【正文】 部的各種振動沖擊的作用。從可靠性研究領域來看，現代可靠性研究主要包括以下三方面內容：①可靠性數學：主要研究各種可靠性問題的數學模型和數學方法；②可靠性物理：研究失效現象及其機理和檢驗的方法等；③可靠性工程：研究產品的失效現象及發(fā)生的概率，包括可靠性分析預測、試驗、評定和控制等。可靠性理論基礎的發(fā)展使可靠性分析技術的精度和適用范圍日趨擴大，也得到廣大科技工作者的認可。對機械產品的可靠性研究開始于60年代初期，它的發(fā)展與美國航天計劃有關，當時，由于機械故障而引起的事故很多，例如，1963年同步通訊衛(wèi)星SYNCOMI號由于高壓容器斷裂引起的故障在空中墜毀。在我國，機械產品的可靠性低一直是困擾著機械行業(yè)發(fā)展的主要問題之一。全概率分析方法，研究了傳統(tǒng)的安全系數和結構破壞概率之間的內在關系，提出了考慮多種因素，主要是有初始損傷條件下的結構系統(tǒng)可靠性數學模型。日本以民用產品為主，最顯著的成績是將故障模式、影響分析(FMEA)等技術成功地引入機械工業(yè)的企業(yè)中，還十分重視機械產品的可靠性試驗、故障診斷、壽命預測和故障原因分析技術的研究和應用。從此，可靠性發(fā)展成為一門獨立的工程學科。介紹船機系統(tǒng)的人、機、環(huán)境概況，分析人為因素對船舶柴油機可靠性的影響。人們逐漸認識到，傳統(tǒng)的憑經驗定性孤立的分析方法已遠不能適應現代航運的要求。柴油主機是民用船舶中價值最高的配套設備，主機的價格一般占總船價的10％左右。這是因為：船舶航行條件具有特殊性，復雜性，容易引發(fā)事故。2004年9月17日11時，雜貨船“育龍”輪在青島附近的海面上突發(fā)主機故障，船舶失去動力，“育龍”船上有船員33人，實習學生119人。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。目 錄引 言 ………………………………………………………………………1第一章 緒論 …………………………………………………………………3 可靠性分析研究的背景 ………………………………………………3 機械產品的可靠性研究 ………………………………………………5 柴油機可靠性研究概況及比較 ………………………………………7 本論文對船舶柴油機可靠性分析研究的有關內容………………… 9第二章 船用柴油機可靠性的概念及其理論分析 …………………………10 可靠性基本概念 ……………………………………………………10 故障的分類模式機理及其特點 ……………………………………16 可靠性特性的分布規(guī)律及其分析 …………………………………18 故障分布的預測………………………………………………………21 基于柴油機可靠性框圖的數學模型 ………………………………23 基于強度應力干涉的可靠性數學模型 ……………………………26 故障樹分析法…………………………………………………………29 本章小結 ……………………………………………………………33第三章 柴油機可靠性分析 ………………………………………………33 主要零部件的磨損分析 …………………………………………… 33 柴油機整機可靠性分析實例…………………………………………35 柴油機設計和工藝可靠性案例及分析………………………………39 人為因素對可靠性影響的分析 …………………………………… 44 提高柴油機可靠性的技術管理措施……… ……………………… 50 本章小結 ……………………………………………………………54第四章 現代柴油機動力裝置可靠性發(fā)展………………………………… 56 為確保主要零部件的可靠性所采取的措施…………………………56 提高可靠性與智能化船用柴油機的發(fā)展 ………………………… 57 現代柴油機動力裝置可靠性的發(fā)展…………………………………58結論…………………………………………………………………………61致謝 ……………………………………………………………………62參考文獻……………………………………………………………………63畢業(yè)設計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設計（論文），是我個人在指導教師的指導下進行的研究工作及取得的成果。作者簽名： 日期： 年 月 日學位論文版權使用授權書本學位論文作者完全了解學校有關保留、使用學位論文的規(guī)定，同意學校保留并向國家有關部門或機構送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱?！坝垺?，滿載吃水8米，總噸9091，載重噸9860噸。船舶柴油機系統(tǒng)結構復雜，工作條件惡劣，容易造成故障。故障對高投資的船舶營運和維修造成很大的經濟損失。