機械可靠性在高壓電器設(shè)計中的應(yīng)用淺析

董斌 張藝楠 王海燕 李世亞

摘要：自上世紀(jì)七八十年代中國實行改革開放的政策以來，中國國內(nèi)經(jīng)濟取得了突飛猛進的大發(fā)展。在中國城市建設(shè)的過程中，無論是房屋建設(shè)和城鎮(zhèn)居民的生活用電中，高壓電動工具及電器的數(shù)量飛速上升。在諸多的高壓電動工具及高壓電器設(shè)計中，設(shè)計工作人員忽略了高壓電器的機械可靠性，在有很多設(shè)備的穩(wěn)定性得不到保證，導(dǎo)致了高壓電器的工作壽命降低、實用性效果下降等現(xiàn)象。機械的可靠性是保證高壓電器科學(xué)、安全運行的重要因素，因此設(shè)計人員對機械可靠性的重視程度的高低決定了高壓電器運行的效率。本文就機械可靠性在高壓電器設(shè)計中的應(yīng)用進行了相關(guān)的探討和分析。

關(guān)鍵詞：機械可靠性;高壓電器;設(shè)計

我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展為我國科學(xué)技術(shù)的更新奠定了重要的物質(zhì)基礎(chǔ)，隨著生產(chǎn)專業(yè)化的不斷推進，科學(xué)技術(shù)被大量的應(yīng)用到生產(chǎn)流程當(dāng)中。人們把這種類型的技術(shù)稱之為可靠性技術(shù)。該技術(shù)的出現(xiàn)不僅僅有效的解決生產(chǎn)過程中的諸多問題，還為高壓電器設(shè)備的安全運行的提供了相關(guān)依據(jù)。我國對高壓電器機械可靠性的研究始于二十世紀(jì)七八十年代，相對于西方國家來說，我們對于這一領(lǐng)域涉及的時間較晚，但是自進入二十一世紀(jì)以來，我國加大了對機械可靠性在高壓電器中的設(shè)計應(yīng)用的研究與探討。所以在這一領(lǐng)域的起步雖晚，但是發(fā)展速度相當(dāng)之快。這也使得我國的電器產(chǎn)品的質(zhì)量得到了進一步的提升。

1機械的可靠性概述

1.1機械的可靠性

上述中我們就曾提到，影響產(chǎn)品質(zhì)量的因素有多種，但是在諸多的影響因素中，機械的可靠性是產(chǎn)品在設(shè)計和生產(chǎn)過程中最重要的影響因素之一。機械的可靠性與否直接關(guān)系到高壓電器的產(chǎn)品性能。機械的可靠性不僅僅包括技術(shù)的先進性，除此之外還包括技術(shù)應(yīng)用的可靠性。如果高壓電器缺乏機械的可靠性就不能被投入使用。舉個例子，比如某種品牌的某項產(chǎn)品沒有一定的實用技術(shù)就不能稱之為電器產(chǎn)品，其產(chǎn)品本身的功能已經(jīng)失去。但是電器產(chǎn)品具備一定的實用技術(shù)，但是在使用的過程中該產(chǎn)品不能長時間的為各戶工作，使用壽命很短，這就使得產(chǎn)品的應(yīng)用性得到了喪失。那我們就可以說此產(chǎn)品的該電器產(chǎn)品缺乏機械可靠性。我們在對某一產(chǎn)品進行機械可靠性研究和分析過程中，主要涉及到的是產(chǎn)品的故障率等因素，在實際的應(yīng)用中就是指在單位時間內(nèi)表現(xiàn)出的參數(shù)值。

1.2機械的失效性

無獨有偶，有機械的可靠性就有機械的失效性。高壓電器產(chǎn)品的失效性就是在在相應(yīng)的時間和產(chǎn)品的損壞率之間的數(shù)據(jù)。這一數(shù)據(jù)是研究人員通過大量的數(shù)據(jù)研究，并對這些數(shù)據(jù)進行精準(zhǔn)的計算，然后工作人員通過對數(shù)據(jù)的內(nèi)容和形式進行分析。機械的失效性是客觀存在于每一個高壓電器產(chǎn)品之中的，但是絕對不能大于可靠性。

1.3數(shù)學(xué)模型

每一個產(chǎn)品的由于其自身在制作的過程中或者是由于產(chǎn)品自身存在著不同的差異，這就導(dǎo)致了不同電器產(chǎn)品在測試過程中所需要的測試時間的長短也有所不同，不同產(chǎn)品的到期時間也不盡相同，因此，差異性的存在也對高壓電器設(shè)計工作提出了更高的要求。在實際的測試過程中，設(shè)計人員必須要對產(chǎn)品的故障數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，設(shè)計中要將統(tǒng)計概率以及數(shù)學(xué)規(guī)律作為重要的統(tǒng)計計算依據(jù)。在進行數(shù)據(jù)計算和統(tǒng)計的過程中需要用到很大一部分的數(shù)學(xué)公式進行計算，在計算的過程中可以找到一定的規(guī)律性，來反映事物的本質(zhì)。在得到相關(guān)的數(shù)據(jù)結(jié)果之后，為了更加直觀的了解產(chǎn)品數(shù)據(jù)的變化規(guī)律和分布情況，我們可以根據(jù)研究特點繪制相關(guān)的圖表來進行進一步的研究與分析。然后我們就可以根據(jù)圖標(biāo)上的想關(guān)數(shù)據(jù)來進行數(shù)學(xué)函數(shù)相關(guān)公式的可靠性系數(shù)的計算。

