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安全工程師:機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)(3)
三、機(jī)械設(shè)備結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)要點(diǎn)
(一)、確定零件合理的安全系數(shù)
安全系數(shù)是指零件在理論上計(jì)算的承載能力與實(shí)際所能承擔(dān)的負(fù)荷之比值。確定安全系數(shù)時應(yīng)考慮以下幾個因素:
?。?)、環(huán)境條件的影響如溫度、濕度、沖擊、振動等;
?。?)、使用中發(fā)生超負(fù)荷或誤操作時的后果;
?。?)、為提高安全系數(shù)所付出的經(jīng)濟(jì)代價是否合算等。
安全系數(shù)的提高應(yīng)通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來達(dá)到,而不是簡單地通過增加構(gòu)件尺寸、增加重量或增加費(fèi)用等方法來實(shí)現(xiàn)。
(二)、貯備設(shè)計(jì)(冗余設(shè)計(jì))
貯備設(shè)計(jì)是指將若干功能相同的零組部件作為備用機(jī)構(gòu),當(dāng)其中某個零組部件出現(xiàn)故障時,備用機(jī)構(gòu)馬上啟動工作,使機(jī)器仍能保持正常工作。例如,滾動軸承中的雙排滾珠,當(dāng)其中一排損壞時,另一排仍可以維持正常工作。
采用貯備設(shè)計(jì)的產(chǎn)品,一般是有劇毒的化工設(shè)備、故障率較高的設(shè)備、流水生產(chǎn)線上的關(guān)鍵設(shè)備或一旦出現(xiàn)事故損失較大的設(shè)備。
貯備設(shè)計(jì)的目的在于提高可靠性,如果盲目采用,或設(shè)計(jì)不當(dāng)將會因增加體積、重量和費(fèi)用而導(dǎo)致相反的效果。
(三)、耐環(huán)境設(shè)計(jì)
在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時要考慮環(huán)境條件的影響,應(yīng)進(jìn)行耐機(jī)械應(yīng)力(振動、沖擊等)、設(shè)計(jì)和抗氣候條件(高溫、低溫、潮濕、雨淋、日曬、風(fēng)化、腐蝕等)、設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)時就應(yīng)預(yù)計(jì)產(chǎn)品實(shí)際使用的環(huán)境條件,并采取相應(yīng)的耐環(huán)境措施。為此,在設(shè)計(jì)、試制階段要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室模擬或現(xiàn)場作預(yù)計(jì)環(huán)境條件下的可靠性試驗(yàn),如耐久性試驗(yàn)、壽命試驗(yàn)、環(huán)境試驗(yàn)、可靠性測定和可靠性驗(yàn)證等試驗(yàn)。
(四)、簡單化和標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)
產(chǎn)品簡單化和標(biāo)準(zhǔn)化是提高可靠性的關(guān)鍵,即產(chǎn)品在滿足功能要求的前提下,其結(jié)構(gòu)越簡單越好,因?yàn)檫@時零件數(shù)少了,發(fā)生故障的機(jī)會就少了。
在簡單化和標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)中應(yīng)注意如下幾點(diǎn):
?。?)、應(yīng)避免單純追求高水平及復(fù)雜化,盡量選用標(biāo)準(zhǔn)件。
?。?)、要處理好極限設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)時應(yīng)考慮并保證產(chǎn)品在各種惡劣條件下工作的可靠性,可以通過保險機(jī)構(gòu)、連鎖機(jī)構(gòu)等安全裝置或安全措施來解決。
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