【正文】 —應(yīng)力關(guān)系有下圖所示的兩種情況。并聯(lián)單元越多，系統(tǒng)可靠性越高。當(dāng)各部件的壽命分布均為指數(shù)分布時(shí)，即，則系統(tǒng)的可靠性為i （） 式中， ()所謂“失效率”，是指系統(tǒng)在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)喪失功能的概率。R1R2R3IO 圖22 并聯(lián)結(jié)構(gòu)在系統(tǒng)中，一部分是并聯(lián)結(jié)構(gòu)，而另一部分是串聯(lián)結(jié)構(gòu)，則這種系統(tǒng)的可靠性框圖是混聯(lián)結(jié)構(gòu)，如圖23所示。 判斷這幾種組合情況的依據(jù)是每個(gè)部件在系統(tǒng)中的作用及其對(duì)系統(tǒng)可靠性的影響。然后，按系統(tǒng)完成任務(wù)的方式，把這些框圖聯(lián)系起來，就成為系統(tǒng)的可靠性框圖。建立系統(tǒng)可靠性模型的目的和用途在于定量分配、估算和評(píng)估系統(tǒng)的可靠性。系統(tǒng)有大有小。表13推薦的分布規(guī)律引自表31影響因素的特征編號(hào)推薦的壽命分布規(guī)律12345671111111正態(tài)1212122正態(tài)1222222正態(tài)2113221正態(tài)2222222正態(tài)3113221威布爾3222232威布爾3223332威布爾4222222指數(shù)4333333指數(shù)2112122指數(shù) 在確定零部件的分布規(guī)律時(shí)，如果沒有可供確定其分布規(guī)律和分布參數(shù)的、整理好的同類型零部件的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，則可按表12 和表13中的數(shù)據(jù)確定零部件壽命分布規(guī)律。 表12影響船舶柴油機(jī)零部件故障分布規(guī)律的基本因素及特征影響因素的代號(hào)因 素基本特征特征代號(hào)1零部件過渡到極限狀態(tài)的最大可能的原因劇烈磨損1磨損不大2疲勞3突然損壞42運(yùn)行工況持續(xù)1短期重復(fù)2短期33使用系數(shù)～3～214運(yùn)行條件的穩(wěn)定程度（航行區(qū)域、溫度變化范圍）穩(wěn)定1變化不大2變化范圍很大35制造質(zhì)量的水平及穩(wěn)定性高1中2低36維護(hù)人員的操作水平、技術(shù)維護(hù)和預(yù)防性修理的質(zhì)量高1中2低37載荷等價(jià)系數(shù)123其中：：即零部件每天運(yùn)作的小時(shí)數(shù)/241. 載荷等價(jià)系數(shù)：表征零部件在低于額定載荷狀態(tài)下的工作。 制造簡(jiǎn)單和生產(chǎn)周期不長(zhǎng)的部件的磨損事故，如發(fā)動(dòng)機(jī)和機(jī)械設(shè)備的軸承磨損事故；帶有備件進(jìn)行替換的儲(chǔ)備系統(tǒng)的事故，如過濾器、熱交換器等管系事故。串聯(lián)系統(tǒng)中的事故。由于威布爾分布的靈活性，它在計(jì)算可靠性指標(biāo)時(shí)和加工處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)方面受到廣泛的應(yīng)用。在分析柴油機(jī)的可靠性時(shí)，指數(shù)分布律得到很廣泛的利用．在柴油機(jī)發(fā)生突發(fā)性故障時(shí)，指數(shù)分布律具有代表性．這些突發(fā)性故障與例加熱超載和機(jī)械超載結(jié)構(gòu)與制造工藝缺陷等隨機(jī)因素的作用有關(guān)，也與操作規(guī)則受破壞有關(guān)。在指數(shù)分布律下故障率函數(shù)是常數(shù)。如由于裂紋、縮孔和材料上的毛病造成發(fā)動(dòng)機(jī)活塞組零件（環(huán)、襯套、缸套等）的損壞。