刮板輸送機的可靠性評價

何 清，李 軍，代衛衛

（1.山西中煤華晉能源有限責任公司，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，是公司安全、高效、可靠生產的重要保證，與此同時，JOY刮板輸送機的質量就成為其關鍵因素。如何提高刮板輸送機質量，成為擺在煤機科技工作者面前的緊迫課題。可靠性是衡量刮板輸送機質量的重要指標，只有全面地分析生產實際中JOY刮板輸送機各部件的可靠性狀態，才能找出問題，對癥下藥，提高JOY刮板輸送機質量。

1 可靠性相關理論

按照國家標準規定，可靠性的基本定義是：產品在規定的條件下和規定的時間區間內完成規定功能的能力。

可靠性特征量是指描述產品可靠性整體水平的各個指標。實際中，產品的可靠性特征量值是一個理論值。在產品運行中，其特征值是不可而知的。因為可靠性特征量對產品的可靠性水平的描述各有側重，所以可靠性分析所選取的特征量，應從各個角度對產品可靠性水平進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）可靠度是產品在規定的條件下和規定的時間區間內完成規定功能的概率，一般記為R或R（t），取值范圍為0≤R≤1。

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

（3）對可修復產品，平均壽命就是平均無故障工作時 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的時間，一般記為t（R）。

（5）失效率是指一個工作到時刻t尚未失效的產品，在△t時刻以后的下個單位時間內發生失效的概率。

2 刮板輸送機可靠性評價

2.1 刮板輸送機可靠性指標體系

刮板輸送機可靠性指標數據多以時間為基本參量，因此建立以時間為基本參量的可靠性指標體系［2］。

2.1.1 可靠度與不可靠度

設隨機變量T為產品的無故障工作時間，則產品在給定時刻t的可靠度和不可靠度為：

其中：f（t）為隨機變量T的密度函數。

2.1.2 平均無故障工作時間與平均修復時間

平均無故障工作時間（MTBF）和平均修復時間（MTTR）在數學理論上是一致的，一般用t來表示：

其中：N為故障總次數。

因為刮板輸送機是可修復產品，所以對于刮板輸送機而言，當可靠度函數為指數函數R（t）分布時，θ的表達式為：

系統平均修理時間MTTR為：

其中：λ為系統故障率；μ為系統修復率。

2.1.3 有效度

有效度A（t）是指在規定的條件下可維修的產品在某一時刻保持其功能的概率，也稱可用度，對于刮板輸送機而言，是指在任一時刻都保持穩定運行狀態的概率。當可維修性產品的故障壽命為指數分布時，有效度A（t）為：

2.2 刮板輸送機可靠性指標的計算

2.2.1 數據整理

神東集團2005年～2006年3＊855型號刮板輸送機主要故障和故障時間統計見表1。

刮板輸送機主要故障次數統計見表2。電動機出現2次故障，機頭和機尾TTT總共出現5次故障，鏈輪故障出現5次，故障出現最多的是刮板鏈，最少的是減速器，減速器在2005年和2006年這兩年當中沒有出現故障。

刮板輸送機主要部位故障時間統計見表3。

2.2.2 刮板輸送機可靠性指標計算

假設神東集團各礦的工作面每天為3班倒，每個工作班工作8 h，每年生產320 d，將數據代入上面的公式，可求得刮板輸送機主要部位可靠性指標，見表4。

由表4可知，刮板鏈在t＝100 h時有效度為0.883，是刮板輸送機6個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個部分中最高的。當連續工作一個月，也就是大約700 h后，刮板鏈可靠度為0.420，可靠度最低，運行狀況差，接近于報廢。所以可知刮板輸送機的刮板鏈是整個系統中發生故障最多，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在規定時間內完成規定功能中概率最低的。

3 提高刮板輸送機可靠性的對策

根據刮板輸送機應用可靠性技術現狀，結合刮板輸送機的故障規律和故障統計，分析了刮板輸送機質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可靠性的對策［3］。

表1 3＊855型號刮板輸送機主要故障和故障時間統計

表2 刮板輸送機主要故障次數統計

表3 刮板輸送機主要部位故障時間

設計階段：①應用仿真設計軟件，模擬實際工況條件，為刮板輸送機設計、試驗提供高效平臺；②可靠性理論知識普及，把可靠性技術運用到刮板輸送機的設計中去，取代經驗設計；③加強設計階段的可靠性管理及評審工作，保證產品具有良好的可靠性。

制造及試驗階段：①采取切實措施，提高配套零部件的可靠性，這是提高刮板輸送機可靠性的前提；②加強裝配工人的培訓及裝配過程中的檢驗，保證裝配質量，這是提高刮板輸送機可靠性的關鍵；③采用先進冶煉技術，提高原材料的性能，采用先進的設備和加工工藝，提高加工精度，這是提高刮板輸送機可靠性的基礎；④加強刮板輸送機質量監督檢驗工作，并對檢驗標準進行深入研究，使其逐步合理化，最后完成向質量認證形式的過渡。

表4 刮板輸送機主要部位可靠性指標

使用階段：①對刮板輸送機進行可靠性評價，建立刮板輸送機可靠性評價系統，對用戶反饋的信息進行處理及統計分析，找出存在的問題，從而為設計、試制和生產等部門提供改進依據，以提高產品質量；②操作人員可以通過技術培訓，選擇最佳工作時間和改善工作環境的方法來提高其可靠性。

［1］ 劉混舉，趙河明，王春燕.機械可靠性設計［M］.北京：國防工業出版社，2009.

［2］ 劉惟信.機械可靠性設計［M］.北京：清華大學出版社，1996.

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