為了提高柴油機的可靠性，必須在設計、建造、安裝和運行管理中引起進一步的重視。提出提高船舶柴油機動力裝置可靠性的有效措施。隨著科學技術的飛速發(fā)展，工業(yè)產品日趨復雜化，人們對產品的可靠程度要求越來越高，于是可靠性工程作為一門綜合性的邊緣工程學科也越來越受到重視。前蘇聯對機械可靠性的研究十分重視，在其二十年科技規(guī)劃中，將提高機械產品可靠性和壽命作為重點任務之一。 80年代在這些研究的基礎上，系統(tǒng)可靠性技術與有限元法、計算機應用技術和實用概率網絡分析理論相結合，可靠性理論逐漸由元件級水平向系統(tǒng)級水平過渡，對于串并聯系統(tǒng)出現了不少可靠度計算理論。因機械產品是由若干各零件所組成，所以，為了提高產品的可靠性首先必須提高零部件的可靠性。從1965年起，NASA（宇航局）開始機械可靠性研究?？梢哉f：正是由于可靠性理論的成熟和在電子、航空航天行業(yè)的成功應用，使機械行業(yè)傳統(tǒng)的靜強度設計理論逐漸退出歷史的舞臺。對于內燃機來說，在可靠性研究領域內主要研究可靠性工程和可靠性物理，而對于內燃機零部件的可靠性數學和數學模型的研究相對要少得多。單純地分析強度遠遠不能滿足其工作的需要，因此有必要對于振動引起的損壞及由于振動引起的噪聲進行研究。究其原因是80年度設計的內燃機產品結構偏于保守，在可靠性方面暴露的問題比性能方面暴露的問題相對要少，故在中小型內燃機的研究方面主要側重于性能研究和提高。另外，單獨對機體進行的可靠性試驗最終也需要整機試驗驗證，其構件試驗與整機試驗之間的聯系較難確定，需大量的前期試驗數據。盡管目前已經有了提高船用柴油機可靠性的措施，但其水平仍然難以滿足航運事業(yè)的發(fā)展和海軍的使用的要求。一般來說，設計時規(guī)定了產品的可靠度，制造時要盡可能地達到設計時規(guī)定的可靠度，是否可靠只有在使用中才能表現從來。2）確定柴油機及零部件可靠性的科學的評價指標3）進行磨損分析，目的是對零、部件的缺陷進行檢驗并預報其壽命。它可以是非常復雜的產品，也可以是一個簡單的零件。（3） 規(guī)定的條件 包括環(huán)境條件、維護條件及使用條件。狹義可靠性、維修性和廣義可靠性三者之間存在下述關系，即：狹義可靠性十維修性＝廣義可靠性3 .固有可靠性和工作可靠性固有可靠性是設計時賦予機械或設備的內在可靠性，是設計部門在模擬實際工作環(huán)境條件下，根據產品的技術性能要求，通過可靠性預測分配，可靠性試驗、可靠性改進設計所確定的可靠性。為了評價柴油機機械零部件、機器、系統(tǒng)等的可靠性，必須對可靠性制定一些行之有效的指標，并加以數量作為衡量可靠性的尺度，而且可靠性這一重要質量指標的數量化也是可靠性學科誕生的標志之一。一般記為R，它是時間t的函數，記為R(t)，稱為可靠度函數。通常是由于設計、制造、工藝缺陷或檢驗等原因引起的，它可以通過篩選、檢驗、強化試驗等方法加以排除。. 可維性(Serviceability)與維修度（maintainability） 柴油機中一些簡單而成本低廉的零部件，如螺釘、螺母等常作易耗品對待，不再進行修復，但是許多部件在事故以后通過修理和更換危險零件又能恢復使用。它表征了系統(tǒng)可以正常運行的概率。平均修復時間是指產品修復時間的平均值,用MTTR(Mean Time To Repair)來表示。它表示系統(tǒng)、機器或零部件在規(guī)定的使用條件下使用時，在任意時刻正常工作的概率。(importance) 重要度是指系統(tǒng)或機器的某構成部分發(fā)生故障時、能引起系統(tǒng)或機器發(fā)生故障的概率。通常以磨損、疲勞、腐蝕、氧化、老化、衰退等形式表現出來。(3)結果。故障產生的原因，相互聯系，消除的方法和結果，都以不同的方式影響船舶的運行。柴油機設備及其零部件的故障，取決于許多因素，它是隨機變量。在一般數理統(tǒng)計用表中，均給出有標準正態(tài)分布函數的數值表，利用這數值可簡單計算。但對工作時間短(值小)的情況來說，元件老化對于對象可靠性的影響不是實質性的，因此故障強度（故障率）遞增不大，在對象長時間的使用之后，其可靠性會迅速地降低，由此也可證明預防檢修措施(更換零件技術保養(yǎng)和修理)在整個使用期間的重要性。其有參數單一、形式簡單、平均壽命較長和便于研究等優(yōu)點，是可靠性中適應范圍廣、研究最深入、使用最多的主要故障分布。特別常用來表示損耗故障，在疲勞破壞下的零件壽命分布，零件一次故障的工作時間，故障后的修復時間，磨合期的工作時間和排除故障的完工量等都服從于威布爾分布律。影響故障分布規(guī)律的因素有很多，但從實踐的積累的經驗來看，可以規(guī)定出船舶柴油機零部件壽命分布規(guī)律的主要因素和特征。柴油機是有許多零部件及組件等組合而成，他們通過相互作用實現聯系，完成一定的功能，從而構成一系統(tǒng)。