钻探机械可靠性设计的合理性若干研究及分析

2020-11-28范岳柏

世界有色金属 2020年17期

范岳柏

（湖南省地勘局探矿机械研制中心，湖南长沙 410100）

我国工业机械在进步与发展的过程中，其机械设备设计与零件设计都是运用较高安全性的算法对其进行计算，保障其运用的安全系数，其中最为主要的就是针对其合理性进行分析，在对于钻探机械涉笔的设计过程中，首先要考虑的就是其可靠性与合理性，设计人员应该结合其设计设备运用的极限，还要对其承载力与受力面等相关问题细致探究，能够保障其机械运行中的安全与合理，提高其工作效率的同时，保障其施工安全。我国现阶段的钻探机械设计环节中，应该更为注重其系统运行的合理性，融入现今的科学设计理念，避免其机械设备在运行中出现故障，影响开采等工作，真正实现高技术的钻探工作水平。

1 可靠性的概念和可靠性设计的意义

1.1 可靠性概念

可靠性概念是机械产品首先需要保障的内容，需要按照我国机械设计与使用可靠性标准进行参考，根据设备在不同的情况下其工作效率与工作状态。按照机械设备的运行时间、工作效率、循环次数等等进行细致分析，机械设备在运行与长期工作使用的情况下会出现磨损与老化等现象，其生产也不能始终保持高效与稳定，故此，在产品设计的过程中要首先确保其可靠性，提高设备运行的使用性能。可以从以下几点开展工作。其一：检验产品是否符合国家要求的规定与功能，规定功能主要是针对国家相关的管理条例与使用标注要求能否达到，对其使用性能与技术水平的要求，设计完成后需要对产品的性能进行实验测试，只有其测试结果达到要求的标准才能保障其使用的可靠性。如若测试的过程中发生故障或者测试结果达不到要求，就需要对设计过程进行优化与调整，将其测试结果提高，从而保障设备的使用性能与可靠性。其二：要对其产品的能力进行调整与提高，产品的能力主要是针对其能否在规定时间内完成对其生产的要求，在其生产使用的过程中如若出现运行故障等问题，其能力就达不到要求的水平，以其发生故障的概率作为衡量其生产能力的标准。

1.2 研究钻探机械可靠性设计合理性的意义

现今我国钻探机械设备的可靠性设计能够有效提高机械设备运行中的稳定性与其运行效率，在其运输期间也要保持良好的使用状态。设备只有满足可靠性设计和合理性要求，才能保障其在使用中发挥最大的性能，对此，机械设备的可靠性是衡量机械设备运行是否稳定、高效的重要因素，可靠性对其产品设计极为重要。对钻探机械可靠性设计合理性意义进行探究，确保其设计的机械零件能够在规定时间内高质量完成生产，且保障其零件的使用性能，现今可靠性设计的分析已经逐渐在机械设计领域广泛运用，更是保障其设计方案实效性的方法之一。重点研究可靠性设计分析极为重要，更具有不一样的价值与意义，能够保障其机械设备运行使用的安全，还能够保障其运行的可靠性，更利于提高其安全运行效率。设备运行的安全性主要是设备在运行或者生产的过程中，其运输、安装、维修等作业都能够保障技术人员的人身安全。产品设计的过程中首先应该考虑其可靠性和安全性，保障安全才能有效生产，更能够提高其运行效率。

2 钻探机械常见故障原因分析

钻探工程施工中最为常用的设备就是钻探机械设备，其机械运行的安全性与稳定性会直接影响其工程的施工安全与施工效率。机械设备在运行使用的过程中，当其设备的某一零件，或者零件出现磨损、破损等现象都会影响其使用性能，还会导致设备不能执行与其设定的制定，其功能发挥受到严重的影响。钻探机械设备在使用中常见故障原因较多，其中破断、零件磨损、变形等等都会影响其运行效率。钻探机械设备体积较大，其运行过程中系统较为繁琐，且使用效率较高，机械设备经常会出现各种故障影响其施工质量与使用效率，破断和腐蚀摩擦类故障较为常见，且会直接导致机械设备停止运行，还会对技术人员造成一定的人身伤害与安全隐患，以下内容具体分析其故障的原因。

图1 钻探机械设备示意图

2.1 设计方面的问题

其产生故障的原因有很大程度是因为设计方面发生问题，钻探机械设备在设计的过程中，其设计材料选择不合理，热处理的尺寸与技术水平达不到标准要求，系统设计不科学都会导致其运行中出现故障，设备的材料质量强度要得到保障，在其运行过程中才能避免出现故障、破裂等问题。尺寸与技术水平达不到要求会导致一个零件对周围零件运行产生影响，导致其他零件也会出现破损的现象，会直接影响系统运行的稳定，不能高效完成运行施工。

2.2 制造工艺方面的问题

制作工业会直接影响钻探机械设备运行的稳定与安全，制造工艺直接决定机械运行的性能，其制造工艺水平达不到标准要求，机械设备在运行的过程中就会发生故障。例如在加工零件的过程中，零件表面粗糙、尺寸达不到标准要求等等。机械设备在运行过程中会增加零件的磨损情况，最终会因为零件磨损严重不能承受其运行的压力而出现故障，停止运行与工作，影响其工作效率。零件表面粗糙会导致设备的运行过程中过度摩擦，产生热能影响其系统的运行稳定与安全。

2.3 使用方面的问题

钻探机械设备的操作人员要具备一定的专业知识，还要对其正规操作流程进行了解，保障其操作水平才能提高其运行的稳定与安全。钻探机械设备运行的稳定性与操作人员的操作水平有直接的关系。另外，技术操作人员还要定期对机械设备进行检查与维修，将磨损的零件及时进行更换，保障其设备运行的稳定。

3 提高机械可靠性的设计方法

要想提高机械设备可靠性设计的方法可以从两方面开展，一方面是机械设备的机构，另一方面是其结构。机械机构可靠性的提升方法主要是研究其运行中因为运动学等方面的原因引起的运行故障，结构主要是针对其结构强度以及运行中出现的磨损、零件破损等现象。提高其可靠性设计主要是要提高两方面，其一为定性，其二为定量。定性主要是针对机械设备运行中出现的故障进行细致分析，并制定有效的应对措施，将其应对措施落实到产品设计中，定量主要是针对机械运行强度设计内容为参数，提高其状态的稳定与极限状态的运行设计内容，其设计方法可以有以下多种，第一点，提前预防故障问题，钻探机械设备运行过程中，其系统之间有很强的关联性，在设计的过程中应该将其进行串联，提高其统一性与规范性，严格控制各个部位的零件质量，从而预防其运行中出现故障。第二点，简化其设计方法，在设计的过程中，设计人员按照其使用要求进行设计，在满足其基础之上尽量简化零件的运用，保障系统运行的简单，更利于提高其可靠性。第三点，余度设计，其设计的主要原因就是保障机械设备在运行中出现故障也能够正常运行，设计人员要充分重视其设计方法，对机械设备运行的功能设计完成后还要对其进行备件设计，确保其出现故障之后，其他零件的设计能够保持机械设备正常运转。第四点，提高环境实用性设计，环境能够直接影响设备运行的稳定与效率，在其设计的过程中，设计人员要考虑恶劣环境对设备运行稳定性与使用年限的影响，对于外界的温度、冲击等等都要做好实验，保障机械设备的稳定性与高强度运行效率。