机械设备寿命预测

时间：2022-10-05 20:51:40 研究生毕业论文我要投稿

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机械设备寿命预测

　　机械设备寿命预测【1】

　　摘要：随着人类科技发展和文明进步，诸如飞行器、舰船、车辆、发电机组等机械重大装备与基础设施的安全服役对于国民经济发展和国防建设都具有重要意义。

　　寿命预测理论是机械零件与装备安全服役的关键基础，也是现代机械设计与制造必须涵盖的重要方面。

　　本文针对机械重大装备寿命预测研究方法的特点和应用状况，综述国内外相关文献的研究现状，总结当前机械重大装备寿命预测研究的热点与成就，归纳当前机械重大装备寿命预测研究在理论建模与试验中存在的若干问题，分析机械重大装备寿命预测具有理论建模难、试验验证难以及数据积累分析难的特点，为今后进行深入的寿命预测研究提供可以借鉴的研究方向。

　　关键词：后勤档案管理

　　前言：机械重大装备寿命预测技术对国民经济发展和国防建设具有重要意义。

　　在过去近一个世纪与失效事故的斗争中，人类通过对诸如飞行器、舰船、车辆、发电机组等机械重大装备的研究，建立了基于力学的寿命预测理论、基于概率统计的寿命预测理论以及基于信息新技术的寿命预测理论等学科分支。

　　目前机械重大装备运行条件复杂、环恶劣，在长期运行过程中会逐渐老化，剩余寿命会逐步下降，容易导致恶性事故发生，造成巨大的财产损失和人员伤亡;而如果盲目地进行维修更换则会带来巨大的浪费。

　　所以正确预测机械重大装备的剩余寿命对于保证设备安全运行、提高经济效益有很大的意义。

　　同时，对于诸如大型风力机主轴轴承等采购周期需要一年以上的典型重大装备，由于零部件及整机装备加工困难、制造周期长、价格昂贵、损坏后果严重，机械重大装备必须提前采购并预备备件以确保正常持续的生产，避免停产事故损失。

　　所以正确预测机械重大装备的剩余寿命又可以为制定合理有效的备件制作计划和检修计划提供可靠的依据。

　　1.寿命预测的基本概况

　　机械重大装备的寿命预测，也被称为剩余服役寿命预测或剩余使用寿命预测，顾名思义就是指在规定的运行工况下，能够保证机器安全、经济运行的剩余时间。

　　它被定义为条件随机变量

　　tr={t'-t|t't，Z(t)|} (1)

　　式中，t'表示失效时间的随机变量，t是机器的当前年龄，Z(t)是指当前时刻之前的有关该机器的所有历史使用情况，tr是机器的剩余寿命。

　　寿命预测可分为早期预测和中晚期预测。

　　早期预测是确定设备的设计寿命或计算寿命，主要以理论和试验的方法进行。

　　中期预测是为了避免设备运行期间出现意外事故，通过对当前还处于设计寿命之内的设备进行状态监测实现剩余寿命预测。

　　由于通常设计寿命偏于保守，设备寿命往往没有得到充分利用就认为已经到寿从而造成很大的浪费，对累计运行时间已经超过设计寿命的设备进行剩余寿

　　命预测就属于晚期预测。

　　中晚期预测主要以分析设备当前与历史运行状况，用无损探伤及金相检验等多种方法检验鉴定损伤程度、以断裂力学等理论计算及其他直接或间接的寿命预测技术作为科学依据，评估设备还能够继续安全运行的时间。

　　寿命预测是建立在对大量积累寿命资料的分析、试验、实地检验等技术基础之上。

　　值得指出的是：寿命预测应该建立在合理合适的破坏(失效)理论基础之上，

　　寿命预测与破坏(失效)理论既有联系又有区别。

　　在过去的一百余年里，人们针对不同材料与结构的破坏(失效)规律建立了寿命预测理论。

　　总体来看，寿命预测的研究发展大致经历了以下几个过程。

　　(1) 技术开创期。

　　1847 年，德国 WHLER 用旋转疲劳试验机首先对疲劳现象进行了系统的研究，提出了著名的 S -N 疲劳寿命曲线及疲劳极限的概念，从而奠定了疲劳破坏的经典强度理论基础。

