鉆探機械可靠性設計的合理性若干研究及分析

范岳柏

（湖南省地勘局探礦機械研制中心，湖南 長沙 410100）

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

1 可靠性的概念和可靠性設計的意義

1.1 可靠性概念

可靠性概念是機械產(chǎn)品首先需要保障的內(nèi)容，需要按照我國機械設計與使用可靠性標準進行參考，根據(jù)設備在不同的情況下其工作效率與工作狀態(tài)。按照機械設備的運行時間、工作效率、循環(huán)次數(shù)等等進行細致分析，機械設備在運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)品設計的過程中要首先確保其可靠性，提高設備運行的使用性能。可以從以下幾點開展工作。其一：檢驗產(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的管理條例與使用標注要求能否達到，對其使用性能與技術水平的要求，設計完成后需要對產(chǎn)品的性能進行實驗測試，只有其測試結(jié)果達到要求的標準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)果達不到要求，就需要對設計過程進行優(yōu)化與調(diào)整，將其測試結(jié)果提高，從而保障設備的使用性能與可靠性。其二：要對其產(chǎn)品的能力進行調(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)運行故障等問題，其能力就達不到要求的水平，以其發(fā)生故障的概率作為衡量其生產(chǎn)能力的標準。

1.2 研究鉆探機械可靠性設計合理性的意義

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

2 鉆探機械常見故障原因分析

鉆探工程施工中最為常用的設備就是鉆探機械設備，其機械運行的安全性與穩(wěn)定性會直接影響其工程的施工安全與施工效率。機械設備在運行使用的過程中，當其設備的某一零件，或者零件出現(xiàn)磨損、破損等現(xiàn)象都會影響其使用性能，還會導致設備不能執(zhí)行與其設定的制定，其功能發(fā)揮受到嚴重的影響。鉆探機械設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行效率。鉆探機械設備體積較大，其運行過程中系統(tǒng)較為繁瑣，且使用效率較高，機械設備經(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，且會直接導致機械設備停止運行，還會對技術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 鉆探機械設備示意圖

2.1 設計方面的問題

其產(chǎn)生故障的原因有很大程度是因為設計方面發(fā)生問題，鉆探機械設備在設計的過程中，其設計材料選擇不合理，熱處理的尺寸與技術水平達不到標準要求，系統(tǒng)設計不科學都會導致其運行中出現(xiàn)故障，設備的材料質(zhì)量強度要得到保障，在其運行過程中才能避免出現(xiàn)故障、破裂等問題。尺寸與技術水平達不到要求會導致一個零件對周圍零件運行產(chǎn)生影響，導致其他零件也會出現(xiàn)破損的現(xiàn)象，會直接影響系統(tǒng)運行的穩(wěn)定，不能高效完成運行施工。

2.2 制造工藝方面的問題

制作工業(yè)會直接影響鉆探機械設備運行的穩(wěn)定與安全，制造工藝直接決定機械運行的性能，其制造工藝水平達不到標準要求，機械設備在運行的過程中就會發(fā)生故障。例如在加工零件的過程中，零件表面粗糙、尺寸達不到標準要求等等。機械設備在運行過程中會增加零件的磨損情況，最終會因為零件磨損嚴重不能承受其運行的壓力而出現(xiàn)故障，停止運行與工作，影響其工作效率。零件表面粗糙會導致設備的運行過程中過度摩擦，產(chǎn)生熱能影響其系統(tǒng)的運行穩(wěn)定與安全。

2.3 使用方面的問題

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

3 提高機械可靠性的設計方法

要想提高機械設備可靠性設計的方法可以從兩方面開展，一方面是機械設備的機構(gòu)，另一方面是其結(jié)構(gòu)。機械機構(gòu)可靠性的提升方法主要是研究其運行中因為運動學等方面的原因引起的運行故障，結(jié)構(gòu)主要是針對其結(jié)構(gòu)強度以及運行中出現(xiàn)的磨損、零件破損等現(xiàn)象。提高其可靠性設計主要是要提高兩方面，其一為定性，其二為定量。定性主要是針對機械設備運行中出現(xiàn)的故障進行細致分析，并制定有效的應對措施，將其應對措施落實到產(chǎn)品設計中，定量主要是針對機械運行強度設計內(nèi)容為參數(shù)，提高其狀態(tài)的穩(wěn)定與極限狀態(tài)的運行設計內(nèi)容，其設計方法可以有以下多種，第一點，提前預防故障問題，鉆探機械設備運行過程中，其系統(tǒng)之間有很強的關聯(lián)性，在設計的過程中應該將其進行串聯(lián)，提高其統(tǒng)一性與規(guī)范性，嚴格控制各個部位的零件質(zhì)量，從而預防其運行中出現(xiàn)故障。第二點，簡化其設計方法，在設計的過程中，設計人員按照其使用要求進行設計，在滿足其基礎之上盡量簡化零件的運用，保障系統(tǒng)運行的簡單，更利于提高其可靠性。第三點，余度設計，其設計的主要原因就是保障機械設備在運行中出現(xiàn)故障也能夠正常運行，設計人員要充分重視其設計方法，對機械設備運行的功能設計完成后還要對其進行備件設計，確保其出現(xiàn)故障之后，其他零件的設計能夠保持機械設備正常運轉(zhuǎn)。第四點，提高環(huán)境實用性設計，環(huán)境能夠直接影響設備運行的穩(wěn)定與效率，在其設計的過程中，設計人員要考慮惡劣環(huán)境對設備運行穩(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驗，保障機械設備的穩(wěn)定性與高強度運行效率。

4 結(jié)語

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