例如，船舶軸系中離合器齒輪磨損引起的故障，柴油機(jī)燃燒室組成零件氣缸、活塞組件等的磨損性故障，管系的腐蝕性故障等；故障出現(xiàn)的時(shí)間對(duì)稱地集中于平均壽命附近。當(dāng)產(chǎn)品受到環(huán)境因素的影響，如高溫、潮濕、或振動(dòng)等的作用時(shí)。 正態(tài)分布隨機(jī)變量X分布函數(shù)（故障概率密度函數(shù)）為： ( )不可靠度函數(shù)為：F(t)= ( ) 可靠度函數(shù)為： R(t)= ( )失效率（故障率）函數(shù)為：(t)= ( )正態(tài)分布為兩個(gè)參數(shù)分布。由于其原因有磨損、腐蝕、疲勞等不同的特點(diǎn)，其分布規(guī)律亦會(huì)不同，故障模式各不相同，故障機(jī)理也很復(fù)雜。D類是對(duì)動(dòng)力裝置性能幾乎無影響，可以由船員自行修理. 可靠性特性的分布規(guī)律及其分析可靠性的數(shù)量特性都和裝置中該部件可靠工作時(shí)間的分布規(guī)律和修復(fù)時(shí)間的分布規(guī)律有關(guān)。表11 故障的分類分類的特征形式特點(diǎn)產(chǎn)生的性質(zhì)突發(fā)性；瞬間：零件折斷、密封裝置破裂等 產(chǎn)生的原因：隨機(jī)性的外部負(fù)荷、結(jié)構(gòu)缺陷等漸進(jìn)性逐步改變 ，可預(yù)防 。其中磨損占的比例最大。(1)的狀態(tài)超過某種界限，就作為輸出而發(fā)生故障，即(3)(結(jié)果)。指發(fā)生故障的對(duì)象本身，其內(nèi)部狀態(tài)與結(jié)構(gòu)對(duì)故障的抑制與誘發(fā)作用，即內(nèi)因作用，如系統(tǒng)或設(shè)備的功能、特性、強(qiáng)度、內(nèi)部應(yīng)力、內(nèi)部缺陷、設(shè)計(jì)方法、安全系數(shù)、使用條件等。一股說來，故障機(jī)理往往依系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和元件材料的不同而異，有的用最基本的形態(tài)來表達(dá)，有的則與設(shè)計(jì)、制造、使用等階段聯(lián)系起來，其分類顯得比較詳細(xì)、具體。所謂故障機(jī)理是指誘發(fā)零件、部件、設(shè)備系統(tǒng)發(fā)生故障的物理、化學(xué)、電學(xué)與機(jī)械過程也可以說是形成故障源的原因。如磨耗、振動(dòng)、歪斜、變形、松弛、龜裂、破損、泄露、堵塞、粘結(jié)、發(fā)熱、燒損、脫落、短路、斷路、導(dǎo)通不良、絕緣破壞等。穩(wěn)態(tài)有效度(steady Avaibility)是當(dāng)時(shí)間趨于無限時(shí)有效度的極限值。有效度是可用性的數(shù)量化表示。維修度是對(duì)可能維修的部件、設(shè)備、系統(tǒng)在規(guī)定條件下，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)按規(guī)定的程序和方法完成維修的概率。修復(fù)時(shí)間是隨機(jī)變量。維修率是指修理時(shí)間已達(dá)到某一時(shí)刻。維修度與可靠度相對(duì)比知它們均是時(shí)間的函數(shù)，且都是用概率來度量的，但它們之間具有不同點(diǎn)，即維修度還與人的因素有關(guān)，一般地維修度受到以下三個(gè)因素的影響。它通常從判定故障到排除故障所需要的時(shí)間，包括故障診斷、故障定位、系統(tǒng)校正和恢復(fù)等時(shí)間，它是柴油機(jī)系統(tǒng)維護(hù)效率的度量。當(dāng)柴油機(jī)因故障而失效對(duì)，必須維修才能恢復(fù)其正常功能，保證柴油機(jī)的可靠性。針對(duì)不可修系統(tǒng)是指它的平均無故障工作時(shí)間MTTF(Mean Time To Failure) ，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為 ()式中，N為樣品數(shù)；ti為第i個(gè)零件的無故障工作時(shí)間。