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摘要:隨著我國(guó)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的不斷進(jìn)步,應(yīng)用的農(nóng)業(yè)機(jī)械化設(shè)備不斷增加,設(shè)備的質(zhì)量及可靠性問(wèn)題越來(lái)越受到人們的關(guān)注。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì),我國(guó)的收割機(jī)正常工作時(shí)間僅為20~30…h(huán),這一數(shù)據(jù)大大低于發(fā)達(dá)國(guó)家的80…h(huán),從此可以看出農(nóng)業(yè)設(shè)備的安全性及質(zhì)量亟待提高。為此在分析農(nóng)業(yè)設(shè)備的可靠性基礎(chǔ)上,分析農(nóng)業(yè)機(jī)械的質(zhì)量及可靠性問(wèn)題。
關(guān)鍵詞:農(nóng)業(yè)機(jī)械;產(chǎn)品質(zhì)量;應(yīng)用研究
引言
近年來(lái),我國(guó)的農(nóng)業(yè)機(jī)械化正處于發(fā)展和創(chuàng)新階段,農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備的發(fā)展空間較大。不過(guò)與發(fā)達(dá)國(guó)家相比,還有較大的差距,尤其是設(shè)備的質(zhì)量及可靠性方面需要不斷完善和提升。2018年12月底,國(guó)務(wù)院頒發(fā)了《關(guān)于加快推進(jìn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化和農(nóng)機(jī)裝備產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的指導(dǎo)意見(jiàn)》,其中第二條提出到2025年,實(shí)現(xiàn)我國(guó)農(nóng)機(jī)裝備質(zhì)量可靠性達(dá)到世界先進(jìn)水平,在技術(shù)、產(chǎn)量及可靠性方面進(jìn)入高質(zhì)量發(fā)展階段;在第六條提出了一系列的關(guān)于提高農(nóng)機(jī)裝備質(zhì)量的指導(dǎo)意見(jiàn)。
1相關(guān)概念
所謂可靠性,一般指產(chǎn)品在使用條件下可以按照設(shè)定的時(shí)間內(nèi)能夠持續(xù)不斷實(shí)現(xiàn)既定功能的能力??煽啃跃哂邢旅鎺讉€(gè)主要特征:首先是故障方面,其次是故障發(fā)生的可能性可以用定量的形式來(lái)表示,最后對(duì)故障的影響程度可以進(jìn)行測(cè)定。平均故障間隔時(shí)間(MTBF),是指用于對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量可靠性的定量及衡量參數(shù),是一種概率??煽啃灾饕侵羔槍?duì)產(chǎn)品預(yù)計(jì)發(fā)生故障的頻率及所產(chǎn)生的危害程度,是產(chǎn)品內(nèi)在的屬性之一。可靠性決定于設(shè)計(jì)者,因此設(shè)計(jì)階段非常重要,在設(shè)計(jì)階段就要考慮產(chǎn)品的可靠性,從而從根本上提前防范各類故障及問(wèn)題的產(chǎn)生,提高產(chǎn)品的質(zhì)量。
2可靠性與農(nóng)機(jī)裝備產(chǎn)品關(guān)聯(lián)
為了清晰而準(zhǔn)確的對(duì)可靠性進(jìn)行定量,可以把農(nóng)機(jī)設(shè)備的可靠性內(nèi)涵規(guī)定為在一定的條件及時(shí)間下,裝備或系統(tǒng)能夠持續(xù)穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)既定功能的程度或能力。對(duì)設(shè)備來(lái)說(shuō),其可靠性越高越具有競(jìng)爭(zhēng)力及實(shí)際使用效益。質(zhì)量及可靠性越高,可以使用的時(shí)間越長(zhǎng),效率越高,成本越低,其無(wú)故障工作的時(shí)間就會(huì)越久。從狹義內(nèi)涵來(lái)講,“可靠性”,是指農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備在使用有效期內(nèi)沒(méi)有產(chǎn)生故障的時(shí)間,從廣義方面來(lái)講,是指使用者對(duì)設(shè)備使用的滿意程度及信賴程度。
