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文本内容:
目录引言………………………………………………………………………1第一章绪论…………………………………………………………………
31.1可靠性分析研究的背景………………………………………………
31.2机械产品的可靠性研究………………………………………………
51.3柴油机可靠性研究概况及比较………………………………………
71.4本论文对船舶柴油机可靠性分析研究的有关内容…………………9第二章船用柴油机可靠性的概念及其理论分析…………………………
102.1可靠性基本概念……………………………………………………
102.2故障的分类模式机理及其特点……………………………………
162.3可靠性特性的分布规律及其分析…………………………………
182.4故障分布的预测………………………………………………………
212.5基于柴油机可靠性框图的数学模型………………………………
232.6基于强度-应力干涉的可靠性数学模型……………………………
262.7故障树分析法…………………………………………………………
292.8本章小结……………………………………………………………33第三章柴油机可靠性分析………………………………………………
333.1主要零部件的磨损分析……………………………………………
333.2柴油机整机可靠性分析实例…………………………………………
353.3柴油机设计和工艺可靠性案例及分析………………………………
393.4人为因素对可靠性影响的分析……………………………………
443.5提高柴油机可靠性的技术管理措施………………………………
503.6本章小结……………………………………………………………54第四章现代柴油机动力装置可靠性发展…………………………………
564.1为确保主要零部件的可靠性所采取的措施…………………………
564.2提高可靠性与智能化船用柴油机的发展…………………………
574.3现代柴油机动力装置可靠性的发展…………………………………58结论…………………………………………………………………………61致谢……………………………………………………………………62参考文献……………………………………………………………………63毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意作者签名 日 期 指导教师签名 日 期 使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定,即按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电子版本;学校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;在不以赢利为目的前提下,学校可以公布论文的部分或全部内容作者签名 日 期 学位论文原创性声明本人郑重声明所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担作者签名日期年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文涉密论文按学校规定处理作者签名日期年月日导师签名日期年月日指导教师评阅书指导教师评价
一、撰写(设计)过程
1、学生在论文(设计)过程中的治学态度、工作精神□优□良□中□及格□不及格
2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度□优□良□中□及格□不及格
3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力□优□良□中□及格□不及格
4、研究方法的科学性;技术线路的可行性;设计方案的合理性□优□良□中□及格□不及格
5、完成毕业论文(设计)期间的出勤情况□优□良□中□及格□不及格
二、论文(设计)质量
1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范?□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)?□优□良□中□及格□不及格
三、论文(设计)水平
1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意?设计是否有创意?□优□良□中□及格□不及格
3、论文(设计说明书)所体现的整体水平□优□良□中□及格□不及格建议成绩□优□良□中□及格□不及格(在所选等级前的□内画“√”)指导教师(签名)单位(盖章)年月日评阅教师评阅书评阅教师评价
一、论文(设计)质量
1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范?□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)?□优□良□中□及格□不及格
二、论文(设计)水平
1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意?设计是否有创意?□优□良□中□及格□不及格
3、论文(设计说明书)所体现的整体水平□优□良□中□及格□不及格建议成绩□优□良□中□及格□不及格(在所选等级前的□内画“√”)评阅教师(签名)单位(盖章)年月日教研室(或答辩小组)及教学系意见教研室(或答辩小组)评价
一、答辩过程
1、毕业论文(设计)的基本要点和见解的叙述情况□优□良□中□及格□不及格
2、对答辩问题的反应、理解、表达情况□优□良□中□及格□不及格
3、学生答辩过程中的精神状态□优□良□中□及格□不及格
二、论文(设计)质量
1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范?□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)?□优□良□中□及格□不及格
三、论文(设计)水平
1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意?设计是否有创意?□优□良□中□及格□不及格
3、论文(设计说明书)所体现的整体水平□优□良□中□及格□不及格评定成绩□优□良□中□及格□不及格(在所选等级前的□内画“√”)教研室主任(或答辩小组组长)(签名)年月日教学系意见系主任(签名)年月日引言2004年9月3日,早上8时,“宝中128”轮从连云港驶往上海宝钢电厂,途经北槽航道时,主机突然故障被迫在航道抛锚当时正值大潮汛,锚泊中的155米长、宽24米的“宝中128”轮,将阻碍航道,威胁来往船舶2004年9月14日,“银航油501”轮载4300吨汽油由大连返回泉州的途中,主机发生故障,当时海面风力7级船舶和船上18名船员急需救助2004年9月17日11时,杂货船“育龙”轮在青岛附近的海面上突发主机故障,船舶失去动力,“育龙”船上有船员33人,实习学生119人“育龙”轮总长
139.3米,型宽
20.8米,型深
11.4米,满载吃水8米,空载吃水
4.6米,总吨9091,载重吨9860吨考虑险情重大,海事局立即启动海上应急预案,由救助拖轮拖带至青岛港1999年3月25日,琴海108轮自马来西亚驶往中国北海港,途中船舶主机发生故障,主机不能启动的原因是主机各缸空气启动阀启动活塞的密封环失去弹性,气密较差,已存在隐患,加上第七缸启动空气阀阀盘断裂,该气缸完全失去气密,导致进入各缸的启动空气压力不足而无法启动因条件所限,经两天多抢修,仍无法修复主机船舶发出求救信息,雇请拖轮,构成海损…………这些事件都是由于船舶柴油主机可靠性问题造成的如机械元件故障或系统故障或人为故障.它涉及到设计、制造工艺、使用等多个环节因此如何保证船舶柴油机及其系统的可靠性和安全性就成为一个安定亟待解决的问题这是因为船舶航行条件具有特殊性,复杂性,容易引发事故船舶柴油机系统结构复杂,工作条件恶劣,容易造成故障在海上解决修理和备件会发生一定的困难可能导致海损事故,影响运输,对人员生命和财产造成危害、给海域带来污染船舶动力系统自动化程度大大提高,机电设备更趋复杂,给可靠性带来新的挑战由于船舶日趋大型化,对船舶主机的要求日益提高如单机、单缸功率越来越大;进一步降低燃油消耗率;平均有效压力已达
1.90-
1.95MPa,最高燃烧压力在
15.0-
15.59Mpa;采用高压比、高效的新型增压器采用电子调速器系统、电控燃油喷射系统、高压共轨燃油喷射系统、智能化电子控制系统柴油主机是民用船舶中价值最高的配套设备,主机的价格一般占总船价的10%左右故障对高投资的船舶营运和维修造成很大的经济损失由于经济发展较快,船舶大量增加,动力系统产品质量存在较大问题航运业发展迅速,船员素质有待提高可靠性受到船员诸多人为因素的影响我国内燃机(包括柴油机)可靠性较差,使用寿命短,大约是进口机型的三分之一至二分之一,90年代已将提高内燃机可靠性和耐久性作为首要目标尽管,船用柴油机动力装置本身的发展非常重视可靠性,厂商不断改进结构,完善机型系列、逐步提高强化度,提高零部件寿命但这并不能使系统的可靠性得到完全改善人们逐渐认识到,传统的凭经验定性孤立的分析方法已远不能适应现代航运的要求为了提高柴油机的可靠性,必须在设计、建造、安装和运行管理中引起进一步的重视工程领域的现代管理思想、技术有助提高船用柴油机的可靠性本论文将以此为背景展开讨论分析论文用可靠性理论中的概率统计的方法从船用柴油机可靠性的基本概念入手,在理论上定量和定性地分析、计算船用柴油机的可靠性,确定柴油机及零部件可靠性的科学的评价指标,研究分析船用动力装置故障特征的宏观规律及外界条件对故障的影响进行磨损分析,目的是对零、部件的缺陷进行检验并预报其寿命在收集资料的基础上,分析船用柴油机可靠性与整个动力系统、保养维修、操纵使用、零备件储备的关系,掌握船舶动力系统整体可靠性,确立各设备可靠性对整体影响的评价方法从人机系统工程学的角度出发,对船机复杂的人—机—环境系统进行全面地分析,从人船员物包括机器、环境、管理等两方面着手,对影响船舶柴油机的可靠性的各个环节进行剖析介绍船机系统的人、机、环境概况,分析人为因素对船舶柴油机可靠性的影响提出提高船舶柴油机动力装置可靠性的有效措施第1章绪论
1.1可靠性分析研究的有关背景可靠性的研究是在第二次世界大战期间为了保证军用产品高可靠性而发展起来的据记载早在第二次世界大战德军在开发火箭时,就意识到了可靠性问题早期的研究主要是在美国对于军用电子装置的可靠性方面50年代初期,德国可靠性专家拉瑟提出了对可靠性问题采用定量的,用统计方法处理的基本原理,人们把他称为“可靠性之父”1957年AGGREE发表了著名的“军用电子设备的可靠性”报告,提出了在研制及生产过程中对产品的可靠性指标进行试验、验证的方法,提出了电子产品在生产、包装、存储和运输等方面要注意的问题及要求等这个报告被公认为是电子产品可靠性理论和方法的奠基性文件从此,可靠性发展成为一门独立的工程学科随着科学技术的飞速发展,工业产品日趋复杂化,人们对产品的可靠程度要求越来越高,于是可靠性工程作为一门综合性的边缘工程学科也越来越受到重视在这短短的40年间,在工业发达的国家已被运用于航空、航天、原子能、机械、电气、冶金、化工、铁道、船舶、电站设备、建筑、食品加工、通讯、医药等领域,成为当今世界科技中仅次于环境科学和计算机的一门非常活跃的学科传统的可靠性都是以一种量化的方式来定义,如“产品在规定条件下和规定时间内,无故障地完成规定功能的概率”今天,可靠性工程己经发展到包括各种其它问题,其中一些问题的定性特征更甚于定量特征,一些问题的度量更加困难当前的趋势说明可靠性工程的研究重点正在转向预防失效的方法,而不仅仅是描述失效发生概率或为失效发生概率建立模型这种趋势的重要体现是更加重视实用的可靠性高加速应力试验技术,通过发展军民两用的故障诊断和预测技术来提高产品的可靠性、维修性和安全性美国六七十年代就将可靠性技术引入汽车、发电设备、拖拉机、发动机等机械产品,设了四个技术咨询委员会:诊断与检测、故障、设计和技术推广日本以民用产品为主,最显著的成绩是将故障模式、影响分析FMEA等技术成功地引入机械工业的企业中,还十分重视机械产品的可靠性试验、故障诊断、寿命预测和故障原因分析技术的研究和应用前苏联对机械可靠性的研究十分重视,在其二十年科技规划中,将提高机械产品可靠性和寿命作为重点任务之一发布了一系列可靠性国家标准,这些标准适于机械制造和仪器仪表制造行业的产品在各类机械设备的产品标准中,例如液压、润滑系统、发动机、起重机、挖掘机械、汽车等,还规定有可靠性指标或相应的试验方案重视工艺可靠性和制造过程的严格控制管理,作为保证机械产品可靠性的重要手段我国,最早也是由电子工业部门开始开展可靠性工作的80年代以来机械可靠性研究在我国开始受到重视可靠性理论研究现状全概率分析方法,研究了传统的安全系数和结构破坏概率之间的内在关系,提出了考虑多种因素,主要是有初始损伤条件下的结构系统可靠性数学模型80年代在这些研究的基础上,系统可靠性技术与有限元法、计算机应用技术和实用概率网络分析理论相结合,可靠性理论逐渐由元件级水平向系统级水平过渡,对于串并联系统出现了不少可靠度计算理论故障树分析方法FTAfaulttreeanalysis,对大型复杂系统来说是一种有效的定量和定性的分析方法,其借助于网络搜索技术识别结构系统的主要失效模式,并通过概率网络评估方法PNETprobabi1isticnetworkevaluationtechnique综合给出系统的失效概率极限分析法、概率型的极限状态分析法,从网络分析理论的角度看应当属于失效模式、影响及危险性分析一类从本质上讲它是传统的极限载荷和现代概率论及数理统计观点的某种方式的精致结合目前,复杂机械系统可靠性的研究逐渐变得十分活跃
1.2机械产品可靠性研究概况现代优质产品的要求是功能强、效率高、消耗低、价格低、和可靠性高而可靠性作为产品的重要指标将成为产品竞争的焦点在我国,机械产品的可靠性低一直是困扰着机械行业发展的主要问题之一因机械产品是由若干各零件所组成,所以,为了提高产品的可靠性首先必须提高零部件的可靠性由于可靠性是产品在使用过程中的质量指标的重要反映,因此,可靠性问题的特点是产品的可靠性与产品的设计、制造、使用和管理各阶段都有密切相关但各阶段在为产品创造最经济而又具有所要求的可靠性水平中的作用是不同的设计阶段能为产品的可靠性水平奠定基础,制造和使用阶段是保证产品可靠性设计指标的实现显然,为了提高产品的可靠性,首先必须在设计上满足可靠性要求从概念上理解,可靠性是产品在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的能力当用概率来量度这一能力时,就是可靠度对机械产品的可靠性研究开始于60年代初期,它的发展与美国航天计划有关,当时,由于机械故障而引起的事故很多,例如,1963年同步通讯卫星SYNCOMI号由于高压容器断裂引起的故障在空中坠毁从1965年起,NASA(宇航局)开始机械可靠性研究从60年代起,可靠性工程技术和管理从最早的航空航天、尖端武器和电子产品等工业逐步推广应用到包括原子能、机械、船舶、建筑、通讯、医药等许多工业部门在机械可靠性的研究中,材料疲劳强度方面的成就为其提供了理论和试验基础,这些成就包括制定了疲劳试验数据的统计处理方法,从而可以作出材料的全概率疲劳曲线,提出了“薄弱环节”强度模型和明确材料疲劳寿命的分布函数,将疲劳过程作为随机过程,说明损伤累计是非线性的,发展了断裂力学的新分支—概率断裂力学经过近10年的发展,机械可靠性研究的模式已基本确定,即借鉴材料的疲劳特性,对零部件进行特性参数修正,运用强度—应力干涉模型,计算和确定其可靠度而且,在国外一些机械设计书中已将应力—强度分布干涉理论作为可靠性研究与评估的一种基本的内容在我国,可靠性研究的起步虽比国外较晚,但发展速度很快,研究水平和应用领域在迅速扩大比如,在理论研究方面,以电子领域和机械行业的航天航空领域为代表,使概率断裂力学得到前所未有的发展,总结出多种适用不同场合和零部件的强度—应力概率分布模型,并在工程中推广应用可靠性理论基础的发展使可靠性分析技术的精度和适用范围日趋扩大,也得到广大科技工作者的认可可以说正是由于可靠性理论的成熟和在电子、航空航天行业的成功应用,使机械行业传统的静强度设计理论逐渐退出历史的舞台可靠性理论的应用,使设计思想发生了根本的变化可靠性指标虽然是产品质量指标的一个具体体现,但它不同于传统的产品质量现代可靠性关心的t0的质量,即明天的质量,而传统质量管理关心的是t=0的质量,即今天的质量或出厂检验时的质量另外传统的质量管理是从制造阶段开始的,而现代可靠性必须从设计开始,可靠性的指标是贯穿于从设计到报废的全过程另外,大量的工程实践也表明零件的材料强度、零件的结构尺寸及其所承受的载荷等参数均是服从一定的分布规律的随机量这与可靠性概率计算中的计算前提是完全吻合的,而传统的静强度设计中不涉及参数的随机性,而是用安全系数来较核零件的可靠性从可靠性研究领域来看,现代可靠性研究主要包括以下三方面内容
