的前提下，鉆探機械所能夠完成工作的能力。其中，特定時(shí)間是指工作時(shí)長(cháng)等，而特定條件是指鉆探機械工作場(chǎng)所的環(huán)境以及施工地層的概況等。由于鉆探機械的施工條件通常情況下均比較惡劣，加之鉆探機械設備長(cháng)時(shí)間受到磨損、腐蝕等各種問(wèn)題的負面影響，使其難以保證良好的工作狀態(tài)，因此，鉆探機械如何在復雜多變的施工條件下保質(zhì)保量的完成作業(yè)便成為了設計鉆探產(chǎn)品的一項重要指標。

　　2、對鉆探機械進(jìn)行可靠性設計的重要意義

　　只有使鉆探機械具有合理的可靠性，才能使其充分發(fā)揮出最大的功能性，可以說(shuō)，鉆探機械的可靠性直接關(guān)乎到鉆探機械的使用安全性和工作效率，因此，對鉆探機械進(jìn)行可靠性設計意義深遠：一方面，由于鉆探機械進(jìn)行施工的作業(yè)條件比較復雜，對鉆探機械進(jìn)行可靠性設計可以減少或者避免施工環(huán)境損害鉆探機械的有效功能性;另一方面，可靠性設計可避免或者降低鉆探機械出現故障的發(fā)生率，進(jìn)而為保證鉆探機械的使用壽命提供保障。此外，由于鉆探機械具有制造成本較高的特性，且多用于各種地質(zhì)勘探工作中，一旦鉆探機械設備發(fā)生故障，將會(huì )給企業(yè)和國家均帶來(lái)比較嚴重的經(jīng)濟損失。因此，對鉆探機械進(jìn)行可靠性的優(yōu)化設計也是節約資源的一種體現[1].

　　3、可靠性設計工作中比較常用的設計方法

　　由于鉆探機械構成具有不同程度的差異性，因此，在對鉆探機械進(jìn)行可靠性的設計時(shí)，設計人員應該注意結合鉆探機械不同產(chǎn)品的具體類(lèi)別和具體規格，然后合理選擇使用不同的實(shí)現可靠性的設計方法，本文主要探討了預防故障設計、簡(jiǎn)化設計、余度設計、耐環(huán)境設計、人機工程設計、降額設計以及概率設計等幾種常用的設計方法，具體如下：

　　3.1簡(jiǎn)化設計方法

　　簡(jiǎn)化設計方法具體指的是在對鉆探機械進(jìn)行設計時(shí)，設計人員應該首先以滿(mǎn)足預定的設計功能為前提，盡量減少零部件的設計數量，力求使機械的設計結構更為簡(jiǎn)單化，進(jìn)而實(shí)現簡(jiǎn)單化的可靠性設計，這也是進(jìn)行可靠性合理設計的基本原則之一，該項原則的根本作用是減少鉆探機械故障的發(fā)生率[2].

　　3.2預防故障設計方法

　　對鉆探機械進(jìn)行預防設計的原則是基于多個(gè)考慮層面，進(jìn)行鉆探機械設計方法的優(yōu)化，進(jìn)而有效預防鉆探機械出現故障。

　　一方面，設計人員應該著(zhù)手于鉆探機械的整體性設計。由于鉆探等機械產(chǎn)品的系統通常情況下都是串聯(lián)形式，因此，為提升整臺機械的可靠性，設計人員需要嚴格做好零部件的選擇以及數量等控制工作。比如，做好對鉆探機械各個(gè)零部件質(zhì)量的嚴格控制，選擇使用通用的或者規格標準化的零部件等。另一方面是設計人員應該著(zhù)手于設計鉆探機械所積累的經(jīng)驗進(jìn)行設計，并在對經(jīng)驗進(jìn)行論證后方能使用，進(jìn)而有效減少鉆探機械出現難以預測的故障。除此之外，設計人員可以著(zhù)手于已知的具有相似性的故障進(jìn)行分析，在設計過(guò)程中提前進(jìn)行仔細考量，進(jìn)而避免同類(lèi)或者相似故障的反復出現[3].