3開展可靠性工作的意義
1)能夠有效降低設(shè)備問(wèn)題發(fā)生率,從而有效的提高安全性,尤其是一些設(shè)備需要人為進(jìn)行操作,或者是與牲畜接觸較多,可以有效的避免對(duì)操作者及牲畜的傷害,提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的安全性。2)能夠有效提高設(shè)備的有效使用時(shí)間,避免出現(xiàn)故障造成設(shè)備維修產(chǎn)生的停機(jī)問(wèn)題,從整體上提高設(shè)備實(shí)際的使用率。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì),我國(guó)的一些農(nóng)用聯(lián)合收割機(jī)、耕作設(shè)備等其平均故障間隔時(shí)間(MTBF)只有先進(jìn)國(guó)家同類產(chǎn)品的1/3,其技術(shù)水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于國(guó)際領(lǐng)先水平,在使用過(guò)程中故障不斷,不僅需要較長(zhǎng)的維修等待時(shí)間,同時(shí)安全性也不高,無(wú)法滿足規(guī)?;a(chǎn)需求,降低了農(nóng)機(jī)用戶的使用欲望。3)減少不必要的維修成本,降低使用成本,提高設(shè)備使用效益。4)對(duì)農(nóng)機(jī)設(shè)備制造企業(yè)來(lái)說(shuō),提高設(shè)備的可靠性能夠有效增加公司的信譽(yù),提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力,尤其是隨著我國(guó)“一帶一路”政策的不斷深入實(shí)踐和發(fā)展,越來(lái)越多的企業(yè)面臨著走向世界的發(fā)展機(jī)遇,只有提高設(shè)備的質(zhì)量及可靠性才能更好的推動(dòng)企業(yè)更好的發(fā)展。
4農(nóng)業(yè)機(jī)械可靠性工作內(nèi)容
4.1可靠性設(shè)計(jì)
農(nóng)機(jī)裝備在產(chǎn)品研發(fā)時(shí),可以大致分為五個(gè)階段,第一階段為技術(shù)指標(biāo)論證階段,第二階段為產(chǎn)生生產(chǎn)方案論證及制定階段,第三階段為工程研制階段,進(jìn)行初步的產(chǎn)品設(shè)計(jì)及詳細(xì)的產(chǎn)品設(shè)計(jì),第四階段為設(shè)計(jì)定型階段,第五階段才進(jìn)入生產(chǎn)定型階段。所以在整個(gè)農(nóng)機(jī)裝備的研制開發(fā)中,需要進(jìn)行合理規(guī)劃,科學(xué)設(shè)計(jì),每個(gè)步驟都要嚴(yán)陣以待,重視產(chǎn)品可靠性及質(zhì)量的打造,提高設(shè)計(jì)的可靠性、生產(chǎn)的可靠性,最終打造具有高質(zhì)量的農(nóng)機(jī)裝備產(chǎn)品。而且,在這些具體過(guò)程中要重視活動(dòng)開展的組織性,加強(qiáng)管理,做好相應(yīng)的規(guī)劃,為提高產(chǎn)品的可靠性打下良好的基礎(chǔ)。
4.2可靠性建模及預(yù)計(jì)
所謂農(nóng)機(jī)裝備及機(jī)械產(chǎn)品的可靠性模型,是指產(chǎn)品內(nèi)部的子系統(tǒng)及組件之間的框圖(簡(jiǎn)稱可靠性框圖)和相應(yīng)的數(shù)學(xué)表達(dá)式,也就是系統(tǒng)成功概率及其構(gòu)成單元成功概率間的關(guān)系式。通過(guò)建立可靠性模型,能夠?qū)ρb備進(jìn)行可靠性分析,尤其對(duì)設(shè)備的可靠性進(jìn)行科學(xué)預(yù)計(jì)。在進(jìn)行可靠性預(yù)計(jì)時(shí),通常是先對(duì)設(shè)備元器件及零部件進(jìn)行失效率的預(yù)計(jì),之后對(duì)農(nóng)機(jī)裝備產(chǎn)品單元進(jìn)行故障率的分析和預(yù)計(jì),包括單元內(nèi)的全部元器件和零部件,最后根據(jù)農(nóng)機(jī)裝備產(chǎn)品的可靠性模型來(lái)求出這一設(shè)備的可靠性預(yù)計(jì)值。所以準(zhǔn)確的可靠性模型是掌握和預(yù)計(jì)設(shè)備可靠性不可缺少的重要方面,特別是在預(yù)計(jì)任務(wù)可靠性時(shí)更是離不開??