可靠性设计方法及钻探机械可靠性设计
设计本身就属于一种需要研究人员不断在理论和实践中探索的工作，设计人员需要不断的研究和实践才能不断优化设计的使用效果，以下是小编搜集整理的可靠性设计方法及钻探机械可靠性设计探究的论文范文，供大家阅读查看。
1、前言
钻探机械可靠性设计具体指的是：基于特定的时间和条件的前提下，钻探机械所能够完成工作的能力。其中，特定时间是指工作时长等，而特定条件是指钻探机械工作场所的环境以及施工地层的概况等。由于钻探机械的施工条件通常情况下均比较恶劣，加之钻探机械设备长时间受到磨损、腐蚀等各种问题的负面影响，使其难以保证良好的工作状态，因此，钻探机械如何在复杂多变的施工条件下保质保量的完成作业便成为了设计钻探产品的一项重要指标。
2、对钻探机械进行可靠性设计的重要意义
只有使钻探机械具有合理的可靠性，才能使其充分发挥出最大的功能性，可以说，钻探机械的可靠性直接关乎到钻探机械的使用安全性和工作效率，因此，对钻探机械进行可靠性设计意义深远：一方面，由于钻探机械进行施工的作业条件比较复杂，对钻探机械进行可靠性设计可以减少或者避免施工环境损害钻探机械的有效功能性;另一方面，可靠性设计可避免或者降低钻探机械出现故障的发生率，进而为保证钻探机械的使用寿命提供保障。此外，由于钻探机械具有制造成本较高的特性，且多用于各种地质勘探工作中，一旦钻探机械设备发生故障，将会给企业和国家均带来比较严重的经济损失。因此，对钻探机械进行可靠性的优化设计也是节约资源的一种体现[1].
3、可靠性设计工作中比较常用的设计方法
由于钻探机械构成具有不同程度的差异性，因此，在对钻探机械进行可靠性的设计时，设计人员应该注意结合钻探机械不同产品的具体类别和具体规格，然后合理选择使用不同的实现可靠性的设计方法，本文主要探讨了预防故障设计、简化设计、余度设计、耐环境设计、人机工程设计、降额设计以及概率设计等几种常用的`设计方法，具体如下：
3.1简化设计方法
简化设计方法具体指的是在对钻探机械进行设计时，设计人员应该首先以满足预定的设计功能为前提，尽量减少零部件的设计数量，力求使机械的设计结构更为简单化，进而实现简单化的可靠性设计，这也是进行可靠性合理设计的基本原则之一，该项原则的根本作用是减少钻探机械故障的发生率[2].
3.2预防故障设计方法
对钻探机械进行预防设计的原则是基于多个考虑层面，进行钻探机械设计方法的优化，进而有效预防钻探机械出现故障。
一方面，设计人员应该着手于钻探机械的整体性设计。由于钻探等机械产品的系统通常情况下都是串联形式，因此，为提升整台机械的可靠性，设计人员需要严格做好零部件的选择以及数量等控制工作。比如，做好对钻探机械各个零部件质量的严格控制，选择使用通用的或者规格标准化的零部件等。另一方面是设计人员应该着手于设计钻探机械所积累的经验进行设计，并在对经验进行论证后方能使用，进而有效减少钻探机械出现难以预测的故障。除此之外，设计人员可以着手于已知的具有相似性的故障进行分析，在设计过程中提前进行仔细考量，进而避免同类或者相似故障的反复出现[3].
3.3进行余度设计的方法
余度设计具体指的是在已经完成预定功能的设置以后所进行的重复结构以及备件设置，采用余度设计的方法能够在钻探机械出现故障或者局部结构产生失效、不灵的情况下，为系统提供备件，进而保证钻探机械继续实现预期规定的功能。同时，值得注意的是进行余度设计的方法虽然会在特殊情况下保证钻探机械系统的正常运行，但是却在一定程度上降低了钻探机械的基本可靠性，因此，设计人员在选择使用余度设计的方法之前需要慎重考虑后才能进行使用。
3.4进行人机工程相关设计的方法
进行人机工程相关设计的方法主要目的是有效避免或者减少因人为因素出现的差错，通过充分发挥机械自身和人各自的优势全面提升钻探等机械设计的可靠性。其中，人为差错主要包括操作人员自身的因素，同时也包括设计不合理、操作不方便等其他与人出现误操作紧密相关的因素。进行人机工程相关设计的方法能够充分发挥人、机器的各自优势，进而提升钻探机械设计的可靠性。
3.5耐环境的设计方法
耐环境的设计方法具体指的是设计人员在进行钻探机械的设计过程中，提前考虑到钻探机械在使用中可能会面对的施工环境以及受到的损坏，比如，装配损坏、运输冲击，振动损坏、贮存条件(贮存湿度、贮存温度)、霉菌、机械在使用过程中受到气候以及沙尘等造成的各种负面影响等，通过耐环境的合理设计，提高了钻探机械的抵抗磨损能力，进而提高了机械设计的可靠性。
3.6进行降额的设计方法
由于钻探机械零件在处于低于自身额定的承载应力状态下进行工作时，出现故障的机率会比较低，因此，进行降额的设计方法可以提高钻探机械设计的可靠性。降额的设计方法具体指的是控制钻探机械零部件使用应力的设计方法，即零部件的实际使用应力低于自身额定应力的设计。如果钻探机械零部件产生的载荷应力与承受应力的零部件强度在一定范围内具有不确定的分布情况下，相关人员可通过降低其平均应力、提升其平均强度以及减少应力和强度变化等措施来提升钻探机械设计的可靠性[4].