①可靠性数学主要研究各种可靠性问题的数学模型和数学方法;
②可靠性物理研究失效现象及其机理和检验的方法等;
③可靠性工程研究产品的失效现象及发生的概率,包括可靠性分析预测、试验、评定和控制等
1.3柴油机可靠性研究概况及比较对于内燃机来说,在可靠性研究领域内主要研究可靠性工程和可靠性物理,而对于内燃机零部件的可靠性数学和数学模型的研究相对要少得多内燃机的可靠性研究历史在国外有近20多年的历史,从有限元计算小到模态分析从强度研究到刚度分析均比较成熟在国内,将可靠性应用在内燃机零部件的评估上仅10年的时间在此期间,由于国内的基础研究及基础疲劳特性参数较少,开展工作难度也较大,在90年代初期,我国的工程技术人员对内燃机零部件的可靠性分析主要集中在连杆、曲轴等结构相对简单的构件上对于大型机体的复杂受力构件的研究,由于结构、受力状况、变形及危险部位都非常复杂,可靠性研究工作难以定量研究,如果仅定性研究,又达不到研究的目的所以,在90年代初期主要以有限元分析为基础进行静强度分析到90年代末期,由于计算机软硬件技术的的发展及大型有限元分析软件功能的不断完善,再加上材料的原始疲劳数据的大量积累,对机体这样复杂的构件进行大量的可靠性评估已成为可能对于机体这样复杂的构件,其在工作状态下的受力是非常复杂的,它在正常工作时既有拉、压、弯曲、剪切等三向应力复合作用,又要受到来自发动机内部及外部的各种振动冲击的作用单纯地分析强度远远不能满足其工作的需要,因此有必要对于振动引起的损坏及由于振动引起的噪声进行研究国内在模态分析与噪声控制等方面的研究也己收得可喜的成绩尤其是理论分析方面的成果,为工程应用奠定了基础但在90年度初期,我国对内燃机零部件的有限元分析表现为两头重的倾向一方面为侧重于对大型内燃机的关键构件的详细有限元分析,这主要是由于大型内燃机的研制费用高、研制周期长,并且大型内燃机单位体积功率和单位重量功率的要求比一般中小型发动机要求的指标要高,所以对大型内燃机的机体、缸盖、活塞、连杆的分析工作比较多另一方面是民用内燃机行业中对特小型内燃机零部件的有限元分析及优化设计,其需求环境为我国对小型内燃机的工艺、材料等方面的应用与国外有较大的差距,致使相同设计的零部件在使用过程中出现可靠性差异较大的现象比如,摩托车上的零部件等等对于中小功率内燃机的结构分析相对上述两方面要稍微差一些究其原因是80年度设计的内燃机产品结构偏于保守,在可靠性方面暴露的问题比性能方面暴露的问题相对要少,故在中小型内燃机的研究方面主要侧重于性能研究和提高对于像机体这样大型复杂零件进行可靠性评估难度是非常大的,一是机体的强度及分布函数没有现成的资料可查,对机体分布函数的参数估计完全凭经验,难免出现一定的误差二是机体危险部位并非一处,且形状各异,强度极限高低各异,不能按某一极限值确定整个机体的强度分布三是可靠性分析需进行多点评估四是应力分布的测量工作量非常大,需对不同部位进行实物动态应力测试才能确定鉴于以上的难度,对机体进行理论上的可靠性评估的研究一直处于探索研究阶段,无成熟的规范,但对机体进行实物可靠性研究工作各研究单位及生产企业一直在根据各自的实际情况进行着比如,有的企业对机体的评估按整机条件全速全负荷进行台架考核.有的企业对整机进行超供油10%的全速全负荷台架考核,有的企业是实行装车跑合10万公里耐久试验等不尽相同,还有的企业或研究所单独对机体零部件实行实物疲劳试验或超载实物疲劳试验以上的办法各不相同,效果也不同,整机台架全速全负荷考核可以真实地反映机体实际工况下的机械负荷和热负荷及振动等各种因素的影响,是最真实的,但成本与试验周期较长,试验费用较大对整机其它零部件的要求严格、实现起来比较困难,对机体单独进行可靠性试验,虽然能够单独反映机体所受的机械载荷,但其损坏与整机损坏有一定差别另外,单独对机体进行的可靠性试验最终也需要整机试验验证,其构件试验与整机试验之间的联系较难确定,需大量的前期试验数据而我国目前此方面资料与数据非常少、单独开展此方面研究即可确定零部件可靠性难度较大,以上两种情况都需要在机体实物已经具备的情况下才能进行无论是远洋、沿海的船舶,还是内河的机动船舶,或是海军的舰船,均需要有可靠的推进柴油机和其他辅助柴油机因而,近几年柴油机的设计、研制.生产、使用部门都十分重视柴油机的可靠性的分析与研究在提高柴油机的技术、经济指标的同时,积极努力地减少柴油机的故障,提高使用寿命,降低维修工作量,千方百计的提高柴油机的可靠性为了确保船用柴油机的可靠性,必须在设计阶段就引进可靠性的概念,进行可靠性的分析、计算和设计,在生产制造工厂内要具备有一整套的质量保证体系,保证生产制造质量;在使用阶段也同样需要用船部门具备一整套使用、维修的手段与措施,主要包括在使用方面,尤其是新型舰船,装备的主管部门必须要对柴油机进行一定时间内的监督使用,科研部门和生产厂家均要参加,根据使用中反馈的信息,进行系统的可靠性分析、研究,以改进柴油机的结构和制造工艺,完善使用维护措施等在保养维修方面,推广先进的微机化的监控和维修技术使用先进的技术诊断设备和手段对柴油机的热工参数、技术状态进行监测、检查,维修工作要在专门的具备维修条件的工厂中,由经培训合格的人员进行维修尽管目前已经有了提高船用柴油机可靠性的措施,但其水平仍然难以满足航运事业的发展和海军的使用的要求实践证明,船用柴油机的可靠性的提高是确保柴油机有效使用的最有前途的、且最经济的方向之一.减少轮机人员的工作量和疲劳,节省人力,提高柴油机的可用性和安全性,在很大程度上也取决于提高柴油机的可靠性近年来,对船用柴油机可靠性的研究投入了很大的力量,虽有收益,但主要是机械类设备的可靠性在理论的研究工作还迟于电子类设备可靠性研究工作,相差甚大,主要是机械类设备的可靠性在理论上的定量分析、计算不成熟,实践对零部件和系统的可靠性的分析统计、实验数据的积累还缺少,需进一步重视机械类设备的可靠性的研究,尤其是加强典型机械类设备——船用柴油机的可靠性理论方面的研究
1.4本论文对船舶柴油机可靠性分析研究的有关内容对船用柴油机可靠性的研究虽然投入了很大的力量,但机械类设备的可靠性在理论的研究工作还迟于电子类设备可靠性研究工作,相差甚大,主要是机械类设备的可靠性在理论上的定量分析、计算不成熟,实践对零部件和系统的可靠性的分析统计、实验数据的积累还缺少目前对内燃机的可靠性研究主要在内燃机零部件的评估方面,我国主要集中在连杆、曲轴等结构相对简单的构件上复杂的受力构件,由于结构、受力状况、变形及危险部位都非常复杂,难以定量研究由于大型内燃机的研制费用高、研制周期长,并且大型内燃机单位体积功率和单位重量功率的要求比高,我国对内燃机零部件的有限元分析侧重于对大型内燃机的关键构件如机体、缸盖、活塞、连杆的分析,但对大型复杂零件进行可靠性评估难度是非常大,由于强度及分布函数没有现成的资料可查,对分布函数的参数估计完全凭经验,难免出现一定的误差等各种原因,对大型复杂零件进行理论上的可靠性评估的研究一直处于探索研究阶段,无成熟的规范(仅有《中小功率柴油机产品可靠性考核评定办法》),但各研究单位及生产企业一直在根据各自的实际情况进行着比如,进行台架考核,可以真实地反映实际工况下的机械负荷和热负荷及振动等各种因素的影响,是最真实的,但成本与试验周期较长,试验费用较大对整机其它零部件的要求严格、实现起来比较困难一般来说,设计时规定了产品的可靠度,制造时要尽可能地达到设计时规定的可靠度,是否可靠只有在使用中才能表现从来如何提高船用柴油机可靠性,对于航运单位来说,必须要对柴油机进行一定时间内的监督使用,根据使用中反馈的信息,进行系统的可靠性分析、研究,以改进柴油机的结构和制造工艺,完善使用维护措施等在保养维修方面,推广先进的微机化的监控和维修技术使用先进的技术诊断设备和手段对柴油机的热工参数、技术状态进行监测、检查,进行合理的维修工作但在这方面总体水平还难以满足航运事业的发展和使用的要求,尚需进一步重视,还有很多工作要做本论文用可靠性理论定量和定性地分析影响船舶柴油机的可靠性的各个环节,从而提出提高船舶柴油机动力装置可靠性的有效措施本论文的研究特点、或是与其他人研究内容的区别、特色主要在于从船用柴油机管理使用的角度出发探讨可靠性问题论文的主要内容可归纳为1)用概率统计的方法,定量和定性地分析、计算船用柴油机的可靠性2)确定柴油机及零部件可靠性的科学的评价指标3)进行磨损分析,目的是对零、部件的缺陷进行检验并预报其寿命4)分析船用柴油机可靠性与整个动力系统、保养维修、操纵使用、零备件储备的关系,掌握船舶动力系统整体可靠性,确立各设备可靠性对整体影响的评价方法5)对影响船舶柴油机的可靠性的各个环节进行剖析6)分析人为因素对船舶柴油机可靠性的影响7)提出提高船舶柴油机动力装置可靠性的有效措施第二章船用柴油机可靠性的理论分析
2.1可靠性基本概念
2.
1.1可靠性的定义可靠性的定义是指零部件或系统在规定的时间和条件下,完成规定功能能力的特性在定义中包含了可靠性的对象、规定的功能、规定的条件、规定的时间四大要素
(1)可靠性对象包括系统、机器、零部件等它可以是非常复杂的产品,也可以是一个简单的零件单个零件,如机械零件的齿轮、轴、弹簧等;机器,如发动机等如果对象为一个系统,则它不仅包括硬件系统本身,而且包括软件和人的因素在内
(2)规定的功能系指零部件系统的预期功能,即它应实现的使用目的如果对象在实际使用中,不能实现规定的功能时,就称为对象发生故障或功能失效,反之则称为对象可靠,能正常工作功能失效在研究对象的可靠性时必须明确例如一台8缸柴油机,当有一个缸发火不良,而其他7个缸正常,柴油机仍能在规定的时间的完成运输功能;这时就不一定算功能失效;如果8个缸发火都有毛病,直到完全熄火,这时就应称为功能失效一般地,功能失效是一个模糊的界限,不容易分清
(3)规定的条件包括环境条件、维护条件及使用条件环境条件,如环境温度、湿度、振动、润滑状况等;维护条件,如能否维修保养、维修条件、使用者的技术水平等;使用条件,如使用方法、使用频率等对象如果超载运行、误用、操作不当或故意的破坏行为等情况均会产生对象的功能失效,故研究对比可靠性必须规定条件
(4)规定的时间是指对象的工作期限,或经济寿命期ELT,可以用时间表示,也可以随对象的不同采用诸如次数、周期、距离等表示表示产品总体可靠性水平高低的各种可靠性数量指标称为可靠性特征量
2.广义可靠性与狭义可靠性系统、机器、零部件等一般随着使用时间的增长会产生损坏或故障,当发生故障一般有两种处置方式,即废弃或修复故障恢复功能继续使用针对废弃的不可修零部件而言,它们的可靠性称为狭义可靠性,而后一种可按系统、机器的可靠性称为广义可靠性它除考虑狭义可靠性外还要考虑发生故障后修理的难易程度即维修性狭义可靠性、维修性和广义可靠性三者之间存在下述关系,即狭义可靠性十维修性=广义可靠性
3.固有可靠性和工作可靠性固有可靠性是设计时赋予机械或设备的内在可靠性,是设计部门在模拟实际工作环境条件下,根据产品的技术性能要求,通过可靠性预测分配,可靠性试验、可靠性改进设计所确定的可靠性工作可靠性是指除因制造工艺、环境、维护水平、维修方式与人为因素等影响后系统或部件实际所具有的可靠性,也就是该系统或部件在执行任务时的实际可靠度固有可靠性与工作可靠性间的关系可用下式表示:R=KR(
2.1)式中:R为工作可靠性;R为固有可靠性;K为折扣率通过设计、制造形成的系统、零部件等可靠性称为固有可靠性,而系统等在广义使用条件的作用下,保证固有可靠性的发挥程度称为使用可靠性,一般地;它们使下式成立固有可靠性≥工作可靠性在使用中,固有可靠性与工作可靠性的综合,则形成了系统的工作可靠性
2.
1.2可靠性的评价尺度为了评价柴油机机械零部件、机器、系统等的可靠性,必须对可靠性制定一些行之有效的指标,并加以数量作为衡量可靠性的尺度,而且可靠性这一重要质量指标的数量化也是可靠性学科诞生的标志之一衡量可靠性的尺度主要有可靠度、失效率、平均寿命、维修度、有效度、重要度等可靠性的尺度具有以下特点1具有多指标性在不同的场合和不同的情况下,可用不同的指标来表示系统等的可靠性2具有随机性对象在规定的时间内保持正常功能的可靠性是随机,一般用概率方法进行定量衡量3具有定量表示的时间性,即定量指标多是时间的函数
2.
1.
2.1可靠度reliability可靠度系指零部件或系统在规定的条件下和规定的时间内,能正常行使功能的概率一般记为R,它是时间t的函数,记为Rt,称为可靠度函数如果用随机变量T表示零部件或系统从开始工作到发生失效或故障的时间,其分布函数为ft若用t表示某一指定时刻,则该零部件或系统在t时刻的可靠度为Rt=PE=PTt=
2.2与可靠度对立的是不可靠度,它表示零部件或系统的不可靠程度,也称累积故障概率、失效分布函数、寿命分布函数、故障分布函数等即Ft=P
2.3可靠度与不可靠度存在下述关系,即Rt与Ft互补Rt十Ft=l
2.4分布函数ft也称产品寿命的概率、故障密度函数、失效密度函数等即Ft=(
2.5)
2.
1.
2.
2.故障率(失效率)failurerate故障率系指零件、系统工作到t时刻后在单位时间内失效的概率,一般记为λ它是时间的函数记为λt它反映了研究对象在任一瞬时故障概率的变化趋势设有N个零件,从t=0开始工作,到时刻t时失效总数为nt,则残存数N—nt,又设在t+Δt时间内又有Δnt个故障,则定义时刻t的故障率为
2.6将另部件或系统的故障率λt随时间变化的函数用曲线在坐标上表示,则反映了零件、系统工作全过程的故障趋势变化情况它的形状与浴盆的剖面十分相似,故又称为浴盆曲线,它反映了失效的三个特征时间期(图
1.1失效率曲线)1早期失效期它的特征在于一开始工作对失效率较高,但随工作时间的增长呈下降趋势通常是由于设计、制造、工艺缺陷或检验等原因引起的,它可以通过筛选、检验、强化试验等方法加以排除2随机失效期它的特征是失效率很低且在数值上基本保持恒定,失效处于完全不可预测的状态零部件或系统的失效是由偶然原因所引起的,这一时期是零部件或系统的正常工作时期,因此总希望其失效率低且持续时间长3耗损失效期它的特征是失效率随时问逐渐上升,且上升趋势较快;此种形式多见于机械零件的磨损寿命该类型的失效是由零部件或系统的耗损与老化所引起的,一般可以通过“事前维修”采加以防止图
1.1失效率曲线
2.
1.
2.
3.平均寿命平均寿命对不可修与可修的零部件或系统其含义不同针对不可修系统是指它的平均无故障工作时间MTTFMeanTimeToFailure,其数学表达式为
2.7式中,N为样品数;ti为第i个零件的无故障工作时间对可以修复的系统而言平均寿命系指平均故障间隔时间MTBFmeantimebetweenfailure其数学表达式为(
2.8)tIj为第i个零件的第j次故障间隔时间;ni为第i个零件的故障数;N为零件的总数
2.
1.
2.
