機械結構穩(wěn)定性設計探討

1、    機械結構穩(wěn)定性設計探討    郎帥摘 要：本文以機械結構的穩(wěn)定性為研究對象，從設計方法的角度論述提高機械結構穩(wěn)定性的措施。通過對機械結構穩(wěn)定性影響因素的分析，探究機械穩(wěn)定性模型的計算公式，在數(shù)據(jù)統(tǒng)計、應用規(guī)范、制度管理這三個方面，詳細介紹提高機械穩(wěn)定性的具體方法，為相關研究提供參考建議。關鍵詞：機械結構；可靠性設計；模型計算：th122 ：a ：1671-2064（2019）05-0095-020 引言社會建設的持續(xù)快速發(fā)展，使得我國基本實現(xiàn)了機械化的建設目標。在應用機械設備的過程中，機械結構的穩(wěn)定性，成為了影響其功能發(fā)揮的關鍵內(nèi)容，對此相關技術

2、人員投入了大量的精力與資源進行研究。而為了更加深刻的說明機械結構穩(wěn)定性的設計方案，必須對其影響因素進行說明，以便更具針對性的完成機械結構的設計工作。1 機械結構穩(wěn)定性影響因素機械設備使用中的穩(wěn)定性，受到各種條件的影響，可將其中的典型化特征進行整理，并梳理出氣候條件、工況環(huán)境、管理方法這三個方面。首先，氣候條件的影響因素最為典型。機械設備的應用中，很多處于露天的外部環(huán)境，并長期暴露在自然環(huán)境之中，所處地域以及氣候類型，都會對機械設備結構的穩(wěn)定性產(chǎn)生明顯影響。這種影響條件，不僅會在長期侵蝕與浸染的條件下對機械骨骼結構系統(tǒng)造成危害，對于機械結構中精細電子系統(tǒng)的影響更加明顯，惡劣的氣候天氣與明顯的季節(jié)

3、變化，會明顯的加劇設備的老化1。例如，在港口的機械結構，會受到潮濕環(huán)境的影響，并在海鹽環(huán)境的不斷侵蝕中出現(xiàn)功能性故障，這些都會對機械結構的穩(wěn)定性產(chǎn)生危害。其次，在工況環(huán)境的條件下，機械結構的穩(wěn)定性減弱，也是不容忽視的問題。在實際生產(chǎn)建設過程中，我國的機械化建設涉及到了各個行業(yè)，在提高生產(chǎn)速率的同時，也使機械設備暴露在多種類型的生產(chǎn)領域中。這使得生產(chǎn)材料與操作對象對于機械結構的穩(wěn)定性條件產(chǎn)生了明顯的影響。同樣以港口的機械設備應用為例，在設備執(zhí)行生產(chǎn)活動時，會對不同質量、重量、理化性質的物質進行操作，而這些生產(chǎn)對象的不斷變化極為豐富。基本機械結構可以針對某一類型的物體進行專項性的預防，但也無法保證

4、防護的全面性。同時，在實際生產(chǎn)建設活動中，機械設備經(jīng)常會進行產(chǎn)時間、連續(xù)性的生產(chǎn)操作，這無疑會對設備的穩(wěn)定性造成沖擊，不利于設備的生產(chǎn)安全管理。最后，機械設備的管理是通過人工行為對設備產(chǎn)生穩(wěn)定性影響的內(nèi)容。從理論角度，這種穩(wěn)定性的負面影響是可以避免的，并在延長機械設備使用壽命上起到積極作用。但在實際操作的過程中，由于各種因素的影響與限制，會在犧牲一定穩(wěn)定性的條件下滿足生產(chǎn)與建設的需要。同時，從機械設備的管理角度，相關的制度內(nèi)容并沒有充分的落實。在各個行業(yè)的機械化建設中，經(jīng)常會出現(xiàn)設備管理缺失與運維養(yǎng)護不足的問題。這些都是造成機械設備處于超負荷運轉的客觀條件，加之相關技術人員在保養(yǎng)意識上的缺失，

5、使得大量設備出現(xiàn)了運維管理不足的問題，降低了機械設備結構的穩(wěn)定性。2 機械結構穩(wěn)定性分析模型通過前面的分析，基本確定了氣候條件、工況環(huán)境、管理方法對于機械設備穩(wěn)定性的影響條件。為了更加精確的完成穩(wěn)定性變量條件的影響效果，必須在分析穩(wěn)定性形成條件的同時，建立起完整的數(shù)據(jù)模型，以更加科學化的方法，準確的描述機械結構的穩(wěn)定性狀態(tài)，以便采取更加針對性的措施，對其進行運維管理。氣候條件下，對于設備機械設備影響最為典型的條件可以分為空氣濕度、侵蝕物質含量這兩個方面2。在構建數(shù)學模型的過程中，可以將氣候影響因素設置為未知量a，然后分別將空氣濕度與侵蝕物質含量設置為a1、a2，并產(chǎn)生公式：而在對工況環(huán)境的影響

