從結(jié)構(gòu)可靠性失效準(zhǔn)則和剩余壽命評(píng)估準(zhǔn)則探討橋式起重機(jī)

張 軍

（江蘇省特種設(shè)備安全監(jiān)督檢驗(yàn)研究院無錫分院，江蘇 無錫 214000）

橋式起重機(jī)的使用隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展越開越廣泛，起重機(jī)趨向于輕型化以及大型化。另外，近年來，隨著起重機(jī)趨向于大型化、復(fù)雜化、長(zhǎng)周期運(yùn)行發(fā)展以及高參數(shù)的特點(diǎn)，人們對(duì)于橋式起重機(jī)的經(jīng)濟(jì)性能以及安全性也越來越關(guān)注、此外，起重機(jī)械能否安全運(yùn)行也關(guān)系到人民的生命財(cái)產(chǎn)安全。因而，對(duì)于橋式起重機(jī)結(jié)構(gòu)可靠性準(zhǔn)則以及剩余壽命評(píng)估準(zhǔn)則的探究也成為了重中之重。

1 橋式起重機(jī)常見故障以及缺陷估計(jì)

隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的不斷地發(fā)展，一部分的企業(yè)只注重經(jīng)濟(jì)效益，卻忽視了設(shè)備能否安全的運(yùn)行，這樣一來，一旦起重機(jī)械發(fā)生了故障，將會(huì)造成很大的經(jīng)濟(jì)損失甚至威脅公共完全。大多數(shù)的橋式起重機(jī)，都存在著一些問題，下面將簡(jiǎn)要的進(jìn)行介紹。

安全防護(hù)裝置是起重機(jī)安全運(yùn)行的非常重要的保障，實(shí)際的使用中常常會(huì)存在室門安全連鎖、導(dǎo)電滑線防護(hù)板以及大小車運(yùn)行限位的情況；此外，門聯(lián)鎖安全裝置是防止起重機(jī)運(yùn)行的時(shí)候防止產(chǎn)生交通事故的重要裝置，但是在有些情況下為圖省事而擅自拆除以及短接電氣連鎖導(dǎo)致一系列的隱患。限位器是用來保證運(yùn)行機(jī)構(gòu)不超過運(yùn)行以及卷?yè)P(yáng)器，但是電動(dòng)葫蘆中的導(dǎo)繩器以及斷火器是用來進(jìn)行限位的，導(dǎo)繩器損壞就會(huì)造成限位失靈；導(dǎo)電滑繩防護(hù)板是由三根角鐵導(dǎo)電的，但是這個(gè)裝置在端梁的下方，因而很容易因?yàn)榈蹉^的自由擺動(dòng)，從而碰上導(dǎo)電滑線，造成觸電的危險(xiǎn)；制動(dòng)器也是起重機(jī)中尤其關(guān)鍵的部位。

2 起重機(jī)可靠性數(shù)據(jù)的處理及可靠性指標(biāo)的綜合

在起重機(jī)的可靠性的研究中，可靠性數(shù)據(jù)是至關(guān)重要的，一切可靠性的基礎(chǔ)就是可靠性數(shù)據(jù)。只有通過定期的、有計(jì)劃有目的地收集以及分析起重機(jī)運(yùn)行各階段的數(shù)據(jù)，才能有依據(jù)來評(píng)定起重機(jī)可靠性的水平，才能在發(fā)現(xiàn)起重機(jī)的薄弱環(huán)節(jié)之后對(duì)起重機(jī)進(jìn)行改進(jìn)，這樣才能使得起重機(jī)的可靠性水平不斷地提高。因此，可靠性數(shù)據(jù)的重要性不言而喻。

首先，可靠性數(shù)據(jù)的采集是可靠性研究的基礎(chǔ)，可以通過文字、數(shù)字、圖表以及符號(hào)等各個(gè)形式來表現(xiàn)，這種可靠性數(shù)據(jù)的來源一般是來自產(chǎn)品的設(shè)計(jì)以及制造或者是實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，有的是來自維修的過程中。

一般來言，可靠性數(shù)據(jù)有著時(shí)間性、有價(jià)性以及時(shí)效性的特點(diǎn)。時(shí)間性是指可靠性數(shù)據(jù)的采集一般是通過產(chǎn)生故障的時(shí)候記錄的時(shí)間以及次數(shù)來判斷的；有價(jià)性是指起重機(jī)故障的產(chǎn)生是一個(gè)隨機(jī)變量；時(shí)效性是指可靠性數(shù)據(jù)產(chǎn)生以及利用與起重機(jī)各個(gè)階段的壽命有著密不可分的聯(lián)系的，起重機(jī)各個(gè)階段產(chǎn)生的不同的數(shù)據(jù)是要完整無誤的，這樣才便于根據(jù)數(shù)據(jù)來對(duì)起重機(jī)進(jìn)行改進(jìn)、維護(hù)以及監(jiān)控。數(shù)據(jù)的收集一般有兩種，主要是實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)以及現(xiàn)場(chǎng)使用數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)一般是從實(shí)驗(yàn)室得來，所獲得的數(shù)據(jù)具有較強(qiáng)的精確性。

