刮板输送机的可靠性评价

何 清，李 军，代卫卫

（1.山西中煤华晋能源有限责任公司，山西 河津 043300；2.霍州煤电，山西 霍州 031400）

0 引言

近年来，神东公司大部分都是采用JOY的刮板输送机，是公司安全、高效、可靠生产的重要保证，与此同时，JOY刮板输送机的质量就成为其关键因素。如何提高刮板输送机质量，成为摆在煤机科技工作者面前的紧迫课题。可靠性是衡量刮板输送机质量的重要指标，只有全面地分析生产实际中JOY刮板输送机各部件的可靠性状态，才能找出问题，对症下药，提高JOY刮板输送机质量。

1 可靠性相关理论

按照国家标准规定，可靠性的基本定义是：产品在规定的条件下和规定的时间区间内完成规定功能的能力。

可靠性特征量是指描述产品可靠性整体水平的各个指标。实际中，产品的可靠性特征量值是一个理论值。在产品运行中，其特征值是不可而知的。因为可靠性特征量对产品的可靠性水平的描述各有侧重，所以可靠性分析所选取的特征量，应从各个角度对产品可靠性水平进行定性或者定量分析。常用的可靠性特征量有可靠度、累积失效概率（或不可靠度）、平均寿命、可靠寿命、失效率等。

（1）可靠度是产品在规定的条件下和规定的时间区间内完成规定功能的概率，一般记为R或R（t），取值范围为0≤R≤1。

（2）累积失效概率是产品未完成规定功能（即发生失效）的概率，也称为不可靠度，一般记为F或F（t）。

（3）对可修复产品，平均寿命就是平均无故障工作时 间，简 称 为 MTBF（Mean Ti me Bet ween Failure），记作t。

（4）可靠寿命是指定的可靠度所对应的时间，一般记为t（R）。

（5）失效率是指一个工作到时刻t尚未失效的产品，在△t时刻以后的下个单位时间内发生失效的概率。

2 刮板输送机可靠性评价

2.1 刮板输送机可靠性指标体系

刮板输送机可靠性指标数据多以时间为基本参量，因此建立以时间为基本参量的可靠性指标体系［2］。

2.1.1 可靠度与不可靠度

设随机变量T为产品的无故障工作时间，则产品在给定时刻t的可靠度和不可靠度为：

其中：f（t）为随机变量T的密度函数。

2.1.2 平均无故障工作时间与平均修复时间

平均无故障工作时间（MTBF）和平均修复时间（MTTR）在数学理论上是一致的，一般用t来表示：

其中：N为故障总次数。

因为刮板输送机是可修复产品，所以对于刮板输送机而言，当可靠度函数为指数函数R（t）分布时，θ的表达式为：

系统平均修理时间MTTR为：

其中：λ为系统故障率；μ为系统修复率。

2.1.3 有效度

有效度A（t）是指在规定的条件下可维修的产品在某一时刻保持其功能的概率，也称可用度，对于刮板输送机而言，是指在任一时刻都保持稳定运行状态的概率。当可维修性产品的故障寿命为指数分布时，有效度A（t）为：

2.2 刮板输送机可靠性指标的计算

2.2.1 数据整理

神东集团2005年～2006年3＊855型号刮板输送机主要故障和故障时间统计见表1。

刮板输送机主要故障次数统计见表2。电动机出现2次故障，机头和机尾TTT总共出现5次故障，链轮故障出现5次，故障出现最多的是刮板链，最少的是减速器，减速器在2005年和2006年这两年当中没有出现故障。

刮板输送机主要部位故障时间统计见表3。

2.2.2 刮板输送机可靠性指标计算

假设神东集团各矿的工作面每天为3班倒，每个工作班工作8 h，每年生产320 d，将数据代入上面的公式，可求得刮板输送机主要部位可靠性指标，见表4。

由表4可知，刮板链在t＝100 h时有效度为0.883，是刮板输送机6个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个部分中最高的。当连续工作一个月，也就是大约700 h后，刮板链可靠度为0.420，可靠度最低，运行状况差，接近于报废。所以可知刮板输送机的刮板链是整个系统中发生故障最多，可靠性最低，最薄弱的部位。对于各部位的有效度来说，刮板链也是各部位中最低的。所以刮板链也是维持刮板输送机在规定时间内完成规定功能中概率最低的。

3 提高刮板输送机可靠性的对策

根据刮板输送机应用可靠性技术现状，结合刮板输送机的故障规律和故障统计，分析了刮板输送机质量上存在的问题和主要影响因素，提出如下提高刮板输送机可靠性的对策［3］。

表1 3＊855型号刮板输送机主要故障和故障时间统计

表2 刮板输送机主要故障次数统计

表3 刮板输送机主要部位故障时间

设计阶段：①应用仿真设计软件，模拟实际工况条件，为刮板输送机设计、试验提供高效平台；②可靠性理论知识普及，把可靠性技术运用到刮板输送机的设计中去，取代经验设计；③加强设计阶段的可靠性管理及评审工作，保证产品具有良好的可靠性。

制造及试验阶段：①采取切实措施，提高配套零部件的可靠性，这是提高刮板输送机可靠性的前提；②加强装配工人的培训及装配过程中的检验，保证装配质量，这是提高刮板输送机可靠性的关键；③采用先进冶炼技术，提高原材料的性能，采用先进的设备和加工工艺，提高加工精度，这是提高刮板输送机可靠性的基础；④加强刮板输送机质量监督检验工作，并对检验标准进行深入研究，使其逐步合理化，最后完成向质量认证形式的过渡。

表4 刮板输送机主要部位可靠性指标

使用阶段：①对刮板输送机进行可靠性评价，建立刮板输送机可靠性评价系统，对用户反馈的信息进行处理及统计分析，找出存在的问题，从而为设计、试制和生产等部门提供改进依据，以提高产品质量；②操作人员可以通过技术培训，选择最佳工作时间和改善工作环境的方法来提高其可靠性。

［1］ 刘混举，赵河明，王春燕.机械可靠性设计［M］.北京：国防工业出版社，2009.

［2］ 刘惟信.机械可靠性设计［M］.北京：清华大学出版社，1996.

［3］ 鹿应荣，李显生，王云鹏，等.国产汽车的整车可靠性评价［J］.汽车工程，2001（2）：106－109.