6、因素（未知量b）進行分析的過程中，可將機械應力設為b1，將化學腐蝕設為b2，將電磁干擾設為b3，然后生成公式：同樣，在對管理方法影響因素（未知量c）的分析中，也可將運維周期設為c1，人員素養(yǎng)設為c2，操作失誤設為c3，形成公式：由此，完成影響機械設備結構穩(wěn)定性的分析統(tǒng)計。在盡可能發(fā)揮設備功能作用的同時，對其使用條件與結構穩(wěn)定性形成量化評估內(nèi)容，并對實際工作作出明確的指導，不僅可以有效地提高生產(chǎn)建設安全性，也可達到延長設備使用年限的目標。3 機械結構穩(wěn)定性優(yōu)化方法3.1 強調(diào)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，完成影響因素量化分析機械設備結構的穩(wěn)定性設計中，分析誘發(fā)穩(wěn)定性下降因素是有效的管理手段，也是進行設備優(yōu)化的重要途

7、徑。通過量化分析，可以在結合設備實際應用條件的基礎上對運行方法作出調(diào)整，放大設備使用中的規(guī)范性與科學性，并在指導工業(yè)化生產(chǎn)建設時起到積極的推動作用3。在當前的管理條件下，對于機械設備使用中的載荷條件，已經(jīng)形成了完整的量化指標，并在管理應用過程中發(fā)揮出了積極的引導作用。但是，從整體的角度，應嘗試擴大量化信息的覆蓋范圍，使更多影響機械結構穩(wěn)定性的因素得到重視，通過量化的規(guī)范，對機械設備的使用方法進行調(diào)整與約束，提高設備使用中的穩(wěn)定性。方法上，可以結合前文的計算公式，將影響因素的量化指標作為基礎數(shù)據(jù)，對影響機械結構穩(wěn)定性的綜合因素作出分析。注意，執(zhí)行此項計算時，需強調(diào)不同設備、不同功能、不同使用條件

8、等內(nèi)容的差異性，以更符合生產(chǎn)實際的狀態(tài)完成影響因素分析，更全面的論證影響因素的作用效果與影響程度。為了進一步的細化計算內(nèi)容，可以將機械設備的使用時間設置為t，將發(fā)生設備失效故障的時間設定為x。由此，可以得出設備結構穩(wěn)定性的計算公式：r（t）=p（x>t），設備發(fā)生故障的概率定義為：f（t）=1-r（t），故障發(fā)生密度表示為：f（t）=dx（t）dt，機械設備的平均壽命表示為：，然后，將以上公式帶入，就可形成更加細化的計算模型：將這一數(shù)學模型下的量化指標s作為分析機械結構穩(wěn)定性的基礎，可以在維持正常生產(chǎn)條件的同時，優(yōu)化結果穩(wěn)定性與經(jīng)濟效益之間的關系，并在建立平衡系統(tǒng)的同時，形成更加穩(wěn)定、持

9、久的管理模式。通過數(shù)字化模型的建立，能夠針對性的提出具體優(yōu)化措施，使得機械設備結構的穩(wěn)定性得到保障。而在此系統(tǒng)下，又可針對多種變量模型作出論證，在時間軸線的生產(chǎn)建設過程中，連續(xù)的完成優(yōu)化調(diào)整工作，使實用性、隨機性、模塊化的管理原則充分落實。3.2 優(yōu)化使用措施，完善機械結構技術規(guī)范機械設備在使用過程中，不斷對技術內(nèi)容進行調(diào)整，通過規(guī)范化的技術約束，可以實現(xiàn)機械結構的調(diào)整與控制4。而為實現(xiàn)技術規(guī)范化管理，必須對原有的工作模式進行調(diào)整，通過整理模塊化的結構，使各單一影響因素的內(nèi)容受到限制。通過不斷深入技術管理的約束內(nèi)容，保證技術條件的合理性。在這種規(guī)范化的管理措施中，不僅可以降低機械設備發(fā)生結構故