零部件或系統(tǒng)的失效是由偶然原因所引起的，這一時(shí)期是零部件或系統(tǒng)的正常工作時(shí)期，因此總希望其失效率低且持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。它的形狀與浴盆的剖面十分相似，故又稱為浴盆曲線，它反映了失效的三個(gè)特征時(shí)間期。即： F(t) ＝ P() () 可靠度與不可靠度存在下述關(guān)系，即R(t)與F(t)互補(bǔ)。(3)具有定量表示的時(shí)間性，即定量指標(biāo)多是時(shí)間的函數(shù)?？煽啃缘某叨染哂幸韵绿攸c(diǎn)： (1)具有多指標(biāo)性。K為折扣率。固有可靠性與工作可靠性間的關(guān)系可用下式表示: R=KR。針對(duì)廢棄的不可修零部件而言，它們的可靠性稱為狹義可靠性，而后一種可按系統(tǒng)、機(jī)器的可靠性稱為廣義可靠性。對(duì)象如果超載運(yùn)行、誤用、操作不當(dāng)或故意的破壞行為等情況均會(huì)產(chǎn)生對(duì)象的功能失效，故研究對(duì)比可靠性必須規(guī)定條件。例如一臺(tái)8缸柴油機(jī)，當(dāng)有一個(gè)缸發(fā)火不良，而其他7個(gè)缸正常，柴油機(jī)仍能在規(guī)定的時(shí)間的完成運(yùn)輸功能；這時(shí)就不一定算功能失效；如果8個(gè)缸發(fā)火都有毛病，直到完全熄火，這時(shí)就應(yīng)稱為功能失效。如果對(duì)象為一個(gè)系統(tǒng)，則它不僅包括硬件(系統(tǒng)本身)，而且包括軟件和人的因素在內(nèi)。在定義中包含了可靠性的對(duì)象、規(guī)定的功能、規(guī)定的條件、規(guī)定的時(shí)間四大要素。5）對(duì)影響船舶柴油機(jī)的可靠性的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行剖析。本論文的研究特點(diǎn)、或是與其他人研究?jī)?nèi)容的區(qū)別、特色主要在于從船用柴油機(jī)管理使用的角度出發(fā)探討可靠性問題。在保養(yǎng)維修方面，推廣先進(jìn)的微機(jī)化的監(jiān)控和維修技術(shù)。由于大型內(nèi)燃機(jī)的研制費(fèi)用高、研制周期長(zhǎng)，并且大型內(nèi)燃機(jī)單位體積功率和單位重量功率的要求比高，我國對(duì)內(nèi)燃機(jī)零部件的有限元分析側(cè)重于對(duì)大型內(nèi)燃機(jī)的關(guān)鍵構(gòu)件如機(jī)體、缸蓋、活塞、連桿的分析，但對(duì)大型復(fù)雜零件進(jìn)行可靠性評(píng)估難度是非常大，由于強(qiáng)度及分布函數(shù)沒有現(xiàn)成的資料可查，對(duì)分布函數(shù)的參數(shù)估計(jì)完全憑經(jīng)驗(yàn)，難免出現(xiàn)一定的誤差等各種原因，對(duì)大型復(fù)雜零件進(jìn)行理論上的可靠性評(píng)估的研究一直處于探索研究階段，無成熟的規(guī)范（僅有《中小功率柴油機(jī)產(chǎn)品可靠性考核評(píng)定辦法》），但各研究單位及生產(chǎn)企業(yè)一直在根據(jù)各自的實(shí)際情況進(jìn)行著。近年來，對(duì)船用柴油機(jī)可靠性的研究投入了很大的力量，雖有收益，但主要是機(jī)械類設(shè)備的可靠性在理論的研究工作還遲于電子類設(shè)備可靠性研究工作，相差甚大，主要是機(jī)械類設(shè)備的可靠性在理論上的定量分析、計(jì)算不成熟，實(shí)踐對(duì)零部件和系統(tǒng)的可靠性的分析統(tǒng)計(jì)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的積累還缺少，需進(jìn)一步重視機(jī)械類設(shè)備的可靠性的研究，尤其是加強(qiáng)典型機(jī)械類設(shè)備——船用柴油機(jī)的可靠性理論方面的研究。在保養(yǎng)維修方面，推廣先進(jìn)的微機(jī)化的監(jiān)控和維修技術(shù)。