煽啃苑峙?,是把農(nóng)機(jī)設(shè)備的可靠性目標(biāo)值根據(jù)相應(yīng)的可靠性模型將其分配到具體的產(chǎn)品單元中,從而作為產(chǎn)品設(shè)計(jì)的依據(jù),有利于提高產(chǎn)品可靠性及其支流,起到科學(xué)分配的標(biāo)準(zhǔn)功能。只有進(jìn)行可靠性預(yù)計(jì),才能有效提高農(nóng)機(jī)裝備產(chǎn)品的可靠性,特別是在研發(fā)階段,有利于對(duì)產(chǎn)品研發(fā)的可靠性進(jìn)行科學(xué)的管理和控制,在整個(gè)產(chǎn)品的預(yù)計(jì)及改進(jìn)過(guò)程中,通過(guò)應(yīng)用可靠性模型,可以對(duì)產(chǎn)品的可靠性不斷進(jìn)行考察和更改,從而使得農(nóng)機(jī)裝備產(chǎn)品在設(shè)計(jì)階段就達(dá)到良好的性能,滿足使用的高質(zhì)量需求,提高有效使用率。
4.3故障模式影響分析(FMEA)
通常來(lái)說(shuō),一個(gè)系統(tǒng)由多個(gè)部分構(gòu)成,如農(nóng)機(jī)裝備產(chǎn)品,也包括了電源、處理器、存儲(chǔ)器、執(zhí)行設(shè)備及相關(guān)的輔助設(shè)備等。在產(chǎn)品工作過(guò)程中,每一構(gòu)成部分都需要在既定的時(shí)間及條件下,完成既定的功能。如果某個(gè)部位發(fā)生故障,就會(huì)影響整個(gè)機(jī)器的順利工作。從系統(tǒng)設(shè)計(jì)特征及工作要求來(lái)看,其組建故障模式及種類的不同與其所產(chǎn)生的故障影響也是不一致的。如聯(lián)合收割機(jī)的螺旋葉片如果出現(xiàn)故障,與切割底板間隙過(guò)大,會(huì)使得推運(yùn)器產(chǎn)生故障,引起割臺(tái)螺旋的打滑,造成機(jī)器無(wú)法正常運(yùn)作。所以,對(duì)于某一個(gè)農(nóng)業(yè)設(shè)備要對(duì)其具體的構(gòu)成部分進(jìn)行逐一的分析,分析每個(gè)部位故障模式及其產(chǎn)生的影響,從而可以將故障出現(xiàn)的種類進(jìn)行很好的預(yù)測(cè)及應(yīng)對(duì),掌握產(chǎn)品的薄弱環(huán)節(jié)及關(guān)鍵環(huán)節(jié),為設(shè)備改進(jìn)及進(jìn)行預(yù)防控制提供積極而有效的基礎(chǔ)。
4.4故障樹分析(FTA)
故障樹分析方法,可以通過(guò)這種故障分析方法將農(nóng)機(jī)機(jī)械設(shè)備的故障進(jìn)行系統(tǒng)分析,對(duì)故障原因由內(nèi)而外、從簡(jiǎn)入繁的進(jìn)行層級(jí)分析,如樹干形狀,將復(fù)雜的故障進(jìn)行系統(tǒng)化和簡(jiǎn)單化和動(dòng)態(tài)化,通過(guò)相應(yīng)的試驗(yàn)及使用進(jìn)行相應(yīng)的故障分析,這也是其他產(chǎn)品所較為常用的故障分析方法。故障樹這一分析方法,能夠?qū)?fù)雜的故障問(wèn)題進(jìn)行系統(tǒng)分析,使得分析具有系統(tǒng)性,從簡(jiǎn)入繁,進(jìn)行逐層演繹,可以綜合分析包括人為影響因素及環(huán)境影響因素在內(nèi)的多種影響因素,并能夠通過(guò)圖形直觀顯示的方法,使得農(nóng)機(jī)設(shè)備可以層次性的顯示出產(chǎn)品失效狀態(tài),使中間事件的相互關(guān)聯(lián)更加清晰,故障分析更加直觀而清晰。
4.5最壞情況分析(WCA)
一般來(lái)說(shuō)對(duì)于具有控制系統(tǒng)的農(nóng)業(yè)設(shè)備,可以應(yīng)用最壞情況電路分析方法來(lái)進(jìn)行故障控制,在這種農(nóng)業(yè)設(shè)備的控制系統(tǒng)中,需要設(shè)計(jì)和應(yīng)用大量的有較高精密度的電路元器件。其故障預(yù)測(cè)分析方法可以采用WCA方法,通過(guò)采用模擬仿真分析,將電路可能經(jīng)歷的多種極端狀況進(jìn)行試驗(yàn)和分析,模擬不同的生產(chǎn)工作環(huán)境,將可能出現(xiàn)失真或漂移現(xiàn)象預(yù)先進(jìn)行分析,從而提高電路性能及元器件的應(yīng)力分析能力。在進(jìn)行最壞情況的電路分析及元器件應(yīng)力分析條件下,能夠主動(dòng)的找出影響電路性能的因素,以及元器件應(yīng)力的影響因素,從而準(zhǔn)確的找出產(chǎn)品的質(zhì)量脆弱環(huán)節(jié)。尤其是通過(guò)開展電路漂移故障預(yù)測(cè)分析,能夠使得產(chǎn)品后期的改進(jìn)方向得以明確,提高電路的固有可靠性。