钻探机械可靠性的要点分析

钻探机械可靠性的要点分析
摘要性能指标对机械来说是很重要的一项，但是要想充分的发挥性能，可靠性是不可缺少的，所以对于机械而言，可靠性是重中之重，本文从可靠性基本概念、钻探机械常见故障原因分析和钻探机械可靠性的设计方法三个方面进行了探讨。

关键词钻探机械；可靠性
1可靠性基本概念
可靠性指的是产品在规定的时间及条件下完成规定功能的能力。

所谓规定的时间指的是工作小时数、工作转数或行驶里程数等，而规定的条件指的是产品工作的温度、湿度、PH值等。

在不同的工作环境下，由于多种多样的磨损、老化、腐蚀等现象的存在，产品很难永久保持其技术状态不变，尤其是对于钻探机械来说，其工作环境非常复杂，机械能否在复杂的环境下顺利完成作业就成为了钻探机械产品可靠性的最重要的指标。

所谓规定的功能，指的是产品的技术指标和要求及完成某种操作的能力。

传统的质量控制，只要产品通过相关的测试，产品就被认定为合格的。

但是这样合格的产品，在实际运行中，却往往并不可靠，并不稳定，随着运行时间的增长，产品有可能会出现各种故障，导致设备不能正常运转。

而目前随着机械自动化程度的不断提高，客观上需要机械设备具有更高的可靠性，要求能够在故障发生前就能够有效地预测其发生发展的趋势。

对机械产品进行可靠性设计是必然的趋势。

2钻探机械常见故障原因分析
机械故障指的是机械的某一结构、零件的尺寸、性状或性能发生改变，导致完全不能或部分不能执行预期的功能。

常见的机械故障主要有破断性故障、变形类故障、腐蚀摩擦类故障、失效型故障以及系统故障等。

而对于钻探机械来说，常见的故障主要有破断性故障和腐蚀摩擦类故障，这两类故障经常发生，导致不能正常作业和操作。

就其原因，主要有如下几点。

1）从设计的角度来说，材料选取不当，热处理及尺寸不当，系统设计不合理均会导致此类故障的发生。

如果选取的材料强度不能达到预定的要求，那么在操作中，面对复杂的环境，必然容易发生损毁。

同样，如果某一个零件尺寸偏大，那么势必会对其他零件造成磨损，甚至影响整个系统的稳定运行，而如果尺寸偏小，又必然会导致其所能承受的应力范围偏小，当面临预定的应力时，发生损毁就成为必然的了。

2）从制造的角度来说，制造工艺或安装不符合规定要求，也会导致机械故障的发生。

譬如零件加工环节，光滑度不符合要求，那么在实际使用中就会加大
磨损，导致零件尺寸过早的变小，从而导致零件不能承受较大应力，同时由于光滑度不足，在使用过程中还会产生巨大的热量，导致构件发生疲劳反应，甚至引起整个系统不能正常运行。

3）从使用的角度来说，不当操作，不注重维护保养也是重要原因。

譬如，钻探机械在使用过后，由于钻探机械的操作环境相对比较复杂，有的环境呈酸性，那么在使用过后就必须要做好保养工作，如不按照规定要求做好保养工作，那么相关零件就会发生锈蚀，进而影响性能。

3钻探机械可靠性的设计方法
机械的可靠性设计可分为定性和定量两大类。

前者侧重于对故障进行模拟分析，采取针对性措施使得产品达到可靠的目的，而后者侧重于对零件的强度分布和应力分布做复杂的计算，建立极限函数，从而设计出满足需要的产品。

由于机械产品所面临的环境复杂多样，各种参数的选取比较困难，因此，在实际中常用的是定性的设计方法。

1）预防故障设计。

对于属于串联系统的机械产品来说，由于任何一部分的失效都会导致整个系统的失效，因此，为了提高整机的可靠性，必须要控制好每个零部件的质量，要选用经过分析验证的可靠性高的零部件或标准件，要尽可能采用成熟的设计
方案。

2）简化设计。

通常说来，越是简单的结构，其应力也越简单可控。

因此对于机械来说，应在满足功能需要的前提下，力求使得结构简单，这一点对于钻探机械来说尤为重要。

3）安全裕度设计。

安全裕度设计是一种使零件的使用应力低于其额定应力的设计方法。

工程实践表明机械零件在等于或大于其额定承载力下运行，极容易发生疲劳反应，而如果低于额定承载力下运行，故障率很低，可靠性较高。

因此，当机械零部件的荷载应力不确定的时候，可以采用提高平均强度，降低平均应力的方法来提高可靠性。

4）耐环境设计。

耐环境设计是在设计时就考虑产品在整个寿命周期内可能遇到的各种环境影响，如产品在装配、运输过程中的冲击、振动，贮存时的温度、湿度，使用时的气候、沙尘、振动等影响。

对于钻探机械来说，主要考虑使用时所面临的各种恶劣环境，如酸碱度、温度、湿度以及振动，采取有效措施，提高零部件本身的耐环境能力。

5）健壮设计。

健壮设计中最具代表性的方法是日本田口玄一博士创立的田口方法，即一个产品的设计应由系统设计、参数设计和容差设计的三次设计来完成，这是一种在设计过程中充分考虑影响其可靠性的内外干扰而进行的一种优化设计。

在航天领域和军工产品中，这种方法应用较多，在钻探机械产品的设计中，
也经常采用这种方法。

4结束语
钻探机械由于工作环境复杂多变，应力变化也非常复杂。

因此，对钻探机械的可靠性设计，必须要充分研究其失效机理，在此基础上进行定性设计，使得产品满足功能需要，提高产品的可靠性。

参考文献
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