　　3.3進(jìn)行余度設計的方法

　　余度設計具體指的是在已經(jīng)完成預定功能的設置以后所進(jìn)行的重復結構以及備件設置，采用余度設計的方法能夠在鉆探機械出現故障或者局部結構產(chǎn)生失效、不靈的情況下，為系統提供備件，進(jìn)而保證鉆探機械繼續實(shí)現預期規定的功能。同時(shí)，值得注意的是進(jìn)行余度設計的方法雖然會(huì )在特殊情況下保證鉆探機械系統的正常運行，但是卻在一定程度上降低了鉆探機械的基本可靠性，因此，設計人員在選擇使用余度設計的方法之前需要慎重考慮后才能進(jìn)行使用。

　　3.4進(jìn)行人機工程相關(guān)設計的方法

　　進(jìn)行人機工程相關(guān)設計的方法主要目的是有效避免或者減少因人為因素出現的差錯，通過(guò)充分發(fā)揮機械自身和人各自的優(yōu)勢全面提升鉆探等機械設計的可靠性。其中，人為差錯主要包括操作人員自身的因素，同時(shí)也包括設計不合理、操作不方便等其他與人出現誤操作緊密相關(guān)的因素。進(jìn)行人機工程相關(guān)設計的方法能夠充分發(fā)揮人、機器的各自?xún)?yōu)勢，進(jìn)而提升鉆探機械設計的可靠性。

　　3.5耐環(huán)境的設計方法

　　耐環(huán)境的設計方法具體指的是設計人員在進(jìn)行鉆探機械的設計過(guò)程中，提前考慮到鉆探機械在使用中可能會(huì )面對的施工環(huán)境以及受到的損壞，比如，裝配損壞、運輸沖擊，振動(dòng)損壞、貯存條件(貯存濕度、貯存溫度)、霉菌、機械在使用過(guò)程中受到氣候以及沙塵等造成的各種負面影響等，通過(guò)耐環(huán)境的合理設計，提高了鉆探機械的抵抗磨損能力，進(jìn)而提高了機械設計的可靠性。

　　3.6進(jìn)行降額的設計方法

　　由于鉆探機械零件在處于低于自身額定的承載應力狀態(tài)下進(jìn)行工作時(shí)，出現故障的機率會(huì )比較低，因此，進(jìn)行降額的設計方法可以提高鉆探機械設計的可靠性。降額的設計方法具體指的是控制鉆探機械零部件使用應力的設計方法，即零部件的實(shí)際使用應力低于自身額定應力的設計。如果鉆探機械零部件產(chǎn)生的載荷應力與承受應力的零部件強度在一定范圍內具有不確定的分布情況下，相關(guān)人員可通過(guò)降低其平均應力、提升其平均強度以及減少應力和強度變化等措施來(lái)提升鉆探機械設計的可靠性[4].

　　3.7進(jìn)行概率設計的方法

　　該方法以應力一強度的干涉理論作為設計基礎，即將鉆探機械的應力以及強度處理為服從相應分布的隨機變量。

　　4、鉆探機械可靠性設計的合理性分析

　　鉆探機械設計的可靠性主要包括兩個(gè)方面，一方面是鉆探機械構件處于靜止情況下具備的可靠性，該狀態(tài)下主要是研究分析構件產(chǎn)生的失效性，另一方面是指鉆探機械在整個(gè)運轉過(guò)程中鉆探機械各個(gè)構件之間具備的可靠性，該狀態(tài)下主要研究分析的是鉆探機械構件運行之間所產(chǎn)生的故障問(wèn)題。這就要求設計人員應該合理篩選具有可靠性的設計方法對鉆探機械進(jìn)行設計，進(jìn)而為鉆探機械的正常運行創(chuàng )造條件。當今社會(huì )已經(jīng)逐漸步入科技迅速發(fā)展的現代化新時(shí)期，因此，在對鉆探機械進(jìn)行設計時(shí)，設計人員可積極采用各種先進(jìn)的機械制造技術(shù)和設計理念來(lái)科學(xué)提升鉆探機械的可靠性。

　　一般情況下，在對鉆探機械及其零件進(jìn)行設計時(shí)所采用的方法均屬于安全系數方法，即將設計中的極限應力情況、零部件截面尺寸以及作用于鉆探機械零部件部位的載荷等均視為常量進(jìn)行設計。在這樣的設計理念和模式下，雖然設計人員所使用的安全系數遠大于1,但是這種設計模式卻難以解決鉆探機械設備的安全性故障問(wèn)題。比如，按照設計的理念和原理，設計人員認為所設計的鉆探機械產(chǎn)品具有安全性，但是，在鉆探機械投入使用以后，卻出現了沒(méi)有預測到的安全性故障;當設計人員難以突破設計局限，設計出的鉆探機械產(chǎn)品自知可能存在一定的安全性，但是，當鉆探機械產(chǎn)品正式投入使用以后，卻沒(méi)有出現安全性故障問(wèn)題。