4.可维性Serviceability与维修度(maintainability)柴油机中一些简单而成本低廉的零部件,如螺钉、螺母等常作易耗品对待,不再进行修复,但是许多部件在事故以后通过修理和更换危险零件又能恢复使用有些部件在服务期内是多次修复的当柴油机因故障而失效对,必须维修才能恢复其正常功能,保证柴油机的可靠性因此,可维性就成为衡量柴油机性能的另一个重要指标维修service是指为保持和恢复产品完成规定的功能而采取的技术和管理措施所谓可维性是指系统在给定时间内,按规定的程序和方法进行维修时,保持或恢复到能完成规定功能的能力它通常从判定故障到排除故障所需要的时间,包括故障诊断、故障定位、系统校正和恢复等时间,它是柴油机系统维护效率的度量维修度系指可修的系统、机器或零部件等在规定的条件下和规定的时间内可隔离故障或完成维修的概率,用Mt表示它表征了系统可以正常运行的概率它是自动故障处理系统中的一个重要指标,也是反映维护人员对系统保养好坏程度的一个重要指标维修度与可靠度相对比知它们均是时间的函数,且都是用概率来度量的,但它们之间具有不同点,即维修度还与人的因素有关,一般地维修度受到以下三个因素的影响
①受承受维修设备的影响,即结构设计上故障发生是否容易发现和易于排除
②维修技术人员水平的高低
③维修条件,维修设备与工具的先进性及是否齐备维修率是指修理时间已达到某一时刻但尚未修复的产品,在该时刻后的单位时间内完成修理的概率,通常用μ来表示平均修复时间是指产品修复时间的平均值用MTTRMeanTimeToRepair来表示修复时间是从发现故障到产品恢复到规定的功能所需的时间,即故障诊断定位故障、修理准备、实施修理、恢复检验系统等所用的时间其中费时最多的是故障的诊断修复时间是随机变量当维修时间服从指数分布时MTTR=
2.9系统的平均修复时间MTTR和平均无故障时间有关从提高系统可用性角度来看,提高MTTR比减少故障数更为有效要提高MTTR,必须首先提高故障诊断的速度,同时重视可维性设计维修度是对可能维修的部件、设备、系统在规定条件下,在规定的时间内按规定的程序和方法完成维修的概率
2.
1.
2.
5.有效度availability有效度是将可靠度与维修度综合起来的一个可靠性评价尺度它表示系统、机器或零部件在规定的使用条件下使用时,在任意时刻正常工作的概率一般地对可修产品的可靠度,若发生故障但因能在规定的时间内修复后又能正常工作,从而使系统、机器或零部件处于正常工作的概率增大有效度是可用性的数量化表示它可用下式来计算A=
2.10有时,有效度也用下式计算;A=(
2.11)式中、MUT为可能工作的可用时间,MDT为不可能工作的停用时间.有效度可分为瞬时有效度、平均有效度和稳态有效度三种瞬时有效度InstantaneousAvailability是指系统在规定的条件下使用时,在任意时期完成规定功能的概率平均有效度MeanAvailability是指在某个规定的时间内有效度的平均值稳态有效度steadyAvaibility是当时间趋于无限时有效度的极限值通常所说的有效度A是指稳态有效度
2.
1.
2.
6.重要度importance重要度是指系统或机器的某构成部分发生故障时、能引起系统或机器发生故障的概率重要度E=
2.
122.2故障的分类模式机理及其特点所谓故障模式是指故障发生时的具体表现形式,即故障现象的一种表征如磨耗、振动、歪斜、变形、松弛、龟裂、破损、泄露、堵塞、粘结、发热、烧损、脱落、短路、断路、导通不良、绝缘破坏等一般来说,某种功能故障发生往往是由许多种故障模式中的一种或数种造成的确定了故障模式,并不等于找到了故障部位要证实故障的实际部位,还应进行故障的查找与分离所谓故障机理是指诱发零件、部件、设备系统发生故障的物理、化学、电学与机械过程也可以说是形成故障源的原因故障机理依产品的种类、使用环境而异通常以磨损、疲劳、腐蚀、氧化、老化、衰退等形式表现出来在实际应用中,故障模式与故障机理之间有时不太容易区别一股说来,故障机理往往依系统的结构和元件材料的不同而异,有的用最基本的形态来表达,有的则与设计、制造、使用等阶段联系起来,其分类显得比较详细、具体故障模式并不揭示故障的实质原因通过故障机理研究,才有可能找到从根本上提高系统可靠性的有效方法在研究故障机理时,需要考察的基本要素至少有三个1对象指发生故障的对象本身,其内部状态与结构对故障的抑制与诱发作用,即内因作用,如系统或设备的功能、特性、强度、内部应力、内部缺陷、设计方法、安全系数、使用条件等2原因;能引起设备与系统发生故障的破坏因素,如工作应力负荷、电流、电压、辐射能等、环境应力温度、湿度、放射线等、人为的失误误操作、装配错误、调整错误等以及时间因素环境等的时间变化、负荷周期、环境的劣化等等故障诱因3结果指输出的异常状态、故障模式等,或者说2原因作用于1对象的结果1的状态超过某种界限,就作为输出而发生故障,即3结果一般说来,故障模式反映着故障机理的差别,但是,故障模式相同,其故障机理不一定相同同一故障机理,可能出现不同的故障模式根据有关调查发现,机电零部件所发生的最基本的故随机理有蠕变或应力断裂S Stress、腐蚀C Corrosion、磨损w Wear、冲击断裂I Impact、疲劳F Fatigue和热T Temperature等六类,简称SCWIFT分类其中磨损占的比例最大对船用柴油机来说,其故障具有不同的性质故障产生的原因,相互联系,消除的方法和结果,都以不同的方式影响船舶的运行列表1-1表1-1故障的分类分类的特征形式特点产生的性质突发性;瞬间零件折断、密封装置破裂等产生的原因随机性的外部负荷、结构缺陷等渐进性逐步改变,可预防产生的原因材料的磨损、锈蚀、疲劳和蠕变等产生的原因结构性结构不完善、设计条件被破坏、材料采用错误生产性生产制造工艺不完善、管理不善使用性违反使用规则、技术保养不善、燃、滑油不良、超负荷等相互关系独立性、非独立性时间试运转期规定寿命期前,规定寿命期后机理物理性,化学性,综合性破坏程度完全性,局部性故障按危害程度的大小,可以被分为4类:A类是发生了故障后使船舶停止前进,又不能由船员进行修理的故障;B类是由于动力装置损坏,使船舶短时间内停止航行称为重大性事故;C类是一般性故障,仅使动力装置性能受到影响,一般由船员可以修理;D类是对动力装置性能几乎无影响,可以由船员自行修理.
2.3可靠性特性的分布规律及其分析可靠性的数量特性都和装置中该部件可靠工作时间的分布规律和修复时间的分布规律有关为了分析船用柴油机系统及其零部件的可靠性,必须对其进行概算柴油机设备及其零部件的故障,取决于许多因素,它是随机变量了解和掌握故障发生前随工作时间分布的规律是十分重要的由于其原因有磨损、腐蚀、疲劳等不同的特点,其分布规律亦会不同,故障模式各不相同,故障机理也很复杂但从故障的空间、时间定量分析故障的特征,主要有正态分布、指数分布、威布尔分布、对数分布、伽玛分布等常见的概率模型可靠性计算中随机量典型理论分布规律及其特征分析
1.
3.1正态分布(逐渐性腐蚀故障)——某些逐渐形成的事故,如海水系统中设备、管路由腐蚀引起损坏等正态分布随机变量X分布函数(故障概率密度函数)为
2.13不可靠度函数为Ft=
2.14可靠度函数为Rt=
2.15失效率(故障率)函数为t=
2.16正态分布为两个参数分布数学期望(均值)和方差(标准差)在一般数理统计用表中,均给出有标准正态分布函数的数值表,利用这数值可简单计算正态分布是最常见的一种故障分布当产品受到环境因素的影响,如高温、潮湿、或振动等的作用时就会产生宏观反应,如腐蚀、磨损、高温氧化等故障模式,而微观上则是物质内分子或原子在结构上发生变化,即内部损耗这些内部损耗积累起来超过某一临界值,产品就会发生故障适用范围为损耗积累例如,船舶轴系中离合器齿轮磨损引起的故障,柴油机燃烧室组成零件--气缸、活塞组件等的磨损性故障,管系的腐蚀性故障等;故障出现的时间对称地集中于平均寿命附近在正态分布律下失效率不是稳定的,由于元件老化的结果具有递增的趋势但对工作时间短值小的情况来说,元件老化对于对象可靠性的影响不是实质性的,因此故障强度(故障率)递增不大,在对象长时间的使用之后,其可靠性会迅速地降低,由此也可证明预防检修措施更换零件技术保养和修理在整个使用期间的重要性
1.
3.2指数分布由设计、制造和运转失误造成的突然事故都属此分布规律如由于裂纹、缩孔和材料上的毛病造成发动机活塞组零件(环、衬套、缸套等)的损坏指数分布随机变量X分布函数(故障概率密度函数)为
2.17不可靠度函数为Ft==1-
2.18可靠度函数为Rt=1-Ft=
2.19失效率函数为t=
2.20指数分布为单一参数分布函数只要确定其单一参数(失效率),可靠度函数就完全确定指数分布是随机变量分布形式中最基本一种在指数分布律下故障率函数是常数故障强度与时间的无记忆性其有参数单
一、形式简单、平均寿命较长和便于研究等优点,是可靠性中适应范围广、研究最深入、使用最多的主要故障分布在指数分布律下并不考虑技术状态参数的逐步变化.例如,由于磨损与老化的结果在分析柴油机的可靠性时,指数分布律得到很广泛的利用.在柴油机发生突发性故障时,指数分布律具有代表性.这些突发性故障与例加热超载和机械超载结构与制造工艺缺陷等随机因素的作用有关,也与操作规则受破坏有关在指数分布律正确的情况下零件更新和预防检修工作的进行都不会影响工作对象的工作可靠性.
1.
3.3威布尔分布威布尔分布随机变量X分布函数(故障概率密度函数)为
2.21不可靠度函数为Ft=1-
2.22可靠度函数为Rt=1-Ft=
2.23失效率函数为t=
2.24其中,m为形状参数,t0为尺度参数威布尔分布在机械强度的可靠性分析计算中,是除正态分布外经常用于表达强度及寿命的一种分布形式,是瑞典的科学家威布尔W.weibull.1951年在研究链强度时提出的一种概率分布函数由于威布尔分布的灵活性,它在计算可靠性指标时和加工处理试验数据方面受到广泛的应用威布尔分布是随时间变化带有极值的函数,与实际故障情况较接近,船舶机电设备的中有很大部分的故障特征为威布尔故障分布特别常用来表示损耗故障,在疲劳破坏下的零件寿命分布,零件一次故障的工作时间,故障后的修复时间,磨合期的工作时间和排除故障的完工量等都服从于威布尔分布律例如,轴承、活塞、气缸套、齿轮箱发生的故障串联系统中的事故
1.
3.4对数-正态分布——由强度损坏引起的逐渐性事故以及由交变负荷,振动等使疲劳强度降低引起的,如轴承及传动机件的事故正态分布虽然应用较广,但由于分布规律的对称性,往往使得它在使用中受到一定的限制,例如定应力下材料的疲劳寿命及维修时间都不服从正态分布,即分布曲线不对称而对数-正态分布是描述此类寿命与耐久性的一种较好的分别,它解决了对称正态分布在描述试样在未经试验即在t=0时出现失效的不合理性,能使之更符合于实际
1.
3.5伽玛分布--制造简单和生产周期不长的部件的磨损事故,如发动机和机械设备的轴承磨损事故;带有备件进行替换的储备系统的事故,如过滤器、热交换器等管系事故
2.4故障分布的预测计算可靠性时所遇到的随机量具有不同的分布规律影响故障分布规律的因素有很多,但从实践的积累的经验来看,可以规定出船舶柴油机零部件寿命分布规律的主要因素和特征表1-2示表1-2影响船舶柴油机零部件故障分布规律的基本因素及特征影响因素的代号因素基本特征特征代号1零部件过渡到极限状态的最大可能的原因剧烈磨损1磨损不大2疲劳3突然损坏42运行工况持续1短期重复2短期33使用系数
0.1~
0.
230.2~
0.
420.4以上14运行条件的稳定程度(航行区域、温度变化范围)稳定1变化不大2变化范围很大35制造质量的水平及稳定性高1中2低36维护人员的操作水平、技术维护和预防性修理的质量高1中2低37载荷等价系数
0.7-
110.2-
0.72小于
0.23其中
1.使用系数即零部件每天运作的小时数/
241.载荷等价系数表征零部件在低于额定载荷状态下的工作计算这个参数需要知道机械在工作循环中的载荷循环周期表(
2.25)其中——机械的额定载荷为了进一步分析时使用方便,我们分别编上了数字代码表1-3所列为在实践中最常见到的因素与表现特征的组合,以及与其相应的主要分布规律表1-3推荐的分布规律引自表3-1影响因素的特征编号推荐的寿命分布规律12345671111111正态1212122正态1222222正态2113221正态2222222正态3113221威布尔3222232威布尔3223332威布尔4222222指数4333333指数2112122指数在确定零部件的分布规律时,如果没有可供确定其分布规律和分布参数的、整理好的同类型零部件的统计数据,则可按表1-2和表1-3中的数据确定零部件寿命分布规律其中表1-2和表1-3是根据前人所做的工作而得到的
2.5基于柴油机可靠性框图的数学模型柴油机是有许多零部件及组件等组合而成,他们通过相互作用实现联系,完成一定的功能,从而构成一系统系统是指由若干个单元有机地组合成可以完成某种功能的整体系统有大有小只是相对而言如,船舶机舱的动力装置柴油机机械设备系统的可靠性就是建立在系统中各零件及部件即元件及系统之间相互关系及其它们可靠性基础上的,即系统可靠性是其元件和子系统可靠性的函数
2.
5.1可靠性框图建立系统可靠性模型的目的和用途在于定量分配、估算和评估系统的可靠性可靠性模型是为预计或评估系统的可靠性而建立的可靠性框图及其数学模型柴油机可靠性框图是柴油机系统及其外围设备中各部功能关系及其连接方式的抽象模型,是表示系统中各单元之间的功能关系,用简明扼要的直观方法表现能使系统完成基本任务的可靠性要求的各种串—并—旁联等方框的组合建立系统可靠性框图,首先要确定系统中各部分完成任务的功能要求,要把它绘制成完成某单一任务的框图,其中每一方框必须简单到根据它所使用的部件种类和数量,就可以直接计算它的可靠性然后,按系统完成任务的方式,把这些框图联系起来,就成为系统的可靠性框图所谓完成任务的方式是指完成预定任务时,所需要的部件或部件的组合情况这里的组合情况,可以分为三种
①串联结构;
②并联结构;
③混联结构
2.
5.2各种结构的可靠性框图判断这几种组合情况的依据是每个部件在系统中的作用及其对系统可靠性的影响当系统由几个部件组成,其中每个部件都是必不可少的,缺了它系统就不能完成某一功能也就是说,只有系统中每种部件都正常时,系统才能正常工作,其中任何一个部件失效,都将引起所在部件和系统失效,这种结构,即串联结构,如图2-1所示图2-1串联结构在一个系统中,若有几个部件功能相同,结构也相同,并且只要其中一个部件工作正常,则系统就能正常工作,也就是说省去其中一个部件,系统的功能和可靠性仍不受影响,但加上它以后系统的可靠性却会显着提高,这种结构就是并联结构;并联结构的可靠性框图如图2-2所示图2-2并联结构在系统中,一部分是并联结构,而另一部分是串联结构,则这种系统的可靠性框图是混联结构,如图2-3所示图2-3混联结构
2.