　　在此后的很长一段时间里，人们逐步深入研究，形成了目前工程中最为广泛应用的经典疲劳强度理论。

　　(2) 技术发展期。

　　19 世纪末到 20 世纪初，人们利用金相显微镜观察金属微观结构，发现了破坏的过程可分为 3 个阶段：疲劳裂纹形成阶段、疲劳裂纹扩展阶段、疲劳裂纹失稳扩展阶段。

　　在此后的一个多世纪中，基于裂纹扩展规律的研究一直是人们关注的焦点。

　　1920 年英国的 GRIFFITH提出了裂纹扩展的能量理论。

　　到 20 世纪 50 年代，诞生了建立在裂纹尖端应力场强度理论基础上的断裂力学。

　　(3) 技术完善期。

　　通过一百多年对疲劳断裂的不断研究，以及日新月异的新技术与新发现，寿命预测技术研究理论在 21 世纪前后取得了极大的发展与丰富。

　　首先研究者通过对疲劳断裂研究的不断补充与完善，提出了诸如非线性连续损伤力学模型、金属全寿命模型、等效应变能密度寿命预测方法、基于小裂纹理论的疲劳全寿命预测方法、基于指数模型的裂纹扩展速率与寿命预测技术等模型方法。

　　2.寿命预测研究对象概况

　　通过对寿命预测研究的对象进行归纳总结，可以得出如下结论：机械重大装备寿命预测研究对象几乎存在于诸如发电设备、航空航天、石油化工、汽车、铁路运输、数控加工、冶金工业、武器装备等行业与领域。

　　具体如表 1 所示。

　　从研究对象的归纳分析可以看出：当前寿命预测研究的对象虽然涉及到社会生产与生活的各个领域与针对各种机械设备，但是绝大多数寿命预测研究还是停留在各种材料试件或者机械装备的各种零部件;距离实现机械重大装备整体寿命预测还需要不断深入研究，这是值得未来探索的一个重要的研究内容。

　　3.寿命预测方法概况

　　多年来，人们以不同行业领域内的机械重大装备为研究对象，分别从零部件和整体机械设备入手，并针对不同的金属材料，在理论上和试验上进行了深入、系统的研究，并形成了多种预测方法。

　　归纳起来，寿命预测方法大致可以分为以下三大类：基于力学的寿命预测方法、基于概率统计的寿命预测方法、基于信息新技术的寿命预测方法。

　　4.结语

　　经过不断发展，有关寿命预测的研究从起步到逐步深入的发展为人类科技进步和社会发展做出了巨大贡献。

　　在这浩瀚的研究成果中，着重通过在寿命预测研究对象与研究方法两个方面综述国内外相关研究文献所取得的成就，运用比较和总结的分析手段，提纲挈领地指出当前机械重大装备寿命预测研究的热点、难点以及存在的问题，为今后进行寿命预测研究提供可以借鉴的研究方向。

　　参考文献

　　[1] 国家自然科学基金委员会工程与材料科学部. 机械工程学科发展战略报告(2011～2020)[M]. 北京：科学出版社，2010.

　　[2] 雷格. 电力设备诊断手册[M]. 北京：中国电力出版社，2001.

　　[3] 周津慧. 重大设备状态检测与寿命预测方法研究[D].西安：西安电子科技大学，2006.

