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                  如何提高机械设备设计的可靠性和安全性
                  作者:白狐设计-小狐
                  日期:2020.06.10

                  如何提高机械设备使用的可靠性与安全性?这是机械设备设计中必须要考虑解决的问题。设计人员应在综合各方面有关设备性能、可靠性、安全性等技术资料的基础上,在机械设备产品设计阶段做好提高可靠性、发现和预防各种危险因素的工作。

                  1、确定合理的安全系统。安全系数是指零件理念承载能力与实际负荷之比。为了使构件可靠地工作,理念计算强度应大于实际负荷,其余量就是由安全系数决定的。在确定安全系数时,既要考虑环境温度、湿度振动、冲击等条件和使用中超负荷、误操作的后果,保证零部件在使用中不发生永久变形、疲劳损伤、蠕变等缺陷,还要考虑所付出的经济代价是否合算。应该选择用最低的费用就能保证设备性能的安全系数。

                  通过选择合理的结构形式,可以少用材料而能大大提高零件的刚性;设计合理的机构可以使零部件的负荷分布合理,以达到变形小,磨损均匀,尽量减少零件变形、磨损对设备输出参数的影响等,都可以增加零件所允许承受的负荷。需要注意的是,安全系数过高,不但用料多、设备重、成本增加,而且可能增加结构的复杂性。

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                  2、冗余设计(贮备设计)。冗余技术是设备所包含的为完成规定功能所必不可少的组成部分元件的成分(包括硬件或软件)。当冗余为硬件时也称贮备。在机械设备设计中,除必要的零、部件外,还可额外附加一套备用零件或备用机构,当设备个别零件、部件出现故障时,整个设备仍能正常工作。这种设计称为冗余设计,所增加的元件,零部件称为冗余元件。如双排滚珠轴承中有一排损坏,别一排照常工作?;刀嘀乇O兆爸枚际侨哂嗌杓?。

                  3、耐环境设计。为预防设备、零部件在实际使用中可能遇到的各种环境如高、低温、潮湿、磁场、真空、粉尘、雨淋、腐蚀等因素的影响,在产品设计上要采取对付环境作用的措施。在机械设备设计、制造阶段,要进行以可靠性试验为主的耐用性、寿命、高低温、环境、振动、冲击等试验。在设备上装设特别的调节器或缓冲器,可以用来预防设备在运输、搬运、贮存和使用中遇到的高温、振动、冲击等外界作用的影响。

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                  4、简化结构和采用标准化零、部件。在满足设备功能要求的前提下,提高设备可靠性的秘诀是尽可能使用结构简单的零件,减少零件数量和种类,采用标准零件和标准电路,概括地说,就是简单化和标准化。标准化零件,由于有丰富的批量生产和使用经验,能充分消除缺陷和薄弱点。标准化零件的互换性好,在维修中可加速增加的诊断和修复,市场供应充足,可减少备件的贮备,价格便宜,还可减少加工工具及测试设备的品种和数量。

                  5、提高联接部位和可动零部件和可靠度,配备必要的安全防护装置。设备的联接部位有螺栓、焊接部位、销子、键、密封器等;可动零、部件有轴和轴承、啮合的齿轮、皮带和皮带轮、联轴节等。这些部件故障率高,易诱发事故,是机械设备设计中应充分注意的重点部位,应采取措施提高其可靠度。安全防护装置可以防止误操作、超载和外部环境突变,如停电而引起的故障和事故,或控制故障的事故的影响范围。

                  6、充分考虑人的因素?;凳怯扇瞬僮鞯?,机械与人形成了人机系统。与机械出现故障一样,人机操作不是绝对可靠的。人的可靠性一般要低于机械的可靠性?;瞪璞干杓剖庇Τ浞挚悸侨说奶氐愫湍苡跋焖凡僮鞯囊蛩?。要根据人的正常工作能力如反应能力、接受信息和处理信息的能力、耐疲劳性、容许限度、人的局限性等,设计合理的作业环境和操作方法。

                  如机械设备的控制器和显示器要集中,数量尽可能少。人的差错率与操作的复杂程度和工作量成正比。应尽量发挥机械控制和传感器对信号感觉灵敏、反应速度快,能够准确重复完成大量规定动作等特点,减少操作者的功能强度。

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                  为了保证必要的使用可靠度,设计人员必须使设计出来的设备容易操作,最大限度地减轻操作者的体力和脑力消耗以及精神紧张状况,使操作者能以充沛的精力进行劳动,并容易维修,这是提高设备可靠性的重要条件。由于生理、心理、体力、疾病等因素,操作者出现误操作是不可避免的。为了保证安全,应考虑到一旦操作失误可能引起的后果,在机械设备设计中采取必要的预防措施。

                  提高机械设备设计的可靠性与安全性,需要综合考虑各方面的影响因素,并根据设计的需求,采取合理的措施,处理好各种细节上的问题,使产品外观与结构相协调,性能稳定,操作安全简便,保证设备使用的安全可靠。

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