1.4常見失效分布類型

在高壓電器的設(shè)計工作中，故障分布密度和和故障積累是工作人員在進行函數(shù)計算中遇到的主要的變量。故障的分布情況主要受故障分布密度和故障積累的直接影響。，這些分布點的存在對產(chǎn)品類型的判斷以及產(chǎn)品故障的維護都起到至關(guān)重要的促進作用。從已知的分布功能情況入手對故障進行判斷和分析就是人們常說到的使用可靠性。雖然采取的方式不盡相同，但是最終所得到的結(jié)果有著一定的相似性。所以說，要想提升高壓電氣設(shè)備運行的高效性和表現(xiàn)高壓電氣設(shè)備本身的機械可靠性就很有必要對常見的失效分布類型進行分析和探討。

2可靠性設(shè)計

2.1最常見的可靠性設(shè)計方法

在經(jīng)過設(shè)計人員的精心的對高壓電器設(shè)備的數(shù)據(jù)進行分析和研究之后，設(shè)計人員就會根據(jù)其自身的各方面的數(shù)據(jù)特點進行有效的可靠性設(shè)計。可靠性設(shè)計的方式有很多種其中最主要的并且特點鮮明的有以下幾種。

2.2概率設(shè)計法

在上文中我們也曾經(jīng)提到，在高壓電器的機械可靠性設(shè)計的過程中我們要充分的利用到數(shù)學(xué)模型來進行對機械可靠性的研究與分析。那么在實際的可靠性眾多的設(shè)計方法中，我們所用到的最廣的一種設(shè)計方法就來自于數(shù)學(xué)這個學(xué)科。眾所周知，數(shù)學(xué)作為一門嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)科，本身的可靠性是經(jīng)得起時間的檢驗的。而概率設(shè)計法就是充分利用本學(xué)科自身的可靠性，通過對相關(guān)的概率進行統(tǒng)計和估算，然后利用計算及比較的方式來滿足可靠性的要求。

2.3失效模式影響及致命度分析法

如果對某些特殊的系統(tǒng)構(gòu)成部分或者是對潛在的故障模式的功能進行分析也不失為一種較好的可靠性設(shè)計方法。這種設(shè)計方法不僅可以提升預(yù)防工作的科學(xué)性，還能夠?qū)C械可靠性充分的應(yīng)用到其中。這種方式在實際的應(yīng)用過程中體現(xiàn)出一定的復(fù)雜性。

2.4可靠性的設(shè)計內(nèi)容與步驟

哲學(xué)上講，萬事萬物都是有規(guī)律的。高壓電器設(shè)備的可靠性設(shè)計也是一樣。高壓電器設(shè)備的可靠性設(shè)計需要嚴(yán)格的遵循相關(guān)的具體內(nèi)容和科學(xué)的步驟來完成。無論是進行什么樣的設(shè)計，我們都需要進行明確設(shè)計的問題，然后我們可以根據(jù)任務(wù)大綱的特點進行針對設(shè)計中可能出現(xiàn)的變量進行有效的控制，除此之外，我們還要對相應(yīng)的故障模式和和電器的危害進行分析。然后再對組件模式的故障問題進行分析，找到其本質(zhì)的特點，對其進行相關(guān)性和獨立性的分析。上述工作完成之后，我們要根據(jù)不同類型的故障模式來制定函數(shù)圖，然后根據(jù)致命故障模型來對應(yīng)力的分布狀況和強度進行分析。機械看可靠性的失效模式也是工作人員在提升電器設(shè)計工作可靠性的基礎(chǔ)上所不得不進行考慮的。設(shè)計人員的關(guān)注重點是系統(tǒng)的關(guān)鍵部位和核心部位。需要經(jīng)過反復(fù)的審核之后，才能夠?qū)ο嚓P(guān)的核心單元進行控制。只有經(jīng)過這樣的步驟，高壓電器的可靠性和安全性才能得到高效的優(yōu)化和完善。

3可靠性在高壓電器設(shè)計中的具體應(yīng)用

高壓電器受壓筒體螺栓聯(lián)結(jié)的設(shè)計。在交流高壓自動分段器的滅弧室里充有六氟化硫氣體。在設(shè)計人員進行設(shè)計的時候，是根據(jù)數(shù)據(jù)分析及探究得出的相關(guān)數(shù)據(jù)進行分段氣缸的設(shè)計，采用的連接的可靠性方法，在六氟化硫氣體的作用之下，螺栓的材料選擇在可靠性上必須規(guī)范。螺栓必須采用中碳鋼或者是高碳鋼且性能水平必須達到8.8，并假設(shè)其強度分布是正常的，最后計算出平均最大工作荷載的平均值。

4結(jié)語：

從本文的論述中我們可以得知，機械可靠性在高壓電器設(shè)計中的應(yīng)用前景是非常寬廣的，隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，中國的高壓電器的可靠性會因為科學(xué)技術(shù)以及探究方法的改進而進一步的提高。可靠性作為一門新的學(xué)科，具有強大的生命力，不僅對于提高產(chǎn)品質(zhì)量具有重要的作用，還會對企業(yè)的生產(chǎn)，社會的進步產(chǎn)生巨大的影響。

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