接下來是可靠性數(shù)據(jù)的整理，在經(jīng)過可靠性數(shù)據(jù)的收集之后，得到了最原始的數(shù)據(jù)，但是這些數(shù)據(jù)往往是雜亂無章的，因此，這些數(shù)據(jù)無法對(duì)于起重機(jī)的可靠性進(jìn)行分析，這些數(shù)據(jù)往往要經(jīng)過不斷地系統(tǒng)的整理，才能進(jìn)起重機(jī)可靠性的分析。

3 可靠性失效準(zhǔn)則與剩余壽命評(píng)估準(zhǔn)則

產(chǎn)品的實(shí)效會(huì)引起重大的事故，這在大型機(jī)械設(shè)備的實(shí)效中尤其重大，就這一點(diǎn)而言，主要的承受載荷的鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)尤其重要，在工程的結(jié)構(gòu)中，通常較為復(fù)雜，不同的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的作用以及要求是不一樣的。

（1）失效選取的原則應(yīng)從結(jié)構(gòu)的可靠性來加以評(píng)定。在對(duì)于結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)進(jìn)行一個(gè)初步的評(píng)定之前應(yīng)當(dāng)對(duì)于結(jié)構(gòu)的失效有一個(gè)較為明確的定義。在這里要遵循的原則主要有：第一，結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)以及結(jié)構(gòu)內(nèi)構(gòu)件的布置的特點(diǎn)定義了結(jié)構(gòu)系統(tǒng)；其次，結(jié)構(gòu)的失效應(yīng)當(dāng)考慮設(shè)計(jì)的要求；此外，在對(duì)結(jié)構(gòu)的失效做出一個(gè)完整的定義之前，要考慮系統(tǒng)在應(yīng)用的時(shí)候所發(fā)揮的作用。

一般而言，結(jié)構(gòu)失效可以被定義為結(jié)構(gòu)系統(tǒng)不能按照設(shè)計(jì)的要求完成或者實(shí)施，其規(guī)定的功能就無法實(shí)現(xiàn)。前面已經(jīng)說過，無法用統(tǒng)一的設(shè)計(jì)要求來定義系統(tǒng)的失效，所以在分析系統(tǒng)的可靠性的時(shí)候，必須要根據(jù)結(jié)構(gòu)來進(jìn)行具體的定義。結(jié)構(gòu)的失效，就意味著，結(jié)構(gòu)無法按照設(shè)計(jì)的要求來對(duì)外載進(jìn)行承受，這個(gè)時(shí)候，當(dāng)在外載的作用下，結(jié)構(gòu)的變形超過了規(guī)定的設(shè)計(jì)的要求。

（2）機(jī)電類特種設(shè)備結(jié)構(gòu)剩余壽命評(píng)估準(zhǔn)則。大量的機(jī)電類的設(shè)備鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的使用年限越來越長(zhǎng)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了很多不安全的問題，現(xiàn)在最需要解決的是預(yù)測(cè)鋼結(jié)構(gòu)剩余的使用壽命，另外，如何采取有效的預(yù)防措施也需要迫切的解決。結(jié)構(gòu)剩余壽命的預(yù)測(cè)的基本理論基礎(chǔ)是近代數(shù)學(xué)理論。這就彰顯了結(jié)構(gòu)剩余壽命的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)的重要性。

結(jié)構(gòu)的技術(shù)使用壽命的概念為：結(jié)構(gòu)從投入使用到技術(shù)上不能滿足使用的要求，也不能滿足安全以及外觀的要求。這里提到的準(zhǔn)則就是指失效準(zhǔn)則，這里的規(guī)定的極限狀態(tài)就是結(jié)構(gòu)剩余壽命的評(píng)估準(zhǔn)則。

結(jié)構(gòu)的使用壽命是由多種因素決定的，影響因素多并且復(fù)雜。這是因?yàn)?，環(huán)境條件以及外部載荷性以及結(jié)構(gòu)性能都有很大的隨機(jī)性，在多種隨即因素的影響下，沒有一個(gè)定值，在預(yù)測(cè)中，要預(yù)測(cè)一定實(shí)效概率，也就是說要預(yù)測(cè)一定可靠度的可靠壽命，因此，在確定結(jié)構(gòu)的技術(shù)使用壽命之前，需要實(shí)現(xiàn)確定一個(gè)人們都可以接受的可靠性水平，這樣看來，可靠性實(shí)效準(zhǔn)則的原理與結(jié)構(gòu)剩余評(píng)估準(zhǔn)則是基本上一致的。

總之，可靠性研究將在以后得到不斷地加強(qiáng)，對(duì)于起重機(jī)故障機(jī)理、檢測(cè)、設(shè)計(jì)預(yù)防等都將有一定的加強(qiáng)，因此，針對(duì)橋式起重機(jī)鋼結(jié)構(gòu)，從結(jié)構(gòu)可靠性的角度出發(fā)，從而總結(jié)實(shí)效判據(jù)的選取的原則，進(jìn)而從結(jié)構(gòu)剩余壽命的角度來討論實(shí)效判據(jù)的選取的原則，從而從具體的失效準(zhǔn)則來為結(jié)構(gòu)可靠性以及安全的評(píng)估提供新的思路，這種方法是必要而且有效的。

[1]楊瑞剛，徐格寧.影響大型復(fù)雜機(jī)械鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)可靠性的因素分析[J].中國(guó)安全科學(xué)學(xué)報(bào),2007,17(11):16-20.

[2]賀國(guó)芳.可靠性數(shù)據(jù)的收集與分析[M].北京:國(guó)防工業(yè)出版社，2009.