張俊培

（廣西機電職業(yè)技術學院，廣西 南寧 530007）

機械設備運行可靠性評估的發(fā)展與思考

張俊培

（廣西機電職業(yè)技術學院，廣西 南寧 530007）

我國要成為制造機械設備的強國就必須加快機械設備正確運行可靠性評估的發(fā)展以及機械設備正常運行可靠性評估的思考，可靠性評估的競爭來自于機械設備運行的標準化質量和智能化性能，不同條件與不同環(huán)境下機械設備運行會產(chǎn)生巨大的變化。

機械設備；運行；可靠性評估；發(fā)展；思考

1 機械設備運行可靠性評估的現(xiàn)狀、意義和影響

（1）機械設備運行可靠性評估的現(xiàn)狀。20世紀80年代我國開始制定機械設備運行可靠性相關標準措施，各高等院校積極響應并投入大量人力物力進行機械設備運行可靠性的研究和部署，國內(nèi)重要工業(yè)相關部門直接將機械設備運行可靠性擺在首位，雖然我國大型企業(yè)對機械設備運行可靠性高度重視，但國內(nèi)機械設備運行可靠性發(fā)展依然緩慢，高等院校、各大型企業(yè)機構等對機械設備運行可靠性學術研究成果差強人意，機械設備運行可靠性評估急需全方位的蓬勃發(fā)展與思考未來的發(fā)展方向。

（2）機械設備運行可靠性評估的意義。應該指出國外一些發(fā)達國家早于20世紀50-60年代已開始對機械設備運行可靠性評估進行策略性的計劃發(fā)展與有組織的思考研究，國內(nèi)對機械設備運行可靠性評估的研究和思考起步較晚，有記錄的只是局限于期刊對國外機械設備運行可靠性評估研究結果的文獻刊登，可喜的是國內(nèi)有識人士意識到機械設備運行可靠性的重要性和迫切性，迅速展開機械設備運行可靠性評估的針對性研究，開始定義機械設備運行可靠性評估規(guī)范流程、工作大綱和相關標準等，與國性化機械設備運行可靠性評估組織有關學術性交流學習等，包括動態(tài)建模進行可靠性和故障容錯分析等專業(yè)課題的研究和學術成果分享。

（3）機械設備運行可靠性評估的影響。日新月異的機械設備運行令人眼花繚亂，新時期機械設備結構和要求越來越復雜、精密和智能，機械設備運行的環(huán)境和條件也越來越特殊，例如列車的運輸、飛機的航空、深海的探測等等，機械設備運行可靠性產(chǎn)生的經(jīng)濟費用越來越巨大且涉及的經(jīng)濟效益也越來越重要，甚至機械設備運行可靠性直接或間接影響到整個國家的安全性和形象。

2 機械設備運行可靠性評估常見情況和基本思路

（1）機械設備運行可靠性評估的常見情況。機械設備運行是否安全可靠達到“預知性維修”需要科學的評估，機械設備運行可靠性評估的常見情況有先天因素也存在后天影響，例如機械設備運行損壞包括機械設備斷裂、機械設備變形和機械設備裂變等；機械設備運行退化包括機械設備老化、機械設備腐蝕和機械設備磨損等；機械設備運行松脫包括機械設備松動、機械設備虛焊；機械設備運行失當包括機械設備間隙失當、機械設備行程失當和機械設備壓力失當?shù)?；機械設備運行堵塞與機械設備運行滲漏，包括機械設備阻塞、機械設備漏油、機械設備漏氣等。

（2）機械設備運行可靠性評估的基本思路。小到普通但普及面廣的電動洗衣機，大到特殊但代表尖端科技的航天航空產(chǎn)品都需要機械設備運行可靠性評估作為產(chǎn)品質量的保證，不論國家還是大型企業(yè)都深信只有通過可靠性評估的產(chǎn)品才能在廣闊的市場占據(jù)重要的位置并增強核心競爭力，可靠性作為一門重要學科有一定的基礎理論支撐，例如數(shù)學、物理學和統(tǒng)計學等可靠性學科內(nèi)容，機械設備運行可靠性評估也涉及到失效性物理學、機械設備設計方法與方法學等新興交叉學科，另外環(huán)境、維修和計算機也與機械設備運行可靠性評估息息相關，機械設備運行可靠性評估工作時間較長、消耗的資源巨大，需要一隊人甚至幾個部門攜手合作才能將機械設備運行可靠性評估工作順利完成。