無論是遠(yuǎn)洋、沿海的船舶，還是內(nèi)河的機(jī)動(dòng)船舶，或是海軍的艦船，均需要有可靠的推進(jìn)柴油機(jī)和其他輔助柴油機(jī)。比如，有的企業(yè)對(duì)機(jī)體的評(píng)估按整機(jī)條件全速全負(fù)荷進(jìn)行臺(tái)架考核．有的企業(yè)對(duì)整機(jī)進(jìn)行超供油10％的全速全負(fù)荷臺(tái)架考核，有的企業(yè)是實(shí)行裝車跑合10萬公里耐久試驗(yàn)等不盡相同，還有的企業(yè)或研究所單獨(dú)對(duì)機(jī)體零部件實(shí)行實(shí)物疲勞試驗(yàn)或超載實(shí)物疲勞試驗(yàn)。二是機(jī)體危險(xiǎn)部位并非一處，且形狀各異，強(qiáng)度極限高低各異，不能按某一極限值確定整個(gè)機(jī)體的強(qiáng)度分布。比如， 摩托車上的零部件等等。尤其是理論分析方面的成果，為工程應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。到90年代末期，由于計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的的發(fā)展及大型有限元分析軟件功能的不斷完善，再加上材料的原始疲勞數(shù)據(jù)的大量積累，對(duì)機(jī)體這樣復(fù)雜的構(gòu)件進(jìn)行大量的可靠性評(píng)估已成為可能。在國內(nèi)，將可靠性應(yīng)用在內(nèi)燃機(jī)零部件的評(píng)估上僅10年的時(shí)間。這與可靠性概率計(jì)算中的計(jì)算前提是完全吻合的，而傳統(tǒng)的靜強(qiáng)度設(shè)計(jì)中不涉及參數(shù)的隨機(jī)性，而是用安全系數(shù)來較核零件的可靠性?？煽啃灾笜?biāo)雖然是產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)的一個(gè)具體體現(xiàn)，但它不同于傳統(tǒng)的產(chǎn)品質(zhì)量。比如，在理論研究方面，以電子領(lǐng)域和機(jī)械行業(yè)的航天航空領(lǐng)域?yàn)榇恚垢怕蕯嗔蚜W(xué)得到前所未有的發(fā)展，總結(jié)出多種適用不同場(chǎng)合和零部件的強(qiáng)度—應(yīng)力概率分布模型，并在工程中推廣應(yīng)用。在機(jī)械可靠性的研究中，材料疲勞強(qiáng)度方面的成就為其提供了理論和試驗(yàn)基礎(chǔ)，這些成就包括：制定了疲勞試驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)處理方法，從而可以作出材料的全概率疲勞曲線，提出了“薄弱環(huán)節(jié)”強(qiáng)度模型和明確材料疲勞壽命的分布函數(shù)，將疲勞過程作為隨機(jī)過程，說明損傷累計(jì)是非線性的，發(fā)展了斷裂力學(xué)的新分支—概率斷裂力學(xué)。當(dāng)用概率來量度這一能力時(shí)，就是可靠度。但各階段在為產(chǎn)品創(chuàng)造最經(jīng)濟(jì)而又具有所要求的可靠性水平中的作用是不同的。而可靠性作為產(chǎn)品的重要指標(biāo)將成為產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)。極限分析法、概率型的極限狀態(tài)分析法，從網(wǎng)絡(luò)分析理論的角度看應(yīng)當(dāng)屬于失效模式、影響及危險(xiǎn)性分析一類?？煽啃岳碚撗芯楷F(xiàn)狀。在各類機(jī)械設(shè)備的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中，例如液壓、潤(rùn)滑系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)、起重機(jī)、挖掘機(jī)械、汽車等，還規(guī)定有可靠性指標(biāo)或相應(yīng)的試驗(yàn)方案。