刮板輸送機(jī)的可靠性評價(jià)

何 清，李 軍，代衛(wèi)衛(wèi)

（1.山西中煤華晉能源有限責(zé)任公司，山西 河津 043300；2.霍州煤電，山西 霍州 031400）

0 引言

近年來，神東公司大部分都是采用JOY的刮板輸送機(jī)，是公司安全、高效、可靠生產(chǎn)的重要保證，與此同時(shí)，JOY刮板輸送機(jī)的質(zhì)量就成為其關(guān)鍵因素。如何提高刮板輸送機(jī)質(zhì)量，成為擺在煤機(jī)科技工作者面前的緊迫課題?？煽啃允呛饬抗伟遢斔蜋C(jī)質(zhì)量的重要指標(biāo)，只有全面地分析生產(chǎn)實(shí)際中JOY刮板輸送機(jī)各部件的可靠性狀態(tài)，才能找出問題，對癥下藥，提高JOY刮板輸送機(jī)質(zhì)量。

1 可靠性相關(guān)理論

按照國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，可靠性的基本定義是：產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間區(qū)間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力。

可靠性特征量是指描述產(chǎn)品可靠性整體水平的各個(gè)指標(biāo)。實(shí)際中，產(chǎn)品的可靠性特征量值是一個(gè)理論值。在產(chǎn)品運(yùn)行中，其特征值是不可而知的。因?yàn)榭煽啃蕴卣髁繉Ξa(chǎn)品的可靠性水平的描述各有側(cè)重，所以可靠性分析所選取的特征量，應(yīng)從各個(gè)角度對產(chǎn)品可靠性水平進(jìn)行定性或者定量分析。常用的可靠性特征量有可靠度、累積失效概率（或不可靠度）、平均壽命、可靠壽命、失效率等。

（1）可靠度是產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間區(qū)間內(nèi)完成規(guī)定功能的概率，一般記為R或R（t），取值范圍為0≤R≤1。

（2）累積失效概率是產(chǎn)品未完成規(guī)定功能（即發(fā)生失效）的概率，也稱為不可靠度，一般記為F或F（t）。

（3）對可修復(fù)產(chǎn)品，平均壽命就是平均無故障工作時(shí) 間，簡 稱 為 MTBF（Mean Ti me Bet ween Failure），記作t。

（4）可靠壽命是指定的可靠度所對應(yīng)的時(shí)間，一般記為t（R）。

（5）失效率是指一個(gè)工作到時(shí)刻t尚未失效的產(chǎn)品，在△t時(shí)刻以后的下個(gè)單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生失效的概率。

2 刮板輸送機(jī)可靠性評價(jià)

2.1 刮板輸送機(jī)可靠性指標(biāo)體系

刮板輸送機(jī)可靠性指標(biāo)數(shù)據(jù)多以時(shí)間為基本參量，因此建立以時(shí)間為基本參量的可靠性指標(biāo)體系［2］。

2.1.1 可靠度與不可靠度

設(shè)隨機(jī)變量T為產(chǎn)品的無故障工作時(shí)間，則產(chǎn)品在給定時(shí)刻t的可靠度和不可靠度為：

其中：f（t）為隨機(jī)變量T的密度函數(shù)。

2.1.2 平均無故障工作時(shí)間與平均修復(fù)時(shí)間

平均無故障工作時(shí)間（MTBF）和平均修復(fù)時(shí)間（MTTR）在數(shù)學(xué)理論上是一致的，一般用t來表示：

其中：N為故障總次數(shù)。

因?yàn)楣伟遢斔蜋C(jī)是可修復(fù)產(chǎn)品，所以對于刮板輸送機(jī)而言，當(dāng)可靠度函數(shù)為指數(shù)函數(shù)R（t）分布時(shí)，θ的表達(dá)式為：

系統(tǒng)平均修理時(shí)間MTTR為：

其中：λ為系統(tǒng)故障率；μ為系統(tǒng)修復(fù)率。

2.1.3 有效度

有效度A（t）是指在規(guī)定的條件下可維修的產(chǎn)品在某一時(shí)刻保持其功能的概率，也稱可用度，對于刮板輸送機(jī)而言，是指在任一時(shí)刻都保持穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)的概率。當(dāng)可維修性產(chǎn)品的故障壽命為指數(shù)分布時(shí)，有效度A（t）為：

2.2 刮板輸送機(jī)可靠性指標(biāo)的計(jì)算

2.2.1 數(shù)據(jù)整理

神東集團(tuán)2005年～2006年3＊855型號(hào)刮板輸送機(jī)主要故障和故障時(shí)間統(tǒng)計(jì)見表1。

刮板輸送機(jī)主要故障次數(shù)統(tǒng)計(jì)見表2。電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)2次故障，機(jī)頭和機(jī)尾TTT總共出現(xiàn)5次故障，鏈輪故障出現(xiàn)5次，故障出現(xiàn)最多的是刮板鏈，最少的是減速器，減速器在2005年和2006年這兩年當(dāng)中沒有出現(xiàn)故障。