3 機械設備運行可靠性評估的重難點

可靠性評估過程中，機械設備運行可靠性評估的安全系數(shù)往往擋住了背后機械設備運行可靠性的矛盾，機械設備運行可靠性評估要體現(xiàn)機械設備生產(chǎn)技術的先進性；機械設備運行可靠性評估的常見失效類型多，機械設備運行可靠性評估問題相當復雜，另外機械設備運行可靠性評估的實驗周期需要大量的時間、金錢和人才，機械設備運行可靠性評估的實際參考性不太樂觀；機械設備運行可靠性評估的邏輯關系容易模糊和混淆。

4 機械設備運行可靠性評估的主要方法

（1）機械設備運行可靠性評估的主要方法涉及到眾多的學科知識，例如對于隨機變量X的函數(shù)比較復雜的情況下，可用泰勒級數(shù)展開近似求解法，需要用到一維隨機變量函數(shù)的近似計算；機械設備運行可靠性評估有時也要用到多維隨機變量函數(shù)的近似求解甚至多個隨機變量問題的可靠度計算，屆時要注意影響應力的基本隨機因素和影響強度的基本隨機因素；應力——強度干涉理論是機械設備運行可靠性評估的常見方法之一，若應力和強度均為隨機變量，則產(chǎn)品要可靠就要滿足一定的條件即產(chǎn)品可靠度；應該指出應力作為機械設備運行失效的成因包括溫度、電流和載荷等，而強度作為機械設備運行阻止失效的重要環(huán)節(jié)包括極限應力和額定電流等，若要服從某種分布，就要計算出概率密度函數(shù)，即出現(xiàn)干

涉區(qū)和失效概率，假設兩個是相互獨立的隨機變量，則它們同時發(fā)生的概率為各自發(fā)生的概率的乘積，就是應力在微小區(qū)間內(nèi)的零件可靠度。

（2）機械設備運行可靠性評估的疲勞強度最難計算，例如靜應力作用下的結構強度工作應力超過一定的極限應力時，結構發(fā)生破壞，甚至結構發(fā)生明顯的塑性變形，也存在機械設備運行發(fā)生斷裂破壞的情況，當結構受到復合應力作用的時候，應該按照某強度理論判斷機械設備運行的安全性。但是，在交變應力的作用下，結構強度不能簡單下判斷，需要用相應的疲勞理論作分析研究?？煽啃栽u估過程中，機械設備運行的可靠度、失效率、故障率、平均無故障間隔時間、平均壽命、有效度等。

（3）任何一個特征量只能表示可靠性的某一個特征方面，所以對不同的機械設備運行要使用不同的特征量來表述。對于其他較為復雜的機械設備運行則常用可靠度、平均無故障間隔時間等指標來衡量和判斷，對于任何一個機械設備運行來說，如何客觀、正確地評價其運行可靠性狀態(tài)，目前還沒有一致規(guī)定，尤其是那些使用年限較長、工作性能極不穩(wěn)定的機械設備，只有真正了解其狀態(tài)，才能更新、改造提供決策上的建議和意見，所以各項評定指標顯得相當重要。

5 結語

加快發(fā)展機械設備安全運行的科學可靠性評估不是一朝一夕的事情，國內(nèi)很多專家和學者正加緊對機械設備安全運行的科學可靠性評估進行研究和思考，由于機械設備安全運行的科學可靠性評估涉及的學科內(nèi)容和知識極為復雜，甚至包括了很多一級學科和二級學科的交叉內(nèi)容和公式，概率統(tǒng)計、大樣本和失效分布等理論和應用沖擊著舊的機械設備安全運行的科學可靠性評估方法，全新的機械設備安全運行的科學可靠性評估更注重機械設備運行過程中的位移、聲發(fā)射和電量等狀態(tài)和信息，新要求是要充分利用相關系數(shù)法、凝聚函數(shù)法等，建立可靠性關聯(lián)映射模型，實現(xiàn)機械設備真正安全運行的科學可靠性評估衡量。

［1］王文清，鄭慕僑.綜合傳動鑄鐵密封環(huán)磨損模糊可靠性分析與計算［J］.北京理工大學學報，2005，25，（2）：112-115.

［2］唐樟春，呂震宙，呂媛波.隨機變量概率信息不充分時的可靠性新模型［J］.工程力學，2011，28，（4）：18-22.

［3］程皖民.基于小子樣復雜信息集的可靠性評估方法及其應用研究［D］.長沙：國防科學技術大學，2006.

張俊培（1987-），男，廣西柳州人，大學本科，助理工程師，主要研究方向：機械設備制造、工業(yè)設備。