5.3串联系统的可靠性模型在组成系统的所有单元中,任一单元的故障均会影响整个系统,这样的系统叫串联系统串联系统是最常见和最简单的模型其数字模型为••…=(
2.26)式中,n为组成系统的单元数,Ri为系统中第i个部件的可靠性,为系统的可靠性当各部件的寿命分布均为指数分布时,即,则系统的可靠性为i(
2.27)式中,
2.28所谓“失效率”,是指系统在规定的条件下和规定的时间内丧失功能的概率如果系统中的每个部件都由n个部件组成,而每个部件都有一定的失效率和数量K,并且都是串联的,则该部件的失效率为
2.29系统的平均故障时间间隔MTBF=(
2.30)可见,串联系统中各单元的寿命为指数分布时,系统的寿命也为指数分布
2.
5.4并联系统的可靠性模型组成系统的所有单元都发生故障时,系统才能发生故障,这样的系统叫并联系统它是最简单的冗余系统,并联系统可靠性数学模型为
2.31并联可靠性等于不可靠性串联,它们之间存在对偶性并联单元越多,系统可靠性越高当各单元的寿命分布为指数分布时,则并联系统的可靠度为(
2.32)系统的平均故障间隔时间MTBF
2.
332.
5.5混联系统可靠性模型混联系统是由若干串联和并联系统结构串联起来的系统,其可靠度R的数学模型只要把并联系统作为一个单元,完全可按串联系统处理
2.6基于强度-应力干涉的可靠性模型强度概率计算是疲劳强度可靠性分析的基础强度概率计算认为零件的强度s服从于概率密度函数fs的随机变量,而作用于零件危险截面上的工作应力是服从于概率密度函数g的随机变量强度计算中所遇到的强度—应力关系有下图所示的两种情况图2-4a所示的两种概率密度函数曲线不重叠,即最大可能的工作应力小于最小可能的极限应力因此,工作应力大于零件强度是不可能事件在这种情况下,零件强度大于工作应力的概率为100%,即机械零件不会发生强度破坏图2-4(b)为两概率密度函数曲线有相互重叠的部分,此时,虽然工作应力的平均值远小于零件强度的平均值,但不能保证工作应力在任何情况下都不大于零件强度,即零件强度大于工作应力的概率是小于1的正数,此正数是机械零件不发生破坏的概率,即可靠度而图2-4b强度与应力重叠的部分即为零件发生破坏的概率,称为不可靠度图2-4b所建立的模型又称为强度-应力干涉模型a(b)图2-4强度-应力关系
2.
6.1强度-应力干涉模型为求得零件的不可靠度,可用强度差概率密度积分法令强度与应力差为Z=由于、S均为随机变量,所以强度差Z也是随机变量,零件的不可靠度显然等于Z小于零的概率,即F(Z〈0〉如果已知强度的概率密度函数f(s)及应力的概率密度函数g,可得到强度与应力差值Z的概率密度函数P(Z)从而得到应力大于强度的概率为
2.34FZ0就是零件的不可靠度对于大多数机械零件来说,假如强度与应力服从正态分布,在计算精度上一般都可以满足工程要求如果强度与应力服从正态分布,根据概率论理论,其差值Z也服从正态分布Z值的均值及均方差分别为
2.35S=
2.36强度与应力之差Z的概率密度函数P(Z)为
2.37对P(Z)在-~0区间积分,可得到零件的不可靠度
2.
382.
6.2机械零件强度可靠性预测的步骤柴油机机械零件强度的可靠性预测就是根据对零件所承受的工作载荷和强度的统计规律,采用应力、强度“干涉”模型对零件强度的可靠性进行预估,获得其可靠性大小零件的可靠性预测可以使设计人员对所设计结果的可靠程度做出大致的估计、当设计达不到要求的可靠性指标时,找出原因并及时采取措施加以改进此外,零件的可靠性预测还为进行系统的可靠性预测与分析提供基本数据,使系统的可靠性分析与估计得以进行机械零件强度可靠性预测的具体步骤如下
①确定机械零件失效模式的判据机械零件可能出现的失效模式有断裂、疲劳损坏、过度变形、腐蚀、磨损、振幅过大等其相对应的常用判据有最大正应力、最大剪应力、最大应变、最大变形、疲劳下的最大应力、最大允许腐蚀量、最大允许磨损量、最大许用振幅等针对机械零件具体承受的外载及工作状况或实际失效情况来确定失效模式及判据
②确定机械零件每种失效模式下的应力分布对于每种失效模式在确定载荷、尺寸、材料物理待性、工作环境、时间等设计变量及参数之间的函数关系后得出应力计算公式,最终得到应力分布
③确定机械零件强度分布机械零件的强度与设计中选用的材料、加工方法、热处理工艺等直接相关每种失效模式下零件的强度分布可由试祥的强度分布即材料的强度分布用相应的强度修正系数加以修正得到当然由试验直接得到零件的强度分布则结果更准确
④确定每种失效模式下机械零件应力、强度“干涉”下的可靠度当机械零件只有一种失效模式或一种主要失效模式时,则仅需按这一种失效模式的判据来计算预测其可靠度,方法是采用应力、强度“干涉”模型计算如果还有其他主要失效模式,则应计算所有主要失效模式下零件相应的可靠度
2.
6.3机械零件强度可靠性设计机械零件强度可靠性设计就是明确载荷应力及零件强度的分布规律、合理建立应力与强度之间的数学模型、严格控制零件发生失效的概率,在满足设计要求的基础上确定出机械零件设计变量的具体参数如轴径的设计值、齿轮的模数整个过程概括如下
①确定设计对象及内容,并明确所包含的设计变量和参数;
⑨确定机械零件的主要失效模式;
③确定导致机械零件失效的载荷应力统计和概率分布;
④确定机械零件抵抗失效的强度统计和概率分布;
⑤根据要求达到的可靠度指标值,采用应力、强度“干涉”模型进行机械零件的可靠性设计计算.获得设计变量和参数的设计值由上述设计过程可知应力、强度“干涉”模型是机械零件可靠性设计的基础在零件的可靠性设计中,由于应力及强度均是随机变量因此,判断零件是否安全可靠是以强度大于应力所发生的概率来表示的可靠性理论是建立在概率论和数理统计基础上的,一般情况下我们所提到的材料强度、载荷、零部件尺寸、工作应力等都是均值而实际情况是这些零部件或材料的数据在制造、试验、检测各环节都是随机变量试验结果表明,这些数据服从一定的分布规律,在可靠性设计中,经常假定他们服从正态分布,这是因为正态分布参数少,有现成的统计方法而且也能达到一定的精度
2.7故障树分析法
2.
7.1故障树分析法的起源故障树分析法FaultTreeAnalysis简称FTA是美国贝尔电话实验室H.A.Watson在1961年首先提出的,当时用以评价“民兵”导弹发射控制系统的安全性,取得了成果随后在宇航、核能等方面可靠性及安全性分析中得到了广泛的应用我国近些年来,可靠性技术的运用已逐步展开,同时故障树分析法也引起了人们的注意,尤其是在核能、化工、电子等领域的应用已取得了可喜的成果但在船舶柴油机方面的应用还刚刚起步
2.
7.2故障树分析法故障树分析法是一种需要整体、综合、定量地考虑系统异常行为的系统方法在这个方法中,首先要确定系统可能产生的异常行为:不希望发生事件该不希望发生的事件就是故障树的顶事件然后在一定的环境与工作条件下,对系统进行分析,从而找出导致系统不希望事件发生的一系列初级事件故障树就是这些初级事件以图形的模式进行串联和并联的组合对定性、定量分析结果的评估及结论
2.
7.3故障树分析法的特点故障树分析法是众多可靠性分析方法中的一种,比较适用于大型复杂控制系统的可靠性及安全性分析FTA是一种图形演绎法,是故障事件在一定条件下的逻辑推理方法;FTA把系统的故障与组成系统的部件有机地联系在一起,通过FTA可以找出系统全部可能的失效状态;故障树本身是一种形象化的技术资料,当它建成以后,对不曾参与系统设计的管理运行人员也是一种十分有效的直观教学资料和维修指南当然,FTA方法也有自身的缺点,系统的故障树并不是一个包括所有可能的系统失效或所有系统失效原因的模型;其次,故障树只能表示成功或失败两种状态,并且只能描述处于某一时刻的系统;最后,故障树分析需要花费大量的人力、物力和时间,有时也会发生遗漏和逻辑推理的失误尽管如此,FTA对于大型复杂控制系统还是一种最为适用的可靠性分析方法
2.
7.4故障树分析法与船舶自动控制系统目前,随着船舶自动化程度的提高,系统日趋复杂化,尤其是船用设备的运行环境较为恶劣,如潮湿、噪音、振动、盐雾及霉菌等因素都会不同程度地影响系统的正常运行因此,为了提高船舶营运的安全性;以及对系统获得一个总的质量观念;为维修及保养提供一定的理论依据等原因,对船舶自动控制系统进行可靠性分析是一项十分重要而必须进行的工作
2.
7.5故障树的建立顶事件的确立顶事件是系统不希望发生的事件其选择依据应考虑致命的、高度可能的主要事件,同时也应考虑顶事件的初始条件还必须将顶事件发生的条件和范围在文字描述中予以说明,既做到不遗漏,又做到分清主次;其次,顶事件还应能分解例如船舶主机遥控系统,不希望发生的事件,或主要的、致命性的事件并非一种例如:速度失控、不能启动、不能停车、不能刹车、突然停车等情况都属致命性事件,怎样妥善考虑这些因素也就成为顶事件确定的关键我们在处理这一问题时,将顶事件确立为“由于主机遥控系统的故障,主机不能正常运转”等在顶事件下包括3个子树顶事件:
①由于遥控系统本身的故障,导致主机较长时间的速度波动
②主机不能正确的响应指令的改变,它又包括3个子子树顶事件:停车指令不能执行;换向指令不能执行;启动指令不能执行
③速度失控,它又包括2个子子树顶事件:主机飞车;主机突然停车
2.
7.6边界条件的确立系统边界条件的确立使得故障树不会漫无边际地拓宽增大它有内、外边界之分,外边界的选择决定了分析的广度,而内边界的选择则限制了分析的深度首先,边界条件的范围应在顶事件内容所包含的范围内外边界的确定一般从执行机构开始,分析到传感器、检测元件为止;而内边界的确定则要依赖所分析系统的结构特点,分立元件要分析到元件为止,元件内部的具体失效模式不分析,集成电路分析到集成片为止,片内的具体失效模式不分析至于边界条件进一步的确定则要依据所关心的应用情况而定例如:在分析主机遥控系统时,船舶电站、启动空气都应属边界条件之外的因素除此之外,一般来说,导线和管路故障不考虑,人员故障不考虑,共因失效也不考虑
2.
7.7建树规则故障树的建造虽然包含一些技巧的成分,但仍然有它的基本规则基本规则I:在方块中填写故障说明时,明确说明这些故障是什么以及何时发生例如说“主机经压气达换向转速后不能喷油”而不说“主机不能喷油”基本规则Ⅱ:检查框内的每个说明,并且判断引起故障的原因如果它是部件失效引起的故障,则将这个事件归为“部件故障状态”,在这个事件下面加一个或门,并且寻找初级失效、次级失效和指令失效模式否则该故障事件归人“系统故障状态”,寻找最简捷的、充分必要的直接原因基本规则Ⅲ:又名无奇迹规则,它包括4项内容:
①如果一个部件正常工作传递了一个故障后果,那么我们假定这个部件是工作正常的
②如果一个部件的正常工作能阻止一个故障后果的传递,那么只要故障后果继续留在树上,该部件的正常工作肯定要被破坏
③一个特殊故障后果的传递会意外地被某个完全意想不到的部件失效所止住,要做的正确假定是该部件工作正常
④如果系统中存在一个与门的情形,就必须把它考虑在模型里基本规则Ⅱ可以说是整个故障树建立过程中的核心思想而基本规则Ⅲ则是充分发挥建树技巧的前提基本规则Ⅲ的主导思想就是不考虑产生奇迹以及阻止故障传递的偶然性,以免将事件的分析建立在特殊的、意外的事件发生之上
2.
7.8故障树的定性分析对故障树定性分析的主要目的是寻找导致与系统有关的不希望事件发生的原因和原因组合,即寻找导致顶事件发生的所有故障模式从中确定系统的薄弱环节,采取措施,予以补救,如对关键的零部件采取故障监测与诊断措施,以减少排除故障的时间,也可有效地提高整个系统的可用度1割集与路集的定义割集是导致故障树顶事件发生的若干底事件集合一个割集代表了系统故障发生的一种可能性,即—种失效模式若将割集中所含底事件任意去掉一个就不成为割集,则称此为最小割集路集是故障树中一些底事件的集合当这些事件都不发生,就能保证顶事件不发生一个路集代表了系统成功的一种可能性若将路集中所含底事件任意去掉一个就不称为路集,则称为最小路集由于一个最小割集是包含有最少数量而又最必须的底事件的集合,而全部最小割集的完整集合则代表了给定系统的全部故障因此,最小割集的意义在于它描述出处于故障状态的系统中所必须排除的故障,显示出系统中最薄弱环节对故障树进行定性分析的主要目的是查清系统出现某种故障有多少种可能性,换言之,其目的在于确定系统的最小割集,以便发现系统的最薄弱环节2求最小割集的方法最小割集表征了系统失效的充分和必要条件对于简单的故障树,将结构函数展开,然后用布尔代数化简,使其称为具有最小项数的积之和表达式,每一项之和就是一个最小割集对于复杂系统的故障树,必须借助计算机,用计算机求解的算法程序来求最小割集目前已开发了许多计算机算法,下面将介绍两种常用的方法1富塞尔Fussell算法也称下行法,它是根据故障树中的或门会增加割集的数目,与门会增加割集容量的性质,从故障树的顶事件开始,自上而下地顺序把上排事件置换为下排事件置换的具体方法是将与门的输入写成一行,将或门的输入写成一列,直至全部置换成底事件含省略事件为止由此可获得所分析故障树的全部割集,再应用布尔函数化简法,除非最小割集,余下的便是最小割集2塞迈赫特(Semanderes)算法又称上行法,其具体过程是对于结定的故障树,从最下一级结果事件开始,若底事件用与门同结果事件相连,则将结果事件表示为底事件的交;若底事件用或门结果事件相连,则将结果事件表示为底事件的并如此由下往上,直至顶事件应用布尔代数化简法,对最后结果化简,使得到最小割集
2.8本章小结本章是系统可靠性分析的基础,主要介绍可靠性的基本概念、系统的寿命分布、系统的可靠性模型、故障树分析法等这些在工程上得到了广泛的应用但从中也应该看到象船舶柴油机这样的机械产品的可靠性预计有其本身的特点主要在于1)故障率通常不是常数,其故障往往是由于耗损、疲劳和其他与应力有关的故障机理造成的,不同失效模式之间往往是相关的2)设备对载荷、使用方式和利用率更加敏感其失效率分布有正态分布、威布尔发布、对数正态分布和极值分布等3)设备零件通用性不强,标准化程度不高,故障率较高鼓掌模式一般为损坏型故障(断裂、变型等);退化型故障(老化、磨损、腐蚀等);松脱型故障(松动、脱焊);失调型故障(间隙不当、行程不当、压力不当);堵塞或渗漏型故障(堵塞、漏油、漏气、漏水等);功能性故障(功能不稳、功能不正常等)鉴于这些特点,从管理、使用的角度采取措施,提高柴油机可靠性显得更加重要第三章船用柴油机可靠性分析
3.1主要零部件的磨损分析进行磨损分析,目的是对零、部件的缺陷进行检验并预报其寿命、确定柴油机技术使用的水平以及评价使用因素对柴油机磨损和耐久性的影响用来评定绝对磨损和相对磨损的零件测量方法有多种,目前获得推广的方法有如下几种测微计测定;材料质量法;示踪原子法和表面活化法系列柴油机主要零件的磨损测定,在第一次拆修、中修和大修时进行柴油机的零、部件,气缸体、气缸套、活塞、活塞销、活塞环、连杆小端衬套、气门导套、气门杆、凸轮轴、曲轴的轴颈和轴承都要进行磨损分析,以确定需要采取何种修理方法为宜大修时应检验所有的受磨损件和主要件的变形,如机架(曲轴箱)、气缸体和气缸盖、曲轴等实际的磨损速度计算公式式中为实际的磨损量,;为已工作时间,千时间隙形成的实际的速度计算公式式中s为测定的间隙;为安装间隙计算同一名称的零件磨损速度(间隙形成的速度)时,在使用同一台柴油机的条件下,其磨损速度可能不一样这是因为磨损速度是随机量其要服从于被确定的分布律分布函数单值性地为磨损速度的统计特征值所决定,即为平均磨损速度和平均方差所确定它们与零件的使用条件、制造质量和其他因素有关磨损分析的内容如下;保养时应该测量零、部件以确定是否超过允许极限磨损定额;将实际磨损速度v与额定磨损速度v1进行比较,确定并消除磨损速度和提高间隙增大速度的原因,确定零件的残余寿命残余寿命的计算公式如下;用于零件的计算,式中为极限磨损值,;为极限间隙值,;为实际的磨损速度,/时柴油机的总体磨损分析要确定平均的磨损速度和定额磨损速度,确定零、部件的实际寿命和期望寿命并制定有关措施平均磨损速度的计算平均方差式中N为测定实际磨损速度的数量计算平均磨损速度和平均方差,在确定的磨损速度分布律的基础上计算期望寿命值求出速度分布参数根据寿命的计算公式可以计算出某百分比平均寿命的时间数
3.2柴油机整机可靠性分析实例限于大型船用柴油机的试验资料,本节以480Q型小型柴油机作为整机可靠性分析的实例480Q柴油机是一种新型小缸径多缸高速柴油机其吸取了国内外一些成熟的先进结构和技术,台架试验结果说明它不但具有较先进的综合性能,而且具有良好的可靠性与耐久性但使用质量信息反馈表明,其故障率较高,可靠性耐久性差经过分析后认为:产生这种情况的主要原因是工作条件一般较差,特别是使用保养不善,使柴油机可靠性下降柴油机台架耐久性与可靠性试验,是在规定的可控条件下,对载荷进行适当强化而进行的可靠性测定或验证试验480Q柴油机进行1000h台架耐久试验和按规定进行两台150h可靠性抽查试验的结果如表表
3.