　　配套机械设备对高炉寿命的影响【2】

　　【摘要】随着技术的发展，高炉炼铁呈现出大型化、高效化的发展趋势。

　　作为炼铁的主要手段，高炉实行高压强化冶炼，也就给高炉的长期使用带来影响。

　　本文主要分析配套设施机械设备的结构性能及管理对高炉寿命的影响，并提出了解决机械设备管理问题的途径和方法，以延长高炉的使用寿命。

　　【关键词】机械设备;管理;高炉寿命

　　随着经济技术的飞速发展，高炉炼铁越来越向大型化、高效化的趋势发展。

　　作为炼铁的专用设备，高炉承担了主要的炼铁工作和任务。

　　高炉生产是具有持续性的，寿命有8年时间的，也有长达十几年的。

　　高炉炼铁在规模、效率等方面有着很多优势，影响高炉使用寿命的因素也有很多，其中配套设施的结构性能对高炉寿命的影响不容忽视。

　　机械设备的管理情况也会影响高炉寿命的长短，管理水平不高影响高炉的使用，导致高炉的使用过程中发生重大损失。

　　1 我国钢铁工业现状

　　钢铁工作对社会的经济发展有着重要的作用，关系着国家的经济发展水平和人民的生活水平高低。

　　钢铁工业的发展，影响着工业、农业、国防等多个方面的发展，忽视对钢铁工业发展的重视和管理，就会直接影响国民经济的发展和提升。

　　随着炼铁技术的发展，高炉炼铁越来越向着大型化、专业化、高效化的趋势发展，越来越多的高炉投入到钢铁的生产中。

　　钢铁工业发展的生产规模和吞吐量，是其它企业难以比拟的。

　　随着国际竞争的日益激烈，对我国的钢铁工业发展也提出了新的挑战和要求，如何能够节约能耗，降低成本，提高生产效率，不断提高钢铁工业的现代化水平，成为制约钢铁工业发展的重要因素。

　　2 配套机械设备的使用对高炉寿命的影响

　　在炼铁过程中，配套机械设备大多离高炉较远，但是对高炉的使用寿命却有着很大的影响。

　　高炉本体的配套设施，比如炉顶装料设备，直接会影响高炉的使用情况，一旦出现问题，就会导致高炉生产过程中出现障碍，引起高炉的使用寿命大大缩短。

　　炉内冷却壁对保护高炉的安全使用，对炉壳和内衬的保护起着不可忽视的作用。

　　在使用过程中，如果内衬局部出现破损，冷却壁面可以暂时取代内衬进行生产。

　　当炉内冷却故障不大时，尚可发挥必要的冷却功能时，可以让已经坏掉的冷却壁继续停留在炉里，只需堵住进出冷却水口，继续使用其它没有损坏的冷却壁就行。

　　现在普遍使用的钟式炉顶装料设备，具有较高的安全技能保证，可以为高炉的安全使用提供条件。

　　在这种设备中，大钟结构性能能够直接对高炉内衬的使用产生影响。

　　热风炉作为高炉的重要配套设备，其使用的结构合理性、工作性能都会高炉的使用寿命有着影响。

　　如果热风炉向高炉输送的温度、压力等因素不稳定时，就会很大程度上影响高炉的使用寿命。

　　我国曾经发生过热风炉爆炸事故，一般是由于煤气与空气在燃烧器里的混合发生问题，引起使用过程中的爆炸。

　　在目前的高炉中，普遍采用外燃式或顶燃式热风炉，就能有效保证高风温、长炉龄的良好效果。

　　3 配套机械设备的管理问题分析

　　在目前的高炉配套机械设备的管理中，出现了诸多问题，影响了高炉的使用寿命。

　　在实际生产中，由于炼铁技术要求高，需要人员多，人员的调动也比较频繁，这就给管理带来了诸多问题。

　　一些企业甚至认为，管理部门属于企业业务的问题，而生产操作作为施工现场，不应该受制于管理部门的管理，也就容易发生管理人员权力受限的问题，影响配套机械设备的有效管理。

　　而管理制度在企业的生产中有着重要的作用，如果管理出现失误，出现职责不明确的情况，就会导致机械设备的管理混乱，直接影响机械设备的生产和使用，进而影响企业的生产和发展。

　　高炉生产规模大，使用的机械设备多，必须保证生产的各个环节有效衔接，否则就容易发生事故。

　　在实际生产中，由于管理出现问题，导致购买机械设备时没有严加把关，出现各种质量问题，就会影响正常的生产和使用，浪费了大量的财力和物力。

　　虽然大多企业都成立了专门的机械设备管理部门，但是却缺少相应的高素质管理人才。

　　这些管理人员缺乏对机械设备的使用情况的了解，缺少相应的高水平培训，专业知识不扎实，综合素质不高，很有可能影响企业的正常生产。

　　一些企业的领导者和决策者缺乏宏观思想，只是贪图眼前局部利益，将大量的物力和财力用在不合时宜的新技术、新装备上，但是缺少对设备管理的投入，忽视对管理人员的培训，使管理人员普遍存在素质较低的情况，难以满足实际生产对管理人员的高素质要求。