10、障的條件，也能在進行運行與發(fā)展的過程中呈現(xiàn)出有利的技術基礎。進行規(guī)范化的管理工作，設備零部件規(guī)格與參數(shù)的標準化，也是保證結構穩(wěn)定性的重點。在零部件結構的選擇上，必須采購正規(guī)廠商生產(chǎn)的設備，在對生產(chǎn)、出廠等許可證件進行核對的同時，還應當在市場環(huán)境中，考察該廠家的風評與信譽水平。在確定其技術條件與行業(yè)影響力的基礎上，再對具體部件的質量參數(shù)進行核對，挑選適合現(xiàn)有機械結構的部件，降低故障發(fā)生的概率，縮小結構穩(wěn)定性威脅。尤其在對現(xiàn)有機械結構進行部件更換的過程中，應盡可能的選擇機械設備的原始廠家備件，在保證適應性條件的基礎上，對新進替換的部件進行一定時間的磨合，經(jīng)過保養(yǎng)與確認后，再展開機械設備的連續(xù)化生產(chǎn)

11、。機械設備的結構調(diào)整，必須對新加入零件的實用性進行分析。當前的技術環(huán)境下，對于機械設備零件的合理性分析，通常會采用實際測量法與仿真模擬法相結合措施完成運載荷譜的計算。由此，不僅可以提高引進零件的穩(wěn)定性，還能在得到優(yōu)質測量數(shù)據(jù)的同時，完成應用準確性分析，為提高機械結構穩(wěn)定性創(chuàng)造條件。3.3 規(guī)范團隊建設，落實機械設備管理制度優(yōu)化管理制度，是調(diào)整機械結構穩(wěn)定性的基礎內(nèi)容，可以通過管理水平的提升，達到優(yōu)化結構穩(wěn)定性的目標。而執(zhí)行這一方法，能夠以更加直觀的方式，直接降低機械結構的穩(wěn)定性缺陷，達到預期管理效果。而執(zhí)行制度優(yōu)化內(nèi)容，必須從以下兩個方面入手。第一，必須制定完整且全面的管理制度。從企業(yè)與部門的

12、角度出發(fā)，確立詳細的機械設備管理制度，并在制度內(nèi)容中形成完整的監(jiān)督考核機制，補全機械結構管理的基礎條件。通過制度內(nèi)容的說明，可以將管理、操作、技術、運維等多項內(nèi)容整合起來，以書面文件的形式，機械結構的管理地位，并在強調(diào)約束性的同時，為提高結構穩(wěn)定性創(chuàng)造基礎條件。例如，某企業(yè)在設計機械結構穩(wěn)定性管理制度的過程中，明確的賦予了技術監(jiān)管部門權利，在對其穩(wěn)定性全權負責的條件下，按照預先制定的“操作管理規(guī)范”指導并監(jiān)督一線操作人員，使其技術處理符合控制標準的實際要求。當出現(xiàn)技術風險時，直接由管理部門問責技術監(jiān)管，并通過績效獎金的管理，對其失職問題進行懲處。以此刺激技術監(jiān)管對于機械結構穩(wěn)定性管理的責任感與

13、積極性，更好地落實制度內(nèi)容。第二，在管理制度的執(zhí)行過程中，應當對崗位人員進行培訓，從思想認識與能力塑造兩個方面，完成培訓內(nèi)容。使機械設備的操作人員在能力水平與職業(yè)素養(yǎng)上得到全面提升，適應整體管理工作的要求，并在不斷提高技術綜合能力的同時，提高機械設備的運維管理水平。例如，在對崗位技術人員的日常工作項目中，經(jīng)常涉及到機械故障的處理、老化零件的更新等工作內(nèi)容。但在穩(wěn)定性模型分析、機械疲勞度計算等內(nèi)容中，存在著明顯不足。因此對于工作人員的培訓，可以從穩(wěn)定性影響因素入手，組織技術人員學習分析方法的同時，通過對穩(wěn)定性影響因素的信息記錄進行實踐鍛煉。將數(shù)據(jù)內(nèi)容的統(tǒng)計與分析作為基礎課程，提高對于穩(wěn)定性影響因素的認識，并不斷調(diào)整工作重心，實現(xiàn)風險問題由事后處理到事前預防的轉化，提高機械結構穩(wěn)定性的維護水平。4 結語綜上，機械結構的穩(wěn)定性條件，是影響其應用價值的關鍵，也是提高生產(chǎn)、建設活動的經(jīng)濟效益的重要內(nèi)容。對機械結構穩(wěn)定性的優(yōu)化，必須立足于影響因素的分析統(tǒng)計，在建立完整數(shù)學模型的基礎上，對機械使用過程中的各項內(nèi)容進行全面管理。通過量化分析、技術規(guī)范、管理強化的綜合作用，為機械設備使用創(chuàng)造更加穩(wěn)定的條件，達到提高機械設備實用價值的效果。參考文獻1 杜寶江，唐強，林來帥，等.機械結構plc控制虛擬實驗技術j.中國水運（下半月），2017