2.148OQ柴油机进行台架耐久性试验和可靠性抽验结果检查项目检查结果1000h耐久试验可靠性抽查试验9048390652功率下降率%
00.4-
1.2扭矩下降率%
2.2-
2.2-
0.5燃油耗升高率%40机油耗升高率%000故障次数Ⅰ000Ⅱ000Ⅲ122Ⅳ204首次故障时间h
64.520平均故障时间h7575主要零件最大磨损值mm气缸套
0.031活塞环开口
0.44主轴颈
0.003连杆轴颈
0.004当量故障率
1.
3341.867可靠性综合评分
89.
6082.38表
3.
2.1的试验结果表明:480Q柴油机性能稳定性较好;试验过程中均未发生l类严重以上故障,主要零部件无损坏及更换;耐久性试验主要零件磨损正常;两次可靠性抽查试验均合格或达一等品说明该机具有良好的耐久性和足够的使用寿命,可靠性较好质量抽查还被评为一等品48OQ柴油机的使用可靠性480Q柴油机反馈的使用信息对该机的基本结构、布置及综合性能均感到满意,主要是结构新颖紧凑,质量轻,起动性好,燃油耗低,烟度小,噪声振动小另一方面,部分用户反映该机使用过程中故障率较高,特别是气缸一活塞组件易磨损,出现窜机油现象等,因此使用可靠性较差480Q柴油机使用过程中的主要故障情况经搜集归纳如上述情况表明Ⅱ类以上故障总数的故障比率占总故障数的
49.9%,由于Ⅳ类故障便于排除及修理,损失也很小,因此反馈的故障信息极少;各种故障模式中,以性能衰退与三漏两种最多,共占比率
54.3%这也是目前中小功率柴油机产品存在的较普遍问题;主要运动零部件活塞一连杆组件及曲轴一轴瓦、润滑系及燃油系的故障比率较大,一般维修较困难,而且使修复费用大大增加;首次故障里程短.其中多数都在5000km以内,平均值约465Okm;损坏件均未达到疲劳极限应力循环次数一般黑色金属材料为10次左右因此都属于早期故障或早期损坏综上所述,可以看出,480Q柴油机的台架耐久性与可靠性虽较好,但使用可靠性却明显下降480Q柴油机使用故障原因分析根据用户反馈,对故障主要原因进行分析见表表
3.
2.1故障类别故障类别ⅠⅡⅢⅣ故障次数1652563比率%
10.
033.
048.
12.0表
3.
2.3主要故障模式故障模式三漏拉缸烧瓦磨损裂断干涉性能衰退其他故障次数40522285418比率%
25.
53.
414.
718.
88.
427.
55.4表
3.
2.3故障主要零部件故障部件机体气缸盖缸套活塞连杆气配系统曲轴轴瓦润滑系统冷却系统燃油系统电气系统其他故障次数81235151824101678比率%
5.
27.
822.
99.
811.
815.
76.
510.
54.
65.2表
3.
2.4首次故障里程首次故障里程km0~10001000~20002000~30003000~40004000~50005000~19800故障台数14101412733平均值km4650由表可知,使用与保养因素是柴油机故障率高的首要原因,所产生的故障占总数1/3左右其中主要有下列几种情况新机装车未按规定走合,就超载超速运行因而造成柴油机早期损坏与异常磨损如出现发动机过热,活塞环涨死及拉缸等现象柴油机缺乏例行保养引起松动、三漏及零件损坏如气缸盖螺母未全部均匀拧紧,导致冲气缸垫与各缸间串气甚至燃气窜入水箱、气门间隙大引起冲击、异响等空滤器滤芯或进气接管一般用橡胶波纹管损坏,或者随意取下空滤器;有的还用普通金属丝网取代空滤器因而引起气缸—活塞组件恶性磨损,其中磨损严重的,活塞环开口达3~4mm由于气缸—活塞组件异常磨损,配合间隙增大,使油膜无法形成,加至活塞环弹力下降,因而造成密封不良,大量漏气与窜机油,使功率下降与机油耗增高同时噪声增大,起动性变差,整机综合性能恶化柴油未经过沉淀、过滤,油箱未清洗干净,引起油泵、油嘴偶件发卡与损坏,使燃烧不良,功率下降,燃油耗与烟度增高更换与添加的机油不符合要求;或未按规定的要求周期换油因而增加了柴油机的磨损,甚至引起烧瓦抱轴提高480Q柴油机使用可靠性的措施产品的可靠性主要通过设计与制造给予保证,包括对于使用中出现的一些常见或主要故障进行分析、及时改进设计,也可以不断提高产品的可靠性同时,正确的使用与精心保养,也是提高产品可靠性的重要保证改进设计与工艺,提高产品固有可靠性48OQ柴油机因设计与制造原因出现的故障比率约占30%根据用户反馈的使用质量信息,通过调查分析,进行了若干改进如油封座增加刮油刃口,加大回油通道,减少后油封漏油;改善活塞环匹配,减少摇臂轴润滑供油时间等,以消除和减少窜气、窜机油现象;改进气门挺柱材料.防止断裂;采用双气门弹簧,减少冲击防止气门弹簧折断及掉入气缸改进喷油器回油管布置,改善起动性;机体和气缸盖水道泥芯采用热芯盒造型新工艺,改善水套壁厚均匀性.减少漏水、漏油现象;完善柴油机装配工艺;如柴油机出厂磨合及调试后,增加清洗油底壳与机滤器滤芯,并检查和复校气门间隙、连杆螺母与气缸盖螺母的拧紧力矩通过改进柴油机有关故障比率已明显下降,从而提高了柴油机的固有可靠性正确使用与精心保养,提高产品使用可靠性工作环境与条件较差,使用保养水平低,往往不能达到柴油机在“规定条件下”使用,这是480Q柴油机早期故障率较高的一个很重要原因,大大降低了它的使用可靠性480Q是一种结构新颖紧凑、技术指标较先进的小缸径多缸高速柴油机,其良好的耐久性与可靠性需要相应的使用与保养条件来保证其中主要的有必须使用规定牌号的轻柴油与柴油机油,并经过仔细沉淀、过滤后使用新机车必须经过一定的走合期1000~1500km才能转入正常使用在走合期内或走合期后,对全部气缸盖螺母包括摇臂轴下部及缸盖罩内的气缸盖螺母要均匀再拧紧一次,并清洗油底壳与机滤器,更换机油480Q柴油机活塞采用三环结构,气缸一活塞组件的磨损,对于窜气、窜机油的反应较敏感,并直接影响到整机性能如功率、燃油一与机油消耗等因此,保持空滤器的良好滤清效果具有特别重要的意义严禁拆除空滤器使用;当滤芯或进气接管损坏时.应立即更换喷油泵在柴油机出厂试验时已经过精心调整,并铅封,不可随意拆封自行调整喷油器采用轴针式节流油嘴偶件,当换用普通型油嘴偶件时,将会引起燃油消耗与烟度增高此外,喷油提前器能保证供油提前角随转速的变化自动调整,不应随便拆除定期检查和清洗机、柴油滤清器滤芯,损坏时应立即更换注意检查和保持节温器的正常工作,防止柴油机在低温水温50°C以下下长时间运转以减少气缸磨损,并降低燃油消耗率尽量避免柴油机在低速1000r/min以下下长期运转,以保持喷油器的正常工作出现故障如异响、三漏、过热等.应及时检查排除或停机检修
3.3柴油机设计和工艺可靠性案例及分析零部件失效是影响柴油机可靠性的重要因素就原因可能是零部件本身的制造质量或是设计可靠性差引起的,但有时更多地涉及整个系统的设计和工艺制造可靠性问题大多数制造柴油机的企业,往往只就单个项目采取一系列措施,而不注重对整个系统的优化所以应重视从改进设计和工艺着手来提高柴油机的可靠性下面是对柴油机设计、工艺制造可靠性方面的典型案例以及分析所举的设计、工艺制造可靠性问题具有一定的普遍性,对解决各生产厂家的实际问题有非常好的参考作用,可据此并针对实际情况采取相应的措施,对提高柴油机的可靠性大有裨益
3.
3.1设计可靠性问题的分析
3.
3.
1.1机油泵失效某型号机油泵用户报修数量较多,其故障表现为转子轴与轴瓦咬死、滚键转子与转子轴连接用半圆键、机油泵壳体断裂、转子咬死等分析可能的原因轴与轴承配合不好;润滑不良造成咬轴;键偏小或键槽尺寸偏大造成滚键;壳体材质差,有微裂纹存在或装配不良造成壳体断裂;机油清洁度差,造成转子咬死;但仅就这些原因采取了相应改进措施,收效甚微彻底解决问题方法,将转子与转子轴间的连接由键连接改为两者过盈配合连接采取这种方法改进后至今已生产了2万多台柴油机,无一起机油泵故障报告,彻底解决了机油泵故障率高的问题
3.
3.
1.2柴油机冷起动困难其原因主要是油泵和输油泵密封性差,但对油泵及输油泵进行改造收效并不大,后来在油泵与油箱之间,输油泵附近增设一只柴油沉淀器,位置高于柴油箱,结果较好地解决了柴油机冷起动困难问题沉淀器一方面使柴油品质提高去除水和部分杂质,喷油器及油泵柱塞和输油泵异常磨损和咬死的概率也大大降低,另一方面相当于在输油泵与油箱之间增加了一只小油箱,输油泵在起动阶段可以直接从沉淀器中吸取柴油,从而缩短柴油机的起动时间
3.
3.
1.3起动电机故障率高如果只采取各种改进措施来提高起动电机的质量和可靠性,实际收效不大,而故障件拆检分析表明,有50%的起动电机是因为起动时间过长而烧坏吸铁开关的由此可见,提高起动电机的可靠性,除了注重对起动电机本身的质量改进和质量控制外,还可以从其他三个方面着手:一是确保燃油系统的可靠性,使柴油机正常情况下能顺利起动;二是要确保起动按钮的可靠性,防止因起动按钮无法断开而使起动电机超速损坏;三是防止起动电机的吸铁开关受排气管的辐射热而烤坏
3.
3.
1.4充电发电机轴承咬、轴断问题有些柴油机将充电发电机纳入前端皮带驱动系统,由曲轴皮带盘通过多楔带带动充电发电机、水泵、风扇及张紧轮,因此充电发电机轴承咬、轴断等故障的产生可能是其轴和轴承存在质量问题,也可能是由于皮带张紧力过厂而造成的如适当改变张紧轮的安装位置,减少皮带张紧力,可能消除充电发电机的轴断、轴承咬的故障
3.
3.
1.5圆简式机油冷却器油水混合问题某一型号的机油冷却器,其内部是
0.5mm厚的铜管,与钢板采用搪锡的工艺进行连接,用户报修油水混合的比例相当高,过去一直认为机油冷却器受柴油机振动的影响而导致搪锡脱落造成密封失效而引起油水混合,因此在如何提高搪锡质量和密封性上动脑筋而对大量的失效机油冷却器进行拆检后发现,有相当比例的机油冷却器的铜管卜有向外鼓起的裂纹,原来是冬季冷却水结冰膨胀造成铜管破裂,尽管在机油冷却器的一端有放水开关,但由于虹吸作用,铜管中的冷却水无法放净如果用户在冷却液中添加了防冻剂或者将机油冷却器竖着安装,可以避免机油冷却器被冻坏,从而解决油水混合的问题
3.
3.
1.6曲轴断裂事故某一系列的6缸柴油机用户使用一段时间后,发生曲轴断裂事故,而且断裂的部位均在
3.4缸轴颈处,但曲轴的材质与设计可靠性均满足设计要求拆检后发现,曲轴断裂处的主轴承盖结合面有撞击过的痕迹,其余主轴承盖螺钉也有松动现象分析认为是由于主轴承盖螺钉松动,造成曲轴支承不良而弯断将主轴承盖螺钉拧紧扭矩提高80Nm,同时提高主轴承盖与螺钉结合面的粗糙度后,曲轴断裂事故就不再发生了
3.
3.
1.7柴油机增压器进油管脱头断油这种故障易造成增压器、柴油机咬轴进油管为钢丝编织管,接头处连接不可靠是造成脱头的一个因素,但钢丝编织管中的橡胶管受增压器涡轮的辐射热造成橡胶老化更为常见,增压器进油管如果改用钢管或者将钢丝编织管的钢接头放长,使橡胶管远离涡轮就能有效地解决脱头断油的问题
3.
3.
1.8括片式机油滤清器手柄轴和调压阀处漏油将括片式改为滤网式机油滤清器,取消手柄轴,调整结构,漏油也就不会再发生,同时将调压阀处的铜垫片铜垫片重复使用性差,反复调整油压时对铜垫片有损伤改成复合垫片也助于消除该处的漏油问题
3.
3.
1.9气缸垫油孔处漏油在气缸垫的油孔部位增加一只0形橡胶密封圈就能彻底解决油孔处的漏油
3.
3.
1.10空压泵上机油及不打气问题空压泵进气管从增压柴油机的压气机后吸气,由于进气温度高,使油气在进排气门片卜结焦造成不打气或打气不足;柴油机曲轴箱内油气压力高,使得空压泵回油不畅以及空压泵的曲轴箱内油气压力过高而造成窜机油,导致活塞环积炭对这些相关部位进行调整有助于提高空压泵的可靠性
3.