　　实际生产中还存在着对机械设备的保养不完善问题。

　　机械设备在长期的使用过程中，难免会出现各种损失，这就需要在日常的维护和管理中，加强对机械设备的维护和保养。

　　部分企业由于各方面的因素影响，缺少对设备维修方面的检查，不能在第一时间内发现问题，解决问题，不能为有效清除各种安全隐患创造良好条件，最终影响企业的安全生产。

　　在维修的过程中，由于管理出现问题，不能有效监督和管理维修人员的检查工作，致使有些维修人员为一时方便，放弃对较大修复问题的机械设备的维修，采用简单的应付方法，得过且过，草草了事，结果影响了机械设备的使用寿命。

　　4 增强高炉机械设备管理途径

　　为了有效增强高炉机械设备管理，提高高炉的使用寿命，首先要建立完善的企业组织结构。

　　要根据企业的实际发展情况，明确划分各个部门的任务，做到职责分明，有效追责，充分发挥各个部分工作人员的主观能动性，调动起全体人员的工作积极性，参与到机械设备的维护和检修工作中。

　　在实际工作中，要注重对管理人员的培训工作，不能只把培训当成表面的工作来做，要聘请高水平的培训教师，对参加培训的人员进行专业化、综合化的培训和提升。

　　在日常的检修和维护工作中，要发挥监督机制，严格检修和维护工作职责，认真记录检修和维护工作，确保第一时间发现问题，最早解决安全隐患，维护机械设备的正常运行和工作。

　　增强高炉机械设备管理，还要注重利用现代科技，建立完善的在线监督系统，利用先进的计算机控制和监督技术，有效发现机械设备的问题，及时排除鼓掌和安全隐患，为安全生产创造条件，最大限度地保护炼铁高炉的使用寿命。

　　参考文献：

　　[1]徐矩良，刘琦主编.高炉事故处理一百例[M].北京：冶金工业出版社.1986

　　[2]李应强主编.冶金生产工艺及设备[M].北京：冶金工业出版社，1998

　　[3]蔡福明.浅议炼铁高炉机械设备技术性研究.中国科技纵横[J].2012(12).

　　[4]张斌.高炉炼铁设备的操作与维护.商品与质量.2012 (12).

　　提高机械设备中皮带使用寿命的措施【3】

　　摘要：皮带是一种基本的机械传动的形式，其广泛的应用于各类传动比要求较低，作业环境复杂的机械设备中，比如农业机械，抽油机设备以及烧结设备等等。

　　但是由于皮带自身材质、工作环境以及受力等原因，在机械设备运转过程中，较易发生磨损以及的现象，因而需要通过控制相关的因素提高皮带的使用寿命。

　　本文主要对机械设备中皮带的损坏形式及其使用寿命的影响因素进行分析，从而进一步提出延长皮带使用寿命的措施。

　　关键词：皮带;机械设备;使用寿命

　　与其他传动结构相比，皮带传动结构适用于更为复杂、恶劣的工作环境。

　　因而其广泛的应用于部分要求精度较低的机械设备中，其中包括如传送带设备、农机设备等等，但是由于受到工作环境以及自身特性的影响，其在使用过程中较易发生断裂或磨损，从而给生产带来了一定的危害。

　　1.影响皮带寿命的主要因素

　　1.1.外界环境温度

　　皮带需要在一个适合工作温度下进行传动，但是在部分机械设备中往往由于工作温度不高或者温度不均匀的情况发生损坏。

　　如皮带用于钢铁厂中的烧结设备时，当烧结矿冷却不好时，皮带需要承受近300℃的红烧结矿，因带面不能耐高温导致皮带烧损提前报废。

　　很多时候，外界工作环境对于皮带寿命具有较大的影响，而且由于皮带自身材质的原因，在遇到较冷的工作环境中，会出现收缩的情况，而在高温的情况下，皮带就会出现受热膨胀。

　　这种工作环境变化较快的情况下，对于皮带的损坏最大。

　　1.2.摩擦力的影响

　　皮带传动主要靠摩擦力来进行动力的传动，其中如果摩擦力小于皮带自身的应力，皮带就会出现打滑的现象，进而能够促使皮带发生一定的磨损，当然这与皮带安装过程中的张紧力具有一定的关系。