WCA主要包括以下2個(gè)方面:1)評(píng)價(jià)電路的性能及其漂移:通過(guò)合理分析方法,可以評(píng)估最壞情況條件下的電路性能及其漂移。2)元器件評(píng)價(jià):通過(guò)分析最壞情況下的電路中元器件是不是有過(guò)應(yīng)力,可以為后期科學(xué)的選擇元器件提供有效的數(shù)據(jù)支持,使得降額使用及設(shè)計(jì)更加合理,并有效的降低生產(chǎn)設(shè)計(jì)城堡,提供產(chǎn)品效益。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)及開發(fā)階段,在進(jìn)行電路設(shè)計(jì)改動(dòng)時(shí),需要重新開展WCA工作。而這一工作需要較大的工作量,在軟硬件、元器件模型庫(kù)和相關(guān)數(shù)據(jù)方面都需要相應(yīng)的支持。而工程研制任務(wù)書及合同中也對(duì)WCA有明確的規(guī)定和要求。WCA能夠從各種產(chǎn)品層次開始,如電路系統(tǒng)、單元電路等。對(duì)于相互獨(dú)立的不同電路性能參數(shù),WCA可對(duì)電路不同的性能參數(shù)分別進(jìn)行。
4.6潛在電路分析(SCA)
對(duì)于一些大型的農(nóng)機(jī)裝備產(chǎn)品,所涉及的電子及電氣系統(tǒng)是非常復(fù)雜的,所涉及的科研單位也較多,不同的設(shè)計(jì)隊(duì)伍及單位其設(shè)計(jì)水平存在較大的差異,而且在設(shè)計(jì)過(guò)程中產(chǎn)品需求及設(shè)計(jì)也不斷進(jìn)行變更,所以在科研制作階段是不可避免地留下潛在電路問(wèn)題,這就需要各級(jí)設(shè)計(jì)人員及負(fù)責(zé)人要有深刻的認(rèn)識(shí),對(duì)潛在問(wèn)題電路要進(jìn)行詳細(xì)的摸查,要系統(tǒng)掌握潛在電路的分析方法,在電路設(shè)計(jì)結(jié)束后,要避免將潛在電路分析遺漏,及時(shí)排除潛在存在問(wèn)題的電路,加強(qiáng)跟蹤,通過(guò)應(yīng)用相應(yīng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則避免電路出現(xiàn)潛在的問(wèn)題。
4.7可靠性試驗(yàn)
對(duì)于農(nóng)機(jī)裝備來(lái)說(shuō),其可靠性試驗(yàn)的方法有多種,還可以進(jìn)行可靠性強(qiáng)化試驗(yàn)等。尤其是可靠性強(qiáng)化試驗(yàn),在產(chǎn)品的研制階段,可以采取比相關(guān)的技術(shù)規(guī)范更為嚴(yán)酷的試驗(yàn)條件,來(lái)加速產(chǎn)品潛在缺陷的發(fā)生,從而為不斷改進(jìn)產(chǎn)品和驗(yàn)證產(chǎn)品質(zhì)量提供條件。同時(shí)還可以結(jié)合農(nóng)機(jī)裝備的不同英語(yǔ)區(qū)域,進(jìn)行區(qū)域差別試驗(yàn),從而提高產(chǎn)品的區(qū)域適應(yīng)能力。如在沿海地區(qū),其土壤濕度大、鹽堿成分高,可以開展鹽霧試驗(yàn)。
5結(jié)語(yǔ)
總而言之,要貫徹和實(shí)施大力提高農(nóng)業(yè)機(jī)械可靠性的政策和要求,加強(qiáng)對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備可靠性的重視程度,提高相關(guān)工作人員的意識(shí)水平。另外要加強(qiáng)人才隊(duì)伍的教育和培訓(xùn)工作,打造專業(yè)化的人才隊(duì)伍體系,培養(yǎng)和引進(jìn)綜合型的專業(yè)人才,使專業(yè)工作人員不僅掌握扎實(shí)的理論基礎(chǔ),同時(shí)具備較高的實(shí)踐水平,提高頂層設(shè)計(jì)水平和設(shè)計(jì)能力,不斷完善相關(guān)工作標(biāo)準(zhǔn)及產(chǎn)品體系,建立相應(yīng)的參數(shù)庫(kù)等,從而為提高農(nóng)機(jī)設(shè)備工作可靠性提供相應(yīng)的條件和基礎(chǔ)。
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作者:劉芳平 張萃 趙峻 單位:通化市農(nóng)業(yè)機(jī)械化技術(shù)推廣中心
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