3.
1.11排气管上闷头脱落问题一般认为是装配过程中闷头没有拧紧而造成的,但增加闷头的拧紧扭矩,脱落的现象仍时有发生,甚至排气管上闷头处有裂纹出现后来发现排气管与闷头的材料不一样,两种材料的热膨胀系数相差较大,受热后闷头松动,受柴油机振动影响自行脱落
3.
3.2工艺制造可靠性问题有许多零部件失效问题不是结构设计的先大不足,也不是明显的材质或是尺寸超差问题,而是因为某一道关键工序存在工艺制造方面的缺陷,使得零部件的可靠性大幅下降,有以下几个实例:
3.
3.
2.1连杆断裂用户报修中反映因为连杆断裂造成打坏机体的事故接连发生,且多发生在同一部位:连杆大头螺钉底部与杆身根部与大头连接区域后发现这些连杆毛坯批次不同,而机加工工艺相同,均出自一家协作厂生产,本厂工艺连杆大头上的螺钉孔是钻孔后再进行攻丝,而外协单位先将螺钉孔铰孔后螺钉孔底部铰平再攻丝,孔底部的尖角铰孔造成引起应力集中,外协单位改变了工艺后就再未发生连杆断裂情况
3.
3.
2.2空压泵连接法兰根部裂纹某型柴油机750h台架可靠性试验考核将要结束时发现空压泵连接法兰根部有漏油现象拆检发现法兰根部有一裂纹,系试验过程中产生金相分析判定材质正常调换一只新空压泵继续进行了750h台架可靠性试验考核,又发现同样的问题,分析认为是法兰根部机加工时留下的尖角产生应力集中,受振动而导致裂纹的产生再加工时将法兰根部的尖角改为R
0.5的圆角经过改进的空压泵在试验和使用过程中均未见同样的问题发生
3.
3.
2.3铁皮油底壳内档油板与油底壳底板点焊处“砂眼”漏油近几年来,针对用户报修该处漏油的情况逐年增多的情况,采取的多项改进措施来提高焊接质量,但故障率仍居高不原来油底壳模具长期使用后磨损严重,底平面与挡油板焊接时小贴合两块板之间有空隙,且每只不一样,用相同的焊接参数得到的焊点强度不同,无法保证产品的焊接质量由于重新制造模具需花费100万元以上且制造周期长,在此情况下只有不采用点焊下艺,提高焊接强度才能解决
3.
3.
2.4连杆螺钉在装配时拉长现象这会造成螺钉扭矩达不到技术要求而拉力试验和金相分析都证明该批螺钉符合图样和技术规范的要求,进一步的分析发现连杆盖与螺母结合面的粗糙度达不到图样的要求,用细砂布将连杆盖与螺母的结合面打光,同时将螺母在平板卜推拉儿下,在装配时再也没有发现连杆螺钉被拉长现象
3.
3.
2.5凸轮轴产生磨削裂纹随着产量的不断提高,凸轮轴表面有裂纹的数量越来越多,严重影响了柴油机装配的进度研究后判定凸轮轴产生磨削裂纹的原因是砂轮的硬度和粒度、磨削速度和进给量以及热处理应力状况不符合要求通过试验对比,选择另种新型号的砂轮,调整了磨削速度和进给量,改善了热处理的淬火和回火工艺,同时规定磨儿根凸轮轴后必须调换新砂轮改进后,尽管凸轮轴的产量数又有增加,但再未出现凸轮轴磨削裂纹
3.
3.
2.6气门杆与气门导管咬死现象刚投入运行的一条生产线生产出来的气缸盖在装机出厂试验过程中连续发生多起气门杆与气门导管咬死现象,检验气门并未发现气门杆尺寸和形位公差有超差现象,用三座标检测仪测量气门导管的内径尺寸,也未发现超差,但分析发现有些缸盖导管孔的圆柱度超差严重,原来用于质量控制的三座标检测仪只能测量导管的孔径尺寸,不能检测其圆柱度为此,除了对原有机床设备重新进行调试外,设计了个专门检测导管孔的综合量规,确保了导管孔的尺寸和形位公差符合图样要求,气门杆与导管咬死的现象就不再发生了
3.
3.
2.7柴油机出厂试车中的拉缸问题通过逐个因素排除法最后将疑点集中到缸套内壁磷化层的厚薄和均匀度上采取措施严格控制磷化液温度、磷化液成分以及磷化时间,提高缸套磷化质量,拉缸的现象也就消失了
3.
3.
2.8柴油机在使用一段时间后功率大幅下降问题在柴油机台架可靠性试验过程中发现标定功率随着试车时间的增加而不断下降,检查结果是调速弹簧在使用过程中产生永久变形,对调速弹簧增加1道热定型工艺,同时每根弹簧在装泵前都要进行疲劳试验,标定功率下降的问题也就基本得到了解决
3.
3.
2.9曲轴前油封在柴油机出厂试车时漏油现象调换油封可以暂时排除漏油,所以一直认为是油封质量差的结果后来发现油封装机时唇口易被前轴上的键槽划伤,调换下来的油封唇口均有明显的划伤痕迹,这说明前油封漏油的主要原因是装配不当为此专门设计了一只油封安装护套,采用该护套装配后,前油封在出厂试车过程中的漏油现象大幅度地减少
3.
3.
2.10柴油机出厂试车后部分螺钉扭矩大幅度衰减对某一系列柴油机易发生三漏部位的螺钉扭矩在试车前后进行了检测分析,发现大部分螺钉的扭矩衰减20%-30%,有的螺钉扭矩衰减高达70%左右,分析认为垫片受热和振动后有变薄现象,因此螺钉扭矩产生了衰减装配时将这些螺钉扭矩比技术规范提高30%,三漏现象也就大幅度地减少
3.4人为因素对可靠性影响的分析
3.
4.1可靠性分析以及人机系统工程学从人机系统工程学的角度出发,能够对船舶复杂人—机—环境系统进行全面地分析,从人船员物包括机器、环境、管理等两方面着手,对影响船舶柴油机的可靠性的各个环节进行剖析人机工程学是国外在四十年代中期产生、五十年代获得迅速发展的一门新兴边缘学科其主要任务是建立一个合理的可行的方案使人—机—环境系统达到最优化的配合,充分发挥人与机的作用使整个系统安全、高效、可靠美国在舰船工程分类结构表中专门列有“人的因素”这一项,早在六十年代制定的经海军作战部批准的《美国海军环境控制标准》中明确指出,“环境控制是一项战术、技术性能,与舰船的其它战术、技术性能同样重要”可见其重视程度只有研究人的心理、生理因素及人的功能、可靠性、周围环境,设计出优秀的产品,才能使人机界面趋于合理,减少人为失误,控制失误的发展建立一个合理的人机环境系统人机工程学是一个涉及面很广的学科,与其它众多的学科有着广泛的联系图
3.
4.1人机工程学与相关学科的关系由于复杂人机环境系统的多样性可以从以下几个方面来分析和描述一般复杂人——机—环境的基本特征
①人机—环境界面的复杂性人—机——环境接口的多样性,人员多元化多人或多种作业人员类型,机器设备高度自动化、智能化、复杂化等
②信息复杂性信息显示方式多样性信息量大信息变化快
③动态特性复杂性.系统的层次性、关联性复杂,异常状态的征象组合重叠,复杂多变,控制反馈迅速
④环境不确定性、复杂性包括物理、组织、社会、心理等环境或内部、外部环境;
⑤操作复杂性系统主要运行特征为监视、确认、控制,在应急状态下的操作负荷数倍于正常状态下的操作负荷
3.
4.2人为失误人为失误是指在没有超出人机系统设计功能的条件下,人为了完成其任务而进行的有计划行动的失败它包括个人的、群体的和组织的失败,其主要表现在未能完成必要的功能;实践了不应该完成的任务;对意外末作出及时的反应;未意识到危险情境;对复杂的认知反应作出了不正确的决策人为失误的类型主要有3种,即行为主义的、关系的和概念的在早期人为失误研究阶段,对其分类主要是行为主义的.它只与可观察的、不期望的人的行为相关联,着重于发生什么这种分类法对于分析失误的行为模式以及这些模式与共他因素的关系是有用的然而,由于它与失误的原因无直接的关联不探索失误的内在机理,因而对于如何来预防人为失误提供不了帮助主要应用于培训教育方面关系分类法即原因法,它强调人为失误产生的认知机制,试图提供可用于改善系统设计和训练程序的框架结构从人的信息处理观点而提出的一种分类方案外部原因-心理机制-内部失误模型-外部失误模型-后果虽然从关系的视点可以提供比基于行为视点更好的分类方案,但是它不如基于概念视点的分类法有效因为关系视点不能解释为什么相同或相类似的情境并不总是触发相同的失误形式然而,概念分类法是最重要和最有用的,并且在Rasmussem的SRK模型基础上提出了这样一种概念分类方案,将所有的失误分为偏离、疏忽和错误mistake另外,为了数据统计上的方便,依据作业者对作业过程中出现问题的反应,还可分为观察失误、分析失误和操作失误
3.
4.3人的可靠性分析通常,人的可靠性分析有两个方面,即定性和定量评价两种方法从宏观上看,工程技术人员行为可靠性的定性方面有两个含义一是发挥其期望能力的可能程度;二是忠于职守的可能程度.这都与工程技术人员自身的积极性、工作态度以及对工作的满意程度紧密相关著名心理学家赫茨伯格提出了“双因素理论”.即满意因素和不满意因素工作满意因素指内在心理因素,包括成就感、责任感和晋升等.满足个人心理成长的需要.起着激励的作用不满意的因素,是指外在的或物质的因素,如政策、管理方式、工资待遇、工作环境条件等,它可以防止个人对工作的厌恶,起着“保健”的作用美国学者马斯洛从人的本性出发研究人的行为,提出人的需要有5个层次,即生理需要、安全窃要、社会交往需要、尊重需要和自我实现的需要正常的人在不同时空内其需要各有侧重船舶技术人员从事特殊工作,同时也具有一般人的特性他们是海员,也是社会人,除了物质因素外,家庭、社会、集体和环境等因素都会影响其个人行为和可靠性如刚毕业分到船舶公司的技术人员,考虑其工资待遇、工作环境等因素较多;对于30岁左右的船员就希望有满意的职位、职称和待遇,侧重于尊重和自我实现的需要;对于想长期从事这一职业的人,则侧重考虑升级、提薪、子女上学就业、住房等,偏重于安全、社会交往和尊重的需要当他们的各种需要得到较好满足时,其行为可靠性就高然而,定量评价方法指出人的行为兼受心理、生理、时间、空间的影响,人的行为是其行为形成因子P与F集合的函数,提出采用人因失误率预测技术THERP、人的认知能力预测法HCR和成功概率权重指数法SILM等方法进行定量评价按照一般的可靠性理论可知,衡量人机系统优劣的重要因素是其可靠度可靠性的度量Rs,它与机器的可靠度Rm和人的操作可靠度Rh的关系式为Rs=Rm×Rh
3.
4.
3.1机器可靠度在产品设计制造时就已确定,在其可靠性使用期限内可作为人机系统的不变量所以人机系统的可靠度随人的操作可靠度的变化而变化例如,某人机系统的可靠度为Rs=Rm×Rh=100%44%=44%(假设,机器的可靠度Rm=100%,但实际没有这么高)而且,人的可靠性对人机系统可靠性的影响往往会更大一些下面以某机械设备制造系统为例,说明人为因素在系统可靠性中所占的比例整个人机系统的误差与人的误差及机器的误差的关系式为
3.
4.
3.2表
3.
4.
3.1概括了人、机性能对系统性能的影响表
3.
4.
3.1方案人的误差机器的误差系统误差误差减少性能提高%原方案201022.36一一第一改进方案20020.002.3610.5第二改进方案
101014.
497.
8735.1由表1可知,机器的误差即使全部减为零当然这在工程实现上要付出巨大代价,系统的整体性能也只能提高10%左右,但当人的误差减到10后,系统的整体性能就可提高到35%左右因此,人的可靠性直接影响到整个人机系统的可靠性可见.对于造成船舶机损事故的研究,进行人为因素分析的重要性.
3.
4.4人为失误的原因分析人的信息处理过程是一个极其复杂的感知——选择——判断——决策——操作过程,其中任何环节出现差错均会导致人为失误,其形式多样,而且原因复杂现将船舶人为失误的具体表现形式列出如表
3.
4.4船舶事故人为失误的类别船舶事故人为失误具体内容感知错误认识能力差,疏忽大意,情绪变化,外界干扰,过度疲劳,身体疾病,知识不足等判断错误预测不准,经验不足,知觉错误,速度过快,信号失误,缺乏警惕,应变能力差等操作错误技能差,紧张,判断错误,打盹离岗,自我控制能力差等集体错误工作不配合,作风松散,缺乏凝聚力,技术训练差等人为因素之所以成为船舶机损事故的主要原因,是由于人的行为是有灵活性的,即人随机应变处理想情况的能力,然而这个灵活性也正是人们处理简单事情时产生失误的原因因此,从某种意义上讲,由于人的灵活性才会有不可避免发生失误的特性.这就是人的不稳定性人为失误的根本原因在于内因与外因内因包括人的生理、心理因素及其相关的个性心理特征;外因主要指外界环境因素的影响,而人生理及心理上的某些“弱点”是人为失误的根源主要体现在1人具备一定的感觉雎阈限,不能感受外界所有信息,甚至不能感知生产过程和生产环境中的一些事故征兆;2人的记忆能力具有局限性;3人的注意力具有局限性,即使努力集中注意力,也不可避免会出现瞬间走神,注意力仍达不到百分之百;4人的反应力具有局限性,不能分析判断所感受的一切信息,对部分信息的反应靠自律系统完成,其安全可靠性较低;5人抵抗不安全情绪和不安全条件的能力较差;6人容易省略动作,喜欢找捷径.总是企图以最小的能量取得最大的效益,工作中常有意漏掉正常工序,出现失误;7人往往按自己的意愿判断事物,常因侥幸、自信、麻痹心理导致失误;
(8)人不容易发现自身缺点,有时即使察觉到了也往往寻找借口原谅自己;9人愿意表现自己,工作中常有人因冒险逞能,发生伤亡事故上述“弱点”人皆有之,均可导致失误这主要取决于人自身素质及对自身“弱点”的控制力,并与遗传、道德观念、文化程度、社会阅历、工作经验、技术素质、个性心理有关人为失误也呈现出突发性和无序性受到下述因素影响时人为失误率较高1疲劳人体疲劳时,因机能下降,行为可靠性一般在o.9以下人体疲劳分为生理疲劳与心理疲劳前者主要由于人体组织中的资源耗竭而引起.后者的原因较多,可能是长期单调乏味的工作而厌倦和焦躁不安,甚至失去控制情绪的能力;也可能因人际关系、家庭纠纷等令人烦恼的事情引起2酗酒导致自我控制力降低研究表明酗酒者事故率比一般入高出3倍3睡眠初醒睡眠初醒时,可靠性一般在0.9以下4单调作业由于缺乏刺激,作业环境中的某些因素似乎具有催眠作用,使工作兴趣逐渐减退,处于膜肪状态,稍有意外情况出现,极易失误5疾病、饮食异常和药物作用受到这些因素作用时,人体必须花费相当的能量处理由此引起的不适用于工作之中的能量相对减少,能力降低6不安全情绪人的一切心理活动都带有情绪色彩消极情绪常成为诱发事故的重要因素调查表明,与人为失误密切相关的情绪有急躁、恐惧、烦躁、兴奋过度等7心理挫折指人从事有目的的活动中,遇障碍或干扰时产生的一种心理紧张或情绪反应,严重时会大大降低自控力调查发现,很多事故案例与入的心理挫折有关8不安全情景气氛因素作业中人员言行等相互感染、不安全的气氛等因素增加人为失误,如员工急切下班情绪的相互感染,加剧人的急躁工作中有些职工逞能或从众心理,会直接导致人为失误
3.