　　此外，皮带轮的直径较小也会造成皮带在运转过程中发生打滑的现象，皮带的打滑对于皮带的使用寿命具有一定的影响。

　　1.3.机械设备传动结构的影响

　　一般来说，皮带在传动过程中，皮带要避免出现回弯或者弯折，这与传动件的位置结构具有一定的关系，因而在皮带传动结构设计过程中，应该考虑到该问题，皮带在运转过程中如需要进行较为复杂的回转动作，同样会出现磨损较大、使用寿命降低的情况。

　　此外对于运输带设备来说，对于机械结构的要求要更高些，因为其本身就是以皮带为主要传动部件，如、落料漏斗的设置就应该合理，防止杂质的堆积而损坏皮带。

　　2.皮带使用寿命延长的主要措施

　　2.1.正确的安装

　　皮带在装卸过程中应该遵照相关的安装原则进行，而且两个传动轮之间的中心距也有明确的标准，而且不同皮带需要安装在不同工作环境的机械设备上，而且装卸过程中，对于机械结构的安装以及装卸也应该遵照相关的操作技术标准。

　　2.2.对皮带进行保养

　　对皮带进行较为细致的保养也是提高皮带使用寿命的主要方式，如针对皮带的保养构建出比较完善的管理制度，其中包括对机械传动系统的各部件进行检查，查找出是否有损害皮带使用寿命的因素。

　　对于工作环境较为复杂的皮带传动机构来说，其经常受到较大的冲击力，特别是初张力，而且也会有大状的杂物掉落在皮带上，进而造成皮带提前损坏。

　　因而对于皮带的保养以及维护，需要对整个机械设备的传动系统进行检测，进而发现影响皮带使用寿命的相关因素，并且予以清除。

　　2.3.经常进行相关的温度检测

　　皮带具有一定的耐极限温度，因而其皮带的工作环境必须要进行控制，在配置皮带的过程中，应该考虑其工作环境的温度，并且选取适用的皮带配置在机械设备中。

　　此外，在皮带处于高温的环境下，应该定时检测皮带的工作温度，如工作温度超过皮带的耐极限温度则应该立即停止设备，或者在机械设备的传动机构中添加相应的冷却装置，以防止皮带提前失效。

　　2.4.机械设备结构的优化

　　事实上，除了皮带自身质量因素的影响之外，机械设备传动系统中的其他机构也会对皮带造成危害，比如运输带设备中成品系统漏斗因长时间受烧结矿冲刷，容易造成钢衬板、钢板、方钢等结构件脱落，这些杂物也是危害皮带寿命的重要因素。

　　因而，防止皮带划伤的措施主要有将整粒系统的皮带漏斗全部改为箱型漏斗，并适当增加其出料口高度，使铁杂物能顺利通过;在筛分进料前的进料皮带上加设除铁器，除去烧结矿中的铁杂物;改造皮带机机头刮料刀，设计了一种对皮带无伤害的刮料器。

　　3.总结

　　皮带经常被用于机械设备的传动系统中，但是由于其传动比较低，多用于精度不高的机械设备中，但是其维修性能较好，因而目前为止并未研究出能够替代皮带传动的新型传动方式。

　　随着皮带生产工艺的不断优化，其自身质量性能也在不断的提升，特别是抗冲击性以及耐高温极限也在不断提升。

　　对于皮带使用寿命的提高，首先要从机械设备的维护管理做起，进而能够排除影响皮带使用寿命的相关因素，进而能够根本上提高皮带的使用寿命。

　　参考文献：

　　[1]闵正才，章冬冬.延长抽油机井皮带使用周期的措施探讨[J].内江科技，2012(1).

　　[2]邢明明，董世民. 游梁式抽油机井皮带滑动效率的仿真研究[J].中国机械工程.2013(02) .

　　[3]薛永杰，别立学，张伟. 浅谈延长带式输送机输送带使用寿命的措施[J].港口科技动态.2006(06).

　　[4]王彦波. 皮带运输机皮带跑偏的原因分析与改进[J].科学之友(学术版).2005(02).

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