刮板輸送機(jī)主要部位故障時(shí)間統(tǒng)計(jì)見表3。

2.2.2 刮板輸送機(jī)可靠性指標(biāo)計(jì)算

假設(shè)神東集團(tuán)各礦的工作面每天為3班倒，每個(gè)工作班工作8 h，每年生產(chǎn)320 d，將數(shù)據(jù)代入上面的公式，可求得刮板輸送機(jī)主要部位可靠性指標(biāo)，見表4。

由表4可知，刮板鏈在t＝100 h時(shí)有效度為0.883，是刮板輸送機(jī)6個(gè)部分中有效度最低的部位；液力耦合器的有效度是0.993，是6個(gè)部分中最高的。當(dāng)連續(xù)工作一個(gè)月，也就是大約700 h后，刮板鏈可靠度為0.420，可靠度最低，運(yùn)行狀況差，接近于報(bào)廢。所以可知刮板輸送機(jī)的刮板鏈?zhǔn)钦麄€(gè)系統(tǒng)中發(fā)生故障最多，可靠性最低，最薄弱的部位。對于各部位的有效度來說，刮板鏈也是各部位中最低的。所以刮板鏈也是維持刮板輸送機(jī)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能中概率最低的。

3 提高刮板輸送機(jī)可靠性的對策

根據(jù)刮板輸送機(jī)應(yīng)用可靠性技術(shù)現(xiàn)狀，結(jié)合刮板輸送機(jī)的故障規(guī)律和故障統(tǒng)計(jì)，分析了刮板輸送機(jī)質(zhì)量上存在的問題和主要影響因素，提出如下提高刮板輸送機(jī)可靠性的對策［3］。

表1 3＊855型號(hào)刮板輸送機(jī)主要故障和故障時(shí)間統(tǒng)計(jì)

表2 刮板輸送機(jī)主要故障次數(shù)統(tǒng)計(jì)

表3 刮板輸送機(jī)主要部位故障時(shí)間

設(shè)計(jì)階段：①應(yīng)用仿真設(shè)計(jì)軟件，模擬實(shí)際工況條件，為刮板輸送機(jī)設(shè)計(jì)、試驗(yàn)提供高效平臺(tái)；②可靠性理論知識(shí)普及，把可靠性技術(shù)運(yùn)用到刮板輸送機(jī)的設(shè)計(jì)中去，取代經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)；③加強(qiáng)設(shè)計(jì)階段的可靠性管理及評審工作，保證產(chǎn)品具有良好的可靠性。

制造及試驗(yàn)階段：①采取切實(shí)措施，提高配套零部件的可靠性，這是提高刮板輸送機(jī)可靠性的前提；②加強(qiáng)裝配工人的培訓(xùn)及裝配過程中的檢驗(yàn)，保證裝配質(zhì)量，這是提高刮板輸送機(jī)可靠性的關(guān)鍵；③采用先進(jìn)冶煉技術(shù)，提高原材料的性能，采用先進(jìn)的設(shè)備和加工工藝，提高加工精度，這是提高刮板輸送機(jī)可靠性的基礎(chǔ)；④加強(qiáng)刮板輸送機(jī)質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)工作，并對檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行深入研究，使其逐步合理化，最后完成向質(zhì)量認(rèn)證形式的過渡。

表4 刮板輸送機(jī)主要部位可靠性指標(biāo)

使用階段：①對刮板輸送機(jī)進(jìn)行可靠性評價(jià)，建立刮板輸送機(jī)可靠性評價(jià)系統(tǒng)，對用戶反饋的信息進(jìn)行處理及統(tǒng)計(jì)分析，找出存在的問題，從而為設(shè)計(jì)、試制和生產(chǎn)等部門提供改進(jìn)依據(jù)，以提高產(chǎn)品質(zhì)量；②操作人員可以通過技術(shù)培訓(xùn)，選擇最佳工作時(shí)間和改善工作環(huán)境的方法來提高其可靠性。

［1］ 劉混舉，趙河明，王春燕.機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)［M］.北京：國防工業(yè)出版社，2009.

［2］ 劉惟信.機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)［M］.北京：清華大學(xué)出版社，1996.

［3］ 鹿應(yīng)榮，李顯生，王云鵬，等.國產(chǎn)汽車的整車可靠性評價(jià)［J］.汽車工程，2001（2）：106－109.