4.5船舶机损事故中的人因分析在人机系统中,机器及环境等凡是参与人机间信息交换的媒体均称为人机界面按人机界面的性质.可将其大致分为3类1控制系统人机界面这类人机界面的特点是机器通过显示主要是视觉或听觉显示及操纵系统与作业者交换信息,显然,机器上的监测与操纵系统是人与机器交换信息的接口;!工具类人机界面如手用工具、工作台、椅子及生活用品上供人使用的部分,这类人机界面的特点是直接与人体的一部分相接触人一面感觉工具的状态一面调整与工具的接触关系;3环境类人机界面如作业空间及物理环境,这类人机界面的特点是常以弥散的包围形式作用于人体对于船舶机损事故的研究,在分析其各种因素所形成事故的原因之前,有理由也完全有必要对船舶的特殊环境进行研究,只有这样才能深刻揭露原因之本质所在才能进一步发掘出人机工程界面的优势,以真正预防和抑制船舶机损事故的发生事实上也正是这种环境构成了船舶机损事故的潜在因素现代船舶既是一个水上动力工厂,也是—座浮动的水上城市船舶既处在海洋、江河、港湾等宏观环境里,它本身内部又有许多中观、微观环境;船舶既为人所操纵,船员又以船舶为其工作、生活的空间因此可以说,船舶是一个典型的复杂的人、机、环境系统正是这些特有的、复杂的环境构成的心理和行为方式成为船舶机损事故发生的源泉,如下表3所示表3船舶机损事故所处的人机特殊环境序类型具体说明1艰苦的海上条件船舶上每一个船员都肩负着一定的责任、工作量大,所以任一船员踏上船舶,心理就会有一种责任感,同时伴有不实在感;长期在海上漂泊,蔬菜、水果供应不足加重了船员的心理、躯体负担,更何况噪声、振动的影响对人体的损害颇大;高温、污染货物、挥发性油类等危害2沉重的职业环境海上生活纯粹是男人的世界.这是—个极其不和谐的生态环境但枯燥、单调生活的原因不仅如此,由于船舶生活天地固定、狭小,使船上工作区和生活区及娱乐场所没有明显的差别3必要的社交得不到满足曾经有专家对船员的调查表明.在希望脱离船上工作的船员中,75%是与长期脱离家庭以及性的不适应等问题密切相关,4工作制度特殊在航行期间.值班制度为一日两次,每次4小时,中间间隔8小时,这对船员的身心健康是不利的而且夜里工作效率低.耐受性更差,再加上船舶在海上往往跨越若干时区航行,易引起他们生物节律的失调5运动不足,少必要的运动设施如果船员的身体素质下降,体内积蓄的能量上升,无处发泄的话,只有通过其他途径等进行发泄,从而影响了工作,可能会引发事故6多变的工作职能由于船舶水上作业.流动性大、影响因素复杂,所以遇到的突发性事故也比较多,这些突发性事件往往不可预测,出乎人的意料之外,需要船员独立处理,通过智能的应变才有可能解决问题7多变的工作场所船只在同一条船舶上工作时,其工作地点并不固定.而且由于工作需要经常被更换到其他船舶上,这种不稳定的工作状态会给工作带来一定的麻烦
3.5提高柴油机可靠性的技术管理措施提高船舶柴油机的工作可靠性是一项涉及面广、综合性极强的系统工程问题由于柴油机的工作条件与环境因素比较复杂,受到人为因素以及外界诸多干扰因素的影响,所以除在可靠性设计时采取预见性的防范措施以外,加强日常的维护工作,选择合适的维修方式,既要防止维修不足,又要防止维修过剩,提倡以可靠性为中心的维修,提高轮机管理人员的可靠性是提高船舶柴油机工作可靠性的主要途径
3.
3.1管理性失效根源分析轮机管理人员要对柴油机的失效率曲线规律有一定的了解和认识除此最基本的是对柴油机机械设备的失效根源进行监测和纠正,使其基本工作参数维持在许可范围内当设备的任一根源性参数出现异常时,不及时采取纠正措施,将引起材料的磨损,进而引起工作性能下降,最后导致机械的完全失效对于船舶柴油机来说,从管理的角度分析其失效的根源主要有以下几种
3.
3.
1.1润滑方面的因素及改进措施柴油机设备的故障约有50%是由润滑失效所造成,这已成为广大轮机维护管理人员的共识,所以防止润滑失效是对其最有效的维护润滑油的劣化润滑油的劣化主要是指其物理、化学性能发生变化而造成的品质下降润滑油的化学性能与油的基本成分和添加剂的化学成分有关由于受到工作条件和不良环境的影响,在工作与贮运过程中油的化学成分和性能逐渐发生变化,这主要是油氧化与添加剂消耗所引起,这种化学反应的结果不仅使油劣化,而且产生可溶和不可溶的化合物,如树脂、酸性物质和沉淀物,加速了油的污染油化学分解速度与工作条件、环境条件、污物种类与含量等因素有关润滑油的物理性能主要取决于系统的工作条件,油的化学成分、机械搅拌、以及污染物的种类与浓度有关由于系统工作条件异常所引起润滑油物理性能改变,一旦工作条件恢复,润滑油的物理性能随之恢复,而当润滑油化学分解而引起的物理性能变化是不能恢复的,所以防止润滑油劣化应注意润滑油的化学稳定性控制柴油机润滑系统的污染度控制润滑系统的污染度要采取必要的措施为达到系统的目标污染度,要选择具有合适过滤精度的净油装置,改善净油方式;定期检测润滑油的污染度与化学物理性能,并做好数据的积累,掌握系统磨损规律,针对性的采取预防措施;注意润滑油的工作参数变化,防止其加速劣化;要定期检查净油装置的完好性,例流经滤器净油机的流量、前后压差等,视情进行滤芯的更换与清洗对磁性滤器上的污染物要多注意,若有异常磨损物出现应找出污染源,并采取相应维修对策;定期清洁油柜对于大修后或更换过磨损而失效的部件的系统或设备应进行冲洗处理,为防止侵人污染物进人,油柜透气孔要加装空气滤器;注意油品的贮存,防止其自然劣化而变质,并确立新油不洁净的观念,投油时一定要进行净化处理建立严格的用油制度,并为设备建立用油档案严禁两种不同品牌的油掺合使用,各油公司生产的油,相互间可以替代使用,但不能掺合使用
3.
3.
1.2设备过载的因素及防止措施当柴油机机械设备的工作负载大于材料强度抗力时,会产生机械故障,从可靠性的观点出发,系统应力包括各种环境因素,工作条件设备的抗力包括材料的强度,加工精度,安装质量等若“应力”作用效果大于“抗力”,则机械失效,当“应力”的作用效果小于“抗力”时,则机械是可靠的为防止柴油机机械设备过载要采取必要的防止措施维护柴油机监测设备与安全保护装置设定值的科学性与严肃性;防止柴油机机械设备出现局部过载例:局部润滑不良产生过热等;改善设备系统的润滑、冷却条件当润滑、冷却系统出现不正常温升时,应查找出热源热源处往往也是机械设备的故障部位
3.
3.2实施以可靠性为中心的维修ReliabilityCenteredMaintenance,简称RCMRCM是以可靠性为中心的维修,与传统的维修相比其特点是正确认识维修作用,即做到不失修,也防止维修过剩;在经验、专业知识、逻辑判断、可靠性数据的基础上,制订维修大纲,以最低的维修费用实现系统固有可靠性的目标;其基本观点是系统的可靠性是由系统设计决定的,维修工作只能保持或恢复这种固有可靠性,而不能提高这种可靠性必须根据设备的固有可靠性,而不应完全根据使用时间来确定应做的预防维修工作,避免多余的和无效的工作在维修方式上,不是单纯采用某一种方式,而是采取定时期方式,视情和状态监控下的事后维修方式三者并用的做法RCM的基本程序确定重点维修项目对柴油机设备整体安全性、使用性、以及隐患性后果的重点维修项目列人预防性维修大纲,而对非重要项目则采取事后维修方式确定重要项目的维修对策对于影响柴油机安全性的元件应采用预防维修,对于有使用性后果的故障项目,如果预防维修的费用低于使用性后果造成的损失则应采取预防维修,对于有隐患性后果的故障项目采用预防维修以防止多重故障的出现选择既适用又有效的维修方式确定柴油机每项预防维修工作的正确维修间隔期,把时间间隔期相近相同的维修工作组合在一起,形成一个预防维修大纲,以便执行
3.
3.3做好柴油机的维修性设计维修性设计目的:是为了设计和发展可以在最短时间内维修好,费用最低,耗用维修资源最少的一种设备,简化维修的复杂性,减少维修工作量,减少维修停机时间,节约维修保障费用,降低对维修人员数量和技术水平的要求以及避免维修差错的可能性为此在进行维修性设计时应遵循以下准则:应提供实用有效的故障监测手段即在线检测或指示装置,以便维护人员能够快速发现故障征兆或识别故障,以及故障部位的确定可达性即对设备中容易出故障或维护频率高的部件,提供足够的维护空间,以及检查孔、注油孔、检测点等对于大型部件应预留更换、搬运通道设备中的部件尽可能采用标准件,力求做到相互间的通用性,提高互换性,以减少备件备品的储有量可显著节约费用与提高维修性设备所需的维修工具尽可能使用标准工具对于非标工具应尽力备齐,以利于缩短维修时间,提高维修质量,减轻劳动强度维修安全性要求维修时不致发生人身伤亡或设备损坏事故,保证维修安全,其意义不只是在于避免不必要的损失,而是在于保证维修活动的顺利进行,使维修操作人员在安全方面无后顾之忧充分发挥其维修技能防差错措施及识别标记对于零部件很多且很复杂的设备应设置防差错识别标记,对避免使用和维修时造成的人为差错有很大帮助,尤其对外形相同而功能不同的部件、重要管系应从结构上加以限制或有明显的识别标记,识别标记是进行操作与维修时的“路标”建立建全技术挡案技术文件除设计书、试工图、完工图、试验报告之外,现代维护管理特别需要的使用说明书、维修指南与故障词典等是必不可少的同时,当一种新设备、新技术推出时,维护管理人员的培训必须同时进行
3.
3.4提高轮机管理人员的可靠性轮机管理人员的可靠性对柴油机设备的可靠性有极大的影响,有人认为柴油机设备的可靠度可用设备固有可靠度与轮机管理人员的可靠度之积来表示轮机管理人员管理维护柴油机设备,确定设备的运行工况,恢复其工作能力,并以此目的发挥自己的知识与技能,掌握着设备的“明天质量”,所以通常由人与设备相互协调而完成一定功能的系统称为人一机系统,这一系统的工作能力与可靠性,在很大程度上取决于人的质量指标轮机管理人员的素质,工作技能、态度、责任心,有关的专业知识和经验与机械设备是否符合人的生理和心理可能,是否能承受一定的载荷和过载量以及传递所需的信息等,为保证“人一机”系统的综合可靠性,必须尽量发挥机械设备和轮机管理人员各自长处,以确保设备的工作可靠性有人作过调查统计,发现因人的原因引起的故障约占总数的70一80%,所以认为轮机管理人员的技术水准近年来普遍落后于硬件方面的进步今后人为错误产生的故障不会急剧减少,主要原因是:轮机管理人员缺少有关专业知识与管理技术,或者是知识的更新跟不上硬件的发展,再加上缺少工作责任心,造成在轮机管理工作中出现操作错误,判断错误,指挥错误,工作参数的设定错误,日常维护工作不及时,不主动进行使设备故障率上升轮机管理人员的维修技能的缺乏造成维修工作中产生二次故障等使系统或设备的工作可靠性下降,所以有人认为:人为错误减少一半,可使设备的工作可靠性提高三成以上提高轮机管理人员的可靠性重点应放在人的质量指标的培训上,同时也要提高轮机管理人员的地位,应该将设备维护管理工作看作为一个技术领域,是可靠性技术的保证所以应尽早建立轮机管理人员的培训与继续教育的体系运用人类工效学研究人与设备及环境的相互作用,以减少人为错误,提高设备的综合可靠度
3.6本章小结
1、通过分析总结影响船舶柴油机可靠性的因素归纳如下设计制造管理推断营运特点和工作条件原材料使用操作选用设备的质量和数量加工机械文件管理系统设计、储备度及可靠度分配制造工艺维修制度安全系数和部件的降级使用装配工艺维修工艺设计数据的选取试验方法备件管理配套和布局质量检查方法人员培训人机工程质量管理道德观念和思想状况维修性作业人员管理使用环境标准化、简单化、自动化包装、运输、储藏
2、提高可靠性的措施1)合理地选用系统的联结方式为了提高系统的可靠性,除选用优质的部件外,还要力求使系统所用部件的种类、数量尽量少,部件之间的相互关系尽量简单,使可靠度低的部件具有“储备”能力采用“储备”来提高可靠性,在船舶动力装置中得到了广泛的应用,但也有一定的缺点2)提高维修性为了尽快修复故障,要求提高维修性,其包括易拆卸性、可达性、可还原性、通用性、可互换性、适检性等所应考虑的问题很多,容易疏忽和遗漏,可建立检查表对照机械方面、人机工程方面的问题3)提高管理水平国内外的故障统计资料表明,人为故障比例越来越突出责任心不强造成的事故与属于管理水平低所造成的事故几乎各占一半,低职船员的人为事故所占比例高与高职船员这些充分说明提高船员管理水平的重要性和迫切性4)充分利用技术管理指导性文件设备供应厂、造船厂、造机厂提供的技术资料有使用说明书、维修手册以及试验报告和各种测量数据等要利用这些文件制定操作规程;要根据这些文件判断设备的实际技术状态;要根据这些文件指导维修5)做好可靠性数据的收集和管理可靠性数据的收集和管理是开展可靠性活动的基础工作和主要内容通过收集、整理、分类、统计和分析,可了解整个动力装置、装置中各种机械设备和各种另部件的可靠性状况,可通过故障发生的时间、产生的原因、维修工作量的统计分析,正确制定和使用维修标准及规范,从而改进管理维修工作,提高管理水平第四章现代柴油机动力装置可靠性的发展
4.1为确保主要零部件的可靠性所采取的措施
4.
1.1曲轴、主轴承和厚油垫技术曲轴根据可靠性原则设计,每个曲轴都装有高度平衡的平衡重,曲轴刚性极好,可使各轴承与轴颈之间获得较厚的油膜,即所谓“厚油垫”厚油垫可保证主轴承和连杆大端轴承长期安全运行当最大燃烧压力达18Mpa时,该机的轴承负荷仍然低于一般低速柴油机的轴承负荷降低轴承负荷的主要方法是加粗曲轴轴承轴颈、连杆销轴颈并增大轴瓦宽度只有低轴承负荷才可采用较软的轴承材料例如Vasa46系列柴油机的主轴瓦组合材料为钢背+
1.0mm厚的铜铝合金+镀镍层+
0.25mm厚的锡基白合金+挂锡锡基白合金是一种高级轴承材料,磨合性好,适应性强,不易产生白铅相腐蚀在连杆大端轴瓦中电镀锑锡层可延缓轴瓦表面层受破坏Vasa46系列柴油机的轴承载荷为11-20N/mm2,最大油膜压力只有典型中速柴油机的一半左右在100%负荷时,最小油膜厚度达20mm
4.
1.2连杆Vasa46系列柴油机的连杆是一种三段式连杆其承受爆发力的轴承投影面积很大各段接合面之间的相对运动极小,连杆大端变形极微
4.
1.3气缸体和主轴承盖Vasa46系列柴油机的气缸体为倒挂主轴承盖结构形式整体式气缸体用白合金球墨铸铁铸造气缸体设计得可以很好地吸收内力,发动机因而可以“弹性”地安装在基座而不要求中间座垫,既减振又便于轴线校中
4.
