摘 要：鉆探機械在使用過程中是否可靠，關(guān)系到勘探作業(yè)是否能夠有效完成，以及施工過程中的安全性，因此，鉆探機械在使用過程中的可靠性設(shè)計就顯得尤為重要。本文通過對鉆探機械產(chǎn)品及零配件部分設(shè)計進(jìn)行分析，提出可靠性設(shè)計方案，期望可以對鉆探機械改良方面有所幫助。
關(guān)鍵詞：鉆探機械；可靠性；設(shè)計
0 引言
安全系數(shù)法是在鉆探機械及零配件可靠性設(shè)計中主要使用的方法，安全系數(shù)法是假設(shè)在一個理想狀態(tài)下，將所有材料的極限應(yīng)力作用在零配件上，所產(chǎn)生的載荷及零部件的截面尺寸都作為常量，其所得出的系數(shù)。這樣計算，并不能對鉆探機械的安全可靠性有準(zhǔn)確的估量，設(shè)計計算得出的安全可靠性并不能說明鉆探機械在實際應(yīng)用中也是安全可靠的。因此，鉆探機械可靠性設(shè)計并不能僅僅依靠安全系數(shù)法的計算決定，其與可靠性設(shè)計是否科學(xué)合理也同樣關(guān)系密切，這同樣是鉆探機械在可靠性設(shè)計時需要充分考慮的因素之一。
1 可靠性概念及影響因素
國家對于可靠性有一個比較明確的定義，即：產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和在規(guī)定的時間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力。定義對于鉆探機械規(guī)定功能的完成是限定在“規(guī)定的條件和規(guī)定的時間”范圍內(nèi)的，因此，可靠性是一個與條件和時間相關(guān)的概念。
影響可靠性的因素主要包括以下幾個方面：
1.1 規(guī)定條件的影響
可靠性的定義表明鉆探機械是在規(guī)定的條件下進(jìn)行工作的，因此“規(guī)定的條件”對鉆探機械可靠性的影響較大。規(guī)定條件一般指鉆探機械的使用條件，例如依照規(guī)章制度進(jìn)行操作；環(huán)境條件，例如在腐蝕性地下環(huán)境進(jìn)行工作；運輸條件，如對機械的長途運輸條件；保管條件，也就是對鉆探機械的保管情況。
1.2 規(guī)定時間的影響
可靠性定義同樣說明了對于可靠性的另一個影響因素，也就是規(guī)定時間的影響。在可靠性的規(guī)定時間概念里，時間并不是按照常規(guī)的小時進(jìn)行計算，而是對時間進(jìn)行的量化。規(guī)定的時間對于鉆探機械可靠性來說是硬性條件，也是影響較大的因素。
1.3 規(guī)定功能的影響
鉆探機械的規(guī)定功能既是指國家對鉆探機械的一些硬性標(biāo)準(zhǔn)、指標(biāo)、要求等，也包括不同鉆探機械生產(chǎn)廠家對自身產(chǎn)品添加的一些功效。這些硬性標(biāo)準(zhǔn)、指標(biāo)、要求等都是通過一系列的安全試驗或者實踐總結(jié)出來的寶貴經(jīng)驗，也是對鉆探機械的硬性要求。
1.4 能力的影響
能力是指鉆探機械在使用過程中可能達(dá)到的程度，或者依照試驗、實踐，機械應(yīng)當(dāng)達(dá)到的程度。鉆探機械只有在規(guī)定時間和規(guī)定條件下，失誤率或者發(fā)生故障的概率越低，那么該機械的可靠性則會越高。因此，我們要明確一點，那就是鉆探機械在使用過程中是允許其有故障的，但是故障發(fā)生率會有一個標(biāo)準(zhǔn)，或者說故障發(fā)生率應(yīng)當(dāng)控制在最低水平，檢測時候?qū)C械的質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格控制，這樣鉆探機械發(fā)生事故的可能性就會越小，鉆探機械的可靠性就會越高。
2 鉆探機械可靠性設(shè)計策略
