一個機(jī)械系統(tǒng)、一臺設(shè)備,不管其原理如何先進(jìn),功能如何全面,精度如何高級,若故障頻繁、可靠程度很差,不能在規(guī)定時間內(nèi)可靠地工作,那么它的使用價值就低,經(jīng)濟(jì)效果就差。
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,設(shè)備的功能由單一轉(zhuǎn)向多能,結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜;采用新材料、新工藝、新技術(shù)后使不可靠的因素增多,可靠性水平降低;新設(shè)備又要考慮更惡劣的使用條件,增加了保證其使用可靠性的難度;一旦發(fā)生故障帶來的危害往往很嚴(yán)重,維修費用很高?;谝陨显颍仨殞煽啃赃M(jìn)行深入研究。
從設(shè)計規(guī)劃、制造安裝、使用維護(hù)到修理報廢,可靠性始終是系統(tǒng)和設(shè)備的靈魂。其中設(shè)計制造決定固有可靠性,而使用維護(hù)保持使用可靠性。
可靠性是評價系統(tǒng)和設(shè)備好壞的主要指標(biāo)之一。
提高可靠性的方法
提高可靠性的方法有兩種:其一為故障預(yù)防,即抑制故障的產(chǎn)生;另一為故障容錯,即利用冗余的零部件去屏蔽已發(fā)生的故障對整個設(shè)備的影響。
系統(tǒng)的可靠性
設(shè)備有大有小,小的本身自成為元件;而大的則是由很多元件組成部件、整機(jī),形成一個系統(tǒng)。
系統(tǒng)是一個能夠完成規(guī)定功能的綜合體。組成系統(tǒng)的元件稱單元,每個獨立單元不僅要完成各自的規(guī)定功能,而且還要在系統(tǒng)中與其他單元發(fā)生聯(lián)系。
根據(jù)單元在系統(tǒng)中的聯(lián)接方式不同,可分為3類:
(1)串聯(lián)系統(tǒng)
在組成系統(tǒng)的單元中只要有一個發(fā)生故障,系統(tǒng)就不能完成規(guī)定的功能,這種系統(tǒng)稱為串聯(lián)系統(tǒng)。大多數(shù)機(jī)械的傳動系統(tǒng)均是串聯(lián)系統(tǒng)。當(dāng)串聯(lián)系統(tǒng)由n個單元組成,它們的可靠度分別為R1、R2、…、Rn時,根據(jù)概率乘法定理,由于Ri≤1,單元數(shù)目愈多,系統(tǒng)的可靠度RS就愈低??梢姡跐M足規(guī)定功能的前提下,系統(tǒng)愈簡單,可靠性愈高。
串聯(lián)系統(tǒng)的可靠度低于任何一個單元的可靠度。若要提高一個單元的可靠度去改善串聯(lián)系統(tǒng)的可靠度,就應(yīng)當(dāng)提高系統(tǒng)中可靠度最低的那個單元。
(2)并聯(lián)系統(tǒng)
并聯(lián)系統(tǒng)又稱冗余系統(tǒng),即系統(tǒng)中只要有一個單元沒有失效,系統(tǒng)仍能維持工作。若幾個單元同時投入運(yùn)轉(zhuǎn),有一個出現(xiàn)故障,其他單元還能維持的稱工作儲備并聯(lián)系統(tǒng),例如多臺發(fā)動機(jī)的飛機(jī)或輪船,我們常見的一用一備關(guān)鍵設(shè)備等。
并聯(lián)系統(tǒng)的單元數(shù)目愈多,系統(tǒng)的可靠度愈高,但體積、質(zhì)量、成本也增加。在設(shè)備系統(tǒng)中,并聯(lián)系統(tǒng)因結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本昂貴,用得較少,只有在可靠性要求高,且結(jié)構(gòu)上允許時才使用,一般n=2或n=3。例如:載貨汽車用雙列后輪或備用輪;液壓系統(tǒng)中滑閥操縱裝置采用雙重滑閥;靜壓軸承的油壓系統(tǒng)采用備用系統(tǒng)等。
并聯(lián)系統(tǒng)的可靠度大于每個單元的可靠度,這是在設(shè)備方案規(guī)劃技術(shù)設(shè)計和布局安裝過程中采用冗余技術(shù)的根據(jù)。若要提高系統(tǒng)的可靠性,需提高可靠度最大的單元的可靠度。
(3)混聯(lián)系統(tǒng)
由串聯(lián)及并聯(lián)系統(tǒng)組合而成的系統(tǒng)稱混聯(lián)系統(tǒng)。
可靠性理論在維修中的應(yīng)用
(1)提高系統(tǒng)和零部件的可靠性
在串聯(lián)系統(tǒng)中,串聯(lián)的單元愈多,可靠性愈差;反之,愈簡單的機(jī)械愈可靠。因此,機(jī)械上可有可無的零部件應(yīng)盡量不要,盡可能把幾個零件合并成一個零件。
在并聯(lián)系統(tǒng)中,并聯(lián)的單元愈多,可靠性愈好。一般來說,非工作儲備系統(tǒng)的可靠度高于工作儲備系統(tǒng)。
不論串聯(lián)或并聯(lián),提高其中任何一個零件的可靠度都能提高系統(tǒng)的可靠度。
提高可靠性的主要措施有:
1)在設(shè)計上,力求結(jié)構(gòu)簡單、傳動鏈短、零件數(shù)少、調(diào)整環(huán)節(jié)少且簡便、聯(lián)接可靠。
2)盡可能采用獨立的結(jié)構(gòu)單元,分離方便,整個單元能迅速更換,有利于提高維修性,保證維修質(zhì)量。
3)設(shè)法提高系統(tǒng)中最低可靠度零件的可靠度。
4)盡量選用可靠度高的標(biāo)準(zhǔn)件。
5)避免采用容易出現(xiàn)疏忽、維護(hù)和操作錯誤的結(jié)構(gòu)。
6)結(jié)構(gòu)布置要能直接檢查和修理,如油畫指示器位置應(yīng)便于觀察油面;要設(shè)置檢查孔等。
7)合理規(guī)定維修期,維修期過長,可靠度下降,如潤滑油變質(zhì)、配合間隙過大。
8)必要時增加備用系統(tǒng),如雙列滾動軸承,重要的液體動壓滑動軸承備有兩套系統(tǒng)。
9)設(shè)置監(jiān)測系統(tǒng),及時報警故障,如進(jìn)行溫度監(jiān)測、微裂紋監(jiān)測。
10) 增加過載保護(hù)裝置和自動停機(jī)裝置。
(2)根據(jù)可靠性規(guī)律制定相應(yīng)的維修制度
故障率呈正指數(shù)型的機(jī)械設(shè)備有明顯的耗損故障期,應(yīng)在它到來之前及時進(jìn)行維修,這就是維修行業(yè)歷來采用的定期檢修制。
沒有耗損故障期的設(shè)備,不僅沒有必要定期檢修,而且每次檢修后出現(xiàn)早期故障反而降低了可靠性,像飛機(jī)這樣的可修復(fù)的復(fù)雜系統(tǒng)沒有耗損故障,因此不用定期檢修。
故障率呈常數(shù)型的設(shè)備,其可靠性只受隨機(jī)因素影響,定期檢修不能預(yù)防隨機(jī)故障。通過分析隨機(jī)因素,盡量減少隨機(jī)因素的發(fā)生概率或采用并聯(lián)系統(tǒng),就能夠避免故障的產(chǎn)生。