機(jī)械設(shè)備可靠性設(shè)計

1、機(jī)械設(shè)備可靠性設(shè)計一、可靠性技術(shù)和可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計是設(shè)備安全設(shè)計的重要內(nèi)容。任何設(shè)備都必須具備一定的工作性能，要求使用方便、容易維修、經(jīng)久耐用。在設(shè)計時，應(yīng)該綜合考慮下列因素：1.經(jīng)濟(jì)性、設(shè)備用途和使用條件。2.設(shè)備設(shè)計的復(fù)雜性和成熟程度。3.設(shè)備制造時的復(fù)雜性和難度。4.設(shè)備結(jié)構(gòu)上不出現(xiàn)故障，即“結(jié)構(gòu)可靠性”高。5.精度滿足使用要求，即“使用可靠性高”。6.在規(guī)定條件下和規(guī)定時間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力高，即設(shè)備的可靠性高。這個時期的使用壽命(無故障工作時間)，在可靠性工程中稱為“保險期”，要求使用壽命長。7.設(shè)備有效性高，即故障率低。8.維修性高，出了故障能很快發(fā)現(xiàn)并容易排除故障。9.對

2、設(shè)備安全性的要求。后6個因素都與設(shè)備的可靠性有關(guān)。二、可靠性設(shè)計的主要內(nèi)容1.確定合理的安全系數(shù)安全系數(shù)是指零件理論承載能力與實(shí)際承受負(fù)荷之比。為了使構(gòu)件可靠地工作，理論計算強(qiáng)度應(yīng)大于實(shí)際負(fù)荷，其余量就是由安全系數(shù)決定的。在確定安全系數(shù)時，既要考慮環(huán)境溫度、濕度、振動、沖擊等條件和使用中超負(fù)荷、誤操作的后果，保證零部件在使用中不發(fā)生永久變形、疲勞損傷、蠕變等缺陷，還要考慮所付出的經(jīng)濟(jì)代價是否合算。應(yīng)該選擇用最低的費(fèi)用就能保證設(shè)備性能的安全系數(shù)。通過選擇合理的結(jié)構(gòu)形式，可以少用材料而能大大提高零件的剛性；設(shè)計合理的結(jié)構(gòu)可以使零部件的負(fù)荷分布合理，以達(dá)到變形小，磨損均勻，盡量減少零件變形、磨損對設(shè)

3、備輸出參數(shù)的影響等，都可以增加零件所允許承受的負(fù)荷。安全系數(shù)過高，不但用料多、設(shè)備重、成本增加，而且可能增加結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。2.冗余設(shè)計(貯備設(shè)計)冗余技術(shù)是設(shè)備所包含的為完成規(guī)定功能所必不可少的組成部分元件的成分(包括硬件或軟件)。當(dāng)冗余為硬件時也稱貯備。在設(shè)計中，除必要的零、部件外，還可額外附加一套備用零件或備用機(jī)構(gòu)，當(dāng)設(shè)備個別零件、部件出現(xiàn)故障時，整個設(shè)備仍能正常工作。這種設(shè)計稱為冗余設(shè)計，所增加的元件，零部件稱為冗余元件。如雙排滾珠軸承中有一排損壞，另一排照常工作。機(jī)械的多重保險裝置都是冗余設(shè)計。3.耐環(huán)境設(shè)計為預(yù)防設(shè)備、零部件在實(shí)際使用中可能遇到的各種環(huán)境如高溫、低溫、潮濕、磁場、真空

4、、粉塵、雨淋、腐蝕等因素的影響，在設(shè)計上要采取對付環(huán)境作用的措施。在設(shè)備設(shè)計、制造階段，要進(jìn)行以可靠性試驗(yàn)為主的耐久性、壽命、高低溫、環(huán)境、振動、沖擊等試驗(yàn)。在設(shè)備上裝設(shè)特別的調(diào)節(jié)器或緩沖器，可以用來預(yù)防設(shè)備在運(yùn)輸、搬運(yùn)、貯存和使用中遇到的高低溫、振動、沖擊等外界作用的影響。4.簡化結(jié)構(gòu)和采用標(biāo)準(zhǔn)化零、部件在滿足設(shè)備功能要求的前提下，提高設(shè)備可靠性的秘訣是盡可能使用結(jié)構(gòu)簡單的零件，減少零件數(shù)量和種類，采用標(biāo)準(zhǔn)零件和標(biāo)準(zhǔn)電路。5.提高聯(lián)接部位和可動零部件的可靠度設(shè)備的聯(lián)接部位有螺栓、焊接部位、銷子、鍵、密封器等；可動零部件有軸和軸承、嚙合的齒輪、皮帶和皮帶輪、聯(lián)軸節(jié)等。這些部位故障率高，易誘發(fā)事

5、故，是設(shè)計中應(yīng)充分注意的重點(diǎn)部位，應(yīng)采取措施提高其可靠度。6.配備必要的安全防護(hù)裝置安全防護(hù)裝置可以防止誤操作、超載和外部環(huán)境突變，如停電而引起的故障和事故，或控制故障和事故的影響范圍。7.采用狀態(tài)監(jiān)測，故障診斷技術(shù)和自動控制技術(shù)狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷技術(shù)的作用。為了使設(shè)備長期保持出廠時的精度和功能，現(xiàn)代設(shè)備應(yīng)具有適應(yīng)條件變化的功能，以及恢復(fù)喪失的工作性能和輸出參數(shù)變化的功能，可以采用自動化技術(shù)自動補(bǔ)償零部件的磨損量，使機(jī)械長期保持標(biāo)準(zhǔn)工作精度。8.充分考慮人的因素(1)設(shè)計時應(yīng)充分考慮人的特點(diǎn)和能影響他正確操作的因素。要根據(jù)人的正常工作能力如反應(yīng)能力、接受信息和處理信息的能力、耐疲勞性、容許限度

6、、人的局限性等，設(shè)計合理的作業(yè)環(huán)境和操作方法。人對各種刺激的反應(yīng)時間大體范圍是：視覺信號50225ms，聽覺信號120180ms，溫度觸覺信號150240ms，疼痛信號4001000ms。由此可見，人對聽覺信號反應(yīng)最快，設(shè)備采用聽覺報警信號，可以使操作者盡早引起注意。(2)設(shè)備的顯示器應(yīng)使人容易看到，而且在長期觀察和監(jiān)聽時不易疲勞。設(shè)備操縱動作應(yīng)合乎人的習(xí)慣，如手柄向上扳就是操縱運(yùn)動部件向上運(yùn)動。操縱力要造當(dāng)，用力過小易于意外啟動或停機(jī)，用力過大，使操作者費(fèi)力而容易受傷或疲勞。(3)控制器和顯示器要集中，數(shù)量盡可能少。人的差錯率與操作的復(fù)雜程度和工作量成正比。應(yīng)盡量發(fā)揮機(jī)械控制器和傳感器對信號感覺靈敏、反應(yīng)速度快，能夠準(zhǔn)確重復(fù)完成大量規(guī)