　　設計本身就屬于一種需要研究人員不斷在理論和實(shí)踐中探索的工作，設計人員需要不斷的研究和實(shí)踐才能不斷優(yōu)化設計的使用效果，加之鉆探機械設計理論的部分不確定性以及安全性故障發(fā)生的隨機性，在對鉆探機械進(jìn)行設計時(shí)，采用科學(xué)的可靠性?xún)?yōu)化設計理念是合理的一種做法。由于進(jìn)行鉆探機械可靠性分析的主要任務(wù)是保證設計出的鉆探機械零件可在所規定的時(shí)間內和相應的條件下能夠完成的功能量，因此，可靠性設計是一項衡量一臺鉆探機械質(zhì)量?jì)?yōu)劣的重要指標。隨著(zhù)可靠性分析法在鉆探行業(yè)中的廣泛應用，該方法已經(jīng)逐漸成為各類(lèi)工程設計工作中的一種科學(xué)有效的方法和依據[5-6].因而，可以說(shuō)，就其實(shí)際的應用價(jià)值而言，可靠性設計法就具有一定的科學(xué)性和合理性。同時(shí)，在進(jìn)行鉆探機械的可靠性設計時(shí)，涉及到了機械設備的安全性問(wèn)題。機械設備的安全性具體是指機器在規定條件下的執行力以及對機械進(jìn)行安裝、調試、運輸、維修等處理時(shí)不會(huì )對人產(chǎn)生傷害的能力�；�于安全性的考慮，在進(jìn)行機械產(chǎn)品的設計環(huán)節就充分考慮到安全的因素，可以將安全隱患在設計環(huán)節進(jìn)行遏制，從根本上提高了機械產(chǎn)品的安全性。除此之外，由于當前設計工作中的可靠性還需要進(jìn)一步改進(jìn)和完善，比如，腐蝕、疲勞等和時(shí)間具有相關(guān)性的失效機理方面存在的可靠性問(wèn)題等。因此，為了滿(mǎn)足實(shí)際應用的需求，如果要實(shí)現對機械結構可靠性進(jìn)行更為準確的進(jìn)行預測，就要求設計人員必須將系統工程學(xué)的理論作為設計基礎理念，通過(guò)系統分析理念和方法實(shí)現可靠性的分析，進(jìn)而進(jìn)一步提高機械可靠性設計的合理性。

　　5、結語(yǔ)

　　綜上所述，隨著(zhù)我國經(jīng)濟實(shí)力的不斷加強，鉆探工程技術(shù)也在一定程度上得以提高。但是，在日益激烈的市場(chǎng)競爭背景下，鉆探企業(yè)面臨的風(fēng)險性也越來(lái)越高，只有根據鉆探機械的實(shí)際施工環(huán)境及需求，通過(guò)樹(shù)立先進(jìn)的設計理念，合理分析鉆探機械的功能和不同設計方法的自身優(yōu)勢，科學(xué)對鉆探機械進(jìn)行可靠性等優(yōu)化設計，才能設計出更為合理的鉆探產(chǎn)品，進(jìn)而提高企業(yè)的市場(chǎng)競爭力，最終促使鉆探企業(yè)的可持續發(fā)展。

　　參考文獻：

　　[1]趙啟焱，羅明生，黃超.鉆探機械CAD技術(shù)在鉆探機械可靠性?xún)?yōu)化設計中的應用前瞻[J].河南科技，2013,1(14)：105.

　　[2]陳路.鉆探機械的可靠性設計[J].才智，2012,1(2)：60.

　　[3]李長(cháng)增.鉆探機械在使用過(guò)程中的可靠性分析[J].科技信息，2013,1(3)：139.

　　[4]喬瑞麗.如何通過(guò)設計提高鉆探機械的可靠性[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2014,1(19)：90.

　　[5]李長(cháng)波.關(guān)于鉆探機械可靠性設計的研究[A].科技研究--2015科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展與建設成就研討會(huì )論文集(上)[C].2015,1(1)：37.

　　[6]高建庭.鉆探機械合理的可靠性設計方法[J].科技風(fēng)，2012,1(11)：54.

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