1.4气缸套气缸套为高背孔冷式这种结构可使活塞与气缸套变形较小,从而提高发动机的可靠性气缸套内孔工作面有网状纹路用设计简单又无应力集中的纵向钻孔冷却可精确地控制气缸的工作温度气缸套材料是一种抗磨性好而又有高强度的灰口合金铸铁
4.
1.5气缸盖气缸盖本体为刚强性很强的箱形结构,用4根缸盖螺栓把气缸套的支口密封而压紧排气门无门壳即提高了可靠性,又给优化排气口气流特性流下了可能性进气门气门座为非对称结构,可使进气空气朝下进入气缸而不产生过大的扰动排气门采用控制门座冷却的方法以控制其气门温度排气门及其气门座的设计寿命为20000h
4.
1.6活塞及活塞环活塞为组合式钢顶、球墨铸铁裙部其特点是抵摩擦的整体活塞润滑结构,无须外部润滑系统活塞为晃荡式冷却机油耗率低于
1.0g/kWh活塞有三道压缩气环,另有一道括油环在活塞销上部所谓整体活塞润滑就是在括油环下方有环形槽,槽内有若干径向孔与活塞内的冷却油相通,这样,活塞裙部与气缸套之间就充满了压力油(此为该公司专利技术)
4.2提高可靠性与智能化船用柴油机的发展近十几年来,柴油机生产厂家相继开发了以微型计算机为核心的电子控制柴油机(包括系统、部件的电子化改造和全新的电控柴油机品种)使其从只能在设计工况点较优化运行转变为可在全部运转工况范围进行最优化运行,收到最大幅度节能、可燃烧劣质燃料、提高低负荷扭矩及降低最低稳定转速等效果同时,也使柴油机增加了自动检测、自动显示记录、自动调节、控制以及自动诊断与保护等功能,因而具有若干“智能”特征
4.
2.1提高可靠性和状态监控预报故障的系统排气门的耐用性和活塞的磨损率作为对船用柴油机的可靠性评价是具有重要影响的两个项目柴油机制造公司均采取了单排气门气缸中心布置,采用转阀机构使其热变形均匀化,并采用冷却型气门座等措施,几乎已满足了船东对延长排气门检修期的愿望可靠性中尚未解决的课题是活塞环和气缸套的磨损率活塞环与气缸套的磨损率与气缸油的注油率有关需而进一步地改进影响活塞环磨耗率的因素有劣质燃油的不正常燃烧,燃油中混入杂质引起不正常磨损和船底污染阻力增大以致使主机超扭矩运转、还有扫气排放不正常等等为消除这些因素以延长检修期,必需对运转中的活塞环和气缸套进行长期监视,一旦发现预报故障的异常情况,立即采取恢复正常的措施sulzer公司开发的活塞环监视sipwa系统已取得许多实用成果日本三菱重工公司在UEC85LSⅡ型机上采用由设在缸套上的压力转感器计测活塞环各段的压力,再配上在线图象磁性记录,可检测活塞环对燃气密封的作用是否正常燃气从运动着的活塞环漏气的状况和活塞环的磨损程度的活塞环状态监测装置效果颇佳对气缸套的磨损率问题,MAN-BW、SULZER和三菱重工等公司均作了进一步地研究,通过上述缩短缸套承受高温高压部分结构尺寸的设计、采用了按负荷变化可调的分路冷却系统控制缸套表面温度、自动随负荷变化而调整气缸注油量的润滑系统以及改善材质等措施而提高了气缸套的应用寿命和可靠性
4.
2.2以微型计算机控制来实现最佳控制和管理的“智能”化柴油机的开发微型计算机控制电子调速器由于超长行程大缸径低转速船用柴油机在最大功率时的转速已低到60r/min,而当船舶进出港等航行时的转速还需降低,所以很容易发生非常大的转速波动,引起调速器的波动和追逐对此,机械式调速器已难以适应,最好的解决办法是采用计算机控制,各柴油机已开始相继试验并实际应用如SULZER的7RTA84机和MAN-BW的8L80MC机等均采用woodward507数字显示电子调速器这种调速器不仅可以提高主机的适应性,而且容易与其他手动、自动系统及数椐记录设备相配合它通过转速检测和控制技术,确定下次着火时所需的喷油量,进而控制燃油泵齿条位置,在整个负荷与转速范围内提供最佳响应三菱重工公司在UEC85LSI1型系列机上也采用了自行开发的微计算机控制的电子调速器
4.
2.3自变功率控制(AFR)系统优化控制鉴于船舶进出港对主机处于低负荷运转状态,在大洋中航行时处于正常稳定运转状态,在风浪海况时处于不稳定状态;还有航行管理上的长期连续减速航行以及内河航道的低速航行等等,主机运转往往在很大的范围内变动,而主机通常设计在常态负荷附近这一点上,当主机离开设计工况运转时,主机的性能难免会降低这种低性能的累积,多数情况会引起主机产生故障为此,应控制主机使之在任何可预计的运转工况下均能以优化的状态运转,作为最佳运转控制的第一步.三菱公司在UEC75LSⅡ型首台机上装备了自变功率控制ARF系统ARF系统采用了可调喷嘴截面的MET-60SR-VG型增压器和具有可调喷油定时的CZT燃油泵ARF系统根据检知的柴油机各工况转速和负荷信号,自动地调整喷油正时和扫气压力,实现最佳燃烧
4.3现代柴油机动力装置可靠性的发展现代船舶动力装置包括蒸汽轮机、柴油机、燃气轮机、核动力装置以及它们的联合装置70年代石油危机,使热效率高、可燃用劣质油的柴油机动力装置独占鳌头在柴油机动力装置中,低速机继续占了主导地位,大型船舶全部是低速机市场1993年737艘柴油机船中423艘装了低速机,占
57.4%,与1992年相似按功率计则低速机占
76.1%,1992年为
75.5%在低速机市场上,自1980年以来基本形成三家并存的格局其1993年装船情况统计如下:MANBW装船艘数260,总功率2911148千瓦,比重
57.7%新Sulzer装船艘数97,总功率1496505千瓦,比重
29.6%三菱重工装船艘数66,总功率640230千瓦,比重
12.7%三个公司的基本系列机都是80年代初期推出,虽各有特色,但发展水平相近,发展趋势相似,都采用直流单气阀扫气系统,十几年来产品不断改进,性能强化最新一代产品的平均有效压力为
1.7~
1.8兆帕;活塞平均速度
7.5~8米/秒;油耗约170~175克/千瓦时;冲程缸径比3~4我国大中型船舶动力装置中,低速机占了绝对优势除了生产引进机外,值得一提的是沪东造船厂自行设计生产的6E34/82柴油机,达到国外80年代初的水平,价廉质稳,虽然批量小,但始终能生存于激烈的市场竞争中90年代以来,中速柴油机在提高单缸功率、降低油耗、提高寿命及可靠性、燃用重质油等方面均有长足进步,在不少场合均可与低速机匹敌,在机舱高度受限制、振动要求严格的场合例如滚装船、渡船和客船市场,中速机占了优势1993年度功率占前五名的主要中速机厂商分别是:Stllzer
19.8%;MANBW
14.8%;Pielstickl
3.3%;Makl
3.l%;Wartsilal
0.7%,合起来占了总产量的70%我国大中型船舶动力装置使用中速机比国外少近年来,国外中速机制造厂商,在中国陆用电站市场上取得极大的成功,现在又努力打开中国的船舶市场,其中尤以Wartsila和wak机较为成功,国内船东对中速柴油机的态度有所转变,值得注意提高动力装置的经济性与可靠性历来是发展的基本目标70年代石油危机、柴油机厂无不以降低油耗为主攻方向,广泛研究各种节能措施引来了80年代技术的飞跃发展80年代初低速机出现以长冲程为特征,辅以高压高效增压器及各种节能措施的MC及RTA机是这一趋势的代表进入90年代,油价稳定,低速机没有出现新的基本系列除了机型系列逐步完善、强化度稳步提高外,柴油机厂商的主要努力花在不断改进结构,提高可靠性上除了提高零部件寿命外,还要求维修简单、停机时间短例如MANB﹠W公司1993年发布一台6L35MC机运行5000小时后的情况是缸套、缸盖、活塞、气阀均状态良好,缸套磨损
0.014~
0.028毫米/1000小时,活塞环
0.2毫米/1000小时,可达到12000小时大修周期,活塞杆填料函泄流量仅为3—5升/24小时,排气阀寿命可达40000小时,成果卓著中速机的提高更明显例如Mak机在1992年推出新的延长大修期目标,包括减少零件数,一台6M20机比老机型6M282减少40%;简化螺纹标准、采用高强度材料、专用加工方式及表面处理来提高零部件大修间隔期燃用燃料油/重柴油时零部件目标寿命为缸套40000/60000小时,排气阀12000/24000小时为了减少拆装时间各种泵、调速器采用自对中式传动,除了缸头、主轴承螺母用液压拆装外,其他只要用简单工具,气缸组拆装一次只花1小时90年代后期,估计这一趋势不会变化,以低速机两大厂商的试验机看,其研究目标是为=
2.0~
2.1兆帕,活塞速度为
8.5~9米/秒,与现有机型比,略有提高,没有突破值得一提的是两种试验机都在研究利用电子技术控制喷油及气阀正时MANB&w公司甚至取消正时链轮,完全用电子控制,由于成本太高,近年内不会商品化,但将来能随工况变化自动控制喷油及排气正时的智能机迟早会出现在市场上的结论论文提出为了确保船用柴油机的可靠性,必须在设计阶段就引进可靠性的概念,进行可靠性的分析、计算和设计,在生产制造工厂内要具备有一整套的质量保证体系,保证生产制造质量;在使用阶段也同样需要用船部门具备一整套使用、维修的手段与措施在保养维修方面,推广先进的微机化的监控和维修技术使用先进的技术诊断设备和手段对柴油机的热工参数、技术状态进行监测、检查论文通过对影响柴油机可靠性因素的全面地分析,提出要运用工程领域的现代管理思想、技术,在设计、建造、安装和运行管理中系统地提高船用柴油机的可靠性重视对管理性失效根源分析;实施以可靠性为中心的维修;做好柴油机的维修性设计;提高轮机管理人员的可靠性同时,采取技术措施,确保主要零部件的可靠性;提高可靠性和状态监控预报故障的系统;开发以微型计算机控制来实现最佳控制和管理的“智能”化柴油机,以全面提高船舶柴油机的可靠性致谢本文是交通运输工程硕士学位论文,是在导师刘文白教授的悉心指导下完成的,他负责的态度,渊博的学识,严谨的治学作风,使我终身受益在此,向导师致以深深的谢意在两年多的工程硕士研究生学习期间,所有给以我很多帮助和关心的各位老师、管理人员,使我终生难忘在此一并表示深深的感谢!参考文献1温诗铸,黎明主编.机械学发展战略研究.北京清华大学出版社,20032李岳春,郭于光编译.船用柴油机的可靠性.上海上海交通大学出版社,19933蔡琦,金家善.热动力系统循环泵配置方案的可靠性分析.海军工程大学学报.
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1990.29:27-53学位论文原创性声明本人郑重声明所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下进行的研究工作所取得的成果尽我所知,除文中已经特别注明引用的内容和致谢的地方外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式注明并表示感谢本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担学位论文作者(本人签名)年月日学位论文出版授权书本人及导师完全同意《中国博士学位论文全文数据库出版章程》、《中国优秀硕士学位论文全文数据库出版章程》以下简称“章程”,愿意将本人的学位论文提交“中国学术期刊(光盘版)电子杂志社”在《中国博士学位论文全文数据库》、《中国优秀硕士学位论文全文数据库》中全文发表和以电子、网络形式公开出版,并同意编入CNKI《中国知识资源总库》,在《中国博硕士学位论文评价数据库》中使用和在互联网上传播,同意按“章程”规定享受相关权益论文密级□公开□保密(___年__月至__年__月)保密的学位论文在解密后应遵守此协议作者签名_______导师签名______________年_____月_____日_______年_____月_____日独创声明本人郑重声明所呈交的毕业设计论文,是本人在指导老师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果,成果不存在知识产权争议尽我所知,除文中已经注明引用的内容外,本设计(论文)不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明本声明的法律后果由本人承担 作者签名:二〇一〇年九月二十日 毕业设计(论文)使用授权声明本人完全了解滨州学院关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定本人愿意按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版,同意学校保存学位论文的印刷本和电子版,或采用影印、数字化或其它复制手段保存设计(论文);同意学校在不以营利为目的的前提下,建立目录检索与阅览服务系统,公布设计(论文)的部分或全部内容,允许他人依法合理使用(保密论文在解密后遵守此规定) 作者签名:二〇一〇年九月二十日致谢时间飞逝,大学的学习生活很快就要过去,在这四年的学习生活中,收获了很多,而这些成绩的取得是和一直关心帮助我的人分不开的首先非常感谢学校开设这个课题,为本人日后从事计算机方面的工作提供了经验,奠定了基础本次毕业设计大概持续了半年,现在终于到结尾了本次毕业设计是对我大学四年学习下来最好的检验经过这次毕业设计,我的能力有了很大的提高,比如操作能力、分析问题的能力、合作精神、严谨的工作作风等方方面面都有很大的进步这期间凝聚了很多人的心血,在此我表示由衷的感谢没有他们的帮助,我将无法顺利完成这次设计首先,我要特别感谢我的知道郭谦功老师对我的悉心指导,在我的论文书写及设计过程中给了我大量的帮助和指导,为我理清了设计思路和操作方法,并对我所做的课题提出了有效的改进方案郭谦功老师渊博的知识、严谨的作风和诲人不倦的态度给我留下了深刻的印象从他身上,我学到了许多能受益终生的东西再次对周巍老师表示衷心的感谢其次,我要感谢大学四年中所有的任课老师和辅导员在学习期间对我的严格要求,感谢他们对我学习上和生活上的帮助,使我了解了许多专业知识和为人的道理,能够在今后的生活道路上有继续奋斗的力量另外,我还要感谢大学四年和我一起走过的同学朋友对我的关心与支持,与他们一起学习、生活,让我在大学期间生活的很充实,给我留下了很多难忘的回忆最后,我要感谢我的父母对我的关系和理解,如果没有他们在我的学习生涯中的无私奉献和默默支持,我将无法顺利完成今天的学业四年的大学生活就快走入尾声,我们的校园生活就要划上句号,心中是无尽的难舍与眷恋从这里走出,对我的人生来说,将是踏上一个新的征程,要把所学的知识应用到实际工作中去回首四年,取得了些许成绩,生活中有快乐也有艰辛感谢老师四年来对我孜孜不倦的教诲,对我成长的关心和爱护学友情深,情同兄妹四年的风风雨雨,我们一同走过,充满着关爱,给我留下了值得珍藏的最美好的记忆在我的十几年求学历程里,离不开父母的鼓励和支持,是他们辛勤的劳作,无私的付出,为我创造良好的学习条件,我才能顺利完成完成学业,感激他们一直以来对我的抚养与培育最后,我要特别感谢我的导师赵达睿老师、和研究生助教熊伟丽老师是他们在我毕业的最后关头给了我们巨大的帮助与鼓励,给了我很多解决问题的思路,在此表示衷心的感激老师们认真负责的工作态度,严谨的治学精神和深厚的理论水平都使我收益匪浅他无论在理论上还是在实践中,都给与我很大的帮助,使我得到不少的提高这对于我以后的工作和学习都有一种巨大的帮助,感谢他耐心的辅导在论文的撰写过程中老师们给予我很大的帮助,帮助解决了不少的难点,使得论文能够及时完成,这里一并表示真诚的感谢IO…RnR3R2R1R1R2R3IOoIR1R1R2R2R3R4R5R1R600。