钻探机械在使用过程中的可靠性分析

苗建虎

摘 要：在使用钻探机械过程中，其可靠性将直接影响最终钻探的施工安全和生产效率，钻探机械设备通常采用安全系数法的方式进行设计，但在实际使用过程中很难避免出现安全问题，因此针对在使用过程中钻探机械的安全可靠性分析具有十分重要的意义。

关键词：钻探机械；使用；可靠性；分析

在设计钻探机械零部件过程中采用安全系数法是将材料极限应力作用在零部件的荷载以及截面尺寸，能够将其看做常量进行分析。尽管其安全系数大于1，但仍无法完全避免产品的安全可靠性问题。虽然在设计过程中理论上认为具有较高安全性，然而在实际使用中还会存在很多安全隐患。其中钻探机械存在不稳定和随机性的问题，针对在实际使用过程中钻探机械的可靠性分析能够有效降低其机械事故的产生。

1 可靠性

根据有关规定，针对可靠性其内涵为：在规定的条件和时间内，某产品能够完成功能的能力。其中规定时间是指衡量这些设备在使用中的工作时间，盈利循环次数，转数等。由于存在不同程度的磨损，老化等问题，因此很难使产品长时间使用功能和技术参数不发生变化，因而在一定时间内成为决定其可靠性的关键条件。规定功能是指根据国家有关标准，技术规范规定机械的功能，技术指标，通过实验进一步发现机械达到某项指标要求时，可称为机械完成的规定功能，如没有按时或按要求完成规定功能则可认为机械发生了失效或故障问题。描述机械功能的指标是判断机械发生故障诊断的重要参考依据，如果没有具体的数量界限，则很难正确判断这种机械设备是否出现故障。能力是指机械完成规定功能的可能性。钻探机械在使用过程中存在的机械故障是一种随机性问题。并且这种可能性具有统计学概念，可以采用不发生故障的概率进行表示。可靠性是与时间相关的指标，不仅包括事件故障发生概率，同时在质量控制，机械管理，可靠性分析中都需要明确提出体现。

2 分析状态机械可靠性的方法

机械可靠性主要包括机构和结构的可靠性，其中结构可靠性主要用于研究结构强度和负载，而使机械出现磨损，断裂等故障。可靠性主要研究机构处于动作过程中，由于运动而引起的故障问题，机械可靠性也可以包括定量和定性可靠性这两种。其中定性可靠性是指在机械故障影响分析过程中应用成功的机械经验，能够使其达到可靠性的目的。而定量可靠性是指在设计一些过程中能够掌握零部件的强度应力分布，以及多种设计参数的随机性，通过构建隐式或者显式极限函数关系，设计符合相应可靠性的产品。钻探机械在使用过程中可靠性分析是当前机械可靠性最为有效的方法之一，无论是结构和机构可靠性，都属于机械使用单位需要采用的方法。机械可靠性根据机械的结构差异可采用以下几种可靠性分析的方法，具体来看：机械故障预防，由于钻探机械产品为串联系统，要想提高其可靠性，需要从零部件的质量和使用中的量化检验，保养，操作等预防抓起。余度故障分析，主要是对机械完成规定功能所设置的结构，防止局部出现失效之后整机仍然能够完成规定功能，能够保障机械实现任务可靠度。耐环境保障，在钻探设备使用时需要考虑设备在生命周期中遇到的多种外界因素影响，包括设备的安装，运输，振动，温度，霉菌等因素影响。人机工程保障，为能够减少在机械钻探机械使用过程中人为因素的干扰，需要发挥人和机械的特点，以提升产品的可靠性。人为差错，除工作人员自身原因之外，操纵的环境，操作台也与人为操作具有一定联系。健壮特性保障，由日本研究学者创立的田口方法是当前一种典型的分析方法，具体是指产品的设计应当由系统参数，容差设计来完成，是在设计中考虑可靠性的内外干扰而实现优化设计的。在设备使用过程中只有了解健壮特性才能够使其发挥最大功效。概率保障，利用地质构造岩层内部特点，介质强度，工作人员的熟练度等因素，随机变量进行概率分析处理。权衡保障是指基于安全性，可靠性，成本等因素之下进行综合权衡，以获取最佳的结果。降额保障能够使零部件在使用应力上低于额定应力，通过钻探案例分析发现，很多机械零件在低于额定应力工作状态中，其产生的故障概率较低，具有较高的可靠性，能够通过人为干预的方式减少强度变化，以提高设备的可靠性。

3 钻探机械可靠性的意义

实现钻探机械设备在使用过程中能够可靠运行，在运输保养时能够保持其良好的状态是当前钻探机械的基本属性，在当前较高可靠性的基础上能够使设备发挥最大效能，因此可靠性对于产品来说具有十分重要的作用，能够影响工程机械的使用安全性和工作效率，可靠性也是衡量机械设备质量的关键指标，可靠性分析主要是要确保在规定时间内零部件能够完成的规定功能。当前，可靠性分析已经得到了广泛应用，也成为了施工中有效地分析和参考依据，因而对于开展机械可靠性研究来说具有十分重要的现实意义，主要涉及机械安全性。机械安全是指在规定时间和条件下机器能够完成的功能，以及对安装，运输，维修中对人不产生损害的能力，在产品使用时还需要考虑其可靠性，安全性问题，能够使这些设备达到安全可靠性，及时消除安全隐患，从根本上提升钻探设备的可靠性。

4小结

總而言之，在本研究中主要对钻探机械设备在具体使用过程中存在的多个问题进行可靠性分析，能够及时发现设备存在的安全隐患，并及时消除安全隐患，使设备能够提高安全性和可靠性。

参考文献：

[1]郭伟， 穆元红， 段英龙， et al. 钻探机械可靠性设计的合理性研究[J]. 智能城市， 2017（10）：130.

[2]姚成武. 矿山工程中钻探机械可靠性设计的合理性研究[J]. 世界有色金属， 2017（10）：122-123.