3.7进行概率设计的方法
该方法以应力一强度的干涉理论作为设计基础，即将钻探机械的应力以及强度处理为服从相应分布的随机变量。
4、钻探机械可靠性设计的合理性分析
钻探机械设计的可靠性主要包括两个方面，一方面是钻探机械构件处于静止情况下具备的可靠性，该状态下主要是研究分析构件产生的失效性，另一方面是指钻探机械在整个运转过程中钻探机械各个构件之间具备的可靠性，该状态下主要研究分析的是钻探机械构件运行之间所产生的故障问题。这就要求设计人员应该合理筛选具有可靠性的设计方法对钻探机械进行设计，进而为钻探机械的正常运行创造条件。当今社会已经逐渐步入科技迅速发展的现代化新时期，因此，在对钻探机械进行设计时，设计人员可积极采用各种先进的机械制造技术和设计理念来科学提升钻探机械的可靠性。
一般情况下，在对钻探机械及其零件进行设计时所采用的方法均属于安全系数方法，即将设计中的极限应力情况、零部件截面尺寸以及作用于钻探机械零部件部位的载荷等均视为常量进行设计。在这样的设计理念和模式下，虽然设计人员所使用的安全系数远大于1,但是这种设计模式却难以解决钻探机械设备的安全性故障问题。比如，按照设计的理念和原理，设计人员认为所设计的钻探机械产品具有安全性，但是，在钻探机械投入使用以后，却出现了没有预测到的安全性故障;当设计人员难以突破设计局限，设计出的钻探机械产品自知可能存在一定的安全性，但是，当钻探机械产品正式投入使用以后，却没有出现安全性故障问题。
设计本身就属于一种需要研究人员不断在理论和实践中探索的工作，设计人员需要不断的研究和实践才能不断优化设计的使用效果，加之钻探机械设计理论的部分不确定性以及安全性故障发生的随机性，在对钻探机械进行设计时，采用科学的可靠性优化设计理念是合理的一种做法。由于进行钻探机械可靠性分析的主要任务是保证设计出的钻探机械零件可在所规定的时间内和相应的条件下能够完成的功能量，因此，可靠性设计是一项衡量一台钻探机械质量优劣的重要指标。随着可靠性分析法在钻探行业中的广泛应用，该方法已经逐渐成为各类工程设计工作中的一种科学有效的方法和依据[5-6].因而，可以说，就其实际的应用价值而言，可靠性设计法就具有一定的科学性和合理性。同时，在进行钻探机械的可靠性设计时，涉及到了机械设备的安全性问题。机械设备的安全性具体是指机器在规定条件下的执行力以及对机械进行安装、调试、运输、维修等处理时不会对人产生伤害的能力。基于安全性的考虑，在进行机械产品的设计环节就充分考虑到安全的因素，可以将安全隐患在设计环节进行遏制，从根本上提高了机械产品的安全性。除此之外，由于当前设计工作中的可靠性还需要进一步改进和完善，比如，腐蚀、疲劳等和时间具有相关性的失效机理方面存在的可靠性问题等。因此，为了满足实际应用的需求，如果要实现对机械结构可靠性进行更为准确的进行预测，就要求设计人员必须将系统工程学的理论作为设计基础理念，通过系统分析理念和方法实现可靠性的分析，进而进一步提高机械可靠性设计的合理性。
5、结语
综上所述，随着我国经济实力的不断加强，钻探工程技术也在一定程度上得以提高。但是，在日益激烈的市场竞争背景下，钻探企业面临的风险性也越来越高，只有根据钻探机械的实际施工环境及需求，通过树立先进的设计理念，合理分析钻探机械的功能和不同设计方法的自身优势，科学对钻探机械进行可靠性等优化设计，才能设计出更为合理的钻探产品，进而提高企业的市场竞争力，最终促使钻探企业的可持续发展。
参考文献：
[1]赵启焱，罗明生，黄超.钻探机械CAD技术在钻探机械可靠性优化设计中的应用前瞻[J].河南科技，2013,1(14)：105.
[2]陈路.钻探机械的可靠性设计[J].才智，2012,1(2)：60.
[3]李长增.钻探机械在使用过程中的可靠性分析[J].科技信息，2013,1(3)：139.
[4]乔瑞丽.如何通过设计提高钻探机械的可靠性[J].中国新技术新产品，2014,1(19)：90.
[5]李长波.关于钻探机械可靠性设计的研究[A].科技研究--2015科技产业发展与建设成就研讨会论文集(上)[C].2015,1(1)：37.
[6]高建庭.钻探机械合理的可靠性设计方法[J].科技风，2012,1(11)：54.
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