柴油機可靠性框圖是柴油機系統(tǒng)及其外圍設備中各部功能關系及其連接方式的抽象模型，是表示系統(tǒng)中各單元之間的功能關系，用簡明扼要的直觀方法表現能使系統(tǒng)完成基本任務的可靠性要求的各種串—并—旁聯等方框的組合。也就是說，只有系統(tǒng)中每種部件都正常時，系統(tǒng)才能正常工作，其中任何一個部件失效，都將引起所在部件和系統(tǒng)失效，這種結構，即串聯結構，如圖21所示。 組成系統(tǒng)的所有單元都發(fā)生故障時，系統(tǒng)才能發(fā)生故障，這樣的系統(tǒng)叫并聯系統(tǒng)。因此，工作應力大于零件強度是不可能事件。對于大多數機械零件來說，假如強度與應力服從正態(tài)分布，在計算精度上一般都可以滿足工程要求。針對機械零件具體承受的外載及工作狀況或實際失效情況來確定失效模式及判據。如果還有其他主要失效模式，則應計算所有主要失效模式下零件相應的可靠度。故障樹分析法(Fault Tree Analysis簡稱FTA)，當時用以評價“民兵”導彈發(fā)射控制系統(tǒng)的安全性，取得了成果。故障樹就是這些初級事件以圖形的模式進行串聯和并聯的組合。最后，故障樹分析需要花費大量的人力、物力和時間，有時也會發(fā)生遺漏和邏輯推理的失誤。其選擇依據應考慮致命的、高度可能的主要事件，同時也應考慮頂事件的初始條件。換向指令不能執(zhí)行。而內邊界的確定則要依賴所分析系統(tǒng)的結構特點，分立元件要分析到元件為止，元件內部的具體失效模式不分析，集成電路分析到集成片為止，片內的具體失效模式不分析。如果它是部件失效引起的故障，則將這個事件歸為“部件故障狀態(tài)”，在這個事件下面加一個或門，并且尋找初級失效、次級失效和指令失效模式。基本規(guī)則Ⅲ的主導思想就是不考慮產生奇跡以及阻止故障傳遞的偶然性，以免將事件的分析建立在特殊的、意外的事件發(fā)生之上。一個路集代表了系統(tǒng)成功的一種可能性。目前已開發(fā)了許多計算機算法，下面將介紹兩種常用的方法。這些在工程上得到了廣泛的應用。第三章 船用柴油機可靠性分析 主要零部件的磨損分析進行磨損分析，目的是對零、部件的缺陷進行檢驗并預報其壽命、確定柴油機技術使用的水平以及評價使用因素對柴油機磨損和耐久性的影響。 這是因為磨損速度是隨機量。分布函數單值性地為磨損速度的統(tǒng)計特征值所決定，即為平均磨損速度和平均方差所確定。系列柴油機主要零件的磨損測定，在第一次拆修、中修和大修時進行。主要在于：1）故障率通常不是常數，其故障往往是由于耗損、疲勞和其他與應力有關的故障機理造成的，不同失效模式之間往往是相關的。置換的具體方法是：將與門的輸入寫成一行，將或門的輸入寫成一列，直至全部置換成底事件(含省略事件)為止。由于一個最小割集是包含有最少數量而又最必須的底事件的集合，而全部最小割集的完整集合則代表了給定系統(tǒng)的全部故障。從中確定系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)，采取措施，予以補救，如對關鍵的零部件采取故障監(jiān)測與診斷措施，以減少排除故障的時間，也可有效地提高整個系統(tǒng)的可用度?；疽?guī)則Ⅲ:又名無奇跡規(guī)則，它包括4項內容:①如果一個部件正常工作傳遞了一個故障后果，那么我們假定這個部件是工作正常的。例如:在分析主機遙控系統(tǒng)時，船舶電站、啟動空氣都應屬邊界條件之外的因素。③速度失控，它又包括2個子子樹頂事件:主機飛車。其次，頂事件還應能分解。目前，隨著船舶自動化程度的提高，系統(tǒng)日趨復雜化，尤其是船用設備的運行環(huán)境較為惡劣，如潮濕、噪音、振動、鹽霧及霉菌等因素都會不同程度地影響系統(tǒng)的正常運行。故障樹分析法是眾多可靠性分析方法中的一種，比較適用于大型復雜控制系統(tǒng)的可靠性及安全性分析。我國近些年來，可靠性技術的運用已逐步展開，同時故障樹分析法也引起了人們的注意，尤其是在核能、化工、電子等領域的應用已取得了可喜的成果。整個過程概括如下： ①確定設計對象及內容，并明確所包含的設計變量和參數； ⑨確定機械零件的主要失效模式； ③確定導致機械零件失效的載荷(應力)統(tǒng)計和概率分布； ④確定機械零件抵抗失效的強度統(tǒng)計和概率分布； ⑤根據要求達到的可靠度指標值，采用應力、強度“干涉”模型進行機械零件的可靠性設計計算．獲得設計變量和參數的設計值。在確定載荷、尺寸、材料物理待性、工作環(huán)境、時間等設計變量及參數之間的函數關系后。Z值的均值及均方差分別為： () S= ()強度與應力之差Z的概率密度函數P（Z）為 ()對P（Z）在～0區(qū)間積分，可得到零件的不可靠度 ()柴油機機械零件強度的可靠性預