美國六七十年代就將可靠性技術(shù)引入汽車、發(fā)電設(shè)備、拖拉機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)等機(jī)械產(chǎn)品，設(shè)了四個(gè)技術(shù)咨詢委員會(huì):診斷與檢測(cè)、故障、設(shè)計(jì)和技術(shù)推廣。傳統(tǒng)的可靠性都是以一種量化的方式來定義，如“產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時(shí)間內(nèi)，(無故障地)完成規(guī)定功能的概率”。這個(gè)報(bào)告被公認(rèn)為是電子產(chǎn)品可靠性理論和方法的奠基性文件。據(jù)記載早在第二次世界大戰(zhàn)德軍在開發(fā)火箭時(shí)，就意識(shí)到了可靠性問題。從人機(jī)系統(tǒng)工程學(xué)的角度出發(fā)，對(duì)船機(jī)復(fù)雜的人—機(jī)—環(huán)境系統(tǒng)進(jìn)行全面地分析，從人(船員)物(包括機(jī)器、環(huán)境、管理等)兩方面著手，對(duì)影響船舶柴油機(jī)的可靠性的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行剖析。本論文將以此為背景展開討論分析。但這并不能使系統(tǒng)的可靠性得到完全改善。航運(yùn)業(yè)發(fā)展迅速，船員素質(zhì)有待提高。采用電子調(diào)速器系統(tǒng)、電控燃油噴射系統(tǒng)、高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)、智能化電子控制系統(tǒng)。可能導(dǎo)致海損事故，影響運(yùn)輸，對(duì)人員生命和財(cái)產(chǎn)造成危害、給海域帶來污染。因此如何保證船舶柴油機(jī)及其系統(tǒng)的可靠性和安全性就成為一個(gè)安定亟待解決的問題。1999年3月25日，琴海108輪自馬來西亞駛往中國北海港，途中船舶主機(jī)發(fā)生故障，主機(jī)不能啟動(dòng)的原因是：主機(jī)各缸空氣啟動(dòng)閥啟動(dòng)活塞的密封環(huán)失去彈性，氣密較差，已存在隱患，加上第七缸啟動(dòng)空氣閥閥盤斷裂，該氣缸完全失去氣密，導(dǎo)致進(jìn)入各缸的啟動(dòng)空氣壓力不足而無法啟動(dòng)。船舶和船上18名船員急需救助。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。對(duì)本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。本人授權(quán)　　 　 　大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。2004年9月14日，“銀航油501”輪載4300噸汽油由大連返回泉州的途中，主機(jī)發(fā)生故障，當(dāng)時(shí)海面風(fēng)力7級(jí)?？紤]險(xiǎn)情重大，海事局立即啟動(dòng)海上應(yīng)急預(yù)案，由救助拖輪拖帶至青島港?！@些事件都是由于船舶柴油主機(jī)可靠性問題造成的,如機(jī)械元件故障,、制造工藝、使用等多個(gè)環(huán)節(jié)。在海上解決修理和備件會(huì)發(fā)生一定的困難。如單機(jī)、單缸功率越來越大；進(jìn)一步降低燃油消耗率；， Mpa；采用高壓比、高效的新型增壓器。由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快，船舶大量增加，動(dòng)力系統(tǒng)產(chǎn)品質(zhì)量存在較大問題。盡管，船用柴油機(jī)動(dòng)力裝置本身的發(fā)展非常重視可靠性，廠商不斷改進(jìn)結(jié)構(gòu)，完善機(jī)型系列、逐步提高強(qiáng)化度，提高零部件壽命。工程領(lǐng)域的現(xiàn)代管理思想、技術(shù)有助提高船用柴油機(jī)的可靠性。在收集