2．可靠性设计的基本知识
（1）可靠性设计的意义。
可行性设计是可靠性工程的重要组成部分。这里只介绍与机械安全有关的基本知识，以便设备管理人员、安全工作人员能运用所介绍的知识在工作中正确地处理下列问题：
①比较和选择可靠性高的设备；
②对设备故障进行记录、分析，研究故障机理，随时将故障资料反馈给设备设计、制造单位，以便改进设计和提高制造质量，从而提高设备的可靠性；
③针对现有设备在运行中暴露出来的不安全因素，在现有设备上设计一些简单易行、可靠的安全装置，以确保设备的安全运行；
④指导制订提高可靠性、维修性的方案。
（2）可靠度和故障率。
①可靠性和可靠度。可靠性是评价设备在使用寿命期内可信赖程度的指标。是指设备在规定条件下、规定时间内，完成规定功能的能力。而设备在规定条件下和规定的时间内，完成规定功能的概率为可靠度。可以用可靠度对设备的可靠性进行具体的试验、测量和比较，也就是可以对可靠性进行定量的测定和衡量，并加以表示。
a可靠度研究的对象 可靠度研究的对象可以是一个系统、一台设备或其中一个零件。设备是由千百个零件组成的，如果其中一个零件出现故障，有可能使整个设备出现故障；因此研究设备可靠度要从研究零件入手。
b规定的条件 包括设备所处的作业环境、使用条件和维修条件。
作业环境：温度、湿度、压力、振动、冲击、粉尘、日晒、雨淋等；
使用条件：负荷大小和性质，操作人员的技术水平等；
c规定的时间随着设备使用时间的延长、零部件的磨损、材料的腐蚀老化而使性能下降，可靠性也将下降，因此可靠性是时间的函数。使用时间不同的设备，其可靠性是不能等价比较的。规定的时间一般应以能达到以最少修理费用和停工损失来确定，如机床一般选定为两次计划修理之间的时间（无故障工作时间）
d规定的功能 指既有明确的功能指标，如功率、流量、速度等，又有明确的失效（出现故障、不能正常工作）界限，如设备质量下降到制造时质量的百分之几就应报废等。
②故障和故障率。故障表示设备处于不正常状态。设备在投入使用和运行过程中，由于某种原因，使设备或其零、部件丧失了其规定功能的事件称为故障。由此可见，可靠性和故障是反映设备运行正反两个方面的状态。
故障率是指在任意给定的时间内，设备或零件出现故障的概率以λ表示。随着时间延长，故障率增加。
③零件可靠度与设备可靠度的关系。一台设备是由许多零、部件组成的，设备有两种构成方式；串联和并联。
a串联系统设备。这种设备工作时，其组成部分需要同时工作。在串联设备中，任何一个零件失效，整个设备就无法工作。因此，为了使设备不出现故障，要求所有零件在同一时间内都不能出现故障。
整个设备的可靠度要由全部零件不发生故障来保证，因此整个设备的可靠R应该是构成该设备的所有零、部件的可靠度的乘积。设备的可靠度不可能高于其最差零件的可靠度，即设备的可靠度受所使用零件中可靠底最低零件的制约。举例说明，一台设备由n个零件组成，则其可靠度为
R=R＜sub＞1＜/sub＞R＜sub＞2＜/sub＞R＜sub＞3＜/sub＞……R＜sub＞n＜/sub＞
由上式可见，不管使用的其他零件可靠度多高，只要其中有一个零件可靠度很低，该设备的可靠度就不会高。即使所有零件的可靠度都很高，也只能接近1，不可能等于1。随着设备结构的复杂化，零件数量增加，整个设备的可靠度要降低。因此，可靠性技术的关键是提高零件的可靠度和尽量减少设备的零件数。设计人员应选用可靠度高的零件和简化设备结构来提高设备的可靠度。
b并联系统设备。只有各组成部分的零件都出现故障，整个设备才会出现故障，由于可靠度和故障率的关系是
R=1-λ
对并联系统设备，设备故障率为
λ=λ＜sub＞1＜/sub＞λ＜sub＞2＜/sub＞λ＜sub＞3＜/sub＞……λ＜sub＞n＜/sub＞
R =1-（1-λ＜sub＞1＜/sub＞）（1-λ＜sub＞2＜/sub＞）（1 -λ＜sub＞3＜/sub＞）……（1 -λ＜sub＞n＜/sub＞）
由于可靠度<1，上式表明，设备的可靠度大于任一构成零件的可靠度。
在设计时，只要有可能，采用并联结构的设备有利于提高设备的可靠度。
3．可靠性设计
可靠性设计是用最少的费用，设计出可靠性高的设备。除了主要依靠设计人员外，生产、维修、质量管理及使用人员都应该对设备质量提出意见和建议。设计人员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，在设计阶段作好提高可靠性、发现和预防各种危险因素的工作。
设备可靠度分为固有可靠度和使用可靠度。固有可靠度是指设计时确定的目标值、预测值或用可靠性试验确认的特征量。使用可靠度是指设备设计后，经过制造、组装、运输、贮存、安装、调试、使用、维修等实际使用过程中达到的可靠度。由于受各种条件的制约，使用可靠度要低于固有可靠度。
（1）提高使用可靠度。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。
使用单位最关心的是设备应具有一定的可靠性的维修性，要求设计和制造单位提供本质安全的设备，从根本上来保证安全生产。如果设备先天不足，可靠性低，要靠使用和维修中另加防护装置或采取其他措施来预防事故，来提高使用可靠性，无论从安全方面和经济方面来说都是事倍功半的。另加的安全装置可能会影响或破坏设备的结构和性能。因此最好的办法是在设计阶段提高设备的可靠性。
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