鉆探機械可靠性設(shè)計研究不僅研究機械在靜態(tài)狀態(tài)下的可靠性，還要研究鉆探機械在動態(tài)狀態(tài)下的可靠性。靜態(tài)狀態(tài)下對鉆探機械可靠性研究主要研究其組成構(gòu)件、配件的可靠性，是否適合機械的工作情況，構(gòu)件、配件在什么情況下會失效；動態(tài)狀態(tài)下的可靠性研究主要研究機械運行時候各構(gòu)件、配件的配合合作情況，運行過程中構(gòu)件、配件可能發(fā)生的故障。根據(jù)兩種研究方面，鉆探機械可靠性研究方法主要包括以下幾點：
2.1 機械故障預(yù)防設(shè)計
故障預(yù)防是防止鉆探機械發(fā)生故障的前沿措施，將故障“扼殺在搖籃里”，能夠有效保障鉆探機械的可靠性。做好鉆探機械故障預(yù)防設(shè)計應(yīng)當(dāng)從整體入手對故障預(yù)防進(jìn)行設(shè)計。
（1）要加強機械產(chǎn)品零配件的質(zhì)量。加強機械產(chǎn)品零配件的質(zhì)量就要對機械產(chǎn)品零配件的標(biāo)準(zhǔn)做嚴(yán)格限制，對于不合格的零配件堅決棄用。同時，零配件的標(biāo)準(zhǔn)化還要做到與國際接軌，學(xué)習(xí)國外的先進(jìn)工藝對零配件的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行改進(jìn)。
（2）運用經(jīng)驗對機械故障進(jìn)行預(yù)防。通過以往鉆探機械使用過程中發(fā)生的故障，進(jìn)行機械故障排除預(yù)案設(shè)計，將機械可能會發(fā)生的故障使用表格或者說明的方式進(jìn)行整理，對應(yīng)的故障排除方式進(jìn)行匯總，并將故障排除措施通過培訓(xùn)等方式有效傳達(dá)給機械使用人員、作業(yè)人員，讓作業(yè)人員對故障的情況了如指掌。
（3）對類似機械故障予以借鑒。一些故障可能在鉆探機械使用過程中并未發(fā)生，但是相類似的機械已經(jīng)發(fā)生過此機械未發(fā)生的故障，那么設(shè)計、使用人員就要對此故障引起高度關(guān)注。設(shè)計過程中就要將機械可能發(fā)生的故障進(jìn)行提前考量，以做到對類似事故的避免。
2.2 機械簡化設(shè)計
鉆探機械并非要像高科技產(chǎn)品設(shè)計一般的復(fù)雜，在滿足其規(guī)定功能的前提下，設(shè)計越簡單越能夠做到操作方便、靈活。這也成為鉆探機械可靠性的有力保障。將鉆探機械進(jìn)行簡化設(shè)計，同時可以節(jié)約配件、零部件的使用，做到使用最少的材料，產(chǎn)生最大的效益。機械簡化設(shè)計可以極大的降低鉆探機械故障的發(fā)生率，保障鉆探機械的可靠性。
2.3 機械耐環(huán)境設(shè)計
鉆探機械的使用一般都是在潮濕、有腐蝕性的環(huán)境中工作，因此對于鉆探機械的耐潮濕、耐腐蝕性的要求比較高。在對機械進(jìn)行設(shè)計時候就要考慮到機械的環(huán)境要求，減少因為環(huán)境給機械造成的影響。在對機械進(jìn)行研制過程中，一定要對機械的工作環(huán)境進(jìn)行分析，采取必要的相應(yīng)措施提升機械的抗潮、抗腐蝕性。這是機械長久可靠性的保障。
2.4 機械的人機工程設(shè)計
鉆探機械在施工過程中除卻因為機械本身原因造成的故障外，還有很多情況是人為因素使機械故障發(fā)生。因此，人為操作對機械的影響也要納入到可靠性設(shè)計考慮中。機械在設(shè)計過程中要具有簡單、直觀、易于操作的人機對話系統(tǒng)，在作業(yè)人員進(jìn)行操作工程中對于關(guān)鍵性操作，要讓機械對作業(yè)人員的操作進(jìn)行再確認(rèn)，減少因為人為操作機械失誤的概率。
3 結(jié)語
鉆探機械可靠性設(shè)計需要不斷的摸索與試探，在實踐中發(fā)現(xiàn)故障、排除故障、預(yù)防故障，讓鉆探機械更好地為人類服務(wù)，成為地質(zhì)勘探工作的得力助手。
參考文獻(xiàn)：
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作者簡介：劉宗玉（1965-），男，山東臨沂人，機械工程師。